專利名稱：：具有不對稱饋線和業(yè)務(wù)頻帶的衛(wèi)星通信系統(tǒng)和方法具有不對稱饋線和業(yè)務(wù)頻帶的衛(wèi)星通信系統(tǒng)和方法相關(guān)或其他申請的交叉引用本申請主張2006年12月14日申請的美國i峰時專利申請序列號60/870,080在U.S.C119(e)下的權(quán)益。在提交此優(yōu)先權(quán)申請之前75天內(nèi)申請的、涉及本發(fā)明的總的主題并被轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人的其它專利申請包括但不局限于下列專利申請的列表,2006年10月3日申請的、名為"AdaptiveUse,ofSatelliteUplinkBands"的美國臨時專利申請笫60/827924號(代理登記號017018-008000US);'2006年10月3日申i青的名為"FrequencyRe-useforServiceandGatewayBeams"的美國臨時專利申請第60/827927號(代理登記號017018-008300US);■2006年10月3日申請的、名為"SatelliteArchitecture"的美國臨時專利申請第60/827959號(代理登記號017018-008500US);■2b06年10月3日申請的名為"Piggy-backSatelliteArchitecture"的美國臨時專利申請第60/827960號(代理登記號017018-008600US);■2006年10月3日申請的、名為"PlacementofGatewaysAwayfromServiceBeams"的美國臨時專利申請第60/827964號t代理登記號017018-008800US);■2006年10月3日申請的、名為"Mulit國ServiceProviderSubscriberAuthentication"的美國臨時專利申請第60/828021號(代理登記號017018-007700US);'2006年10月3日申請的、名為"LargePacketConcatenationinSatelliteCommunicationSystem"的美國臨時專利申請第60/828033號(代理登記號017018-008200US);■2006年10月3日申請的、名為"UpfrontDelayedConcatenationInSatelliteCommunicationSystem"的美國臨時專利申i貪第60/828037號(代理登記號017018-010500US);■2006年10月3日申請的、名為"Map-TriggerDumpOfPacketsInSatelliteCommunicationSystem"的美國臨時專利申請第60/828014號(代理登記號017018-010600US);■2006年10月3日申請的、名為"Web/BulkTransferPreallocationofUpstreamResourcesInASatelliteCommunicationSystem"的美國臨時專利申請第60/828044號(代理登記號017018-010700US);,2006年10月3日申請的、名為"CodeReuseMulitpleAccessForASatelliteRetrunLink"的美國部分連續(xù)專利申請第11/538431號(代理登記號017018-001212US);,2006年10月3日申請的、名為"MethodforCongestionManagement"的美國部分連續(xù)專利申請第11/538429號(代理登記號017018-006110US);■2006年10月3日申請的、名為"AggregateRateModem"的美國臨時專利申請第60/827985號(代理登記號017018-008900US);-2006年10月3日申請的、名為"PacketReformattingforDownstreamLinks"的美國臨時專利申請第60/827988號(代理登記號017018-009000US);■2006年10月3日申請的、名為"DownstreamWaveformModification"的美國臨時專利申請第60/827992號(代理登記號017018-009100US);■2006年10月3日申請的、名為"UpstreamResourceOptimization"的美國臨時專利申請第60/827994號(代理登記號017018-009200US);■2006年10月3日申請的、名為"UpstreamMF-TDMAFrequencyHopping"的美國臨時專利申請第60/827999號(代理登記號017018-009300US);■2006年10月3日申請的、名為"DownstreamVirtualChannelsMulitplexedonaPerSymbolBasis"的美國臨時專利申請第60/828002號(代理登記號017018-009400US);7■2006年10月3日申請的、名為"ModifiedDownstreamWaveform"的美國臨時專利申請第60/827997號(代理登記號017018-010800US);,2006年10月3日申請的、名為"AdaptedDOCSISCircuitforSatelliteMedia"的美國臨時專利申請第60/828038號(代理登記號017018-009500US);■2006年10月3日申請的、名為"SatelliteDownstreamVirtualChannels"的美國臨時專利申請第60/828045號(代理登記號017018-009700US);,2006年10月3日申請的、名為"SatelliteBroadbankwithLessthanOneCountryofCoverage"的美國臨時專利申請第60/828035號(代理登記號017018-010300US);■2006年10月3日申請的、名為"Multi-UserDetectioninSatelliteReturnLink"的美國臨時專利申請第60/828032號(代理登記號017018曙010100US);■2006年10月3日申i貪的、名為"Multi-rateDownstreaminginMulitpleVirtualChannelEnviorment"的美國臨時專利申請第60/828034號(代理登記號017018-010200US);-2006年10月3日申請的、名為"SatelliteUpstreamLoadBalancing"的美國臨時專利申請第60/828047號(代理登記號017018-009卯0US);■2006年10月3日申請的、名為"SatelliteUpstream/DownstreamVirtualChannleArchitecture"的美國臨時專利申請第60/828048號(代理登記號017018-010000US);以及■2006年10月3日申"i青的、名為"VirtualDownstramChannelLoadBalancing"的美國臨時專利申請第60/828046號(代理登記號017018-009800US)。關(guān)于聯(lián)合研究或開發(fā)下所進(jìn)行的發(fā)明的權(quán)利的聲明不適用對"序列表"，表格或通過光盤提交的列出了附件的計算機(jī)程序的參考不適用皆景技術(shù)本申請總地涉及無線通信，特別涉及應(yīng)用頻率重用技術(shù)的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)。隨著使用Ka波段衛(wèi)星的星際網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的啟動,，消費(fèi)者寬帶衛(wèi)星業(yè)務(wù)在北美正在獲得吸引力d雖然這樣的第一代衛(wèi)星系統(tǒng)可以提供每衛(wèi)星每秒多個千兆比特(Gbps)的全部容量，但這樣的系統(tǒng)的設(shè)計固有地限制了可以被充分地服務(wù)的消費(fèi)者的數(shù)量。此外，跨多個覆蓋區(qū)域分散容量的事實(shí)進(jìn)一步限制了每個用戶(subscriber)的帶寬。盡管現(xiàn)有的設(shè)計有多個容量限制，但對于這樣的寬帶業(yè)務(wù)的需求仍持續(xù)增長。過去若干年已經(jīng)看到了通信和處理技術(shù)中的強(qiáng)大優(yōu)勢。結(jié)合選定的創(chuàng)新的系統(tǒng)和元件設(shè)計，該技術(shù)可以被利用來產(chǎn)生新的無線通信系統(tǒng)來解決這個需求。在多波束衛(wèi)星系統(tǒng)中利用蜂窩業(yè)務(wù)覆蓋區(qū)(footprint)沖的頻率重用來通信數(shù)據(jù)是試圖解決頻率和空間限制的已知技術(shù)。在衛(wèi)星和多個用戶終端之間的包括上行鏈路業(yè)務(wù)波束和下行鏈路業(yè)務(wù)波束的業(yè)務(wù)波束可以占用頻率和極化時隙(polarizationslot),并且每個業(yè)務(wù)波束服務(wù)于特定小區(qū)或業(yè)務(wù)波束覆蓋區(qū)域。通過重用至少一個公共上行鏈路頻道將多個上行鏈路業(yè)務(wù)波束發(fā)送至衛(wèi)星，以及通過重用至少一個公共下行鏈路頻道>^人衛(wèi)星發(fā)送多個下行鏈路業(yè)務(wù)波束。所述方法進(jìn)一步包括在衛(wèi)星和網(wǎng)關(guān)終端之間建立由上行鏈路饋線波束和下行鏈路饋線波束構(gòu)成的至少一個饋線波束，所述至少一個饋線波束與和多個業(yè)務(wù)波束覆蓋區(qū)域分離的饋線波束覆蓋區(qū)域相關(guān)聯(lián)，在衛(wèi)星處接收上行鏈路饋線波束以形成多個下行鏈路業(yè)務(wù)波束，在衛(wèi)星處接收多個上行鏈路業(yè)務(wù)波束以形成下行鏈路饋線波束。通過重用至少一個公共上行鏈路頻道將上行鏈路饋線波束發(fā)送至衛(wèi)星，以及通過重用至少一個公共下行鏈路頻道從衛(wèi)星發(fā)送下行鏈路饋線波束。雖然某些衛(wèi)星配置導(dǎo)致帶寬和資源分配的低效率，這意味著已知設(shè)計和配置的衛(wèi)星承載不必要和無用的設(shè)施，導(dǎo)致承載過多的額外重量，從而影響衛(wèi)星和運(yùn)載火箭的整體設(shè)計和規(guī)格。由此，不僅期望識別什么是不必要的設(shè)備需求，還需要提供更好地優(yōu)化衛(wèi)星尺寸、重量和鏈路預(yù)算的衛(wèi)星配置。
發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明，基于數(shù)學(xué)顏色映射技術(shù)(mathematicalcolormappingtechnique)的方法應(yīng)用不對稱的饋線和業(yè)務(wù)頻帶以在服務(wù)于多個業(yè)務(wù)區(qū)域的多波束衛(wèi)星系統(tǒng)中通信數(shù)據(jù)。根據(jù)工業(yè)實(shí)踐，每個顏色由唯一的頻帶和唯一的天線極化表征。每個網(wǎng)關(guān)提供由多個不同顏色的信號組成的上行鏈路饋線波束，而在每個業(yè)務(wù)波束中，用戶終端由更少數(shù)目的顏色分配分離。在一個實(shí)施例中，每個顏色對應(yīng)于相似的帶寬信號。在一個實(shí)施例中，修改用于分配點(diǎn)覆蓋區(qū)域的傳統(tǒng)四色重用模式，從而在該模式中四種顏色中的某些的比率不相等，由此允許在業(yè)務(wù)下行鏈路上的不對稱的業(yè)務(wù)頻率使用，并且由此對頻率轉(zhuǎn)換器的類型的需要在數(shù)目上少于傳統(tǒng)。本發(fā)明還提供了，上行鏈路業(yè)務(wù)鏈路應(yīng)用三個相同的頻率帶寬，每個頻率帶寬具有兩個正交的極化，并且下行鏈路饋線鏈路應(yīng)用兩個頻率帶寬，每個頻率帶寬具有兩個正交的極化。根據(jù)本發(fā)明不對稱地重用上行鏈路和下行鏈路之間的頻率，這減少了^^天器上的分離的且唯一的元件的所需數(shù)目。根據(jù)一個實(shí)施例，至少一個上行鏈路饋線波束包括六個載波，其中該波束包括三個頻道，三個頻道的每一個可操作地由右旋圓極化(RHCP)和左旋圓極化(LHCP)分離，以形成頻率和極化(顏色)的六個唯一組合，并且其中該六個栽波的每一個僅使用頻率和極化的六個唯一組合中的一個來發(fā)送。根據(jù)實(shí)施例的另一個方面，下行鏈路業(yè)務(wù)波束包括四個載波的一個，其中從兩個頻帶選擇載波，該兩個頻帶的每一個能夠由右旋圓極化(RHCP)和左旋圓極化(LHCP)分離，以形成頻率和極化(顏色)的四個唯一組合，并且其中根據(jù)四色模式，四個載波的每一個使用頻率和極化的四個唯一組合的一個來發(fā)送至點(diǎn)波束小區(qū)。因?yàn)橐粋€網(wǎng)關(guān)可以處理更多的波束，因此根據(jù)本發(fā)明的應(yīng)用每網(wǎng)關(guān)六個顏色的頻率重用機(jī)制將減少五個網(wǎng)關(guān)的需求，從而總共十個網(wǎng)關(guān)用于具有六十個業(yè)務(wù)波束的系統(tǒng)。可以在已經(jīng)結(jié)合于此作為參考的、共同待審的專利申請有關(guān)序列號60/827928中發(fā)現(xiàn)有關(guān)本發(fā)明的另一個背景，該背景給出了另一種頻率分配機(jī)制。通過結(jié)合附圖參考下面的具體實(shí)施方式將更好地理解本發(fā)明。圖1A和圖1B說明根據(jù)本發(fā)明的在單個網(wǎng)關(guān)和一組點(diǎn)波束業(yè)務(wù)區(qū)域之間的前向和返向路徑通信。圖2A和圖2B說明可以由根據(jù)本發(fā)明的十個網(wǎng)關(guān)服務(wù)的大范圍點(diǎn)波束業(yè)務(wù)平面。左旋極化的業(yè)務(wù)重用。圖4具體說明根據(jù)本發(fā)明的對頻率2下行鏈路左旋極化和頻率1下行鏈路右旋極化的業(yè)務(wù)重用。圖5具體說明根據(jù)本發(fā)明的對頻率1上行鏈路左旋極化和頻率2上行鏈路右旋極化的業(yè)務(wù)重用。圖6具體說明根據(jù)本發(fā)明的對頻率1上行鏈路左旋極化和頻率1上行鏈路右旋極化的業(yè)務(wù)重用。圖7是根據(jù)本發(fā)明的上行數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)發(fā)器的圖示。圖8是根據(jù)本發(fā)明的下行數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)發(fā)器的圖示。具體實(shí)施例方式上述方法涉及一種衛(wèi)星系統(tǒng)，該衛(wèi)星系統(tǒng)以不對稱方式采用多個級別的頻率重用，從而最大化可用頻率帶寬的使用并簡化系統(tǒng)硬件。除了對多個業(yè)務(wù)波束應(yīng)用頻率重用使得不同的業(yè)務(wù)波束可以占用公共頻道之外，該系統(tǒng)還通過將網(wǎng)關(guān)定位在與業(yè)務(wù)波束的覆蓋區(qū)域分離的范圍內(nèi)來進(jìn)一步在業(yè)務(wù)波束和饋線波束之間應(yīng)用頻率重用。此外，還對饋線波束和業(yè)務(wù)波束應(yīng)用不對稱頻率重用以允許增加網(wǎng)關(guān)效率。圖1A和1B是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)建的衛(wèi)星系統(tǒng)的圖示。在圖示區(qū)域的北部，網(wǎng)關(guān)GW被構(gòu)建在由在衛(wèi)星側(cè)的定向天線形成的點(diǎn)波束的覆蓋區(qū)內(nèi)。這個波束被稱為饋線波束并且由從網(wǎng)關(guān)到衛(wèi)星的饋線上行鏈路和從衛(wèi)星到網(wǎng)關(guān)的饋線下行鏈路組成。在衛(wèi)星上存在額外的天線元件以產(chǎn)生用于用戶終端的業(yè)務(wù)波束。業(yè)務(wù)波束由到用戶終端的業(yè)務(wù)下行鏈路和到衛(wèi)星的業(yè)務(wù)上行鏈路組成。盡管波束模式依賴于天線類型并通常更容易為圓形，但為了方便的目的，將業(yè)務(wù)波束示為六邊形。多個用戶終端位于每個業(yè)務(wù)波束內(nèi)，與網(wǎng)關(guān)通信且從網(wǎng)關(guān)獲得數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)(例如因特網(wǎng)接入等)并實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制算法(例如協(xié)調(diào)在相同的業(yè)務(wù)波束中的用戶之間的公共返向信道的使用)。由三個字符的字符串識別波束內(nèi)的信號顏色(signalcolor)。第一個字符識別頻帶編號(1、2或3)。第二個字符識別方向(上行為U,下行為D)。第三個字符識別信號的天線極化(L為左旋，R為右旋)。由此，信號IUL是在第一頻帶內(nèi)的到衛(wèi)星的上行鏈路信號，并且該信號應(yīng)用左旋極化。圖1A示出了在網(wǎng)關(guān)側(cè)開始并且在用戶終端側(cè)結(jié)束的、被稱為前向或下行數(shù)據(jù)流方向的信號路徑。在這個例子中，業(yè)務(wù)波束通過兩個不同的天線極化來支持兩個不同的頻帶，由此形成公知的可以在相鄰波束之間以四色重用模式使用的四色信號。在傳統(tǒng)的系統(tǒng)中，網(wǎng)關(guān)GW會把將由衛(wèi)星中繼的四色饋線信號(1UL、1UR、2UL、2UR)形成為在將業(yè)務(wù)區(qū)域映射到業(yè)務(wù)波束(1DL、1DR、2DL、2DR)中使用的四種顏色。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，在饋線波束上應(yīng)用另一個頻帶，由此產(chǎn)生如在圖1A中以虛線表示的額外的顏色3UL和3UR。由于僅存在四個顏色用于業(yè)務(wù)波束，罔此根據(jù)本發(fā)明將3UL和3UR信號中的每一個轉(zhuǎn)換為業(yè)務(wù)下行鏈路顏色的一個，在這個例子中轉(zhuǎn)換為1DR和1DL(以虛線示出)以服務(wù)對應(yīng)的陰影線波束區(qū)域。在該代表性的實(shí)施例中，在給定業(yè)務(wù)波束目標(biāo)區(qū)域中的所有用戶終端接收相同的下行數(shù)據(jù)流信號并且從中提取感興趣的部分信號。圖IB示出了從用戶或用戶終端到網(wǎng)關(guān)GW的返向路徑(上行數(shù)據(jù)流方向)。對于各業(yè)務(wù)波束，用戶終端發(fā)送各自的在公共衛(wèi)星天線處接收的業(yè)務(wù)上行鏈路信號。在這個例子中，在某些情況下在衛(wèi)星上可能存在至少六個這樣的接收天線。然后,由衛(wèi)星以對應(yīng)的饋線波束顏色將該復(fù)合的接收信號下行中繼到網(wǎng)關(guān)GW。如在前向方向中那樣，顏色映射是不對稱的。在這個例子中業(yè)務(wù)上行鏈路顏色1UR被轉(zhuǎn)換為饋線下行鏈路顏色3DR，以及業(yè)務(wù)上行鏈路顏色1UL被轉(zhuǎn)換為饋線下行鏈路顏色3DL。在本申請中，每個網(wǎng)關(guān)GW對它的饋線波束使用所有可用的顏色。因此，為了防止干擾，如同相似顏色的業(yè)務(wù)波束通過四色映射分離那樣，饋線波束必須盡可能遠(yuǎn)地相互分離。在圖1A和1B所示的例子中，四個無陰影的業(yè)務(wù)波束由一個網(wǎng)關(guān)服務(wù)。在傳統(tǒng)的系統(tǒng)中，加入額外的有陰影的業(yè)務(wù)波束將需要與原始網(wǎng)關(guān)GW很好分隔的另一個網(wǎng)關(guān)。然而，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，原12始網(wǎng)關(guān)GW現(xiàn)在能夠處理這個額外的業(yè)務(wù)區(qū)域。四色重用模式可以被用于覆蓋任何表面，同時保持相似顏色之間的距離處于最小閾值或高于最小闊值。然而，根據(jù)要被覆蓋的表面的形狀，每個顏色所需的次數(shù)可能不相等。例如，在圖1A的系統(tǒng)中，顏色1DL和1DR被使用兩次，而顏色2DL和2DR每個僅被使用一次。圖2A和2B示出了該顏色比率現(xiàn)象。在圖2A中，一個跨美國大陸的連續(xù)的用戶區(qū)域由具有20個1DL、20個1DR、10個2DL和10個2DR業(yè)務(wù)下行鏈路的60個波束服務(wù)。在圖2B中，兩個5爭大部分美國大陸的不連續(xù)的用戶區(qū)域由具有20個1DL、20個1DR、10個2DL和10個2DR業(yè)務(wù)下行鏈路的另一60個波束服務(wù)。對于這些圖，網(wǎng)關(guān)位于分離的區(qū)域內(nèi)并且沒有被示出。值得注意的，僅需要10個網(wǎng)關(guān)來處理60個下行鏈路，而不是傳統(tǒng)設(shè)計中的15個網(wǎng)關(guān)。在圖3的功能圖中示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的衛(wèi)星的一部分(該部分專門用于處理來自一個網(wǎng)關(guān)的信號)的一個示意的實(shí)施方式。參考圖3示,出了前向鏈路分布系統(tǒng)1200的實(shí)施例。如圖所示，網(wǎng)關(guān)115被連接至生成6個下行數(shù)據(jù)流信號的天線子系統(tǒng)110。對6個下行數(shù)據(jù)流上行鏈路135的每一個使用具有500MHz頻譜的單載波。在這個實(shí)施例中，共3個頻率和2個極化允許6個分離的下行數(shù)據(jù)流上行鏈路135,而僅使用1.5GHz頻譜。衛(wèi)星105被功能地表示為饋線和業(yè)務(wù)鏈路之間的6個"彎管，，連接?？梢酝ㄟ^衛(wèi)星105"彎管，，連接來改變載頻以及極化方向。衛(wèi)星105將每個下行數(shù)據(jù)流上行鏈路135信號轉(zhuǎn)換為下行數(shù)據(jù)流下行鏈路信號150。.在這個實(shí)施例中，存在6個下行數(shù)據(jù)流下行鏈路150，每個下行數(shù)據(jù)流下行鏈路150提供用于6個點(diǎn)波束205的業(yè)務(wù)鏈路'。如在本實(shí)施例中的情況，下行數(shù)據(jù)流下行鏈路150可以改變彎管中的頻率。例如，下行數(shù)據(jù)流上行鏈路A135-A通過衛(wèi)星105從第一頻率(例如Freq1U)改變?yōu)榈诙l率(例如FreqlD)。其它實(shí)施例也可以改變給定下行數(shù)據(jù)流信道的上行鏈路和下衧鏈路之間的極化。一些實(shí)施例可以對給定下行數(shù)據(jù)流信道的上行鏈路和下行鏈路使用相同的極化和/或頻率。這里，已對僅使用兩個饋線上行鏈路頻帶的標(biāo)準(zhǔn)對稱系統(tǒng)的鏈路A-D加入了鏈路E和F。鏈路E和F使用第三頻帶來生成具有對應(yīng)的左旋極化和右旋極化的兩個額外的傳輸信號。圖3還示出了在衛(wèi)星上對每個信號路徑發(fā)生的頻率轉(zhuǎn)換。如上所述，前4個信號被簡單地分別從頻帶1U和2U轉(zhuǎn)換到1D和2D。然后，第三個上行鏈路頻率3U被轉(zhuǎn)換為在上部路徑中的1D和底部路徑中的2D。第三頻率的使用已經(jīng)產(chǎn)生了對新的頻率變換元件的需要，但是頻率轉(zhuǎn)換路徑的總數(shù)依然固定在業(yè)務(wù)波束的總數(shù)。為了生成在業(yè)務(wù)波束中使用的全部四個顏色(1DL、1DR、2DL、2DR)，必須具有兩個額外的頻率轉(zhuǎn)換器3U—1D和3U—2D。每個部件必須適合于太空并且必須在航天器上備用以用于冗余。通過將一個頻率加入到我們的饋線波束，頻率轉(zhuǎn)換類型的數(shù)目從2翻倍到4。基于系統(tǒng)要求，可以在多個置換中的任一個中完成從饋線波束到業(yè)務(wù)波束的映射。根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例，在衛(wèi)星上僅應(yīng)用一個額外類型的頻率轉(zhuǎn)換。如圖4所示，頻帶3U總是被轉(zhuǎn)換為頻帶1D。，對于示意的60個波束的系統(tǒng)，以1U—1D和2U—2D的標(biāo)準(zhǔn)變換生成40個波束，產(chǎn)生每個顏色1DL、1DR、2DL和2DR的10個業(yè)務(wù)波束。從3U頻帶信號產(chǎn)生的20個剩余波束將被平均地劃分到1DL和1DR之間，產(chǎn)生一共20個1DL波束、20個1DR波束、10個2DL波束和10個2DR波束。下面參考圖5，示出了返向鏈路分布系統(tǒng)的實(shí)施例。該實(shí)施例示出了來自6組用戶終端125的6個上行數(shù)據(jù)流上行鏈路145。"彎管"衛(wèi)星105獲得上行數(shù)據(jù)流上行鏈路145,選擇地改變載頻和/或極化(未圖示)，然后將它們作為上行數(shù)據(jù)流下行鏈路140重定向到點(diǎn)波束225。在這個實(shí)施例中，載頻在上行鏈路145和下行鏈路140之間改變，但是極化保持不變。因?yàn)轲伨€點(diǎn)波束225沒有位于業(yè)務(wù)波束的覆蓋區(qū)域內(nèi)，所以相同的頻率對可以可選地重用于業(yè)務(wù)鏈路145和饋線鏈路140,但是通常不以這種方式重用相同的頻率對。這里，已對僅使用兩個饋線上行鏈路頻帶的傳統(tǒng)的對稱系統(tǒng)的鏈路140-A至140-D加入了鏈路140-E和140-F。鏈路140-E和140-F使用第三個頻帶來產(chǎn)生具有對應(yīng)的左旋極化和右旋極化的兩個額外的傳輸信號。圖5還示出了在衛(wèi)星上對于每個信號路徑發(fā)生的頻率轉(zhuǎn)換。如上所述，前4個信號被簡單地分別地從頻帶1U和2U轉(zhuǎn)換到1D和2D。然后第三個上行鏈路頻率1U在鏈路140-E的上部路徑中被轉(zhuǎn)換為3D,以及在鏈路140-F的底部路徑中從2U轉(zhuǎn)換要，但是頻率轉(zhuǎn)換路徑的總數(shù)依然固定在業(yè)務(wù)波束的總數(shù)。如圖5所示，為了將業(yè)務(wù)波束中使用的全部4個顏色(1UL、1UR、2UL、2UR)傳送到饋線波束中使用的6個顏色(1DL、1DR、2DL、2DR、3DL、3DR),必須具有兩個額外的頻率轉(zhuǎn)換器1U—3D和2U—3D。每個部件必須適合于太空并且必須在航天器上備用以用于冗余。通過將一個頻率加入到饋線波束，頻率轉(zhuǎn)換類型的數(shù)目從2翻倍到4?；谙到y(tǒng)要求，可以在多個置換中的任一個中完成從^睛線波束到業(yè)務(wù)波束的映射。根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例，在衛(wèi)星上僅應(yīng)用一個額外類型的頻率轉(zhuǎn)換。如圖6所示，在鏈路E和鏈路F這第三對鏈路中，點(diǎn)5和點(diǎn)6的單個頻帶被轉(zhuǎn)換為頻帶3D。對于示意的60個波束的系統(tǒng)，以1U—1D和2U—2D的標(biāo)準(zhǔn)變換生成40個波束，產(chǎn)生每個顏色1UL、1UR、2UL和2UR的IO個業(yè)務(wù)波束。在3D頻帶信號中的20個剩余波束將被平均地劃分到1UL和1UR之間，產(chǎn)生一共20個1UL波束、20個1UR波束、10個2UL波束和10個2UR波束。為了比較的目的，示意的60個用戶波束的系統(tǒng)，傳統(tǒng)的對稱的4色重用模式導(dǎo)致表1所示的信道映射。存在15個網(wǎng)關(guān)(每個饋線波束一個)。<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>表l.對稱的下行數(shù)據(jù)流業(yè)務(wù)和饋線信道映射然而，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，60個用戶波束的系統(tǒng)具有不對稱的業(yè)務(wù)和饋線波束。這里，4個顏色用于用戶波束并且6個顏色用于饋線波束。表2示出了下行數(shù)據(jù)流映射，僅10個饋線波束(并且由此10個網(wǎng)關(guān))產(chǎn)生用于業(yè)務(wù)波束的全部60個信號。第一個饋線波束包含6個饋線波束信號，這導(dǎo)致在頻率1D有4個業(yè)務(wù)波束，以及在頻率2D有兩個波束，同時第二饋線波束包含6個饋線波束信號，這導(dǎo)致在頻率2D有四個業(yè)務(wù)波束以及在頻率1D有兩個業(yè)務(wù)波束。這個模式在10個饋線波束中再重復(fù)4次，由此產(chǎn)生每個頻率的30個波束(一半具有一種極化，一半具有另一；<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>表2:具有相等顏色比率的、不對稱的下行數(shù)據(jù)流業(yè)務(wù)和饋線信道映射根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例，60個用戶波束的系統(tǒng)具有不對稱的業(yè)務(wù)和饋線波束，并且進(jìn)一步應(yīng)用不相等的比率的業(yè)務(wù)波束顏色。同樣，4個顏色用于用戶波束并且6個顏色用于饋線波束。表3示出了下行數(shù)據(jù)流映射，同樣僅10個饋線波束(由此10個網(wǎng)關(guān))產(chǎn)生用于業(yè)務(wù)波束的全部60個信號。所有饋線波束現(xiàn)在包含6個饋線波束信號，這導(dǎo)致在頻率1D有4個業(yè)務(wù)波束，以及在頻率2D有兩個業(yè)務(wù)波束，由此產(chǎn)生在頻率1D的40個波束和在頻率2D的20個波束。這些波束的一半具有一種極化，一半具有另一種極化。<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>表3:具有不相等的顏色比率的、不對稱的下行數(shù)據(jù)流業(yè)務(wù)和饋線信道映射參考圖7，以框圖形式示出了上行數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)發(fā)器504的實(shí)施例。接收器和下變頻器(Rx/DC)塊616-1到616-60每個接收由業(yè)務(wù)點(diǎn)波束(如之前所說明的)定義的區(qū)域的全部返向鏈路信息，作為在變換為中頻(IF)之前的模擬信號。對于每個業(yè)務(wù)點(diǎn)波束區(qū)域存在一個Rx/DC塊616。IF開關(guān)612將特定基帶信號從Rx/DC塊616-1到616-60路由到特定下行鏈路信號。使用上變頻器和行波管放大器(UC/TWTA)塊620-1到620-60來填充上行數(shù)據(jù)流下行鏈路饋線信道。可以通過該處理改變頻率和/或極化，使得每個上行數(shù)據(jù)流信道以彎管形式通過衛(wèi)星105。網(wǎng)關(guān)1在上行數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)發(fā)器504中有它專用的6個UC/TWTA塊$20-1到620-6。6個專用的UC/TWTA塊中的三個塊620，1到620-3在第一組的三個頻率上操作以通過左旋極化饋送，三個UC/TWTA塊620-4到620-6在相同的第一組的頻率上操作以通過右旋極化饋送。6個行波管的十個塊中的每一塊具有類似的配置，例如UC/TWTA620-55、620-56和620-57與UC/TWTA620-58、620-59和620-60配對。在每組行波管的兩個極化和三個頻率之間，衛(wèi)星105可以通過6個分離的上行數(shù)據(jù)流下行鏈路饋線信道與對應(yīng)的網(wǎng)關(guān)115通信。下面參考圖8，以框圖示出了下行數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)發(fā)器508的實(shí)施例。每個網(wǎng)關(guān)115通過使用三個頻率范圍和兩個極化來產(chǎn)生到衛(wèi)星105的6個下杵數(shù)據(jù)流上行鏈路業(yè)務(wù)信道。Rx/DC塊636-1到636-60從服務(wù)于對應(yīng)的網(wǎng)關(guān)GWl到GW10的點(diǎn)波束天線獲得模擬信號，并且將該信號轉(zhuǎn)換為中頻。對來自IO個網(wǎng)關(guān)115的全部60個下行數(shù)據(jù)流上行鏈路業(yè)務(wù)信道存在Rx/DC塊636。中頻開關(guān)628通過點(diǎn)波束天線將特定的業(yè)務(wù)點(diǎn)波束從網(wǎng)關(guān)115連接到特定的信道。UC/TWTA塊632-1到632-60使用特定的頻率對來自開關(guān)628的每個IF信，進(jìn)行上變頻和;^文大。60個點(diǎn)波束天線將正確極化的信號廣播到包含用戶終端的指定蜂窩或點(diǎn)波束區(qū)域。如同上行數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換器504,下行數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換器508也可以以彎管形式改變特定下行數(shù)據(jù)流信道的載頻和極化。下面示出示意的不對稱頻率和極化表。這里，信號的"顏色"由三個字符符號表示。例如，第一顏色是1UL-第一上行鏈路頻帶(在這個例子中是28.l-28.6GHz)。信號18.3-18.8GHz18.8-19.3GHz19-7-20.2GHz28.1-28.6GHz28.6-29.1GHz29.5-30.0GHz上行鏈路饋線1UL服2UL2UR3UL3UR下行鏈路業(yè)務(wù)1DL1DR2DL2DR上行鏈路業(yè)務(wù)1UL服2UL2UR下行鏈路饋線1DL1DR2DL2DR3DL3DR盡管通過特定實(shí)施例描述了本發(fā)明，但對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說顯而易見的是，本發(fā)明的范圍不局限于所描述的特定實(shí)施例。相應(yīng)地，說明書和附圖應(yīng)被認(rèn)為是示例而不是限制。然而，很明顯，可以在不偏離權(quán)利要求所闡述的發(fā)明的更廣的范圍和精神的情況下進(jìn)行添加、去除、替代和其它修改。權(quán)利要求1.一種在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中通過饋線頻帶和業(yè)務(wù)頻帶在中心源和多個用戶終端之間通信的方法，所述方法包括生成上行鏈路饋線波束和下行鏈路饋線波束，所述上行鏈路饋線波束和下行鏈路饋線波束通過衛(wèi)星與多個網(wǎng)關(guān)相關(guān)聯(lián)，所述上行鏈路饋線波束和所述下行鏈路饋線波束通過選擇具有第一頻率和第一極化時隙的饋線信號來表征，并且每個所述饋線信號與在顏色地圖中的第一顏色選擇中的不同顏色相對應(yīng)，每個顏色由唯一的頻帶和唯一的信號極化表征；以及生成多個上行鏈路業(yè)務(wù)波束和下行鏈路業(yè)務(wù)波束，所述上行鏈路業(yè)務(wù)波束和下行鏈路業(yè)務(wù)波束通過衛(wèi)星與多個用戶終端相關(guān)聯(lián)，所述業(yè)務(wù)波束通過選擇第二頻率和第二極化時隙來表征，并且每個所述饋線信號與在所述顏色地圖中的第二顏色選擇中的不同顏色相對應(yīng)，所述第二顏色選擇在數(shù)量上少于所述第一顏色選擇，使得饋線頻帶和業(yè)務(wù)頻帶在可用頻道中是不對稱的。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟重用在所述衛(wèi)星和所述多個網(wǎng)關(guān)之間的饋線波束中的頻率，其中，重用々貴線波束的至少一個公共頻道來將網(wǎng)關(guān)波束發(fā)送至衛(wèi)星和從衛(wèi)星發(fā)送網(wǎng)關(guān)波束，使得饋線波束的頻率和極化時隙的分配是不對稱的。3.—種在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中通過饋線頻帶和業(yè)務(wù)頻帶在中心源和多個用戶終端之間通信的方法，所述方法中的改進(jìn)包括修改用于分配點(diǎn)覆蓋區(qū)域的四色重用模式，使得在所述模式中的四個顏色的選擇分組的比率不相等，由此允許在業(yè)務(wù)下行鏈路上的不對稱業(yè)務(wù)頻率使用，以及由此對頻率轉(zhuǎn)換器的類型的需要在數(shù)目上少于傳統(tǒng)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，上行鏈路業(yè)務(wù)鏈路應(yīng)用三個相同的頻率帶寬，每個頻率帶寬具有兩個正交的極化，并且下行鏈路饋線鏈路應(yīng)用兩個頻率帶寬，每個頻率帶寬具有兩個正交的極化，并且其中不對稱地重用上行鏈路饋線鏈路和下行鏈路饋線鏈路之間的頻率帶寬，以減少衛(wèi)星上的分離的且唯一的元件的所需^t目。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，至少一個上行鏈路饋線波束包括六個載波，其中所述波束包括三個頻道，所述三個頻道的每一個可操作地由右旋圓極化(RHCP)和左旋圓極化(LHCP)分離，以形成頻率和極化(顏色)的六個唯一組合，并且其中所述六個載波的每一個僅〗吏用頻率和極化的六個唯一組合中的一個來發(fā)送。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，下行鏈路業(yè)務(wù)波束包括四個載波的一個，其中從兩個頻帶選擇載波，所述兩個頻帶的每一個能夠由右旋圓極化(RHCP)和左旋圓4及化(LHCP)分離，以形成頻率和4及化(顏色)的四個唯一組合，并且其中根據(jù)四色模式，四個載波的每一個使用頻率和極化的四個唯一組合中的一個來發(fā)送至點(diǎn)波束小區(qū)。7.—種通過頻率重用在多波束衛(wèi)星系統(tǒng)中通信數(shù)據(jù)的方法，包括提供饋線波束和業(yè)務(wù)波束，所述饋線波束和業(yè)務(wù)波束包括從網(wǎng)關(guān)地面站到中繼衛(wèi)星的上行鏈路饋線波束和在中繼衛(wèi)星與多個用戶終端之間的下行鏈路業(yè)務(wù)波束，每個業(yè)務(wù)波束與不同的至少部分不重疊的業(yè)務(wù)波束覆蓋區(qū)域相關(guān)聯(lián)，以形成多個業(yè)務(wù)波束覆蓋區(qū)域；其中通過重用至少一個公共下行鏈路頻道來將所述多個下行鏈路業(yè)務(wù)波束發(fā)送至用戶終端，在可用的下行鏈路頻率中不對稱地分配下行鏈路業(yè)務(wù)波束信道的分配。8.—種利用頻率重用在多波束衛(wèi)星系統(tǒng)中通信數(shù)據(jù)的方法，包括提供饋線波束和業(yè)務(wù)波束，所述饋線波束和業(yè)務(wù)波束包括衛(wèi)星與多個網(wǎng)關(guān)之間的上行鏈路業(yè)務(wù)波束和下行鏈路饋線波束，每個饋線波束與不同的至少部分不重疊的業(yè)務(wù)波束覆蓋區(qū)域相關(guān)聯(lián)，以形成多個饋線波束覆蓋區(qū)域；其中通過重用至少一個公共上行鏈路頻道來將所述多個上行鏈路業(yè)務(wù)波束發(fā)送至衛(wèi)星，并且相關(guān)的下行鏈路饋線波束合并所述衛(wèi)星接收的所述多個上行鏈路業(yè)務(wù)波束的信息，所述衛(wèi)星重用以接收所述至少一個公共上行鏈路頻道。9.一種利用頻率重用在多波束衛(wèi)星系統(tǒng)中通信數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，包括網(wǎng)關(guān)地面站，提供饋線波束和業(yè)務(wù)波束，所述饋線波束和業(yè)務(wù)波束包括到中繼衛(wèi)星的上行鏈路饋線波束以及在中繼衛(wèi)星與多個用戶終端之間的下行鏈路業(yè)務(wù)波束，每個業(yè)務(wù)波束與不同的至少部分不重疊的業(yè)務(wù)波束覆蓋區(qū)域相關(guān)聯(lián)，以形成多個業(yè)務(wù)波束覆蓋區(qū)域；其中通過重用至少一個公共下行鏈路頻道來將所述多個下行鏈路業(yè)務(wù)波束發(fā)送至用戶終端，在可用的下行鏈路頻率中不對稱地分配下行鏈路業(yè)務(wù)波束信道的分配。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其.中，所述網(wǎng)關(guān)地面站進(jìn)一步提供衛(wèi)星和所述多個網(wǎng)關(guān)之間的下行鏈路饋線波束，以形成多個饋線波束覆蓋區(qū)域，其中通過重用至少一個公共上行鏈路頻道來將所述多個上行鏈路業(yè)務(wù)波束發(fā)送至衛(wèi)星，并且相關(guān)的下行鏈路饋線波束合并所述衛(wèi)星接收的所述多個上行鏈路業(yè)務(wù)波束的信息，所述衛(wèi)星重用以接收所述至少一個公共上行鏈路頻道。11.一種通過饋線頻帶和業(yè)務(wù)頻帶在中心源和多個用戶終端之間通信的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括網(wǎng)關(guān)地面站，用于通過衛(wèi)星生成上行鏈路饋線波束和下行鏈路饋線波束，一極化時隙的饋線信號來表征，并且每個所述饋線信號與在顏色地圖中的第一顏色選擇的不同顏色相對應(yīng)，每個顏色由唯一的頻帶和唯一的信號極化表征；以及多個用戶終端，用于生成多個上行鏈路業(yè)務(wù)波束和下行鏈路業(yè)務(wù)波束，所述業(yè)務(wù)波束通過選擇第二頻率和第二極化時隙來表征，并且每個所述饋線信號與在所述顏色地圖中的第二顏色選擇中的不同顏色相對應(yīng)，所述第二顏色選擇在數(shù)量上少于所述第一顏色選擇，使得饋線頻帶和業(yè)務(wù)頻帶在可用頻道中是不對稱的。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括控制器，用于重用在所述衛(wèi)星和所述多個網(wǎng)關(guān)之間的饋線波束中的頻率，其中重用饋線波束的至少一個公共頻道來將網(wǎng)關(guān)波束發(fā)送至衛(wèi)星和從衛(wèi)星發(fā)送網(wǎng)關(guān)波束，使得饋線波束的頻率和極化時隙的分配是不對稱的。13.—種應(yīng)用通過饋線頻帶和業(yè)務(wù)頻帶在中心源和多個用戶終端之間通信的方法的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括控制器，可操作用于修改用于分配點(diǎn)覆蓋區(qū)域的四色重用模式，使得在所述模式中的四個顏色的選擇分組的比率不相等，由此允許在業(yè)務(wù)下行鏈路上的不對稱業(yè)務(wù)頻率使用，以及由此對頻率轉(zhuǎn)換器的類型的需要在數(shù)目上少于傳統(tǒng)。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，上行《連路業(yè)務(wù)鏈路應(yīng)用三個相同的頻率帶寬，每個頻率帶寬具有兩個正交的極化，并且下行鏈路饋線鏈路應(yīng)用兩個頻率帶寬，每個頻率帶寬具有兩個正交的極化，并且其中不對稱地重用上行鏈路饋線鏈路和下行鏈路饋線鏈路之間的頻率帶寬，以減少衛(wèi)星上的分離的且唯一的元件的所需數(shù)目。15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，至少一個上行鏈路饋線波束包括六個載波，其中所述波束包括三個頻道，所述三個頻道的每一個可操作地由右旋圓極化(RHCP)和左旋圓極化(LHCP)分離，以形成頻率和極化(顏色)的六個唯一組合，并且其中所述六個載波的每一個僅使用頻率和極化的六個唯一組合中的一個來發(fā)送。16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，下行鏈路業(yè)務(wù)波束包括四個載波的一個，其中從兩個頻帶選擇載波，所述兩個頻帶的每一個能夠由右旋圓極化(RHCP)和左旋圓極化(LHCP)分離，以形成頻率和極化(顏色)的四個唯一組合，并且其中才艮據(jù)四色模式，四個載波的每一個使用頻率和極化的四個唯一組合中的一個來發(fā)送至點(diǎn)波束小區(qū)。全文摘要一種在多波束衛(wèi)星系統(tǒng)中業(yè)務(wù)波束利用頻率重用在衛(wèi)星和多個用戶終端之間通信數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和方法，所述多波束衛(wèi)星系統(tǒng)具有與多個網(wǎng)關(guān)相關(guān)的饋線波束和與多個用戶終端相關(guān)的多個業(yè)務(wù)波束，其中通過重用業(yè)務(wù)波束的至少一個公共頻道來向衛(wèi)星發(fā)送業(yè)務(wù)波束或從衛(wèi)星發(fā)送業(yè)務(wù)波束，從而在可用頻道中波束分配是不對稱的。其結(jié)果是潛在地減少了轉(zhuǎn)發(fā)器資源。文檔編號H04B7/185GK101584131SQ200780049861公開日2009年11月18日申請日期2007年12月14日優(yōu)先權(quán)日2006年12月14日發(fā)明者查爾斯·N.·佩特洛斯,馬克·D.·丹克伯格,馬克·J.·米勒申請人:維爾塞特公司