ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННАЯ СЕТЬ СО СПУТНИКОМ МНОГОТОЧЕЧНОЙ НАПРАВЛЕННОЙ СВЯЗИ И ЦЕНТРОМ УПРАВЛЕНИЯ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИМ ПАРАМЕТРЫ ПЕРЕДАВАЕМОГО СИГНАЛА СОГЛАСНО КООРДИНАТАМ НАЗЕМНЫХ ТЕРМИНАЛОВ
TELECOMMUNICATION NETWORK WITH MULTIPOINT BEAM COMMUNICATION SATELLITE AND CONTROL CENTRE DETERMINING PARAMETERS OF TRANSMITTED SIGNAL ACCORDING TO COORDINATES OF GROUND TERMINALS

Настоящее изобретение относится к телекоммуникационной сети для установки радиочастотных соединений, по меньшей мере, между одной главной наземной станцией, соединенной с центром управления сетью и наземными терминалами посредством спутника многоточечной связи. Этот тип спутника позволяет использовать несколько точечных лучей на борту спутника для охвата многих географических зон или ячеек, вместо использования одного большого точечного луча.
Подобные спутники многоточечной связи позволяют устанавливать несколько радиочастотных соединений, занимающих один и тот же диапазон частот, на разных точечных лучах.
В случае широкополосной спутниковой телекоммуникационной системы спутник используется двунаправленно, то есть для:
- ретрансляции данных, отправленных главной наземной станцией (соединенной с центром управления сетью или ЦУС) нескольким наземным терминалам: эта первая точка многоточечного канала передачи составляет линию связи "Земля-ретранслятор";
- ретрансляции данных, отправленных наземными терминалами главной наземной станции: эта вторая точка многоточечного канала передачи составляет линию связи "ретранслятор-Земля".
Пример подобной многоточечной телекоммуникационной сети 1 изображен на Фигуре 1.
Данная сеть 1 содержит:
- несколько главных наземных станций 2, таких как машины-шлюзы для связи между сетями;
- центр 5 ЦУС;
- несколько наземных терминалов 6;
- спутник 3 многоточечной связи.
Главные наземные станции 2 (далее также называемые центральными станциями) соединены с центром 5 ЦУС (обычно через Интернет). Центр 5 ЦУС является системой управления сетью, которая позволяет оператору следить и управлять всеми компонентами в сети.
В линии связи "ретранслятор-Земля" сигналы посылаются спутнику 3 многоточечной связи по линии связи "Земля-спутник" LM наземными терминалами 6. Сигналы, посылаемые наземными терминалами 6, затем обрабатываются на уровне бортовой аппаратуры спутника 3, которая усиливает их, уплотняет сигналы обычно в более низкую частоту и затем ретранслирует сигналы через антенну или антенны спутника по линии связи "спутник-Земля" LD в виде нескольких точечных лучей наземным станциям 2.
Линия связи "Земля-ретранслятор" от наземных станций 2 к наземным терминалам 6 работает идентично в обратном направлении связи.
Зона покрытия, в которой расположены наземные терминалы, разбита на основные зоны покрытия или ячейки. Каждая ячейка закреплена, по меньшей мере, за одним точечным лучом от спутника многоточечной связи.
Сеть 1, которая представлена на Фигуре 1, использует метод, известный как метод повторного использования частот: этот метод позволяет многократно использовать один и тот же диапазон частот в одной и той же спутниковой системе для того, чтобы увеличить общие функциональные возможности системы, не увеличивая выделенную пропускную способность.
Известны схемы повторного использования частот, также известные как цветные схемы (где каждый цвет соответствует диапазону частот), закрепляющие один цвет за каждым из точечных лучей спутника. Данные цветные схемы используются для описания закрепления нескольких диапазонов частот за точечными лучами спутника с учетом сигналов, передаваемых на радиочастотах, которые передаются каждым из данных точечных лучей. В данных схемах каждый цвет соответствует одному из данных диапазонов частот.
Кроме этого, данные спутники многоточечной связи позволяют отправлять и принимать поляризованные сигналы: поляризация может быть линейной (в данном случае два направления поляризации являются соответственно горизонтальным и вертикальным) или круговой (в данном случае два направления поляризации являются соответственно левым круговым или правым круговым).
Тем не менее подобная конфигурация, вероятнее всего, вызовет несколько трудностей.
Обычно в случае использования линии связи "Земля-спутник" между наземным терминалом и спутником многоточечной связи спутник обслуживает всю зону покрытия, которая содержит несколько основных ячеек. Каждая ячейка облучается индивидуально точечным лучом из многоточечной антенны спутника. Диапазон частот закрепляется за каждой ячейкой, и в каждом диапазоне частот наземным терминалам, работающим в данных ячейках, доступно много разных частотных каналов. Таким образом, наземный терминал первой ячейки работает в интервале или канале диапазона частот, закрепленном за указанной первой ячейкой. Следует отметить, что в случае использования системы кодирования передаваемого сигнала, основанной на расширенном спектре типа CDMA (множественный доступ с кодовым разделением каналов), многие терминалы из одной и той же ячейки могут одновременно использовать один и тот же канал.
Пользовательский терминал также работает в определенном временном промежутке на используемом канале. Линия связи "Земля-спутник", исходящая из пользовательского терминала, направляется в главный точечный луч многоточечной антенны, которая обслуживает ячейку. Данный главный точечный луч также содержит многочисленные боковые лепестки диаграммы направленности антенны. Как следствие, помехи совмещенного канала также могут передаваться наземным терминалом в боковые лепестки диаграммы направленности антенны другого точечного луча, обслуживающего другую ячейку и использующего тот же диапазон частот. Данный феномен перекрестных помех между ячейками объясняется тем фактом, что многоточечная антенна не может полностью управлять характеристиками своего приема. Сигнал, содержащий помехи, поступающий на боковые лепестки диаграммы направленности антенны, даже обладая меньшей мощностью, чем мощность основного сигнала, представляет собой помехи, которые ведут к искажению сигнала.
Известное решение, которое уменьшает данный феномен перекрестных помех между ячейками, описано в патентном документе ЕР 0999662. Согласно данному документу перед передачей сигнала, пользовательский терминал отправляет запрос на обслуживание в центр ЦУС. В центре ЦУС имеется база данных пользователей, содержащая различные параметры. Каждый раз, когда ЦУС получает запрос от пользовательского терминала, он определяет параметр передачи (обычно частотный интервал и временной интервал, в которых терминал будет передавать сигнал) для данного пользовательского терминала, затем он передает данный параметр передачи пользовательскому терминалу.
Тем не менее подобное решение согласно известному уровню техники имеет два крупных недостатка.
Во-первых, способ, описанный в документе ЕР 0999662, обязательно подразумевает, что терминал открывает соединение с ЦУС (путем отправки запроса) для того, чтобы сообщить, что он хочет установить связь и получить параметр передачи. Таким образом, отправка данного запроса вызывает дополнительную задержку, которая может принести убыток.
Кроме того, данный способ фактически вынуждает использовать часть доступного диапазона частот для отправки запросов. Данное использование диапазона частот не зависит от типа связи, которую хочет установить указанный терминал. Таким образом, в частности, что касается терминалов, передающих небольшие сообщения на высокой частоте, данный способ приведет к высокой и недопустимой заполненности пропускной способности полосы частот. Возьмем в качестве примера терминалы для осуществления платежей в месте совершения покупки, называемые также "кассовыми терминалами", которые передают короткие сообщения с высокой частотой передачи или терминалы мобильной связи, отправляющие текстовые сообщения (электронные письма или SMS).
В данном контексте целью настоящего изобретения является предоставление телекоммуникационной сети для установки радиочастотных соединений, по меньшей мере, между одной главной наземной станцией, соединенной с центром управления указанной сети, и наземными терминалами через спутник многоточечной связи, при этом указанная сеть снижает перекрестные помехи, одновременно предотвращая высокое использование доступного диапазона частот и уменьшая задержки, вызванные обработкой.
С этой целью изобретение предлагает телекоммуникационную сеть для установки радиочастотных соединений, по меньшей мере, между одной главной наземной станцией, соединенной с центром управления указанной сети, и наземными терминалами через спутник многоточечной направленной связи, известный как спутник многоточечной связи, при этом указанная сеть содержит:
- спутник многоточечной связи,
- по меньшей мере, одну главную наземную станцию,
- ряд наземных терминалов,
- зону покрытия, состоящую из нескольких ячеек, в которой расположены указанные наземные терминалы, при этом каждая ячейка закреплена, по меньшей мере, за одним точечным лучом указанного спутника, которому выделен диапазон частот,
- центр управления указанной сети, соединенный с указанной главной наземной станцией,
при этом указанная сеть отличается тем, что указанный центр управления содержит:
- средства определения, в любое время, параметров передачи, характерных для координат указанных наземных терминалов в указанной зоне покрытия, известные как средства оптимизации, при этом указанные параметры передачи охватывают всю указанную зону покрытия,
- средства передачи всех параметров передачи, определенных указанными средствами оптимизации, каждому из указанных наземных терминалов,
каждый из указанных наземных терминалов содержит:
- средства определения своих географических координат в указанной зоне покрытия,
- средства хранения, по меньшей мере, одной части указанного ряда параметров передачи,
- средства определения параметров передачи, которые будут использоваться указанным наземным терминалом из указанной сохраненной части указанного ряда параметров передачи и из указанных географических координат.
Подразумевается, что термин наземный терминал относится к терминалу, который может быть неподвижным, передвижным или мобильным.
Подразумевается, что термин главная наземная станция (машина-шлюз) относится к любой центральной станции, такой как наземная машина-шлюз для связи между сетями, соединенная с центром управления, обычно через магистральную сеть связи с Интернетом.
Подразумевается, что термин центр управления относится к "центру управления сетью" или ЦУС, который составляет систему управления сетью, позволяющую оператору следить и управлять всеми компонентами сети.
Благодаря изобретению, центр управления ЦУС оптимизирует общую производительность сети во всей зоне покрытия (обычно путем максимального уменьшения перекрестных помех между ячейками зоны покрытия). Таким образом, ЦУС имеет карту параметров передачи (то есть все параметры передачи) для всей зоны покрытия. В частности, данная карта содержит план закрепления частоты (а также других параметров), который будет использоваться терминалами. Затем ЦУС передает данную карту всем наземным терминалам в сети согласно изобретению, предпочтительно используя одну "широковещательную" передачу сигнала (одновременную передачу всем терминалам). Карта регулярно обновляется в соответствии с изменениями условий эксплуатации сети.
Каждый наземный терминал получает данную карту, которая хранится в средствах хранения терминала и обновляется с каждой новой передачей сигнала с ЦУС. Для минимизации объема памяти, необходимого для хранения, терминал может сохранять только ту часть карты, которая необходима терминалу (обычно это часть, соответствующая его текущим координатам и близлежащая к этим координатам территория).
Когда терминал хочет отправить сообщение, он начинает с определения своих координат при помощи средств, использующих, например, систему GPS; он запускает программные средства, позволяющие ему определить, исходя из его координат и сохраненной карты, параметры передачи (диапазон частот, частотный канал в пределах данного диапазона, поляризацию, временной интервал, модуляцию, код и т.д.), которые нужно использовать для отправки данного сообщения. Таким образом, в отличие от сетей, применяемых в известном уровне техники, данному терминалу не нужно отправлять запрос в ЦУС для получения своих параметров передачи.
Сеть согласно изобретению также может предоставлять одну или несколько характеристик, описанных ниже, определяемых индивидуально или согласно всем технически возможным комбинациям:
- указанные параметры передачи определяются указанными средствами оптимизации для уменьшения перекрестных помех между указанными ячейками;
- указанные средства определения географических координат в указанной зоне покрытия мобильных терминалов из указанного ряда наземных терминалов выбираются из следующих средств:
- средств, использующих систему спутниковой навигации (GPS, EGNOS, Galileo и т.д.);
- средств позиционирования, использующих точки беспроводного доступа (WIFI, WiMax и т.д.);
- средств позиционирования, основанных на одной или нескольких базовых станциях сотовой связи (GSM, UMTS и т.д.);
- средств позиционирования в абсолютной системе координат, таких как измерение магнитного поля Земли или мощности, полученной от известных радиостанций;
- средств позиционирования в относительной системе координат, таких как инерциальная система позиционирования;
- указанные средства определения географических координат в указанной зоне покрытия являются такими, что позволяют указанному наземному терминалу определять свои координаты с точностью менее одного порядка величины размера ячейки, в которой расположен наземный терминал;
- указанные средства оптимизации периодически определяют указанные параметры передачи;
- период обновления составляет от 1 до 1440 минут в зависимости от скорости изменения состояния сети;
- периодическое обновление выполняется путем принятия в расчет состояния указанной сети из данных о координатах терминала в указанной зоне покрытия, полученных в реальном времени;
- по меньшей мере, одна ячейка закрепляется, по меньшей мере, за двумя точечными лучами соединения указанного спутника, при этом диапазон частот выделяется каждому из двух указанных точечных лучей, так что указанные средства оптимизации определяют диапазон частот для использования в указанной ячейке для того, чтобы уменьшить перекрестные помехи между ячейками, образующими зону покрытия;
- указанные средства оптимизации содержат средства определения при каждом обновлении для каждой зоны покрытия частотного канала для использования терминалами в соответствии с их координатами в указанной зоне покрытия, при этом каждый диапазон частот разбит на частотные каналы;
- указанные средства оптимизации содержат средства определения при каждом обновлении типа модуляции для использования терминалами в зависимости от их координат в указанной зоне покрытия;
- сеть согласно изобретению содержит несколько главных наземных станций, при этом каждая главная наземная станция соединена с указанным центром управления указанной сети;
- указанные средства оптимизации определяют набор допустимых параметров передачи для каждой из географических координат;
- указанные средства определения параметров передачи для использования указанным наземным терминалом выбирают параметры передачи для использования в наборе допустимых параметров для указанного терминала в соответствии с распределением вероятностей;
- указанные средства определения параметров передачи для использования указанным наземным терминалом выбирают параметры передачи для использования в наборе допустимых параметров для указанного терминала в соответствии с индивидуальными ограничениями указанного наземного терминала;
- указанный набор определяется исходя из указанных географических координат указанного наземного терминала указанными средствами определения параметров передачи;
- указанные параметры передачи определяются указанными средствами оптимизации путем принятия в расчет таких факторов, как:
- интермодуляция между различными диапазонами частот на борту спутника;
- измеренная чувствительность (отношение коэффициента усиления антенны к шумовой температуре) антенны спутника для каждого покрытия;
- указанные средства хранения указанного наземного терминала сохраняют все параметры передачи.
Другой целью настоящего изобретения является центр управления сетью согласно изобретению, при этом указанный центр управления содержит:
- средства определения, в любое время, параметров передачи, характерных для координат указанных наземных терминалов в указанной зоне покрытия, известные как средства оптимизации, при этом указанные параметры передачи охватывают всю указанную зону покрытия,
- средства передачи всех параметров передачи, определенных указанными средствами оптимизации, каждому из указанных наземных терминалов.
Кроме того, целью настоящего изобретения является наземный терминал для введения в эксплуатацию сети согласно изобретению, при этом указанный терминал содержит:
- средства определения своих географических координат в указанной зоне покрытия,
- средства хранения, по меньшей мере, одной части указанного ряда параметров передачи,
- средства определения параметров передачи, которые будут использоваться указанным наземным терминалом из указанной сохраненной части указанного ряда параметров передачи и из указанных географических координат.
Другие характеристики и преимущества изобретения станут очевидны из описания, приведенного ниже в целях изображения, но никоим образом не ограничения, со ссылками на прилагаемые фигуры, среди которых:
- Фигура 1 является упрощенным схематическим изображением конфигурации многоточечной сети;
- Фигура 2 является упрощенным схематическим изображением сети согласно изобретению;
- Фигура 3 изображает зону покрытия, состоящую из нескольких ячеек;
- Фигура 4 изображает зону покрытия по Фигуре 3 с первым планом распределения частот;
- Фигура 5 изображает зону покрытия по Фигуре 3 со вторым планом распределения частот.
На всех фигурах общие элементы имеют одинаковые номера для ссылок.
Фигура 1 уже была описана выше со ссылкой на упоминание известного уровня техники.
Фигура 2 является упрощенным схематическим изображением сети 100 согласно изобретению.
Данная сеть 100 содержит:
- несколько главных наземных станций 102, таких как наземные машины-шлюзы для связи между сетями;
- центр 105 ЦУС;
- несколько наземных терминалов 106, которые могут быть мобильными терминалами, а также неподвижными терминалами (на иллюстрации изображен отдельный наземный терминал 106);
- спутник 103 многоточечной связи, наземный терминал 106 оборудован:
- антенной 110,
- терминалом 113 "глобальной системы позиционирования" GPS, позволяющим ему в любое время узнавать свои координаты посредством соединений LGPS со спутниками 109,
- модемом 111, позволяющим терминалу передавать и принимать данные в ходе обмена со спутником 103 многоточечной связи;
- средствами 112 хранения (база данных);
- средствами 114 управления;
- интерфейсными средствами 115 ввода/вывода (клавиатура, динамик и т.д.). Средства 114 управления обычно содержат микропроцессор, управляемый программами, которые находятся в памяти для хранения программ. Память для хранения программ в значительной мере предназначена для управления выполнением различных операций для внедрения различных функциональных возможностей терминала 106. Память содержит несколько программных средств (т.е. приложений), некоторые из которых предназначены для осуществления изобретения. В других примерах варианта осуществления данные программные средства могут быть заменены определенными электронными схемами.
Главные наземные станции 102 (также называемые центральными станциями) соединены с центром 105 ЦУС обычно через магистральную сеть связи с Интернетом.
В линии связи "ретранслятор-Земля" сигналы посылаются спутнику 103 многоточечной связи по линии связи "Земля-спутник" LMR наземными терминалами 106. Сигналы, посылаемые наземными терминалами 106, затем обрабатываются на уровне спутника 103, а именно его бортовой аппаратурой, которая усиливает их, уплотняет сигналы в подходящую частоту, затем ретранслирует сигналы через антенну или антенны спутника по линии связи "спутник-Земля" LDR в виде точечного луча или нескольких точечных лучей наземным станциям 102.
Линия связи "Земля-ретранслятор", включающая линии связи "Земля-спутник" LMF и линии связи "спутник-Земля" LDF, от наземных станций 102 к наземным терминалам 106, работает идентично, но в обратном направлении связи.
Зона покрытия, в которой расположены наземные терминалы, разбита на основные зоны покрытия или ячейки.
Конфигурация сети 100 согласно изобретению, как изображено на Фигуре 2, использует метод, известный как метод повторного использования частот. Этот метод позволяет многократно использовать один и тот же диапазон частот в одной и той же спутниковой системе для того, чтобы увеличить общие функциональные возможности системы, не увеличивая выделенную пропускную способность.
Для каждой ячейки возможно использовать, по меньшей мере, один диапазон частот, соответствующий части доступной пропускной способности. Каждый диапазон частот закреплен за точечным лучом от спутника многоточечной связи. Каждый диапазон частот может быть разбит на несколько частотных каналов. Наземный терминал 106 будет использовать частотный канал для передачи; этот терминал 106 также будет работать в определенном временном интервале.
Согласно изобретению центр 105 ЦУС содержит средства 108 определения карты зоны покрытия с определением параметров передачи, характерных для координат наземных терминалов в зоне покрытия. Данные средства определения 108 впоследствии будут называться термином "средства оптимизации". Параметры передачи обычно включают в себя диапазон частот, частотный канал, временной интервал и тип модуляции или код, которые нужно использовать терминалам в зависимости от их координат в зоне покрытия. Карта является комплексной; другими словами, карта содержит параметры передачи для всей зоны покрытия: данные параметры передачи определяются средствами 108 оптимизации для того, чтобы уменьшить перекрестные помехи между ячейками и максимизировать производительность системы. Следует отметить, что для одного и того же месторасположения может подходить несколько рядов параметров.
Обычно средствам 108 оптимизации предоставляется начальная карта (позже мы вернемся к данной теме со ссылкой на Фигуры 4 и 5). Карта передается всем наземным терминалам 106 в сети 100 и затем сохраняется в каждом наземном терминале 106 в его средствах 112 хранения 112.
В дальнейшем, когда терминал 106 хочет установить соединение, он начинает с определения своих координат при помощи системы 113 позиционирования GPS.
Средства 114 управления терминала 106 содержат программное приложение, позволяющее определить исходя из его координат и сохраненной карты параметры передачи (диапазон частот, частотный канал в пределах данного диапазона, временной интервал, модуляция, поляризация, уровень, код, прямая коррекция ошибок (FEC) и т.д.) для использования при установке данного соединения путем выбора из возможных параметров, определенных картой. В случае нескольких подходящий рядов параметров, выбор из подходящих параметров может быть сделан в зависимости от ограничений терминала, таких как тип терминала или тип отправляемого сообщения, и/или случайным образом в соответствии с подходящим распределением вероятностей (возможно, отправление центром 105 ЦУС вместе с картой).
Согласно варианту осуществления изобретения, который является одним из наиболее предпочтительных, средства 108 оптимизации определяют новую карту, основанную на данных в реальном времени, полученных от главных наземных станций 102, при этом указанные данные относятся к текущим координатам наземных терминалов в сети. После обновления карты средствами 108 оптимизации обновленная карта передается всем наземным терминалам 106. Период обновления обычно занимает от одной минуты до нескольких часов в зависимости от скорости изменения состояния сети. Тем не менее при отсутствии обновления карты старая карта поразрядно отправляется терминалам, с которыми раньше не была установлена связь (терминалы, которые были отключены или вне зоны приема спутника).
Средства 108 оптимизации обычно используют комбинаторные алгоритмы для определения наилучшей возможной карты для уменьшения перекрестных помех между ячейками. Другими словами, средства 108 оптимизации будут определять карту, позволяющую передавать максимальное количество данных от наземных терминалов 106 наземным станциям 102 через спутник 103, одновременно минимизируя воздействие перекрестных помех, вызванных различными ячейками.
Пример зоны 200 покрытия изображен на Фигуре 3. Данная зона 200 охватывает часть Европы и объединяет 6 ячейки от С1 до С6 в случае многоточечной конфигурации линии связи "ретранслятор-Земля" в диапазоне S при 2 ГГц для спутника Eutelsat W2A. Данный пример представлен исключительно в целях изображения, но никоим образом не ограничения. Спутник W2A имеет глобальный диапазон частот 15 МГц в каждом направлении. Таблица 1, приведенная ниже, упоминает страны, закрепленные за центрами ячеек (другими словами, каждая из данных стран позволяет идентифицировать ячейку).
Таблица 1
С1
С2
С3
С4
С5
С6
Испания (SP)
Великобритания (UK)
Франция (FR)
Италия (IT)
Польша (PL)
Германия (G)
Следует отметить, некоторые зоны ячеек частично совпадают. Терминалы сети согласно изобретению знают свои параметры передачи независимо от ячейки или ячеек, в которых они расположены; согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения важно, чтобы каждый терминал мог определить свои координаты с точностью менее одного порядка величины размера ячейки, в которой расположен наземный терминал (обычно с точностью около 50 км для ячейки диаметром 500 км).
Для каждой ячейки в случае W2A возможно использование до двух диапазонов частот, каждый из диапазонов шириной в 5 МГц из 15 МГц доступного диапазона. Каждый диапазон частот закреплен за точечным лучом от спутника многоточечной связи. В случае использования протокола множественного доступа с разделением частот (FDMA) каждый из диапазонов частот в 5 МГц разбивается на несколько частотных каналов. В случае использования протокола множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA) каждый диапазон представляет собой одиночный канал, который может использоваться одновременно ограниченным количеством терминалов.
В каждом из диапазонов частот в 5 МГц наземный терминал будет использовать канал для передачи сигнала.
Фигура 4 изображает зону покрытия по Фигуре 3 с первым планом 300 распределения частот, который составляет план распределения частот, приспособленный для внедрения без использования сети согласно изобретению. Очевидно, что данный план 300 распределения частот учитывает определенное количество ограничений. Следует отметить, что каждый диапазон частот в 5 МГц закреплен за синим, желтым или красным цветом в схеме повторного использования частот, также называемой цветной схемой:
- синий цвет представлен линиями с частой штриховкой и соответствует диапазону частот В;
- красный цвет представлен линиями с разреженной штриховкой и соответствует диапазону частот А;
- желтый цвет представлен точечным пунктиром и соответствует диапазону частот С.
Без использования изобретения приходится выделять частоты (из 12 возможных диапазонов, другими словами, 2 диапазона на каждую из 6 ячеек) в соответствии с частично оптимизированным планом для того, чтобы избежать помех. Обычно в случае использования плана 300 используется только 8 из 12 возможных диапазонов с общей скоростью передачи информации 50 Мб/сек. Данный план распределения частот 300 определяется заранее с помощью комбинаторных алгоритмов для определения наилучшей возможной карты для уменьшения перекрестных помех между ячейками. Таблица 2 изображает частоты, закрепленные за различными странами в зоне покрытия.
Таблица 2
Испания (SP)
Великобритания (UK)
Франция (FR)
Италия (IT)
Польша (PL)
Германия (G)
В (в ссылках обозначается как SP-В)
А и С (в ссылках обозначаются как UK-A и UK-C)
А и В (в ссылках обозначаются как FR-A и FR-B)
С (в ссылках обозначается как IT-C)
В (в ссылках обозначается как PL-B)
С (в ссылках обозначается как G-C)
Данное ограничение в 8 возможных диапазонов связано с желанием ограничить помехи: например невозможно использовать частоту А в Италии, так как в этом случае будет много помех со стороны английских терминалов, находящихся "южнее" в ячейке С4, охватывающей Италию, и со стороны итальянских терминалов, находящихся "севернее" в ячейке С2, охватывающей Великобританию (помехи не обязательно будут симметричными).
Сеть согласно изобретению позволяет устранить некоторые из данных недостатков. Фигура 5 изображает зону покрытия по Фигуре 3 со вторым планом 400 распределения частот, составляющим план распределения частот, который можно внедрить в определенное время путем использования сети согласно изобретению. Как уже упоминалось, каждый диапазон частот в 5 МГц закреплен за синим, желтым или красным цветом в схеме повторного использования частот.
- синий цвет представлен линиями с частой штриховкой и соответствует диапазону частот В;
- красный цвет представлен линиями с разреженной штриховкой и соответствует диапазону частот А;
- желтый цвет представлен точечным пунктиром и соответствует диапазону частот С.
Согласно изобретению, учитывая случай равномерного распределения терминалов на территории и используя данные со спутника, обычно данные антенны, средства 108 оптимизации могут устанавливать более оптимальную частоту, используя план: согласно Фигуре 5 один и тот же диапазон частот используется в ячейках С4 и С2, охватывающих соответственно Италию и Великобританию, поскольку данный диапазон А будет использоваться наземными терминалами лишь в местах, где возникает меньше помех. Обычно в случае использования плана 400 используется 11 диапазонов из 12 возможных диапазонов с общей скоростью передачи информации 92 Мб/сек (или с увеличением на 80% по отношению к возможной скорости в случае использования плана 300 распределения частот по Фигуре 4). Таблица 3 изображает частоты, закрепленные за различными странами в зоне покрытия.
Таблица 3
Испания (SP)
Великобритания (UK)
Франция (FR)
Италия (IT)
Польша (PL)
Германия (G)
В и С (в ссылках обозначаются как SP-B и SP-C)
А и С (в ссылках обозначаются как UK-A и UK-C)
А и В (в ссылках обозначаются как FR-A и FR-B)
А и С (в ссылках обозначаются как IT-A и IT-C)
В и С (в ссылках обозначаются как PL-B и PL-С)
С (в ссылках обозначается как D-C)
Пример варианта осуществления средств 108 оптимизации основан на поэтапной оптимизации начальной конфигурации.
Начальная конфигурация системы изначально устанавливается в соответствии со следующими этапами:
1. общая зона покрытия делится на несколько зон покрытия (которые не перекрывают друг друга), обычно меньше размера точечных лучей, используемых спутником;
2. для каждой определенной зоны выбирается точечный луч, который должен получать сигналы, передаваемые терминалами, обнаруженными внутри данной зоны;
3. Для каждой зоны устанавливается ряд параметров на основании известных характеристик спутника (диаграммы излучения антенны, мощность, частота транспондера и т.д.) и с использованием эвристического анализа для максимизации ожидаемой производительности системы (например, повторное использование одной и той же полосы частот в зонах, расположенных на значительном отдалении друг от друга).
Например, зона покрытия Европы спутником W2A была разделена на 11 зон; для каждой зоны был выбран точечный луч, охватывающий ее с максимальным отношением коэффициента усиления антенны к шумовой температуре, чтобы обслуживать данную зону; затем каждой зоне назначили полосу частот и поляризацию для соблюдения ограничений спутника и максимально отделили друг от друга зоны с одинаковой парой (частота, поляризация).
Как отмечено выше, путем динамического использования сети согласно изобретению, план распределения частот (т.е. карта, включающая параметры передачи для использования наземными терминалами) будет восстанавливаться средствами 108 оптимизации и непрерывно передаваться спутником, таким образом, предлагая лучшую скорость реагирования и экономию пропускной способности. Карта передается глобально по широковещательному каналу всем терминалам и хранится в каждом терминале, который будет использовать ее при необходимости при каждой новой передаче сигнала. Таким образом, пока система работает, конфигурация может быть динамически оптимизирована следующим способом:
1. собираются и сохраняются координаты всех терминалов (основываясь на информации об определении места, отправленной в ходе предыдущей передачи сигнала);
2. будет вычислено количество терминалов в каждой зоне, а также их модель поведения (возможность передачи ими сигнала в последующий период времени);
3. путем использования известных характеристик спутника и путем использования статистической модели поведения терминала для каждого точечного луча вычисляется уровень сигнала, потенциально принимаемого терминалами в обслуживаемых зонах, а также уровень помех, потенциально принимаемых терминалами в необслуживаемых зонах;
4. уменьшается размер зон, вызывающих наибольшие помехи (или содержащих наибольшее количество терминалов), и, как следствие, увеличивается размер зон, вызывающих наименьшие помехи (или содержащих наименьшее количество терминалов).
Разумеется, возможно использовать другие алгоритмы для средств 108 оптимизации. Эти алгоритмы могут использовать, например, поиск методом полного перебора всех возможных конфигураций, ограниченный поиск методами ветвей и границ или поиски, основанные на симплекс-алгоритме.
Важно отметить, что в случае использования спутника W2A, планируется использовать сеть передачи данных, использующую несколько миллионов наземных терминалов в каждой ячейке и сообщения объемом по 100 байт в каждом частотном канале. Благодаря этому, подобная операция будет передавать более одного миллиарда сообщений в день в зоне покрытия Европы. Таким образом, сеть согласно изобретению позволяет справляться с подобным количеством сообщений путем комбинации передачи карты параметров передачи (динамически обновляемой) терминалам с расположением на уровне каждого из терминалов.
Разумеется, изобретение не ограничивается только что описанным вариантом осуществления.
Таким образом, изобретение было более подробно описано в случае использования диапазона S, но оно также может применяться к другим типам диапазонов частот, например к диапазону Ka.
Кроме того, несмотря на то что изобретение было более подробно описано на примере сети, использующей систему позиционирования GPS, изобретение также может применяться к другим средствам позиционирования, таким как средства позиционирования, использующие точки доступа WIFI или основанные на базовых станциях GSM.
Кроме того, описано изобретение в случае глобальной передачи одной карты всем наземным терминалам ("широковещательная" передача). Также возможно применять изобретение в "многоадресной" передаче: в данном случае первая карта отправляется глобально первой группе наземных терминалов (например, общественным наземным терминалам) и вторая карта, отличающаяся от первой, отправляется второй группе наземных терминалов (например, профессиональным наземным терминалам).
Даже в случае "широковещательной" передачи, данные, отправляемые с картой, могут ограничить использование данной карты определенными группами терминалов или определенными службами. Обычно определенные параметры передачи могут быть зарезервированы для передачи экстренных сообщений, в то время как другие параметры передачи используются для передачи неэкстренных параметров.