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ZWEIMODEN SYMMETRISCH-ASYMMETRISCH ÜBERTRAGUNGSTEUERUNGSSYSTEM - Dokument DE69710750T2
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE69710750T2 10.10.2002
EP-Veröffentlichungsnummer 0934635
Titel ZWEIMODEN SYMMETRISCH-ASYMMETRISCH ÜBERTRAGUNGSTEUERUNGSSYSTEM
Anmelder Ericsson Inc., Research Triangle Park, N.C., US
Erfinder HASSAN, A., Amer, Cary, US;
REINHOLD, L., Stanley, Collegeville, US;
RYDBECK, Rutger, Nils, Cary, US
Vertreter HOFFMANN · EITLE, 81925 München
DE-Aktenzeichen 69710750
Vertragsstaaten DE, FR, GB, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 22.10.1997
EP-Aktenzeichen 979129277
WO-Anmeldetag 22.10.1997
PCT-Aktenzeichen PCT/US97/19345
WO-Veröffentlichungsnummer 0009818213
WO-Veröffentlichungsdatum 30.04.1998
EP-Offenlegungsdatum 11.08.1999
EP date of grant 27.02.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.10.2002
IPC-Hauptklasse H04B 7/15

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG Technisches Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem, das betriebsgemäß die Fähigkeit zum Führen von Kommunikationssignalen aufweist, zwischen Satelliten- Transceivern und erdbasierten Transceivern, und insbesondere ein System mit Transceivern, die betriebsgemäß mit einem ausgewählten von zwei oder mehr Trägerprotokollen, die bei zahlreichen Typen von zellularen Kommunikationssystemen verwendet werden.

Beschreibung des Stands der Technik

Terrestrische zellulare Kommunikationssysteme sind nun allgemein für Teilnehmeranwendungen in den meisten der Hauptstadtbereiche der Welt verfügbar. Jedoch verbleiben trotz des Erfolgs derartiger Systeme unter zunehmender Anforderung für erweiterte Abdeckung Bereiche der Welt, in denen terrestrische zellulare Kommunikationssysteme keine kommerziell durchführbare Kommunikationsoption darstellen. Beispielsweise ermöglichen ländliche Bereiche mit geringen Populationsdichten nicht eine im wesentlichen ausreichende potentielle Teilnehmerbasis, um die Kosten für das Installieren einer terrestrischen zellularen Kommunikationssystem-Infrastruktur zu rechtfertigen. Insbesondere fehlen in diesen ländlichen Bereichen manchmal übliche drahtgebundene (feste) Telefondienste aus denselben wirtschaftlichen Gründen.

Es existieren auch Kapazitätssorgen im Hinblick auf existierende terrestrische Zellularkommunikationssysteme. Der dramatische Erfolg und die dramatische Akzeptanz dieser Form für Kommunikationsvorgänge hat zu einem erhöhten Teilnehmeranwachsen geführt. Mit mehr und mehr Teilnehmern sind einige existierende terrestrische Zellularkommunikationssysteme während Spitzenanwendungszeiten überlastet. Während der Bedarf vorliegt, der die Erweiterung rechtfertigt, haben einige Dienstanbieter nur langsam auf die zunehmende Anforderung geantwortet, und sie sind nicht expandiert und haben keine Pläne zum Expandieren der existierenden Infrastruktur zum Unterstützen der neuen Anforderung bzw. des neuen Bedarfs gemacht. In einigen Beispielen haben Regierungsrestriktionen ein wirksames Ansprechen der Dienstanbieter auf die Erhöhungen bei dem Bedarf behindert. Bei anderen Beispielen hat die Entwicklung terrestrischer Zellulartechnologien zum Handhaben des erhöhten Bedarfs für Zellulardienste nicht die versprochenen Ergebnisse so schnell, wie erhofft, ergeben.

Die vorangehenden Befürchtungen haben zu der Entwicklung von zellularen Satellitenkommunikationssystemen beigetragen. Einige Systeme beruhen auf Kommunikationssatelliten, die in einem Orbit über der Oberfläche der Erde platziert sind, zum Vermitteln telefonischer Kommunikationsvorgänge zwischen Zellulareinrichtungen mit der Fähigkeit zum Initiieren und Abschließen von Zweiweg-Kommunikationsvorgängen (auch als "Anwenderendgeräte" bezeichnet), und zwar mit satellitenbasierten Transceivern. Ein Vorteil - betrachtet sowohl aus dem Blickwinkel eines Dienstes als auch der Kosten -, der durch ein satellitengebundenes Zellularkommunikationssystem erzielt wird, besteht darin, dass ein einziger Satellit die Fähigkeit zum Unterstützen der Kommunikationsanforderungen für viele Teilnehmer aufweist, die über ein erhebliches Dienstgebiet verteilt sind, sowohl von ländlichen als auch städtischen Bereichen. Tatsächlich kann ein Satellit die Fähigkeit zum Bereitstellen von einem Kommunikationsdienst über ein gesamtes Land aufweisen. Satelliten haben ferner die Fähigkeit zum Bereitstellen eines Kommunikationsdienstes in ferngelegenen Bereichen der Welt, in denen die Isolation üblicher terrestrischer zellular- und drahtgebundener Kommunikationssystem-Infrastruktur schwierig, wenn nicht unmöglich ist.

Während satellitenbasierte Kommunikationssysteme Probleme im Zusammenhang mit dem Bereitstellen von Kommunikationsdiensten in ferngelegenen Bereichen lösen können, ist allgemein akzeptiert, dass es bevorzugt ist, ein terrestrisches Netzwerk zu verwenden, wenn eines verfügbar ist. Die Gründe hierfür bestehen primär in der Dienstqualität. Terrestrische Zellularkommunikationssysteme und das satellitengebundene Zellularkommunikationssystem arbeiten jedoch in Übereinstimmung mit unterschiedlichen Protokollen und Kommunikationsstandards. Ferner existieren viele Typen von terrestrischen Zellularkommunikationssystemen, von denen jedes wiederum in Übereinstimmung mit unterschiedlichen Kommunikationsstandards und Protokollen arbeitet. Demnach muss beispielsweise ein Teilnehmer, der einen Zugang und die Anwendung zu dem Asien-Zellularsatelliten (ACeS) oder SATCOM Typ satellitenbasierten Zellularkommunikationssystem wünscht, eine Mobilstation besitzen und verwenden, die für den Betrieb in Übereinstimmung mit dem ACeS Kommunikationsstandard konfiguriert ist. Wünscht derselbe Teilnehmer den Zugang und die Anwendung auf das terrestrische Zellularkommunikationssystem vom Typ für das globale System für Mobilkommunikationsvorgänge (GSM), so müssen ihre Mobilstationen in Betrieb in Übereinstimmung mit dem GSM Kommunikationsstandard konfiguriert sein. Ähnlich muss die Mobilstation geeignet für den Betrieb in jedwedgen anderen gewünschten terrestrischen oder satellitenbasierten Zellularkommunikationssystem konfiguriert sein, beispielsweise einem I-CO Typ satellitenbasierten Zellularkommunikationssystem oder dem terrestrischen Zellularkommunikationssystem vom Typ gemäß dem fortgeschrittenen Mobiltelefonsystem (AMPS oder D-AMPS) oder gemäß dem persönlichen Kommunikationssystem (PCS)).

Kürzliche Entwicklungen für den Entwurf von Mobilstationen führten zu Mehrfachmodus-Mobilstationen, die für die Anwendung durch Teilnehmer verfügbar sind. Derartige Mehrfachmoduseinrichtungen haben die Fähigkeit für die Konfiguration für den Betrieb in irgendeinem ausgewählten von zwei oder mehr verfügbaren zellularen Kommunikationssystemtypen. Beispielsweise kann die Mobilstation für den Betrieb in einem Modus in Übereinstimmung mit dem GSM Kommunikationsstandard und in einem anderen Modus in Übereinstimmung mit dem PCS Kommunikationsstandard konfiguriert sein.

Mit dem Fortschritt satellitenbasierter zellularer Kommunikationssysteme hat eine zunehmende Zahl von Mobilstationen die Fähigkeit für den Betrieb in einem der terrestrischen Zellularkommunikationssystemen, beispielsweise GSM, und einem der satellitenbasierten Zellularkommunikationssysten, beispielsweise ACeS. Der Zugang zu einer derartigen Mobilstation erzielt im Zusammenhang mit der Platzierung in dem Betrieb sowohl mit terrestrischen als auch satellitengebundenen Zellularkommunikationssystemen in vorteilhafter Weise einen Zugang für den Teilnehmer zu Kommunikationsdiensten im wesentlichen über die gesamte Welt hinweg.

Momentan empfängt eine Mobilstation oder ein anderes System für den Betrieb zum Abgeben oder Abschließen von Zweiweg- Kommunikationsvorgängen mit satellitenbasierten Transceivern (zusammenfassend als "Anwenderendgerät" oder "UT" bezeichnet) Breitband-Abwärtsstreckensignale, und sie überträgt schmalbandige Aufwärtsstreckensignale. Ein Schmalband ist hier mit 50 KHz oder weniger definiert, und ein Breitband ist hier als 200 KHz oder mehr definiert. Während einige der zwei Zweck-Anwenderendgeräte, wie oben beschrieben, die Fähigkeit für Breitbandkommunikationsvorgänge mit terrestrischen Netzwerken aufweisen, beispielsweise GSM, sind sie für eine Kommunikation mit Satellitentransceivern in einem Schmalband bei Betrieb als einem Anwenderendgerät entworfen. Ein Grund dafür, dass die als Anwenderendgerät funktionierende Mobilstationen nicht zu einem satellitenbasierten Transceiver in einem Breitband übertragen können, besteht darin, dass rechtliche Regulierungen die vorteilhafter Übertragungsleistungspegel für Mobilstationen über einen spezifizierten Umfang hinaus ausschließen. Dieser spezifizierte Umfang ist ein Wert, der nicht eine breitbandige Übertragung ermöglicht, die ausreichend stark zum Erreichen eines Satellitentransceivers ist. Eine als Anwenderendgerät arbeitende Mobilstation muss demnach entlang einer Aufwärtsstrecke zu einem Satellitentransceiver als Schmalbandmodus zum Erhöhen der Durchschnittsleistung der übertragenen Signale übertragen. Der Schmalbandmodus der Übertragung ist erforderlich, um den signifikanten Umfang an Dämpfung aufgrund der Atmosphäre und der Distanz zu dem Transceiver zu überwinden. Zusätzlich verhindert selbst ohne rechtliche Einschränkungen die begrenzte Leistung einer Mobilstation breitbandige Übertragungsvorgänge mit ausreichender Leistung zum Erreichen eines Satelliten in ausreichend klarer Weise.

Momentan übertragen viele existierende Anwenderendgeräte entlang einer Aufwärtsstrecke zu dem Satellitentransceiver in einer sehr schmalbandigen Bandbreite, insbesondere 5 KHz. Beispiele für Anwenderendgeräte, die momentan mit einer solch schmalen Bandbreite für die Aufwärtsstreckenabschnitt der Zweiweg-Kommunikationsvorgänge übertragen, umfassen Mobilstationen, in Automobilen installierte Kommunikationseinrichtungen und selbst große auf Dächer montierte Kommunikationseinrichtungen, die von Einkaufszentren, hoch aufragenden Gebäuden, Krankenhäusern, etc. verwendet werden.

Während Anwenderendgeräte, die ein Kommunikationssignal mit einem Satellitentransceiver initiieren oder abschließen, in einem schmalbandigen Modus entlang der Aufwärtsstrecke übertragen, sind Land/Erdstationen (LES) so entworfen, dass entlang einer Aufwärtsstrecke in einem breitbandigen Modus des Betriebs übertragen. Dies ist wichtig, das LES (Engl.: land earth stations) als Schnittstelle zwischen einem Satellitentransceiver und einem terrestrischen Kommunikationssystem arbeiten und hohe Durchsatzanforderungen erfüllen müssen.

Trotz der Tatsache, dass momentane Anwenderendgeräte sämtlich entlang einer schmalbandigen Aufwärtsstrecke übertragen, ist es für ein Anwenderendgerät vorteilhaft, mit einem Satellitentransceiver in der Aufwärtsstrecke in einem breitbandigen Modus in vielen Fällen zu kommunizieren. Da Satellitentransceiver entlang einer Abwärtsstrecke in einem breitbandigen Modus kommunizieren, lässt sich eine Kommunikationsbalance und Symmetrie besser erzielen, wenn Kommunikationsverbindungen entlang der Aufwärtsstrecke ebenso in einem breitbandigen Kommunikationsmodus vorliegen. Eine derartige Balance vereinfacht Kommunikationssynchronisierprobleme in gewissen Situationen und verbessert den Gesamtkommunikationsleistungsumfang. Momentane Anwenderendgeräte sind jedoch nicht entworfen, um mit Satellitentransceivern in einem breitbandigen Modus des Betriebs zu kommunizieren.

Selbst wenn ein Anwenderendgerät zum Übertragen in einem breitbandigen Modus entlang einer Aufwärtsstrecke zu dem Satellitentransceiver entworfen ist, ist es in einigen Situationen für das Anwenderendgerät vorzuziehen, mit einem schmalbandigen Modus für die Aufwärtsstrecke zu übertragen.

Eine Situation, in der es für eine Kommunikationsvorrichtung vorteilhaft sein könnte, in einem schmalbandigen Modus in der Aufwärtsstrecke zu übertagen, ist beispielsweise die Verbesserung der Signalempfangsqualität durch den Satellitentransceiver. Die Signalempfangsqualität lässt sich durch Reduzieren der Datenrate zum Erhöhen der durchschnittlichen Leistungsmenge für eine definierte Signalmenge verbessern. Für einige Kommunikationssysteme, beispielsweise einem Satellitenkommunikationssystem, ist es bekannt, dass die Signalpfaddämpfung ausreichend groß ist, dass für eine Mobilstation die Anforderung besteht, in einem schmalbandigen Kommunikationsmodus zu kommunizieren, damit das Signal den Satellitentransceiver erreicht.

Sternkommunikationsnetze umfassen typischerweise einen Controller für das Kanalmanagement. Da ein derartiger Controller üblicherweise zum Zuordnen von Kanälen in wirksamer Weise als Teil von dessen Kanalmanagement entworfen ist, ist der Controller angepasst, um zu bestimmen, welche Kommunikationsverbindungen verfügbar sind, und diese Kanäle, wie erforderlich, zuzuweisen. Unter Vorgabe der fortlaufenden Anforderungen für begrenzte Trägerressourcen, kann es jedoch Zeitpunkte geben, in denen es für ein Anwenderendgerät mit der Fähigkeit zum Kommunizieren in einer breiten Bandbreite wünschenswert ist, für die Kommunikation bei einem schmalbandigen Träger eingestellt zu werden. Beispielsweise dann, wenn der einzig verfügbare Träger (oder Kanal) ein schmalbandiger Träger ist, würde einer erdbasierten Station, die für eine breitbandige Kommunikation angepasst ist, der Zugang solange verweigert werden, bis ein Zeitpunkt verfügbar ist, bei dem sie das Einrichten einer Kommunikationsverbindung versucht und ein breitbandiger Kanal verfügbar ist. Demnach besteht momentan eine Anforderung für ein Anwenderendgerät mit der Fähigkeit für das selektive Kommunizieren mit einem Satellitentransceiver in einem schmalbandigen Modus oder einem breitbandigen Modus für die Kommunikationsvorgänge. Es besteht ebenso allgemein eine Anforderung für Kommunikationssteuersysteme für das selektive Steuern des Kommunikationsprotokolls und der Bandbreite, die durch die Erdstation für ihre Abwärtsstrecke verwendet wird, entweder zu einer Basisstation oder zu einem Satellitentransceiver.

In EP 0 719 062 A2 ist ein breitbandiges drahtloses System und eine Netzwerkarchitektur zum Erzielen eines Breitband/Schmalbanddienstes mit optimaler statischer und dynamischer Bandbreiten/Kanalzuweisung beschrieben.

Ferner ist in Patent Abstracts of Japan, Bd. 13, Nr. 407, 8. September 1989, ein Steuersystem für ein Satellitenkommunikationssystem beschrieben, mit einem Modulator-Demodulator mit variabler Bitrate für jede Erdstation und unter Verwendung eines Mehrfachzugangscontrollers zum Steuern des Betriebsfrequenzbands und der Bitrate eines entgegengesetzten Modulators/Demodulators auf der Grundlage einer Anforderung von jeder Erdstation.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Zum Adressieren der oben beschriebenen Anforderungen wird gemäß dem Patentanspruch 1 ein System geschaffen, für die Kommunikation mit einem Satelliten auf einer Abwärtsstrecke entweder in einem Breitband- oder in einem Schmalbandmodus. Zusätzlich wird ein Controller bereitgestellt, zum Übertragen von Steuersignalen und zum Steuern des Typs der Kommunikationsübertragungsvorgänge, die durch ein Anwenderendgerät entlang einer Aufwärtsstrecke (Rückführverbindung) erzeugt werden. Der Controller sendet Steuerbefehle zu dem Anwenderendgerät, um dieses dahingehend anzuweisen, welchen Trägerkanal es verwenden soll, und ob es in einem Breitband- oder Schmalbandmodus des Betriebs kommunizieren soll. Das Anwenderendgerät empfängt die Anweisungen von der Steuereinrichtung und ist hierauf ansprechend. Insbesondere wählt in Übereinstimmung den Steuerbefehlen das Anwenderendgerät einen Kanal für die Kommunikation, und es verwendet entweder den Breitband- oder Schmalbandmodus der Kommunikation. Der Breitbandmodus ist typischerweise charakterisiert durch eine 200 KHz Trägerbeabstandung, während das schmale Band typischerweise charakteristiert ist durch eine 50 KHz Trägerbeabstandung.

Der Controller ist auch betriebsgemäß ausgebildet zum Kommunizieren mit einem Telemetrieüberwachungseinrichtung, die die Kommunikationsvorgänge in dem Satellitennetzwerk überwacht, zum Bestimmen der Transportanwendung und Wirksamkeit der zahlreichen Kommunikationsverbindungen, die zwischen den Land-Erd-Stationen, den Anwenderendgeräten und einem spezifizierten Satelliten eingerichtet sind. Auf der Grundlage von Information, die durch die Telemetrie- Überwachungseinrichtung bereitgestellt wird, bewirkt der Controller die Auswahl von Kanälen und Modi des Betriebs zum Erhöhen der Transportwirkungsgrade oder in einigen Fällen lediglich die Zulassung, dass eine Einrichtung auf einem schmalen Band in dem Fall kommuniziert, dass ein breitbandiger Kanal nicht verfügbar ist. Da das System die Fähigkeit zum Anweisen eines breitbandbefähigten Senders zum Übertragen in einem schmalen Band umfasst, ist der gesamte Kommunikationswirkungsgrad erhöht, und der Systemleistungsumfang ist verbessert. Weiterhin ermöglicht die Fähigkeit für einen auswählbaren Übertragungsmodus, wie hier definiert, bei dem System das Übertragen in einem schmalen Band zum Überwinden anderer Systembegrenzungen. Beispielsweise können dann, wenn zwei oder mehr Land-Erd- Stationen über einen Satelliten kommunizieren, Synchronisiereinschränkungen ein längeres Datenbündel für Systemsynchronisierzwecke erfordern, zum Verbessern des Gesamtsystemleistungsumfangs.

Es wird auch ein Anwenderendgerät zum Empfangen spezifizierter Steuerbefehle über einen Steuerkanal von einem Controller geschaffen. Das Anwenderendgerät wählt seinen Modus und die Kanäle der Kommunikation in Ansprechen auf die spezifizierten Steuerbefehle.

Es wird eine Land-Erd-Station (LES, Engl.: land earth station) geschaffen, zum Transportieren von Zweiweg- Kommunikationsvorgängen, ausgehend von einem Telefondienst. Beispielsweise kann die LES Kommunikationssignale transportieren, die entweder durch ein mit dem öffentlichen Fernsprechwählnetz gekoppeltes Telefon oder durch eine Mobilstation initiiert werden. Insbesondere ist die LES ausgebildet zum Empfangen von breitbandige Kommunikationssignalen mit einer 200 KHz Bandbreite und zum Übertragen dieser Signale zu einem Satellitentransceiver ebenso mit 200 KHz.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Ein vollständigeres Verständnis des Verfahrens und des Geräts der vorliegenden Erfindung lässt sich unter Bezug auf die folgende detaillierte Beschreibung erzielen, im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung; es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines ersten Kommunikationssystems mit terrestrischen und sternförmigen Zellularkommunikationsnetzwerken; und

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines zweiten Kommunikationssystems mit einem terrestrischen und einem sternförmigen Kommunikationsnetzwerk.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Unter Bezug auf die Fig. 1 ist zu erkennen, dass ein allgemein mit 10 bezeichnetes satellitenbasiertes zellulares Kommunikationssystem die Schaltung und zugeordnete Methodik einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst.

Das Kommunikationssystem 10 umfasst eine Land-Erd-Station 12, die - hier durch Linien 14 dargestellt - mit einem öffentlichen Fernsprechwählnetz ("PSTN") gekoppelt ist. Die Land-Erd-Station 12 umfasst Transceiverschaltkreise zum Übertragen von Kommunikationssignalen, unter anderem, zu einem satellitenbasierten Transceiver 16 über eine Kommunikationsverbindung 13.

Der satellitenbasierte Transceiver bewirkt betriebsgemäß das Senden/Empfangen von Kommunikationssignalen nicht nur mit der Land-Erd-Station 12, sondern auch mit anderen landbasierten Einrichtungen, beispielsweise einer Transceiverschaltung eines Netzwerksteuerzentrums 18. Der Transceiver 16 arbeitet primär zum Vermitteln von Signalen, die bei der Land-Erd- Station 12 erzeugt werden, zu dem Netzwerksteuerzentrum 18, über eine Kommunikationsverbindung 17 und vice-versa. Der Transceiver hat bevorzugt die Fähigkeit zum Empfangen von Signalen bei jedem Frequenzkanal und zum Vermitteln der Signale bei jedwedgem anderen Frequenzkanal.

Die Transceiverschaltung des Netzwerksteuerzentrums 18 hat wiederum die Fähigkeit zum Senden/Empfangen von Kommunikationssignalen mit anderen satellitenbasierten Transceivern, beispielsweise einem Transceiver 22, über eine Kommunikationsverbindung 23. Der satellitenbasierte Transceiver 22 hat ähnlich wie der Transceiver 16 die Fähigkeit zum Senden/Empfangen von Kommunikationssignalen mit landbasierten Transceivern, die beispielsweise ein Anwenderendgerät 24 umfassen, und zwar über eine Kommunikationsverbindung 25. Analog zu dem Transceiver 16 ist der Transceiver 22 primär zum Vermitteln von Signalen betreibbar, die hierzu übertragen werden. Demnach arbeitet das Anwenderendgerät 24 zum Übertragen von Kommunikationssignalen über eine Kommunikationsverbindung 27. Die Transceiverschaltungen der dargestellten Einrichtungen enthalten jeweils eine Vielzahl von Transceiverelementen, damit eine parallele Kommunikation zwischen einer großen Zahl von Kommunikationsstationen zugelassen wird.

Die Kommunikation im Zusammenhang mit einem satellitenbasierten Zellularkommunikationssystem, beispielsweise dem in Fig. 1 gezeigten System 10, ermöglicht einem Anwender eines Anwenderendgeräts, beispielsweise des Anwenderendgeräts 24, das Telefonkommunizieren bei Positionieren bei jedwedger Stelle über große Bereiche der Welt. Solange der Anwender des Anwenderendgeräts 24 so positioniert ist, dass die Übertragung und der Empfang von Kommunikationssignalen mit einem satellitenbasierten Transceiver zugelassen wird, beispielsweise einem der Transceiver 16 und 22, hat der Anwender die Fähigkeit zum telefonischen Kommunizieren mit einem Anwender eines anderen Anwenderendgeräts oder zu einer Telefoneinrichtung eines üblichen drahtgebundenen Netzwerks. Aufgrund des nahezu weltweiten Abdeckungsbereichs, der durch ein satellitenbasiertes Zellularkommunikationssystem zugelassen wird, hat der Anwender des Anwenderendgeräts 24 die Fähigkeit, mit dem Transceiver 16 zu kommunizieren, unabhängig davon, ob das Anwenderendgerät 24 mit einem lokalen zellularen System kommunizieren kann. Der Anwender hat demnach die Fähigkeit zum telefonischen Kommunizieren in einem Bereich, in dem anderweitig kein installiertes zellulares oder drahtgebundenes Telefonnetzwerk vorliegt.

Beispielsweise dann, wenn die Land-Erd-Station 12 (d. h., eine hieran gekoppelte Telefoneinrichtung) versucht, einen in dem PSTN initiierten Anruf zu einem Anwenderendgerät 24 zu übertragen, wird eine Anzeige der Initiierung bei dem Netzwerksteuerzentrum 18 über den Transceiver 16 bereitgestellt. Das Netzwerksteuerzentrum generiert Steuersignale, die bei dem Endgerät 24 mittels dem Transceiver 22 und der LES 12 bereitgestellt werden. Sobald ein Anrufaufbau erfolgreich abgeschlossen ist, sind Sprachkanäle zwischen der Land-Erd-Station und dem Anwenderendgerät definiert, damit eine Zweiwegkommunikation zwischen der Land-Erd-Station und dem Anwenderendgerät zugelassen wird mittels dem Transceiver 22.

Wie zuvor erwähnt, sind Überwachungs- und Steuersignale zunächst zu dem Endgerät dann zu senden, wenn ein Anruf zu oder von einem Anwenderendgerät platziert wird. In dem Fall eines bei einem Anwenderendgerät ankommenden Anrufs werden derartige Signale übertragen, um das Anwenderendgerät von dem ankommenden Anruf zu informieren und zu bewirken, dass das Anwenderendgerät auf die gesendeten/übertragenen Kommunikationssignale im Zusammenhang mit einem derartigen Anruf abgestimmt wird. In dem Überwachungs- und Steuersignalen, die zu dem Anwenderendgerät übertragen wird, ist ein Rufsignal enthalten, um das Anwenderendgerät über den ankommenden Anruf zu warnen. Wird das Anwenderendgerät gerufen, so könnte das Anwenderendgerät nicht für den Empfang des Rufsignals positioniert sein. Das Rufsignal ist in einem derartigen Fall so zu wiederholen, dass das Anwenderendgerät das Rufsignal empfängt. Wird der Verbindungsabstand zum Abgeben der Meldung erhöht, so enthält das Rufsignal gemäß einer Ausführungsform ein Signal zum Spezifizieren, dass der Verbindungsabstand eine Erhöhung erfordert, und zwar in den Rückgabesignalen, z. B., dem Bestätigungssignal. Demnach nützt der Controller 18 in Kenntnis der Übertragungsschwierigkeiten eine derartige Information bei der Auswahl der Breit- und Schmalbandmodi der Kommunikation für die Aufwärtsstrecke des Anwenderendgeräts.

Unter fortlaufenden Bezug auf das System nach Fig. 1 arbeitet die Land-Erd-Station (LES) 12 für die Kommunikation mit dem Transceiver 16 in einem Breitbandmodus (200 KHz). Die UT 24 arbeitet jedoch zum Kommunizieren mit dem Transceiver 22 entweder in einem Breitbandmodus oder einem Schmalbandmodus. Da die LES 12 mit dem Netzwerksteuerzentrum (Controller) 18 zum Aufbauen einer Kommunikationsverbindung kommuniziert, kommuniziert der Controller 18 mit der Telemetrie- Überwachungsstation 20 zum Bestimmen der Systemdatenkanalwirkungsgrade und Anwendung. Der Controller 18 bestimmt, ob die UT 24 in einem Breitband- oder einem Schmalbandmodus zu kommunizieren hat, und zudem, welches Träger- oder Frequenzband die UT 24 entlang der Aufwärtsstrecke zu verwenden hat. Darstellend sei ausgeführt, dass der Controller 18 bestimmen kann, dass die UT 24 mit dem Transceiver 22 über einen spezifischen Kanal in der Kommunikationsverbindung 23 in einem Breitbandmodus kommunizieren muss. Wie der Controller tatsächlich bestimmt, welcher Kanal oder Träger zu verwenden ist, ist dem Fachmann bekannt. Der Controller 18 überträgt dann ein Steuersignal über ein spezifisches Steuersignal zu dem UT 24 über die Kommunikationsverbindungen 23 und 24. Das Steuersignal spezifiziert, welcher Kanal und welche UT 24 einen breitbandigen oder schmalbandigen Modus des Betriebs verwenden muss.

Der Controller 18 bestimmt, ob ein Anwenderendgerät, in diesem Beispiel das UT 24, einen breitbandigen oder einen schmalbandigen Modus der Kommunikation verwenden sollte, durch Analysieren mehrerer Faktoren. Ein Faktor ist der Typ des Anwenderendgeräts. Für bestimmte Einrichtungen ist ein Schmalband aufgrund der Spitzenleistungspegeleinschränkungen oder Begrenzungen für die Einrichtungen erforderlich. Beispielhaft sind Anwenderendgeräte typischerweise auf 2 Watt für die Spitzenleistung eingeschränkt. Bei breitbandigen Kommunikationsvorgängen ist das Anwenderendgerät auf 2 Watt/20 Anwender = 0.1 Watt/Anwender eingeschränkt. Bei schmalbandigen Kommunikationsvorgängen ist jedoch das Anwenderendgerät auf 2 Watt/5 Anwender = 0.4 Watt/Anwender eingeschränkt. Da 0.1 Watt nicht ausreichend Leistung darstellt, um gewöhnlich einen Satelliten oder Transceiver 16 zu erreichen, während 0.4 Watt ausreichend sind, richtet ein Controller 18 ein Anwenderendgerät auf das Übertragen zu einem Satellitentransceiver, z. B. den Transceiver 16 oder 22, in einem Schmalbandmodus selbst dann, wenn das Anwenderendgerät 24 die Fähigkeit einer Breitbandkommunikation mit anderen Netzwerken aufweist, beispielsweise GSM Netzwerken.

Ein zweiter durch den Controller verwendeter Faktor ist die Signalkommunikationsqualität. Sendet der Transceiver 22 ein Steuersignal zu dem Controller 18 zum Anzeigen, dass er eine geringe Signalqualität von einem Anwenderendgerät 24 empfängt, so kann der Controller 18 das Anwenderendgerät 24 auf die Anwendung eines Schmalbands ausrichten. Unter Verwendung eines Schmalbands lässt sich ein Verbindungsabstand der übertragenen Signale erhöhen, da die durchschnittliche Leistung pro Signal erhöht ist, wodurch die Signalqualität erhöht ist.

Ähnlich lassen sich dann, wenn die Kommunikationsqualität bedingt durch Zeitablauf- oder Signalsynchronisierverzögerungen gering ist, teilweise bedingt durch Ausbreitungsverzögerungen im Hinblick auf große Signalausbreitungsverzögerungen, Zeitablaufprobleme reduzieren oder eliminieren, indem ein Breitbandsignal zu einem Schmalband geschalten wird, wodurch eine Sperrzeit zwischen Signalen zu einem viel geringeren Prozentsatz der Gesamtsignalperiode verringert ist. Eine Sperrzeit ist eine Periode der Nichtanwendung zwischen den Übertragungsbündeln, verwendet zum Vereinfachen des Systems mit Synchronisierung.

Ein dritter Grund, weshalb ein Controller einen Sender mit Breitbandfähigkeit, beispielsweise die LES 12, anweisen könnte, in einem schmalen Band zu übertragen, betrifft die Kanalanwendung. Bestimmt der Controller 12 für das Kommunizieren mit der Telemetrie-Einrichtung 20, dass der einzige oder bestverfügbare Kanal ein schmalbandiger Kanal für die Aufwärtsstrecke ist, so weist der Controller 18 das UT 24 für eine Kommunikation in einem Schmalbandmodus über den spezifizierten schmalbandigen Kanal an.

Nun erfolgt ein Bezug auf die Fig. 2, in der ein Blockschaltbild eines Kommunikationssystems 100 gezeigt ist, enthaltend einen Transceiver 16 und Funkvermittlungsstellen (MSCs) 28 und 30. Eine Land-Erd-Station 12 ist mit einer Funkvermittlungsstelle bzw. Mobilvermittlungsstelle (MSC) 28 verbunden, die die LES 12 mit dem öffentlichen Fernsprechwählnetz (PSTN) 32 verbindet. Das Kommunikationssystem 100 enthält eine Vielzahl von Transceivern 16 (lediglich einer ist gezeigt), positioniert in einer Umlaufbahn über der Oberfläche der Erde. Die LES 12 kommuniziert mit dem Transceiver 16 über eine Kommunikationsverbindung 34. Der Transceiver 16 kommuniziert mit dem Anwenderendgerät 24 über eine Hochfrequenz- Kommunikationsverbindung 36. Demnach funktioniert der Transceiver 16 zum Vermitteln von Telefonkommunikationsvorgängen (und bezogener Steuersignale) zwischen der LES 12 und dem Anwenderendgerät 24 über die Kommunikationsverbindungen 34 und 36. Die MSC 28 arbeitet zum Vermitteln von Anrufen, erzeugt durch Telefoniequellen, beispielsweise dem PSTN 32 oder der MSC 30, zu der LES 12, zum Übertragen der Kommunikationssignale zu dem Transceiver 16 und zu anderen Anwenderendgeräten, beispielsweise zu dem Anwenderendgerät 24. Der Betrieb des satellitenbasierten zellularen Kommunikationssystem 30 in dieser Weise ist für den Fachmann allgemein bekannt, und demnach wird eine weitergehende Beschreibung nicht gegeben.

Das Kommunikationssystem 100 enthält eine Vielzahl von Basisstationen (BS) 38 und 40 (lediglich zwei gezeigt), zum Übertragen von Telefonkommunikationsvorgängen (und betreffender Steuersignale) mit einer Mobilstation 32 über eine Hochfrequenz-Kommunikationsverbindung 44. Die BS 40 ist über die Funkvermittlungsstelle (MSC) 30 zu anderen (nicht gezeigten) Funkvermittlungsstellen in dem zellularen Kommunikationssystem 100 verbunden. Die MSC 3 vermittelt in dem Kommunikationssystem 100 Anrufe von anderen Abschnitten des Kommunikationssystems 100. Beispielsweise können Anrufe, die bei der Mobilstation 32 ausgehen oder an dieser enden, zu dem Anwenderendgerät 24 jeweils über die MSC 30, das PSTN 32, die MSC 28, die LES 12 und den Transceiver 16 geroutet werden. Der Betrieb der Telekommunikationssysteme 100 in dieser Weise ist für den Fachmann allgemein bekannt, und demnach wird eine weitergehende Beschreibung hier nicht gegeben.

Obgleich das Kommunikationssystem 100 so dargestellt ist, dass es lediglich zwei Basisstationen 38 und 40 enthält, ist selbstverständlich zu erkennen, dass derartige Systeme typischerweise viel mehr Basisstationen enthalten, und dass die Wiedergabe von lediglich zwei Basisstationen als eine Darstellung anzusehen ist, anstelle einer Einschränkung, und zwar für den Betrieb der vorliegenden Erfindung. Ferner ist zu erkennen, dass obgleich lediglich zwei Funkvermittlungsstellen 28 und 30 zum Vereinfachen der Darstellung gezeigt sind, es unmittelbar zu erkennen ist, dass derartige Systeme typischerweise viele Funkvermittlungsstellen enthalten, die miteinander verbunden sind (vielleicht über das PSTN 32), und jede Funkvermittlungsstelle ist mit einer Vielzahl von Basisstationen 38 und 40 verbunden. Schließlich enthalten Kommunikationssysteme 100 typischerweise viel Mobilstationen 42, die hierin betrieben werden, zu jedwedger Zeit. Das Aufnehmen einer Mobilstation 42 ist als Darstellung anzusehen, anstelle einer Einschränkung des Betriebs der vorliegenden Erfindung.

Unter fortlaufendem Bezug auf das in Fig. 2 gezeigte System 100 arbeitet das Anwenderendgerät 24 für eine Kommunikation mit der BS 38 über die Kommunikationsverbindung 44. Bilden beispielsweise die MSC 28 und die BS 38 einen Teil eines GSM Zellularkommunikationsnetzwerkes, dann kommuniziert das UT 24 in einem Breitbandmodus über die Kommunikationsverbindung 44 immer dann, wenn das Anwenderendgerät als eine Mobilstation in dem GSM Netzwerk betreibbar ist. Das Anwenderendgerät 24 hat auch die Fähigkeit zum Kommunizieren mit dem Transceiver 16 in einem Breitbandmodus über die Kommunikationsverbindung 36, wenn das Anwenderendgerät vom Typ einer Kommunikationseinrichtung ist, die sich von derjenigen einer Mobilstation unterscheidet. Unabhängig davon, ob das Anwenderendgerät 24 eine Mobilstation ist, hat es jedoch die Fähigkeit zum Kommunizieren mit dem Transceiver 16 über eine Kommunikationsverbindung 36 in einem Schmalbandmodus. Wie im Zusammenhang mit dem in Fig. 1 gezeigten System beschrieben, arbeitet ein Controller 18 zum Senden von Steuersignalen zu dem Anwenderendgerät 24, um anzuweisen, ob es in einem schmal- oder breitbandigen Modus des Betriebs kommuniziert.

Ob der Controller 18 ein Steuersignal zu dem Anwenderendgerät 24 sendet, um dieses für eine Kommunikation in einem Breitbandmodus auszurichten, hängt zum Teil davon ab, ob das Anwenderendgerät eine Mobilstation oder ein anderer Typ einer Kommunikationseinrichtung ist.

Unter fortlaufendem Bezug auf das System 100 nach Fig. 2 ist zu erkennen, dass das Anwenderendgerät 24 auch zum Kommunizieren mit der LES 12 über eine Kommunikationsverbindung 46 in einem Breitbandmodus des Betriebs betreibbar ist. Die LES 12 empfängt die Kommunikationssignale von dem Anwenderendgerät 12, und sie überträgt dieselben Signale zu dem Transceiver 16 über eine Kommunikationsverbindung 34 ebenso in einem Breitbandmodus des Betriebs. Der Transceiver 16 wiederum vermittelt die empfangenen Signale zu einem anderen Anwenderendgerät oder zu einer anderen Land-Erd-Station. Beispielsweise überträgt der Transceiver 16 die Kommunikationssignale, empfangen von der LES 12, zu der LES 50, wenn beispielsweise der Abschlusspunkt der Kommunikationsverbindung die Mobilstation 42 ist. Wie zu erkennen sein wird, überträgt die LES 50 die empfangenen Signale zu der MSC 30, die diese dann zu BS 40 überträgt. Die BS 40 überträgt die Signale zu MS 42. Unter Verwendung abgestimmter Trägersignale im Hinblick auf die Bandbreite der Kommunikationsverbindungen 46 und 34 sind die Synchronisier- bzw. Zeitablaufprobleme der Übertragungen durch die LES 12 vereinfacht, und der Gesamtkommunikationswirkungsgrad ist verbessert.

Anhand der Untersuchung des Systems 100 nach Fig. 2 lässt sich erkennen, dass das Anwenderendgerät 24 betriebsgemäß mit der BS 38, der LES 12 und dem Transceiver 16 sämtlich in einem Breitbandmodus (300 KHz) kommuniziert. Zusätzlich hat auch das Anwenderendgerät 24 die Fähigkeit zum Kommunizieren mit dem Transceiver 16 in einem Schmalbandmodus des Betriebs (50 KHz oder weniger). Demnach ist der Controller 18 zum Senden von Steuersignalen zu dem Anwenderendgerät 24 betreibbar, zum Spezifizieren des Modus der Kommunikation bei der Kommunikationsverbindung 36. Zusätzlich gibt es, wie zu erkennen ist, mehrfache Kommunikationspfade, die gezeigt sind, die das Anwenderendgerät 24 zum Einrichten einer Kommunikationsverbindung verwenden kann. Diese mehrfachen Kommunikationspfade sind unter Darstellung der Vielzahl der Optionen gezeigt. Praktisch wird jedoch erwartet, dass bestimmte Pfade gegenüber anderen bevorzugt sind. Der verwendete Pfad ist demnach eine Funktion der tatsächlichen Verfügbarkeit.

Um darzustellen, ob eine Kommunikationsverbindung 44 mit der BS 38 zu erzielen ist, arbeitet das Anwenderendgerät 24 als eine Mobilstation, und sie versucht eine Breitband- Kommunikationsverbindung 44 mit der BS 38 einzurichten. Sucht das Anwenderendgerät eine Platzierung eines Anrufs zu der Mobilstation 42, so wird demnach ein Kommunikationspfad eingerichtet, über die MSC 28, das PSTN 32, die MSC 30, und die BS 40, zum Erreichen der Mobilstation 42. Ist jedoch die BS 38 zu weit zum Einrichten einer Kommunikationsverbindung 44 entfernt, so ist das Anwenderendgerät betreibbar, um das Einrichten einer breitbandigen Kommunikationsverbindung 46 mit der LES 12 zu versuchen. Die LES 12 ist dann zum Vermitteln der Kommunikationssignale betreibbar, die von dem Anwenderendgerät 24 empfangen werden, zu dem Transceiver 16, über eine breitbandige Kommunikationsverbindung 34. Der Transceiver 16 vermittelt dann die empfangenen Kommunikationssignale zu der LES 50 über die Kommunikationsverbindung 48. Die LES 50 ist dann betreibbar, um die Kommunikationssignale zu der MSC 30, der BS 40 und schließlich zu der MS 42 zu übertragen, zum Erzeugen des Kommunikationspfads von dem Anwenderendgerät 24 zu der Mobilstation 42.

Als ein abschließendes Beispiel versucht ein Anwenderendgerät dann, wenn es zu weit entfernt von der LES 12 zum Einrichten einer Kommunikationsverbindung 46 entfernt ist, diese das Einrichten einer Kommunikationsverbindung 36 mit dem Transceiver 16. Ob die Kommunikationsverbindung 36 als eine breitbandige oder schmalbandige Kommunikationsverbindung eingerichtet wird, hängt von Faktoren ab, wie davon, ob das Anwenderendgerät 24 eine in der Hand gehaltene Einrichtung wie eine Mobilstation ist, und von den Steuersignalen, die von dem Controller 18 über einen Steuerkanal, übertragen über die Kommunikationsverbindung 36, empfangen werden. Der Anrufaufbau über Steuerkanäle über eine Kommunikationsverbindung 36 ist für den Fachmann allgemein bekannt, und wird hier nicht erläutert. Demnach überträgt das Anwenderendgerät Steuersignale zu dem Transceiver 16 über einen Steuerkanal in der Kommunikationsverbindung 36. Der Transceiver 16 kommuniziert dann mit dem Controller 18 über Steuerkanäle in dem Kommunikationspfad 23 zum Anzeigen, dass das Anwenderendgerät einen Kommunikationskanal sucht. Der Controller 18 analysiert dann die Kanalanwendung bzw. Belegung, und er untersucht auch den Typ der Einrichtung, die einen Kanal anfordert. In Ansprechen hierauf überträgt der Controller 18 Steuersignale zurück zu dem Anwenderendgerät 24 über den Transceiver 16 unter Spezifizierung des Kanals und der Tatsache, ob das Anwenderendgerät in einem Breitband- oder Schmalbandmodus übertragen soll.

Obgleich eine oder mehrere Ausführungsformen des Verfahrens und Geräts der vorliegenden Erfindung in der beiliegenden Zeichnung dargestellt und in der vorangehenden detaillierten Beschreibung beschrieben sind, ist zu erkennen, dass die Erfindung nicht auf die hier offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern die Fähigkeit für zahlreiche Neuanordnungen, Modifikationen und Substitutionen aufweist, ohne Abweichen von der Erfindung, wie sie in den folgenden Patentansprüchen herausgestellt und definiert ist.


Anspruch[de]

1. Satellitenkommunikations-Netzwerksystem, enthaltend:

ein Anwenderendgerät (24) zum Erzeugen einer Zwei-Weg- Kommunikation;

einen Satellitentransceiver (16, 22),

einen Controller (18), entfernt von dem Anwenderendgerät angeordnet, zum Übertragen von Steuersignalen;

dadurch gekennzeichnet, dass

die Steuersignale Modussignale umfassen und über den Satellitentransceiver (16; 22) zu dem Anwenderendgerät (24) übertragen werden, wobei die Modussignale spezifizieren, ob das Anwenderendgerät (24) Kommunikationssignale zu dem Satellitentransceiver (16) in einem Breitbandmodus oder in einem Schmalbandmodus überträgt, wobei

das Anwenderendgerät (24) selektiv betreibbar ist, zum Übertragen entlang einer Aufwärtsstrecke zu dem Satellitentransceiver (16) in einem Breitbandmodus oder in einem Schmalbandmodus.

2. Satellitenkommunikations-Netzwerksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller (18) ferner enthält:

einen Kommunikationsanzeigeempfänger zum Empfangen von Anzeigen der Kommunikationsverbindungen von dem Anwenderendgerät (24) bei Zuweisung des Kommunikationskanals durch den Controller (18);

eine Auswahlvorrichtung, die betriebsgemäß auf die Anzeigen anspricht, die von dem Kommunikationsanzeigeempfänger empfangen werden, derart, dass die Auswahlvorrichtung zum Auswählen der Frequenzbandbreite für das durch das Anwenderendgerät (24) zu übertragende Aufwärtsstreckensignal ausgebildet ist; und

einen Sender zum Senden von Anzeigen der Frequenzbandbreite, ausgewählt durch die Auswahlvorrichtung, an das Anwenderendgerät (24).

3. Satellitenkommunikations-Netzwerksystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller (18) betreibbar ist zum Übertragen von Steuersignalen zu dem Anwenderendgerät (24) zum Spezifizieren, ob das Anwenderendgerät in einem Breitband- oder Schmalbandmodus überträgt.

4. Satellitenkommunikationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner enthält:

a) eine Land-Erd-Station (12) zum Empfangen der Aufwärtsstrecken-Übertragungsvorgänge von dem Anwenderendgerät (24) und zum Vermitteln der Aufwärtsstrecken-Übertragungsvorgänge zu dem Satellitentransceiver (16);

b) eine Kommunikationseinrichtung (28, 30, 32) zum Abschließen der Zwei-Weg-Kommunikation, erzeugt durch das Anwenderendgerät (24) und Empfangen durch die Land-Erd-Station (12) und den Satellitentransceiver (16), wobei

c) das Anwenderendgerät (24) zum Senden in einer Aufwärtsstrecke zu der Kommunikationseinrichtung (38) der Land-Erd-Station (12) und dem Satellitentransceiver (16) in einem Breitbandmodus betreibbar ist, und zusätzlich zu dem Satellitentransceiver (16) in einem Schmalbandmodus.

5. Verfahren zum Aufbauen einer Zwei-Weg- Kommunikationsverbindung zu einem Satellitentransceiver (16, 22), wobei die Kommunikation in einem Anwenderendgerät (24) erzeugt wird und bei einer Kommunikationseinrichtung (28, 30, 32) terminiert, derart, dass das Verfahren folgende Schritte enthält:

Übertragen einer Anforderung für einen Kommunikationskanal von dem Anwenderendgerät (24) zu einem Controller (18), der entfernt gegenüber dem Anwenderendgerät (24) angeordnet ist; und

Empfangen der Anforderung für einen Kommunikationskanal bei dem Controller und - in Ansprechen hierauf - Übertragen von Steuersignalen von dem Controller (18) über den Satellitentransceiver (16, 22) zu dem Anwenderendgerät (24);

dadurch gekennzeichnet, dass

die Steuersignale ein Modussignal umfassen, derart, dass das Modussignal einen Breitbandmodus oder einen Schmalbandmodus des Betriebs für die Kommunikationsverbindung von dem Anwenderendgerät (24) zu dem Satellitentransceiver (16) spezifiziert.







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