專利名稱：衛(wèi)星通信中的負(fù)荷共享的制作方法
相關(guān)申請的交叉引用本申請要求2004年3月17日提交的題目為“LINKDEGRADATION COMPENSATION THROUGH CAPACITYALLOCATION ADJUSTMENT”的U.S.臨時申請No.60/554,307以及2004年3月17日提交的題目為“RAIN BURDEN SHARING IN KaBAND MULTIBEAM SATELLITE DOWNLINKS”的U.S.臨時申請No.60/554,308的權(quán)益，在這里將這兩個臨時申請中的任何一個完全合并于此。
背景技術(shù)：
通常，需要高速、寬帶服務(wù)的因特網(wǎng)用戶可以在世界的許多地方使用DSL。在存在數(shù)字電纜容量的區(qū)域中，電纜調(diào)制解調(diào)器提供了另一種選擇。但是世界上甚至是在發(fā)達(dá)國家中還存在大面積的區(qū)域在可預(yù)測的未來中不存在上述兩種選擇。這些區(qū)域是人口密度相對稀疏的區(qū)域。在這些區(qū)域內(nèi)，從電話中心局引出的電纜的長度往往很長，這樣，就減慢了DSL的速度，并且進(jìn)而阻礙了DSL使用。同樣地，由于每個用戶的高昂成本，所以稀疏的人口密度也阻礙了數(shù)字電纜的安裝。據(jù)估計(jì)，在美國大概1億家庭中，有大約30％的家庭居住在這種區(qū)域。
衛(wèi)星服務(wù)看上去將是對該類人口進(jìn)行服務(wù)的簡單自然的方式，并且實(shí)際上已經(jīng)開展了某些這種業(yè)務(wù)。迄今為止的典型嘗試已經(jīng)使用了現(xiàn)存的Ku頻帶衛(wèi)星。這些衛(wèi)星具有大的大陸型波束(continental sizedbeams)，而不是多個小的波束。如果想要使用大波束來提供高速服務(wù)，那么每單位MHz可以服務(wù)的用戶數(shù)目變小，不經(jīng)濟(jì)實(shí)用。糾正該問題的方式是眾所周知的。通過轉(zhuǎn)到多波束衛(wèi)星，可以獲得帶寬的有效復(fù)用，其中，多波束衛(wèi)星利用多個小的波束而不是一個大的波束來覆蓋大陸型區(qū)域?？梢栽诓煌牟ㄊ隙啻沃貜?fù)使用給定的頻帶，使得通過波束數(shù)目除以重用因子來對帶寬進(jìn)行有效復(fù)用。此外，這種多波束操作有效地避免了功率損耗。將具有相同功率的兩種不同衛(wèi)星進(jìn)行比較，第一種衛(wèi)星具有一個大的大陸型波束，而另一種衛(wèi)星具有多個小的波束，其覆蓋了與大的波束相同的區(qū)域，兩種衛(wèi)星產(chǎn)生相同的EIRP。
但是在所有其它情況相等的情況下，提供多個小的波束需要大幅增加衛(wèi)星孔徑尺寸。如果考慮數(shù)十個波束(比方說40-60個波束)，那么孔徑尺寸將比當(dāng)今認(rèn)為實(shí)用的大多數(shù)Ku頻帶內(nèi)的孔徑尺寸大。因此，不得不使用Ka頻帶，其中，Ka頻帶是為FSS操作保留的、Ku頻帶之上的下一個頻帶。
然而，Ka頻帶引入了其自身的問題，即高得多的雨致降級(degradation)。在Ku頻帶中雨致降級固然也很重要，但是在大多數(shù)情況下，通過使用若干dB的余量來提供足夠的可用性。然而，在Ka頻帶中，10dB或者更多dB的雨致降級并不是罕見的事件，并且簡單地通過提供余量來克服雨致降級看起來是不切實(shí)際的。為在小于10％時間內(nèi)可能發(fā)生的雨致降級情況提供數(shù)十dB的功率余量是不切實(shí)際的并且是不經(jīng)濟(jì)的。期望可以在幾乎所有的環(huán)境情況下始終如一地提供通信鏈路，而無需借助于強(qiáng)迫應(yīng)用足夠克服環(huán)境降級的功率余量。

發(fā)明內(nèi)容
公開了在結(jié)合了雨致負(fù)荷共享的網(wǎng)絡(luò)接入系統(tǒng)中對下行鏈路業(yè)務(wù)進(jìn)行處理的系統(tǒng)、裝置和方法。該系統(tǒng)和方法將時分復(fù)用、在大的動態(tài)范圍上的可變速率編碼與來自用戶設(shè)備的恰當(dāng)反饋相結(jié)合。用戶設(shè)備可以將諸如信噪比的信號量度報(bào)告給諸如陸地網(wǎng)關(guān)的集線器。系統(tǒng)處理以信道上增加的時間部分對具有被降低的數(shù)據(jù)速率的用戶進(jìn)行補(bǔ)償。當(dāng)雨水穿過波束時，雨致負(fù)荷共享的效果是波束容量的減少，但是幾乎所有的用戶接收到恰好相同的服務(wù)質(zhì)量。
被公開的是一種在通信信道中進(jìn)行負(fù)荷共享的方法，包括對相應(yīng)于多個用戶中的每個的數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存，為多個用戶中的每個取回幾乎相等數(shù)目的數(shù)據(jù)比特，確定相應(yīng)于多個用戶中的每個的編碼速率，以相應(yīng)于多個用戶中的每個的編碼速率對數(shù)據(jù)比特進(jìn)行編碼，以及在無線通信信道上將被編碼的比特時間復(fù)用到多個用戶。
同時公開的是一種在通信信道中進(jìn)行負(fù)荷共享的方法，包括為第一個用戶緩存數(shù)據(jù)，取回至少部分被緩存的數(shù)據(jù)，為被取回的緩存數(shù)據(jù)部分確定編碼速率，以編碼速率對被取回的緩存數(shù)據(jù)部分進(jìn)行編碼以便生成被編碼的數(shù)據(jù)，至少部分基于編碼速率來確定時隙持續(xù)時間，以及將被編碼的數(shù)據(jù)與用于不同于第一個用戶的用戶的數(shù)據(jù)進(jìn)行時間復(fù)用。
在另一方面中，在通信信道中進(jìn)行負(fù)荷共享的方法包括對相應(yīng)于多個用戶的數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存；訪問其中存儲了用于第一個用戶的數(shù)據(jù)的第一個緩沖器；確定將要從第一個緩沖器中被取回?cái)?shù)據(jù)的數(shù)據(jù)塊大??；從第一個緩沖器取回相應(yīng)于數(shù)據(jù)塊大小的數(shù)據(jù)；部分基于信號量度來確定將要應(yīng)用于取回?cái)?shù)據(jù)的編碼速率，其中從第一個用戶所接收到的Ka頻帶衛(wèi)星信號得到所述信號量度；對被取回的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼以便生成被編碼的數(shù)據(jù)；將被編碼的數(shù)據(jù)與用于其他用戶的數(shù)據(jù)進(jìn)行時間復(fù)用，以便生成時間復(fù)用數(shù)據(jù)；以及將時間復(fù)用的數(shù)據(jù)發(fā)送到衛(wèi)星，其中將所述衛(wèi)星配置為在多個衛(wèi)星波束的一個波束中將Ka頻帶前向鏈路信號發(fā)送到第一個用戶。
在另一方面中，所公開的內(nèi)容包括用于在通信信道中進(jìn)行負(fù)荷共享的裝置，包括多個緩沖器，將每個緩沖器配置為存儲用于多個用戶中相應(yīng)一個用戶的數(shù)據(jù)；編碼器，將該編碼器配置為以時間復(fù)用的方式從多個緩沖器的每個中取回對應(yīng)于額定數(shù)據(jù)塊大小的數(shù)據(jù)，并且基于控制信號以多種編碼速率中的一種對數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，以便生成時間復(fù)用編碼數(shù)據(jù)；速率控制模塊，將其連接到編碼器，并且將其配置為從多個用戶中的每個取回信號量度，并且基于所接收的信號量度為編碼器生成控制信號。


結(jié)合附圖，從下文的詳細(xì)描述中，本發(fā)明的實(shí)施例的特征、目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加顯見，其中，類似的部件具有類似的參考標(biāo)號。
圖1A是實(shí)現(xiàn)負(fù)荷共享的無線通信系統(tǒng)的實(shí)施例的功能性方框圖；圖1B是衰落斜率統(tǒng)計(jì)曲線圖；圖2是配置為用于負(fù)荷共享的衛(wèi)星網(wǎng)關(guān)的實(shí)施例的功能性方框圖；圖3是用于負(fù)荷共享的過程的實(shí)施例的流程圖；圖4是用于在負(fù)荷共享系統(tǒng)中確定編碼速率的過程的實(shí)施例的流程圖；圖5是被測量的雨致衰減的曲線圖；圖6是波束容量變化的曲線圖；圖7是雨速率分布的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
公開了用于實(shí)現(xiàn)雨致負(fù)荷共享的系統(tǒng)、裝置和方法。雨致負(fù)荷共享系統(tǒng)可以在幾乎無余量的Ka頻帶衛(wèi)星的下行鏈路上提供高可用性、高速的服務(wù)。
通信系統(tǒng)可以在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)負(fù)荷共享，其中，在所述系統(tǒng)中，多個用戶在通信信道上進(jìn)行時分復(fù)用?？梢詫⑾到y(tǒng)配置為為每個用戶改變數(shù)據(jù)的編碼速率?？梢詫⑾到y(tǒng)配置為以足夠提供預(yù)定編碼增益量的量來改變編碼速率。
對于特定的用戶，系統(tǒng)基于該用戶經(jīng)歷的信號質(zhì)量調(diào)節(jié)編碼速率。為了對抗增加的編碼增益對用戶所經(jīng)歷的數(shù)據(jù)速率的不利影響，還可以將系統(tǒng)配置為改變分配給每個用戶的時隙持續(xù)時間。這樣，系統(tǒng)可以以與應(yīng)用于信道的編碼增益成反比例的方式分配時隙持續(xù)時間。也就是說，系統(tǒng)可以分配時隙持續(xù)時間，該時隙持續(xù)時間與編碼速率的倒數(shù)線性地成比例。因?yàn)樗械臅r間復(fù)用用戶共享信道了，所以分配給任何特定用戶的增加的持續(xù)時間稍微降低了所有其他用戶的性能。因此，由其他多個用戶對由一個用戶引起的性能降級有效地進(jìn)行補(bǔ)償，使得信道的所有時間復(fù)用用戶所經(jīng)歷的性能總變化最小。
圖1A是衛(wèi)星通信系統(tǒng)100的實(shí)施例的功能性方框圖，將該衛(wèi)星通信系統(tǒng)100配置為提供負(fù)荷共享。衛(wèi)星通信系統(tǒng)100包括陸地基站，這里被稱為網(wǎng)關(guān)120。網(wǎng)關(guān)120可以提供到網(wǎng)絡(luò)150的接口，該網(wǎng)絡(luò)150可以在衛(wèi)星通信系統(tǒng)100的外部。網(wǎng)關(guān)120和網(wǎng)絡(luò)150之間的接口可以包括有線鏈路以及無線鏈路。例如，網(wǎng)絡(luò)150可以是局域網(wǎng)(LAN)或諸如因特網(wǎng)的廣域網(wǎng)(WAN)。
還可以將網(wǎng)關(guān)120配置為與衛(wèi)星130接口。在一些實(shí)施例中，可以將網(wǎng)關(guān)120配置為與多個衛(wèi)星接口。網(wǎng)關(guān)120在第一個通信頻帶內(nèi)的通信鏈路上與衛(wèi)星130進(jìn)行通信。例如，第一個通信頻帶可以是Ka頻帶、Ku頻帶、S頻帶、L頻帶、或者某些其它通信頻帶。
被連接到網(wǎng)絡(luò)150的源(未示出)可以將信息提供給網(wǎng)關(guān)120，網(wǎng)關(guān)120將該信息中繼到用戶設(shè)備110。網(wǎng)關(guān)120在第一個前向鏈路信道上將信息傳送到衛(wèi)星130，并且衛(wèi)星130在第二個前向鏈路信道上將該信息中繼到用戶設(shè)備110。
可以將衛(wèi)星130配置為具有一個或多個波束，每個波束輻射了相應(yīng)的區(qū)域140a-140g。圖1A示出了由衛(wèi)星130支持的多個區(qū)域140a-140g，但是為了清楚起見，僅對一個波束進(jìn)行了說明。
可以將衛(wèi)星130配置為將前向鏈路信息中繼到位于區(qū)域之一140b內(nèi)的用戶設(shè)備110。例如，從衛(wèi)星130到用戶設(shè)備110的前向鏈路通信可以在Ka或Ku頻帶內(nèi)，或者在被分配的某些其它頻譜部分內(nèi)。
例如，用戶設(shè)備110可以是計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、終端、電話、個人數(shù)字助理、以及類似的或者某些其它通信設(shè)備。用戶設(shè)備110可以是靜止的或者可以是移動的，并且可以在區(qū)域140a-140g之間移動。
用戶設(shè)備110可以在反向鏈路信道上與連接到網(wǎng)絡(luò)150的設(shè)備(未示出)進(jìn)行通信，該反向鏈路信道通過衛(wèi)星將用戶設(shè)備110連接到網(wǎng)關(guān)120。用戶設(shè)備110可以生成數(shù)據(jù)、對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行接收、或者從外部設(shè)備(未示出)接收數(shù)據(jù)，并且可以使用所分配頻帶內(nèi)的反向鏈路信道將信息發(fā)送到衛(wèi)星130，例如，所述反向鏈路信道可以在Ka或Ku頻帶內(nèi)。用戶設(shè)備110可以使用內(nèi)部收發(fā)機(jī)與衛(wèi)星進(jìn)行通信。然而，在更典型的情況下，收發(fā)機(jī)位于用戶設(shè)備110外部的小型地球站內(nèi)(未示出)。用戶設(shè)備110可以使用諸如有線鏈路與收發(fā)機(jī)進(jìn)行通信，并且收發(fā)機(jī)可以直接與衛(wèi)星130進(jìn)行通信。衛(wèi)星130進(jìn)而將反向鏈路信號中繼到網(wǎng)關(guān)120。
衛(wèi)星通信系統(tǒng)100可以將幾乎相同的帶寬分配給前向和反向鏈路，或者可以將不同的帶寬分配給這兩個鏈路。例如，可以將諸如因特網(wǎng)訪問的應(yīng)用的特征歸結(jié)為前向鏈路通信占主要優(yōu)勢，反向鏈路信息量相對較低。在這種系統(tǒng)中，可以為前向鏈路分配比反向鏈路更大的帶寬。
可以將網(wǎng)關(guān)120和衛(wèi)星130配置為同時支持位于區(qū)域140a-140g內(nèi)的多個用戶設(shè)備110。在任何給定時間，例如，在區(qū)域140b內(nèi)的用戶設(shè)備110可能經(jīng)歷信號衰落，該信號衰落歸因于諸如雨天的環(huán)境狀況。然而，其它用戶設(shè)備(未示出)可能不受同樣雨致衰落的影響，并且可能經(jīng)歷完全不同的環(huán)境狀況。
通過改變被提供給正在經(jīng)歷衰落的用戶設(shè)備110的信息的編碼速率，網(wǎng)關(guān)120可以繼續(xù)支持到用戶設(shè)備的通信，所述用戶設(shè)備包括受雨致衰落影響的任何用戶設(shè)備110。通過為到正在經(jīng)歷衰落的用戶設(shè)備110的信息傳輸分配更多的時間，網(wǎng)關(guān)120可以同時在多個用戶上對衰落負(fù)荷進(jìn)行共享。通過在所有用戶之間對負(fù)荷進(jìn)行共享并且使用不同的編碼增益，可以使衛(wèi)星130所需的功率余量達(dá)到最優(yōu)化。
將衛(wèi)星通信系統(tǒng)100配置為為到諸如因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)通信提供支持，該衛(wèi)星通信系統(tǒng)100可以包括下行鏈路，將該下行鏈路與從給定信道進(jìn)行接收的各個用戶所用的不同時間段進(jìn)行時分復(fù)用。這些時間段可以由IP分組或這些分組的子部分組成。術(shù)語“時分復(fù)用”不是想要指時隙之間的任何固定關(guān)系。相反，時隙可長可短，并且可以以自由混合的方式尋址到不同的用戶。
除了當(dāng)發(fā)送隊(duì)列為空時、當(dāng)發(fā)送零功率或低功率時之外，可以將每個信道的功率配置為保持不變。當(dāng)沒有業(yè)務(wù)要發(fā)送時，以全功率進(jìn)行發(fā)送(例如，通過發(fā)送無效字符)將對正在重新使用該頻率的其它波束造成不必要的干擾。為了克服雨致降級效應(yīng)，改變編碼速率。
通過實(shí)現(xiàn)編碼速率的自動變化以便克服降級，衛(wèi)星通信系統(tǒng)100使用可變速率以便克服雨天的影響。有利地，編碼速率變化足夠大以便創(chuàng)建非常大動態(tài)范圍的編碼增益。
通過在用戶設(shè)備110處對諸如信噪比(SNR)的信號量度進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測并且在反向鏈路上周期性地將該信息發(fā)回網(wǎng)關(guān)120，確保編碼速率的自動變化。網(wǎng)關(guān)使用該信號量度，以便允許其確定對應(yīng)于最低編碼開銷的最高編碼速率，該最高編碼速率將確保符合錯誤率需求。
可以將用戶設(shè)備110配置為周期性地確定來自前向鏈路數(shù)據(jù)的信號量度，并且可以將該信號量度返回到網(wǎng)關(guān)120。信號量度不限制于SNR，而可以是與服務(wù)質(zhì)量相關(guān)的任何信號量度。例如，信號量度可以是諸如誤符號率或者誤比特率的誤數(shù)據(jù)率。
因?yàn)樵诜聪蜴溌沸诺郎蟼魉托盘柫慷认牧瞬糠挚捎梅聪蜴溌穾?，所以最好對信號量度中所提供的信息量進(jìn)行最小化。然而，最好以足夠補(bǔ)償期望變化環(huán)境影響的時間周期傳送信號量度。
圖1B示出了雨致衰落斜率(fade slope)統(tǒng)計(jì)的曲線圖。數(shù)據(jù)來自在美國弗吉尼亞州的雷斯頓(Reston Va.USA)，運(yùn)行在20GHz的接收機(jī)上對雨致降級進(jìn)行5年測量的有價值的數(shù)據(jù)。統(tǒng)計(jì)可以代表當(dāng)從衛(wèi)星130到用戶設(shè)備110的前向鏈路信號大約是20GHz時，圖1A中衛(wèi)星通信系統(tǒng)100內(nèi)的用戶設(shè)備110所經(jīng)歷的雨致衰落統(tǒng)計(jì)。
曲線圖示出了雨致衰落斜率(dB/秒)足夠小，使得可以以大約每1/2秒的周期發(fā)送信號量度信息。使用該被更新的周期，信號量度精確到小于一個dB余量的可能性很高。由于由信號降級在用于報(bào)告信號量度的往返時間上的變化以及改變編碼速率所引起的信息“陳舊”，信號量度可能是不準(zhǔn)確的。將SNR用作信號量度，并且使用大約1/2秒的更新周期，時隙內(nèi)由低于期望的SNR引起的錯誤概率非常小。
實(shí)際上，允許十分之幾dB的余量以便允許信號量度判決中的錯誤，例如SNR測量中的錯誤，這可以是有利的。但是總共大約1dB的余量將足夠了，并且在衛(wèi)星通信系統(tǒng)100中通常是足夠的余量。
如上文所指出的，衛(wèi)星通信系統(tǒng)100可能需要提供大動態(tài)范圍的編碼速率以便提供高可用性。例如，可以將網(wǎng)關(guān)120配置為提供15dB范圍的編碼增益。然而，一旦編碼速率下降到0.2或0.25，對系統(tǒng)來說，進(jìn)行符號重復(fù)可以是更有效率的。合并了符號重復(fù)的系統(tǒng)以簡單成比例的方式用較長的時隙換取較低的SNR。然而，通過改變高于0.2的編碼速率來改變編碼增益可以比符號重復(fù)更加有效率。用戶設(shè)備110可以經(jīng)歷相當(dāng)大范圍的瞬時數(shù)據(jù)速率(與編碼速率不同)。但是數(shù)據(jù)速率變化通常小于編碼速率增益內(nèi)15dB的范圍。
改變編碼增益提供了高級別的可用性。然而，在大雨期間由于編碼增益的增加，數(shù)據(jù)速率顯著地減緩。如之前所討論的，衛(wèi)星通信系統(tǒng)100實(shí)行雨致負(fù)荷共享，以便防止任何單一用戶經(jīng)歷服務(wù)質(zhì)量的顯著下降。
衛(wèi)星通信系統(tǒng)100，特別是為鏈路傳輸卸載發(fā)送隊(duì)列的網(wǎng)關(guān)120，與數(shù)據(jù)速率的減少成比例地增加用戶時隙。如果為沒有因?yàn)橛晏煲鸾导壍挠脩舴峙淞碎L度為T的時隙，那么如果由因子β造成了速率減少，就為同一個用戶分配擴(kuò)展到持續(xù)時間βT的時隙。
為了理解這對系統(tǒng)內(nèi)用戶的影響，回憶起前向信道是時間共享的并且被許多用戶所共享?？梢詫⑿诺琅渲脼椴辉谟晏鞎r以幾十Mbps進(jìn)行發(fā)送。通常，沒有一個用戶曾經(jīng)占用鏈路上的一小部分時間。如用戶所感知到的，在數(shù)據(jù)速率中經(jīng)歷十倍減少并且在時隙長度中經(jīng)歷十倍增加的用戶在性能上沒有經(jīng)歷任何變化。衛(wèi)星通信系統(tǒng)100依賴這樣一種可能性，即在時間內(nèi)的任何一個時刻上，在任何衛(wèi)星波束中僅一小部分用戶經(jīng)歷暴雨。
考慮下列假定的例子。假定一個波束內(nèi)信道的99％的用戶未受到雨天的影響，并且假定1％的用戶由雨水引起的降級足夠大以致需要時隙成十倍增加。因?yàn)榫幋a增益不是編碼速率的線性函數(shù)，所以時隙中的該差異可以對應(yīng)于實(shí)際上大于10dB的降級。這樣，將負(fù)荷共享系統(tǒng)中這1％的用戶配置為將負(fù)荷施加到系統(tǒng)上，其中，該負(fù)荷等價于未受雨天影響的10％的用戶將施加到系統(tǒng)上的負(fù)荷。
因?yàn)橥ㄟ^對受雨天影響的用戶的時隙進(jìn)行擴(kuò)展使得他們變?yōu)橐粋€整體，所以所有的用戶幾乎經(jīng)歷相同的服務(wù)速度，但是系統(tǒng)響應(yīng)的進(jìn)行類似于系統(tǒng)未經(jīng)歷雨天，而是增加了大約10％(實(shí)際上9＝10-1％)的用戶。對其進(jìn)行等價看待的方式為用戶都具有相同的服務(wù)，并且波束的容量被有效地減少了10％。通過使相對未受雨天影響的用戶為了那些受雨天負(fù)面影響的用戶的利益而放棄容量，從而使得所有用戶獲得幾乎相同的服務(wù)速度，因此使雨致負(fù)荷共享起作用。通過當(dāng)雨水移動穿過波束時出現(xiàn)的波束容量的減少，他們放棄該容量。典型地，在時間內(nèi)的任何時刻上，僅相對一小部分用戶受到雨天非常負(fù)面的影響，即大雨是非常局部的，并且雨越大受影響的區(qū)域越小。
隨著雨致負(fù)荷共享方法的實(shí)施，所有用戶獲得幾乎相同的服務(wù)速度，但是他們在波束或信道上對服務(wù)進(jìn)行共享，而所述波束或信道本身的容量具有波動。如果雨致降級超過了最大范圍，那么可能中斷對某些用戶的服務(wù)。隨著雨水通過波束，總?cè)萘繉p少，但是典型地，不會減少很多。
服務(wù)中的該波動就是因特網(wǎng)訪問所經(jīng)歷和預(yù)期的那種服務(wù)。從其本質(zhì)來看，因特網(wǎng)訪問是一種“盡力而為”的服務(wù)。由于在用戶進(jìn)行尋址的服務(wù)器上的擁塞或者由于在客戶和服務(wù)器之間的中間鏈路上的阻塞，用戶可能經(jīng)歷延遲。與通過波束的雨水有關(guān)的所增加的延遲以及伴隨而來的容量減少僅是無規(guī)則延遲的一個附加源，并且對于任何特定的用戶，很難在完成處理過程中通常的延遲變化內(nèi)對其進(jìn)行辨別。
圖2是網(wǎng)關(guān)120的實(shí)施例的功能性方框圖，可以將其實(shí)現(xiàn)為圖1A的衛(wèi)星通信系統(tǒng)100中的網(wǎng)關(guān)120。將網(wǎng)關(guān)120配置為在前向鏈路信道中實(shí)現(xiàn)如上文所討論的雨致負(fù)荷共享以及相關(guān)的編碼速率變化。
網(wǎng)關(guān)120包括多個緩沖器210a-210n，將該多個緩沖器210a-210n配置為存儲將要發(fā)送給多個用戶設(shè)備的前向鏈路數(shù)據(jù)。在一個實(shí)施例中，例如，網(wǎng)關(guān)120將緩沖器210a動態(tài)地分配給每個用戶設(shè)備，為該用戶設(shè)備建立通信鏈路并且為該用戶設(shè)備對數(shù)據(jù)進(jìn)行排隊(duì)。這樣，隨著用戶設(shè)備通過網(wǎng)關(guān)120連接到網(wǎng)絡(luò)或遠(yuǎn)程設(shè)備或者與網(wǎng)絡(luò)或遠(yuǎn)程設(shè)備斷開連接，網(wǎng)關(guān)120可以分配或者移除緩沖器210a-210n。網(wǎng)關(guān)120可以在每個緩沖器210a-210n內(nèi)分配恒定的空間數(shù)量，或者可以基于進(jìn)行發(fā)送排隊(duì)的信息量來分配空間。
網(wǎng)關(guān)120可以對緩沖器210a-210n進(jìn)行時間復(fù)用，并且因此根據(jù)預(yù)定的時間復(fù)用過程或方法訪問前向鏈路通信信道。在一個實(shí)施例中，可以將網(wǎng)關(guān)120配置為以循環(huán)方式連續(xù)地提供到前向鏈路信道的訪問。在其他實(shí)施例中，可以為用戶設(shè)備分配優(yōu)先級，并且網(wǎng)關(guān)120可以部分基于優(yōu)先級來提供到前向鏈路通信信道的訪問。例如，可以為與第一個緩沖器210a相關(guān)的第一個用戶設(shè)備分配更高的優(yōu)先級，該優(yōu)先級高于與第二個緩沖器210b相關(guān)的第二個用戶設(shè)備以及與第三個緩沖器210c相關(guān)的第三個用戶設(shè)備?？梢詫⒕W(wǎng)關(guān)120配置為從第一個緩沖器210a取回?cái)?shù)據(jù)，并且提供第一個用戶設(shè)備到前向鏈路信道的訪問，該訪問比第二個或第三個用戶設(shè)備到前向鏈路信道的訪問更加頻繁。例如，可以將網(wǎng)關(guān)120配置為訪問第一個緩沖器210a、第二個緩沖器210b，隨后，在訪問第三個緩沖器210c之前再次訪問第一個緩沖器210a。網(wǎng)關(guān)120還可以實(shí)現(xiàn)某些其它時間復(fù)用過程或方法。
網(wǎng)關(guān)120包括多路復(fù)用器220，可以對該多路復(fù)用器220進(jìn)行控制以便有選擇地連接緩沖器210a-210n中的一個緩沖器。將多路復(fù)用器220的輸出連接到編碼器230，可以對該編碼器230進(jìn)行配置以便使用多個編碼速率之一對被選擇的緩沖器數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。最好將編碼器230配置為具有編碼速率選擇，以便提供足夠?qū)︽溌分蓄A(yù)期范圍的降級或衰落進(jìn)行補(bǔ)償?shù)木幋a增益范圍。可選地，可以將編碼器230配置為提供符號重復(fù)，作為采用低編碼速率的替換方法。將編碼器230的輸出連接到發(fā)射機(jī)242，將該發(fā)射機(jī)242配置為將前向鏈路信號發(fā)送到衛(wèi)星，以將前向鏈路信號傳送到被衛(wèi)星波束所輻射區(qū)域內(nèi)的相應(yīng)用戶設(shè)備。
網(wǎng)關(guān)120還包括接收機(jī)244，將該接收機(jī)244配置為對由衛(wèi)星中繼的反向鏈路信號進(jìn)行接收。與網(wǎng)關(guān)120進(jìn)行通信的每個用戶設(shè)備可以確定諸如SNR的信號量度，并且可以在反向鏈路信道上通過衛(wèi)星將該信號量度發(fā)送回網(wǎng)關(guān)120。
可以將接收機(jī)244配置為對信號量度進(jìn)行解調(diào)，并且將信號量度提供給速率控制模塊250?？梢詫⑺俾士刂颇K250配置為部分基于信號量度來確定合適的編碼速率?？梢詫⑺俾士刂颇K250配置為將合適的控制信號或消息提供給編碼器230，以對編碼器230進(jìn)行配置以便以合適的編碼速率對數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。還可以將接收機(jī)244配置為將反向鏈路數(shù)據(jù)耦合到目的設(shè)備。然而，為清楚起見，在圖2中沒有示出這種反向鏈路處理。
網(wǎng)關(guān)120還可以包括處理器262，將該處理器262連接到存儲器264。存儲器264可以包括一個或多個存儲設(shè)備，并且可以將其配置為以軟件的形式存儲處理器可讀指令。可以將處理器262配置為對存儲器264進(jìn)行訪問并且執(zhí)行軟件。
與存儲器264結(jié)合的處理器262可以執(zhí)行對緩沖器數(shù)據(jù)的時間復(fù)用進(jìn)行控制的過程。另外，可以將處理器262和存儲器264配置為實(shí)現(xiàn)某些其它模塊的部分或全部功能，該某些其它模塊包括但是不限制于緩沖器210a-210n、多路復(fù)用器220、編碼器230、以及速率控制模塊250。
在圖2的網(wǎng)關(guān)120的實(shí)施例的例子中，可以將n個緩沖器210a-210n配置為對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，其中，將要在前向鏈路上將所述數(shù)據(jù)傳送到n個相應(yīng)的用戶設(shè)備，所述n個相應(yīng)的用戶設(shè)備運(yùn)行在由衛(wèi)星支持的一個或多個區(qū)域內(nèi)，所述衛(wèi)星與網(wǎng)關(guān)120進(jìn)行通信。網(wǎng)關(guān)120以循環(huán)的方式訪問緩沖器210a-210n，在第二次訪問另一個緩沖器之前至少訪問了每個緩沖器一次。
將網(wǎng)關(guān)120配置為在接收機(jī)244處對來自反向鏈路信道上的第一個用戶設(shè)備的信號量度進(jìn)行接收。例如，信號量度可以是在用戶設(shè)備處所確定的前向鏈路信號的SNR。接收機(jī)244可以將信號量度耦合到速率控制模塊250。速率控制模塊250可以確定相應(yīng)的編碼速率，將該編碼速率用于被發(fā)送到第一個用戶設(shè)備的前向鏈路數(shù)據(jù)的下一個時隙。在一個實(shí)施例中，速率控制模塊250可以包括編碼速率以及對應(yīng)于每個編碼速率的SNR范圍的查找表。
可以將多路復(fù)用器220配置為將第一個緩沖器210a連接到編碼器230。可以將編碼器230配置為基于之前所接收到的信號量度以多種編碼速率之一對數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。還可以將多路復(fù)用器220配置為繼續(xù)將第一個緩沖器210a連接到編碼器230一段時期，該段時期至少部分取決于編碼器230所采用的編碼速率。因此，如果將編碼器230配置為提供大約是標(biāo)稱編碼速率一半的編碼速率，那么可以將多路復(fù)用器220配置為將第一個緩沖器210a連接到編碼器230大約兩倍于標(biāo)稱時隙持續(xù)時間。通常，可以將多路復(fù)用器220配置為分配等于標(biāo)稱時隙持續(xù)時間的時隙持續(xù)時間，該時隙持續(xù)時間反比于在時隙期間所采用的編碼速率。
可以將多路復(fù)用器220配置為通過根據(jù)某時間參考對訪問進(jìn)行同步來提供所分配的持續(xù)時間的訪問。在另一個實(shí)施例中，多路復(fù)用器220可以為存儲在諸如210a的緩沖器中的預(yù)定數(shù)目的比特或符號提供訪問。因此，如果編碼器230取回x數(shù)目的比特，那么無論編碼速率是多少，發(fā)送x數(shù)目的比特所需要的時間大約與編碼速率成比例。由于可能的開銷比特或者由于碼字的特殊結(jié)構(gòu)，所以時間可以完全或者大約與編碼速率成比例。
根據(jù)相關(guān)的編碼速率僅大概確定了時隙持續(xù)時間。例如，如果緩沖器210a幾乎為空并且緩沖器210a中剩余的數(shù)據(jù)小于標(biāo)稱時隙內(nèi)比特或符號的某個預(yù)定比例分?jǐn)?shù)，那么處理器262可以對多路復(fù)用器220進(jìn)行配置，以便提供到特定緩沖器210a的連續(xù)訪問。在其它情況下，如果緩沖器存儲了少于填充時隙所需的比特或符號，那么時隙可以短于標(biāo)稱時隙持續(xù)時間的整數(shù)倍。可替換地，為了允許開銷比特的傳輸，處理器262可以對多路復(fù)用器220進(jìn)行配置，以便提供小于標(biāo)稱時隙持續(xù)時間整數(shù)倍的時隙持續(xù)時間。
因此，在例如只有與第一個緩沖器210a相關(guān)的單一用戶經(jīng)歷雨致衰落的情況下，可以將網(wǎng)關(guān)120配置為連續(xù)地提供到每個緩沖器210b-210n訪問標(biāo)稱時隙持續(xù)時間，并且可以將網(wǎng)關(guān)120配置為提供到第一個緩沖器210a訪問更長的持續(xù)時間，該更長的持續(xù)時間由所接收的信號量度部分確定。
圖3是用于在時間復(fù)用通信信道中進(jìn)行負(fù)荷共享的過程300的實(shí)施例的流程圖。例如，可以通過圖1A或圖2中所示的網(wǎng)關(guān)120來實(shí)現(xiàn)過程300。
過程300開始于方框310，其中.使用諸如與多路復(fù)用器相連的處理器和存儲器的網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)塊長度設(shè)置為默認(rèn)的數(shù)據(jù)塊長度。默認(rèn)的數(shù)據(jù)塊長度對應(yīng)于從每個緩沖器取回的比特或符號的標(biāo)稱數(shù)目。基于標(biāo)稱編碼速率，默認(rèn)的數(shù)據(jù)塊長度還對應(yīng)于標(biāo)稱時隙。
在設(shè)置了標(biāo)稱數(shù)據(jù)塊數(shù)目之后，網(wǎng)關(guān)緊接著訪問第一個緩沖器312?？梢詫⒍嗦窂?fù)用器配置為將第一個緩沖器連接到編碼器。在方框320中，網(wǎng)關(guān)確定編碼速率，將該編碼速率應(yīng)用到來自第一個緩沖器的數(shù)據(jù)。如果數(shù)據(jù)代表了被發(fā)送到相關(guān)用戶設(shè)備的初始前向鏈路數(shù)據(jù)，那么網(wǎng)關(guān)可以選擇標(biāo)稱編碼速率?？商鎿Q地，如果網(wǎng)關(guān)已經(jīng)從第一個用戶設(shè)備接收了信號量度，那么網(wǎng)關(guān)可以基于被接收的信號量度來確定編碼速率。
在確定信號量度之后，網(wǎng)關(guān)繼續(xù)進(jìn)行到方框330并且確定將要被發(fā)送的實(shí)際數(shù)據(jù)塊大小。如上文所討論的，由于開銷比特或緩沖器內(nèi)容，實(shí)際數(shù)據(jù)塊大小可以與標(biāo)稱數(shù)據(jù)塊大小不同。
網(wǎng)關(guān)繼續(xù)進(jìn)行到方框340并且取回足夠構(gòu)成之前所確定的數(shù)據(jù)塊大小的數(shù)據(jù)。例如，編碼器可以以比發(fā)送數(shù)據(jù)速率高得多的某個速率從緩沖器取回?cái)?shù)據(jù)，使得可以在將時隙分配給被編碼的數(shù)據(jù)之前對數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼。
網(wǎng)關(guān)繼續(xù)進(jìn)行到方框350，并且使用之前處理步驟中所確定的碼字和編碼速率利用編碼器對數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼。在對數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼之后，網(wǎng)關(guān)繼續(xù)進(jìn)行到方框352并且使用發(fā)射機(jī)將被編碼的數(shù)據(jù)塊發(fā)送到衛(wèi)星。衛(wèi)星進(jìn)而將被編碼的數(shù)據(jù)塊發(fā)送到相關(guān)的用戶設(shè)備。
網(wǎng)關(guān)繼續(xù)進(jìn)行到判決方框360，以便確定是否有更多具有排隊(duì)數(shù)據(jù)的用戶。如果有，網(wǎng)關(guān)繼續(xù)進(jìn)行到方框362并且訪問被分配給用戶設(shè)備的下一個緩沖器。隨后，網(wǎng)關(guān)返回方框320并且對存儲在緩沖器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
返回判決方框360，如果網(wǎng)關(guān)確定已經(jīng)訪問了所有的用戶，即網(wǎng)關(guān)確定已經(jīng)訪問了所有的緩沖器，那么網(wǎng)關(guān)繼續(xù)進(jìn)行到判決方框370。
在判決方框370中，網(wǎng)關(guān)確定是否所有的緩沖器為空。即網(wǎng)關(guān)確定是否存在排隊(duì)在任何緩沖器中的任何額外數(shù)據(jù)。如果是，網(wǎng)關(guān)繼續(xù)進(jìn)行到方框380并且完成過程300。
返回判決方框370，如果并非所有的緩存器都是空的，那么網(wǎng)關(guān)返回方框312并且訪問第一個緩沖器。因?yàn)檎谠L問系統(tǒng)的用戶設(shè)備可以改變并且某些緩沖器可以清空，所以對于過程300的每個循環(huán)，與每個緩沖器有關(guān)的緩沖器和用戶設(shè)備的數(shù)目可以改變。
圖4是用于確定碼速率的過程320的實(shí)施例的流程圖，所述編碼速率是諸如圖3的流程圖中所示或者圖1A或圖2的網(wǎng)關(guān)中所執(zhí)行的編碼速率。過程開始于判決方框410，其中諸如速率控制模塊中的網(wǎng)關(guān)確定數(shù)據(jù)塊是否代表了被發(fā)送到用戶設(shè)備的初始數(shù)據(jù)塊。如果代表，那么網(wǎng)關(guān)繼續(xù)進(jìn)行到方框420，并且將編碼速率設(shè)置為默認(rèn)或標(biāo)稱編碼速率。隨后，網(wǎng)關(guān)繼續(xù)進(jìn)行到方框460并且過程完成。
返回判決方框410，如果網(wǎng)關(guān)確定數(shù)據(jù)塊不代表被發(fā)送到用戶終端的初始數(shù)據(jù)塊，那么網(wǎng)關(guān)繼續(xù)進(jìn)行到方框430并且對信號量度進(jìn)行接收。例如，網(wǎng)關(guān)中的接收機(jī)可以從反向鏈路信道上的用戶終端接收SNR，并且使用SNR作為信號量度。
網(wǎng)關(guān)繼續(xù)進(jìn)行到方框440并且將信號量度與編碼速率進(jìn)行相關(guān)。例如，速率控制模塊可以存儲可用編碼速率以及對應(yīng)于每種編碼速率的SNR值的查找表。速率控制模塊可以通過使用查找表和所接收的SNR值來確定編碼速率?？商娲?，可以將速率控制模塊配置為基于從用戶設(shè)備接收的誤比特率來計(jì)算編碼速率。隨后，速率控制模塊將編碼速率四舍五入到多個可用編碼速率中最接近的編碼速率。在其它實(shí)施例中，速率控制模塊可以使用某些其它技術(shù)將信號量度與編碼速率進(jìn)行相關(guān)。
隨后，網(wǎng)關(guān)繼續(xù)進(jìn)行到方框450并且確定編碼速率，并且將編碼器配置為將編碼速率應(yīng)用于數(shù)據(jù)。例如，速率控制模塊可以基于查找表來確定編碼速率，并且生成一個或多個控制信號或消息，將該控制信號或消息耦合到編碼器以便將編碼器配置為采用所期望的編碼速率。隨后，網(wǎng)關(guān)繼續(xù)進(jìn)行到方框460并且過程完成。
可以使用當(dāng)前可利用的雨天數(shù)據(jù)對Ka頻帶雨致負(fù)荷共享網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的例子進(jìn)行分析。在例子中，雨水在波束區(qū)域上如何分布的數(shù)據(jù)來源是美國國家氣象局(NWS)。NWS在橫跨美國大陸(CONUS)上設(shè)置了一系列氣象雷達(dá)站。每個雷達(dá)每15分鐘進(jìn)行一次全360度掃描，并且從反射率數(shù)據(jù)對雨速率(區(qū)域的函數(shù))進(jìn)行估計(jì)。由NWS提供的降雨量數(shù)據(jù)以459×915像素柵格的形式每15分鐘給出橫跨CONUS的降雨快照，在該459×915像素柵格中，每個像素代表了8km×8km的區(qū)域。在每個像素中，將雨速率量化成從0mm/hr到超過150mm/hr的值的一系列數(shù)據(jù)倉(data bin)。NWS每15分鐘對該數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，對該數(shù)據(jù)進(jìn)行分類編目并且可以根據(jù)要求利用該數(shù)據(jù)。橫跨西歐存在類似的設(shè)備。
為了計(jì)算容量的減少，可以考慮來自CONUS的像素子集組成波束。系統(tǒng)模型可以將一個用戶設(shè)備定位在每個這種像素的中心，將其作為代表用戶的均勻分布。對于每個這種用戶，可以計(jì)算從用戶到固定軌跡(slot)位置處同步衛(wèi)星的路徑。在每個15分鐘時間間隔的整數(shù)倍上，可以通過使用標(biāo)準(zhǔn)國際電信聯(lián)盟(ITU)模型來確定每個這種用戶的雨致衰減，其中，對于路徑通過的所有像素，所述標(biāo)準(zhǔn)ITU模型將衰減與雨速率進(jìn)行相關(guān)。為簡化起見，對于每個像素來說，假定雨水作為高度的函數(shù)是恒定的，直到ITU模型中所給定的最大高度的。
一旦確定了雨致衰減，就可以確定每個用戶噪聲溫度的上升?？梢詫λp和噪聲溫度上升的影響進(jìn)行累加，以便給出每個用戶的總路徑降級。如果降級超過了補(bǔ)償動態(tài)范圍(在下文的例子中是15dB)，那么認(rèn)為該用戶在服務(wù)之外或者在該時刻不可用，并且不將該用戶包括在計(jì)算中。在該簡化的例子中，我們已經(jīng)假定數(shù)據(jù)速率的減少與降級成比例(例如10dB的降級將產(chǎn)生1/10的數(shù)據(jù)速率)。因此，每個可用用戶的數(shù)據(jù)速率是已知的，并且可以將容量計(jì)算為波束內(nèi)所有可用用戶之間的平均數(shù)據(jù)速率。然而，應(yīng)該注意，平均不是算術(shù)平均而是調(diào)和平均(即，找到數(shù)據(jù)速率倒數(shù)的平均值并且隨后取該平均值的倒數(shù))。如果允許所有用戶以雨天允許他們進(jìn)行發(fā)送的速率持續(xù)相同長度的時間進(jìn)行發(fā)送，那么算術(shù)平均是平均波束數(shù)據(jù)速率。如果所有用戶以雨天允許他們進(jìn)行發(fā)送的速率進(jìn)行發(fā)送并且每個用戶發(fā)送相同數(shù)目的數(shù)據(jù)字節(jié)，那么調(diào)和平均是平均波束數(shù)據(jù)速率。在這里所應(yīng)用的是后一種情況，其中，對時隙時間進(jìn)行擴(kuò)展以便對降低的速率進(jìn)行補(bǔ)償。調(diào)和平均總是小于算術(shù)平均。
當(dāng)然，該計(jì)算是近似的。在兩個主要的簡化假設(shè)中，一個假設(shè)趨向于給出更加樂觀的結(jié)果，而另一個假設(shè)生成更加保守的結(jié)果。模型假定雨速率沿著穿越一個給定像素(在雨水截止的高度以下)的路徑部分是恒定的，然而實(shí)際上它沿著那部分路徑變化。因?yàn)橛曛陆导?dB/km)是雨速率的凸函數(shù)，所以沿著雨速率在其上發(fā)生變化的路徑的總降級大于來自降雨在其上恒定的路徑的降級，并且等于路徑上的平均雨速率，因此在這方面是最樂觀的。然而，分析還假定數(shù)據(jù)速率以恰好與降級成比例的方式減少，并且由于它忽略了在較高編碼速率上出現(xiàn)的編碼增益，所以這是保守的。
在下文的例子中，大約是CONUS的1/60區(qū)域的波束大小瞄準(zhǔn)在弗吉尼亞州的雷斯頓。選擇雷斯頓是由于存在從ACTS實(shí)驗(yàn)中得出的用于該地區(qū)雨致衰減的5年有價值的統(tǒng)計(jì)。我們的目標(biāo)是對我們可以找到的最差衰減周期附近的若干小時寸周期內(nèi)的波束容量變化進(jìn)行檢測。圖5中示出了研究期間的衰減。
注意到存在一些時間周期，在這些時間周期上，衰減超過35dB。對于該時間周期，我們使用上文的方法每15分鐘對容量進(jìn)行計(jì)算，并且在圖6中示出結(jié)果。第二條曲線示出了波束區(qū)域?qū)嶋H上受雨水影響的百分比。圖7示出了在當(dāng)受雨水影響的波束區(qū)域的百分比最大時的特定時刻上的雨速率分布。注意到在該暴風(fēng)雨期間，如雷斯頓的接收機(jī)處所記錄的，在整個區(qū)域存在降雨的強(qiáng)烈變化。因此，最低波束容量時期不一定是在波束中特定點(diǎn)處降雨最多的時期，這就不足為奇了。
在該若干小時期間所計(jì)算的容量最低值大約是45％?，F(xiàn)在事實(shí)是在雷斯頓的單一接收機(jī)處的信號降級是我們在5年數(shù)據(jù)時期的若干小時時期內(nèi)可以找到的最差的信號降級，該事實(shí)不能保證45％是在5年時期上容量將要到達(dá)的最低值。但是我們認(rèn)為很顯然它不可能差得太遠(yuǎn)。當(dāng)在雷斯頓處存在明顯的雨致降級時，我們?yōu)槠渌鼤r期進(jìn)行類似的計(jì)算，該類似的計(jì)算顯示了低得多的容量減少。
公開了在合并了雨致負(fù)荷共享的因特網(wǎng)訪問系統(tǒng)中對下行鏈路業(yè)務(wù)進(jìn)行處理的系統(tǒng)、裝置和方法。系統(tǒng)和方法將時分復(fù)用、在大動態(tài)范圍上的可變速率編碼與從用戶設(shè)備到集線器的報(bào)告所接收到SNR的恰當(dāng)反饋相結(jié)合。系統(tǒng)處理以信道上增加的時間部分對具有被降低數(shù)據(jù)速率的用戶進(jìn)行補(bǔ)償。隨著雨水通過波束，雨致負(fù)荷共享的效果是波束容量的降低，但是幾乎所有的用戶接收到正好相同的服務(wù)質(zhì)量。如果波束已完全加載了用戶并且在忙時期間發(fā)生了容量降低，那么該容量降低將對應(yīng)于所有用戶的下行鏈路傳送速率減少。但與假定系統(tǒng)中受最壞影響的用戶相比，該降低是非常小的，所述假定系統(tǒng)使用可變速率但是不以更大的傳輸時間對較低的速率進(jìn)行補(bǔ)償。
可以將雨致負(fù)荷共享方法配置為提供大約15dB的余量。對于強(qiáng)力功率余量方法來說，提供類似于15dB數(shù)目的功率余量是不切實(shí)際的。即使是可能的，為1％到2％的波束內(nèi)有雨時間提供無雨時所需功率30倍的功率，這看起來是不經(jīng)濟(jì)的。上文所公開的雨致負(fù)荷共享技術(shù)是克服Ka頻帶鏈接內(nèi)雨致問題的有效途徑。
可以將結(jié)合這里所公開的實(shí)施例所描述的方法、過程或算法的步驟直接實(shí)施在硬件中、由處理器執(zhí)行的軟件模塊中、或者二者的組合中?？梢砸运镜拇涡蜻M(jìn)行方法或過程中的各個步驟或操作，或者可以以另一種次序進(jìn)行方法或過程中的各個步驟或操作。
軟件模塊可以駐留在RAM存儲器、閃存、非永久性存儲器、ROM存儲器、EPROM存儲器、EEPROM存儲器、寄存器、硬盤、可移動磁盤、CD-ROM、或者本領(lǐng)域已知的任何其它類型的存儲媒介中。將示例性存儲媒介連接到處理器，使得處理器可以從存儲媒介讀取信息并且將信息寫入存儲媒介?？商鎿Q地，可以將存儲媒介集成到處理器。此外，可以以實(shí)施例中所示的次序執(zhí)行各種方法，或者可以使用被修改的步驟次序執(zhí)行各種方法。另外，可以省略一個或多個過程或方法步驟，或者可以將一個或多個過程或方法步驟添加到多個方法和過程中?？梢栽诜椒ê瓦^程的開始、結(jié)束、或者中間現(xiàn)存元素中添加額外的步驟、方框或操作。
提供了已公開實(shí)施例的上述說明，以便使本領(lǐng)域的任何技術(shù)人員都能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。這些實(shí)施例的各種修改對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將是容易顯然的，并且在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，可以將這里定義的一般原理應(yīng)用到其它實(shí)施例。因此，本發(fā)明不是想要受限于這里所示的實(shí)施例，而是要符合與這里公開的原理和新特征一致的最寬范圍。
權(quán)利要求
1.一種在通信信道中進(jìn)行負(fù)荷共享的方法，所述方法包括對相應(yīng)于多個用戶中的每個用戶的數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存；為所述多個用戶中的每個用戶取回幾乎相同數(shù)目的數(shù)據(jù)比特；確定相應(yīng)于所述多個用戶中的每個用戶的編碼速率；以相應(yīng)于所述多個用戶中的每個用戶的所述編碼速率對所述數(shù)據(jù)比特進(jìn)行編碼；以及在無線通信信道上將所述編碼比特時間復(fù)用到所述多個用戶。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，取回所述幾乎相等數(shù)目的數(shù)據(jù)比特包括部分基于活動用戶的數(shù)目取回所述幾乎相等數(shù)目的比特。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，確定所述編碼速率包括從所述多個用戶中的每個用戶接收信號量度；以及將每個信號量度與多個編碼速率中的一個進(jìn)行相關(guān)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，對所述信號量度進(jìn)行接收包括通過衛(wèi)星通信鏈路從所述多個用戶中的每個用戶接收所述信號量度。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，對所述信號量度進(jìn)行接收包括對信噪比(SNR)進(jìn)行接收。
6.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，對所述信號量度進(jìn)行接收包括對從Ka頻帶衛(wèi)星通信鏈路得到的量度進(jìn)行接收。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括將所述時間復(fù)用編碼比特?zé)o線發(fā)送到所述多個用戶。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，對所述時間復(fù)用編碼比特進(jìn)行無線發(fā)送包括將所述時間復(fù)用編碼比特發(fā)送到衛(wèi)星，將該衛(wèi)星配置為在多個衛(wèi)星波束的至少一個波束內(nèi)將Ka頻帶信號廣播到所述多個用戶。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括將所述時間復(fù)用編碼比特通過衛(wèi)星發(fā)送到所述多個用戶，將該衛(wèi)星配置為將Ka頻帶信號發(fā)送到所述多個用戶。
10.一種在使用負(fù)荷共享的通信信道的用戶之間分配資源的方法，所述方法包括在時間復(fù)用通信系統(tǒng)中，將幾乎相等的持續(xù)時間時隙分配給所述通信信道的多個活動用戶中的每個用戶；以及為降級的用戶分配延長的時隙，該時隙具有的持續(xù)時間長于分配給所述多個活動用戶中的每個用戶的持續(xù)時間。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，將所述延長的時隙分配給所述降級的用戶包括確定應(yīng)用于指向所述降級的用戶的數(shù)據(jù)的編碼速率；以及分配所述延長的時隙持續(xù)時間，該持續(xù)時間與所述編碼速率的倒數(shù)成比例。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，將所述延長的時隙分配給所述降級的用戶，包括取回?cái)?shù)據(jù)塊，該數(shù)據(jù)塊大小幾乎等于用于所述多個活動用戶中的每個用戶的數(shù)據(jù)塊大小；以某一編碼速率對數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼以便生成編碼數(shù)據(jù)塊，該編碼速率小于用于所述多個活動用戶中的每個用戶的編碼速率；以及將所述延長的時隙分配給所述編碼數(shù)據(jù)塊的持續(xù)時間。
13.一種在通信信道中進(jìn)行負(fù)荷共享的方法，所述方法包括為第一個用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)緩存；取回至少部分所述緩存數(shù)據(jù)；為所述取回的緩存數(shù)據(jù)部分確定編碼速率；以該編碼速率對所述取回的緩存數(shù)據(jù)部分進(jìn)行編碼，以便生成編碼數(shù)據(jù)；至少部分基于所述編碼速率確定時隙持續(xù)時間；以及將所述編碼數(shù)據(jù)與不同于所述第一個用戶的用戶的數(shù)據(jù)進(jìn)行時間復(fù)用。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，取回至少部分所述緩存數(shù)據(jù)包括取回?cái)?shù)目幾乎等于標(biāo)稱比特?cái)?shù)目的比特。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，確定所述編碼速率包括通過衛(wèi)星通信鏈路對來自所述第一個用戶的信號量度進(jìn)行接收；以及部分基于所述信號量度確定所述編碼速率。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述信號量度包括由所述第一個用戶所接收的Ka頻帶衛(wèi)星信號的信噪比(SNR)。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述信號量度包括由所述第一個用戶所接收的Ka頻帶衛(wèi)星信號的誤數(shù)據(jù)率。
18.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，確定所述時隙持續(xù)時間包括部分基于所述編碼速率的倒數(shù)來確定時隙持續(xù)時間。
19.一種在通信信道中進(jìn)行負(fù)荷共享的方法，所述方法包括對相應(yīng)于多個用戶的數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存；訪問第一個緩沖器，在該第一個緩沖器中存儲了第一個用戶的數(shù)據(jù)；確定將要從所述第一個緩沖器取回的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)塊大?。粡乃龅谝粋€緩沖器取回相應(yīng)于所述數(shù)據(jù)塊大小的數(shù)據(jù)；部分基于信號量度確定應(yīng)用于取回?cái)?shù)據(jù)的編碼速率，其中從所述第一個用戶所接收的Ka頻帶衛(wèi)星信號得到所述信號量度；對所述取回的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，以便生成編碼數(shù)據(jù)；將所述編碼數(shù)據(jù)與用于其他用戶的數(shù)據(jù)進(jìn)行時間復(fù)用，以便生成時間復(fù)用數(shù)據(jù)；以及將所述時間復(fù)用數(shù)據(jù)發(fā)送到衛(wèi)星，將該衛(wèi)星配置為在多個衛(wèi)星波束的一個波束內(nèi)將Ka頻帶前向鏈路信號發(fā)送到所述第一個用戶。
20.一種在通信信道中進(jìn)行負(fù)荷共享的裝置，所述裝置包括多個緩沖器，將每個緩沖器配置為對多個用戶中的相應(yīng)一個用戶的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲；編碼器，將該編碼器配置為以時間復(fù)用的方式從所述多個緩沖器的每個中取回相應(yīng)于標(biāo)稱數(shù)據(jù)塊大小的數(shù)據(jù)，并基于控制信號以多個編碼速率中的一個對所述數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，以便生成時間復(fù)用編碼數(shù)據(jù)；以及速率控制模塊，將該速率控制模塊連接到所述編碼器，并且將該速率控制模塊配置為從所述多個用戶的每個中接收信號量度，并且基于所述接收的信號量度為所述編碼器生成所述控制信號。
21.如權(quán)利要求20所述的裝置，還包括多路復(fù)用器，將該多路復(fù)用器配置為基于所述時間復(fù)用的方式將所述多個緩沖器中的每個與所述編碼器進(jìn)行有選擇地連接。
22.如權(quán)利要求20所述的裝置，還包括發(fā)射機(jī)，將該發(fā)射機(jī)配置為將所述時間復(fù)用編碼數(shù)據(jù)發(fā)送到衛(wèi)星，將該衛(wèi)星配置為使用多個Ka頻帶波束將所述時間復(fù)用編碼數(shù)據(jù)廣播到所述多個用戶。
23.如權(quán)利要求20所述的裝置，還包括接收機(jī)，將該接收機(jī)連接到所述速率控制模塊，并且將該接收機(jī)配置為在衛(wèi)星通信鏈路上從所述多個用戶中的每個用戶接收所述信號量度。
24.如權(quán)利要求20所述的裝置，其中，將所述編碼器配置為進(jìn)行符號重復(fù)，并且將所述速率控制模塊配置為生成控制信號，該控制信號指示所述編碼器對于預(yù)定范圍的信號量度值提供符號重復(fù)。
25.一種或多種存儲設(shè)備，將這些設(shè)備配置為存儲一個或多個處理器可用指令，當(dāng)由一個或多個處理器執(zhí)行時，所述指令完成所述方法，包括為第一個用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)緩存；取回至少部分所述緩存數(shù)據(jù)；為所述取回的緩存數(shù)據(jù)部分確定編碼速率；以該編碼速率對所述取回的緩存數(shù)據(jù)部分進(jìn)行編碼，以便生成編碼數(shù)據(jù)；至少部分基于所述編碼速率確定時隙持續(xù)時間；以及將所述編碼數(shù)據(jù)與不同于所述第一個用戶的用戶的數(shù)據(jù)進(jìn)行時間復(fù)用。
全文摘要
公開了用于在基于衛(wèi)星的通信系統(tǒng)中進(jìn)行負(fù)荷共享的系統(tǒng)和方法。基于衛(wèi)星的通信系統(tǒng)中的一個或多個用戶可能經(jīng)歷信號降級或信號衰落，例如當(dāng)衰落是由雨致衰落引起時，該信號降級或信號衰落可能持續(xù)發(fā)生延長的時期。該系統(tǒng)可以通過改變數(shù)據(jù)速率來改善與特定用戶的通信鏈路。通過減少編碼速率可以改變數(shù)據(jù)速率，以便對低信號質(zhì)量進(jìn)行補(bǔ)償。在多個用戶對可用通信帶寬進(jìn)行時間復(fù)用的時間復(fù)用通信系統(tǒng)中，系統(tǒng)可以部分基于編碼速率同時調(diào)節(jié)分配給用戶的時間。對于減少的編碼速率，為了為用戶的每次復(fù)用循環(huán)維持幾乎穩(wěn)定的符號速率，分配給用戶的時間可以增加。
文檔編號H04L1/00GK1954517SQ200580015690
公開日2007年4月25日 申請日期2005年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月17日
發(fā)明者倫納德·N·希夫 申請人:高通股份有限公司