CN1128606A - 与已有通信系统共存的移动通信系统和方法 - Google Patents

Abstract

一个移动通信系统(10)提供与通信业务的干扰区域(32)中的移动用户(22)的通信，所述通信业务可优先使用移动用户工作的频段。该频段以前已被分给其他业务(如固定微波业务(FMS)(26))使用；但是，通过本发明，移动用户可在该频段的子频段上进行通信。移动定位系统(12)确定移动用户的位置，如果用户(22)在干扰区域(30)内，则将子频段分给移动用户，用于在FMS(26)的子频带外的以前分配的频带上工作。该系统可地面和/或卫星节点以及网络控制器，监视移动用户的位置节点和子频带的用户。移动用户通过对其频率的连续管理，通过各种计算和从网络控制器到移动用户发送的命令或通过移动用户单元的计算与FMS场点相分离。

Description

与已有通信系统共存的移动通信 系统和方法

本发明一般涉及移动通信，尤其涉及在一个已运作的现存通信系统的地区和频谱中运行的系统和方法。

在美国移动通信工业以很快速度发展，在其它一些国家增长速度更快，它已成为通信业务中重要的一种，并且由于它的增长速率，现有业务的饱和就成为一个问题。这造成了电磁频谱的拥挤，并随着社会对通信需求的增长而变得更加严重，这种拥挤状况不仅由固定微波业务或定点(“FMS”)通信装置造成的，而且也由其它通信系统，包括移动通信系统造成的。对移动通信业本身而言，估计全球范围内移动用户在最近十年内将成倍地增长。而无线频谱是有限的，要应付不断增长的需求就意味着不断采用新技术以更有效地使用无线频谱。

对移动无线业务不断增长的需求已对频率分配产生很大的压力，尤其是对当前移动无线所仅能使用的这些频带，即UHF频带，大约从300至3000MHz这个宝贵频带的很大部分目前分配给固定微波业务。认识到了这些频带对于移动无线业务的特殊价值，联邦通信委员会(“FCC”)已经提出建议，把一些固定微波业务用户分配到其它频带，以给新兴技术及移动业务中的个人通信系统腾出频频空间。重新分配频率会是一个持续许多年的较长的过程。同时，在其所应负的不对现有业务干扰的基础上可以授权使用新的移动业务。

对目前固定微波业务使用者的地理分布的详细调查表明在某一地理地区这些频带几乎已经全部分配给某一类型的固定微波业务使用，但在目前固定微波业务通信设备的干扰区域间仍在地理和频谱空间内有相当的可用频带。

在这里使用的“干扰区域”指的是这样的一块地理地区，系统以一段电磁频谱在这个区域运作时将遇到有害的干扰，如果第个二系统的发射干扰第一个系统的接收，第二个系统就被认为在第一个系统的干扰区域中工作。如果第二个系统的接收机接收到从第一个系统发射引起的有害干扰，第二个系统也被认为工作于第一个系统的干扰区域内。

对于一个既发射又接收的系统，存在两个干扰区域，并且这两个干扰区域可以不同，一个“发射干扰区域”是指对特定频带所限定的固定系统的无线通信接收机系统的最小地理区域，在这个区域中以该频带工作的移动发射机系统的发射将会对固定系统的接收系统产生有害的干扰。一个“接收干扰区域”是指在其中固定系统的无线发射系统以一个特定频带工作的最小区域，在这个区域中在该频带工作的移动接收系统将会接收到固定系统的发射系统的有害干扰。干扰区域由频带和地理位置上的三维尺寸所确定。

从商业化时代的起始，美国上空的地球同频通讯卫星就和地面固定微波业务发射塔共享频谱资源。这种共存是可行的，因为星—地微波距离大约为22,000海里并且仰角大于20度。这就在同频静止卫星和固定地面微波系统间提供了一个可以接受的较大的最小角度。当地面固定微波系统满足按照FCC规则的A类天线要求，并且卫星适当地限制它到达地面的通量密度时，两个系统就可在相互无干扰的基础上工作。即使两个系统使用同样的频率，卫星业务也不处在地面发射塔系统的干扰区域内，或者相反。

这种同步静止卫星系统和地面微波系统以同样频带的兼容工作是由于它们固定的位置，系统之间较远的距离，和它们天线的定向性所决定的。因为卫星系统并不相对FMS产生移动，所以它永远不会处在地面微波系统的地理干扰区域中。对于移动用户则不是这样。由于移动用户在不断变换位置而且他们的天线并不定向，他们系统的工作可能干扰已有的台站，这样就无法向现有的使用者提供合适的“无干扰”系统。但是，如以上讨论的，在现有台站的干扰区域间存在大量未使用的频谱。

因此本领域的技术人员已经认识到对合适的灵活的、智能化的通信系统的需求，这个通信系统中的移动无线用户可与在已全分配的频带上工作的现有的业务共存。本领域的技术人员也认识到对在无干扰和不要求干扰的基础上与固定微波业务共存的移动用户的通信系统的需要。本发明满足这种需求和其它的需求。

简单而概括地说，本发明涉及一种在通信方法的干扰带中与移动用户通信的系统和方法，该通信业务在希望与移动用户通信的频带上有优先级。在本发明的一个方面，移动通信系敏包括可从具有优先权的通信业务的干扰区域的存储器描述中检索信息的能力的系统。这样当处在一种通信业务的干扰区域内时，移动通信系统则在一个分配的频带而不是具有优先级的通信业务所占用的频带上工作。

移动用户使用的移动通信装置可响应频率命令控制信号以选择其工作的子频率波段。该系统进一步包括存贮通信业务的干扰区域的描述的存储器。一个可以确定移动用户位置的定位系统提供位置信号，一个可以接收位置信号的处理器存取该存储器以检索通信业务的干扰区域的描述信息，把移动用户与干扰区域的位置相比较，并且如果确定用户处在干扰区域内，则向移动用户的通信装置提供一个频率控制信号以在已分配的频带中选择一个子频带，这个频带与通信业务的预定干扰子频带不同。

在另一方面，用户通信装置包括一个或多个定位系统，存储器，和/或处理器。

在本发明的更详细的一个方面中，移动用户的通信装置包括一个延时电路，此电路可以在处理器已经确定用户的位置之前防止用户通信装置的发射，并且如果确定用户的位置处在干扰区域内，在处理器已经提供频率控制信号以选择不同于预定频率子带的子频带之前防止发射。

在另一方面，通信系统包括一个用来与移动通信设备通信的第一通信节点，此节点将处理器的频率控制信号提供给移动用户的通信装置。进一步地，系统会包含多个与用户通信设备和地面节点控制中心通信的地面节点，地面节点控制中心包括定位系统，处理器和存储器，地面节点控制中心通过地面节点从处理器向移动通信设备传送频率控制信号。

系统还会包含一个或多个可与用户通信设备和空间节点控制中心通信的空间节点，其中空间节点控制中心包含定位系统，处理器和存储器，空间节点控制中心通过空间节点从处理器传送频率控制信号至移动通信设备。更详尽地，通信系统包含多个地面节点和空间节点，每个节点可与用户通信设备和控制中心通信，其中控制中心包括定位系统、处理器和存储器，控制中心通过一个节点从处理器向移动通信设备传送频率控制信号。在更详细的方面，地面节点控制中心和每个地面节点通信，空间节点控制中心和每个空间节点通信；控制中心包含一个包括了定位系统、处理器和存储器的网络控制中心，网络控制中心通过节点控制中心和节点从处理器向移动通信设备传送频率控制信号。

在本发明的更详细的一个方面，定位系统通过多边(multi—lateration)节点确定移动用户的地理位置。另外，至少一个空间节点具有一个定位多波瓣天线以建立第一组小区，每个空间节点都可发射和接收不同的预定组的码分多址编码的扩频波形；定位至少一个地面节点以建立第二组小区，每个地面节点可发射和接收预定组的码分多址编码的扩频波形；一个网络控制器和空中结点和地面节点连在一起工作以在地面节点和空间节点间有选择地分配移动用户的通信及根据频率控制信号选择移动用户工作的频率。

另一方面，存储器存贮多个通信业务干扰区域的描述信息，每个通信业务在它自己的子频带上工作。处理器也可以存取存储器以检索通信业务干扰区域的描述信息，把移动用户的位置与检索到的干扰区域描述信息相比较，并且如果确定用户处在干扰区域内，向移动用户的通信设备提供频率控制信号以从分配的频带中选取一个子频带，此频带与移动用户所处干扰区域所属的通信业务的预定子频带不同。

按照本发明的更详细的方面，通信系统提供在分配给通信业务使用的频带上与移动用户通信，所述通信业务具有固定位置并可优先使用分配频带，每个通信业务工作在分配频带的一个预定的子频带上，每个通信业务有个干扰区域，通信系统包括一个移动用户使用的移动通信设备，通信设备响应频率控制信号以选择它工作的子频带；多个地面节点可用于与用户通信设备通信；内存存贮每个通信业务干扰区域的描述信息；定位系统可以确定移动用户的位置并提供位置信号；一个处理器可以接收位置信号，访问存储器以检索通信业务干扰区域的描述信息，把移动用户的位置与干扰区域描述信息相比较，并且如果确定用户处在干扰区域内，给移动用户通信设备提供频率控制信号以选择分配频带中的一个子频带，此子频带不同于移动用户所处的干扰区域中的通信业务的预定子频带；和一个地面节点控制中心，其中地面节点控制中心包括定位系统，处理器和存储器，地面节点控制中心通过地面节点从处理器向移动通信设备传送频率控制信号。

按照本发明的进一步的特性，一个通信系统提供在通信业务所用的分配的频带与移动用户的通信，所述通信业务具有固定位置并可优先使用分配频带，每个通信业务工作在分配频带的一个预定子频带上，每个通信业务有个干扰区域，通信系统包括移动用户使用的移动通信设备，该通信设备响应频率控制信号以选择它工作的子频带；多个空间结点可以与用户通信设备通信；存储器用于存贮通信业务的干扰区域的描述信息；一个定位系统可以确定移动用户的位置并提供位置信号；一个处理器可以接收位置信号，访问存储器以检索通信业务干扰区域的描述信息，把移动用户的位置与干扰区域描述信息相比较，并且如果确定用户处在干扰区域内，给移动用户通信设备提供频率控制信号以选择分配频带中的一个子频带，此子频带不同于移动用户所处的干扰区域的通信业务的预定子频带；和一个空间节点控制中心，其中空间节点控制中心包括定位系统，处理器和存储器，空间节点控制中心通过空间节点从处理器向移动通信设备传送频率控制信号。

本发明的其它方面和优点可从附图及以下优选的实施方式的详细描述中明显看出。

图1是一个与其它通信系统共同工作于同一频带的移动通信系统的方框图，所示的系统是具有空间节点和地面节点，及卫星和地面站，各自的节点控制和区域网络控制器的混合系统。

图2是一个与其它通信系统共同工作于同一频带的移动通信系统，所述的系统有具有节点控制器的空间节点。

图3是一个与其它通信系统共同工作于同一频带的移动通信系统，所示的系统包括具有节点控制器的地面节点。

图4是按照本发明原理分配给FMS使用的频带及显示由FMS和移动系统使用子频带的框图。

图5是图1中系统的一部分，它显示了可优先使用公共频带的固定微波业务的干扰区域和两个移动用户，一个处在干扰区域内，一个在干扰区域外。

图6是当移动用户发出一个呼叫时共存的移动通信系统工作的流程图。

图7是当移动用户接收到一个由节点发出的呼叫时共存的移动通信系统工作的流程图。

图8是工作在图1和图5系统中的移动收发信机的概括框图；

图9和图10是使用CDMA在图1和图5系统中工作的移动的收发信机的框图。

现在参考附图，其中相同的参考编号表示几个图中相同或对应的部件，图1是移动通信系统10的总框图，并且显示了主要部件间的功能联系。区域网络控制中心12负责区域中卫星的顶层呼叫分配和地面区域资源。地面节点控制中心14，(在图中显示了一个)负责把呼叫分配给大城市区域中的地面节点，地面节点16在相应的地面节点控制中心14的控制下通过固定的地面有线网络接收呼叫，合成为一种组合信号，将该组合信号调制到传送载波上，把调制后的载波信号向覆盖区域广播。卫星节点控制中心18也连接至地区网络控制中心12，类似地处理卫星链路上的呼叫，进行编码，按照分配给指定用户的专用扩展码对信号扩展，与其它方向相同的呼叫在上行链路上复用，定向发射到指定的卫星20。

卫星节点20接收上行链路信号，把到不同卫星小区的呼叫分开，把呼叫送至其对应的小区发射机和小区波束，把所有这样的定向呼叫的组合信号广播到卫星所覆盖的蜂窝区域。移动用户单元22响应从卫星或地面节点发送来的信号，接收使用赋予用户的专用扩展码的信号；解扩展，解调及解码该信息并把呼叫送至用户。网关24提供直接干线，即卫星和地面公共交换电话系统或私人中继用户间的信道组。在一种实施方式中的卫星节点20包括多波瓣天线42，它建立起在地面上的一系列小区。在另一实施方式中，地面节点16也可建立起地面的一系列小区。

以上所讨论的所有中心、节点、单元和网点都工作于全双工的发射/接收状态，执行相应的所描述的上行链路功能(用户至系统)和反向的下行链路功能(系统到用户)。

虽然这里详细描述和显示了具有卫星和地面节点的混合系统，但本发明的原理也适用于不同的系统。例如，图2所示的系统只有空间节点20用于与移动用户22通信、卫星节点控制中心18控制所示的两个空间节点20。图3所示的系统只有地面节点16与移动用户22通信。地面节点控制中心14控制地面节点16。

图1、图2和图3的系统都是可变的移动通信系统，并且按照本发明的原理，可以用来在已完全分配的频谱区域，尤其是在固定微波业务区域提供移动通信业务。

图4显示了一个例子，其中显示了已经分配给固定微波业务的2160至2180MHz的频带。FMS可优先权使用整个频带；但是，正如图中所示，这个特定的FMS系统只使用了所指示的FMS X45和46子频带。在这种情况下，第一个子频带45和0.8MHz，第二个子频带46是1.2MHz，FMS X总共使用了频带44中的2MHz。按照本发明的移动通信系统知道这些被占用的子频带。当这个区域中的另一个或多个FMS系统有重叠的天线方向图时，他们占用了分配频段44中的另外子频带，如FMS Y占用了1.0MHz的子频带47，按照本发明的移动通信系统也应知道这些无线使用的子频带。系统也应知道某个特定子频带48是可以使用的，这样，17MHz的不连续频率空间可以使用。

参考图5，它显示了图1中系统的一部分。特别地，它显示了一个卫星节点20，两个地面节点16和17，一个地面节点控制中心14，一个卫星节点控制中心18，和一个地区网络控制中心12。另外，它还显示了一个已经存在的通信系统，即工作在1—3MHz频段上的固定微波业务26。这个已存在系统已被允许开通并且固定在某一位置，使用固定的微波天线28、30用于发射和接收。这样的系统可被授权在未来工作许多年，同时，协调机构可能允许在相同的频带上于无干扰和不要求干扰的基础上开通其它业务。所示的每个天线28、30具有一种天线方向图，和其它天线方向图一起组成了一个三维干扰区域，在图1中用数字32标识，所示的第三副天线34处在它自己的干扰区域36中，正如所描述的，干扰区域的尺寸是动态变化的，这取决于功率发射电平和其它因素，并且发射和接收干扰区域可以不同。但是，为了显示清楚起见，干扰区域32的动态特性并没特别地指出并只给出了区域的大概轮廓。另外，在同一区域中可能存在多个固定微波业务，可能导致重叠的干扰区域，这种可能性在图中没有显示以保持图的清楚；但是这里讨论的原则同样适用于重叠的干扰区域。

固定微波站的工作许可证要求它使用符合规定的最小天线方向性标准的发射和接收天线。一般地，这些固定站的天线有相对窄的波瓣宽度。当知道了位置，发射功率电平、频率、天线增益方向图，调制方式，RF频谱，接收机的干扰灵敏度及对于地面波形损耗的保守的假设，就可以使用它们定义每个FMS发射机和接收机的干扰区域，如在图5中显示的由数字32标识的区域，干扰区域的计算可按照本领域技术人员所熟知的方法得出，一种方法是Wash-ington，D.C的电信工业协会的电信系统公告栏(TSB)—10E。微波频率子波段分配和位置的数据库的一个例子可从FCC的增强微波环境链接文件(EMELF)获得。可以确定每个FMS26的干扰区域并把它们存贮到计算机的数据库中，如一个保存在存储器40中连接到地区网络控制中心12的数据库。这个数据库可以从存储器40被存取，正如以下描述的，可以帮助向工作于无干扰基础上的移动用户分配子频带。应用注意到数据库也可存贮在另一个位置的存储器中，如在一个节点控制中心或在用户自己的手机通信装备中，这取决于使用的系统实施方式。

图5中显示了两个移动用户，第一个用户22处在FMS26的干扰区域32中。第二个移动用户38正好处在干扰区域32之外。当地面节点17不能与用户22和38通信时，地面节点16和卫星节点20可以与他们通信。图5所示的干扰区域32本身为三维区域，虽然在图中较困难描述，但卫星节点20与第二个移动用户38的通信和地面节点16与第二个移动用户38的通信是处在干扰区域32之外。

按照本发明的原理，通信系统应提供与图5中的移动用户22和38通信的能力，因为图5中的第一个移动用户22处在FMS26的干扰区域32中，它应被分给与固定微波业务26使用频率不同的通信子频带。因为第2个移动用户38处在FMS26的干扰区域32和地区中所有其它干扰区域外，所以与它通信的节点应该允许FMS 26使用在其各自的干扰区域32中使用的子频带。

对于混合系统，地区网络控制器12分配资源和子频带用于与移动用户的通信。移动用户通信使用的子频带通常包括从系统节点到移动用户的前向子频带及从移动用户到系统节点返回向子频段。与任何特定移动用户的通信业务都可在这一对子频带(前向和反向)上建立，在工作于一段已分配频带上的FMS的干扰区域内，这段已分配频带上的一些子频带可能没被FMS使用，因此这些子频带就可被移动用户通信业务所使用，但是，这些可使用的子频段随FMS的不同而不同。地区网络控制中心12的一个功能就是建立和动态控制分配子频带信移动用户，以避免对固定微波业务或来自固定微波业务的干扰。在本实施方式中地区网络控制中心12的另一项功能是了解用户的位置，FMS的功率电平和根据这些功率电平和其它合适因素调整干扰区域的边界，并根据以上的考虑把无干扰频率的子频带分配给移动用户。

一条合适的频率命令在一种实施方式中可嵌入数字业务数据流通过低速命令链路送给移动用户，以指示移动用户使用一个无干扰的子频带。这样，对于一个已登录和目前由系统监控的移动用户，只要在用户所处的位置在前向与后向存在不干扰FMS的一个或多个子频带就可保持与用户的连续的通信。

移动通信系统10的一个必不可少的功能是即使在不知道用户位置的情况下，也可在移动用户初始登录到系统前，无干扰地向移动用户发出呼叫或从移动用户发出呼叫。当固定位置节点呼叫移动用户时这只有较小的风险，但当移动用户要发出呼叫时就存在较大的风险。当移动用户不知道他或她是否处在干扰区域内及哪些子频带包含这个区域时，用户可能选择一个干扰子频带用于初始传输，从而违反了以上讨论的与共存业务不干扰的原则。因此，对呼叫初始化和控制(监视)提供在每个方向上(前面和反面通信)一个或多个无干扰子频带，这将在以下详细讨论。

一个从系统到移动用户的“前面”呼叫是由在一个或多个指定的“前向呼叫”信道上的“呼叫”消息始发的，这个消息从系统节点(卫星或地面的)送出，并寻址到特定移动用户的专用ID号，这种“前向呼叫”子频带的数目和频率应保证节点使用的子频带都不干扰节点覆盖区域中任何地方的FMS，及移动用户的这样一个或多个子频带接收信息也不受节点覆盖区域中任何地方的FMS的干扰。这样，虽然系统还不知道移动用户的确切位置，但不管移动用户处在给定节点覆盖区的任何地方，一个或多个前向呼叫子频带是无干扰的。这对于用来向不知道位置的移动用户发出呼叫的所有节点也是一样，但不同节点使用的子频带也不同。

对于“反向”呼叫，即移动用户发出呼叫或应答呼叫，也需要在覆盖区中至少有一个不与易受干扰的FMS发生干扰的子频带。在一个实施方式中，这个子频带标识被广播给移动用户，移动用户在这个子频带上发出呼叫或首先使用这个子频带来应答呼叫。

按照以上描述建立起初步的连接后，可根据得到的位置信息指示移动用户转换发射和/或接收的子频带。对于一个长时间的呼叫，移动用户可能在一个或多个干扰区域内转换，其中他或她的频率可类似地通过各自的节点控制中心以对移动用户透明的方式由地区网络控制中心12管理。

当移动用户发出呼叫时，处理的步骤在图6显示。图6的简单解释如下，在移动用户发出呼叫前，(或当打开手机将发出呼叫时)，他或她的手机处在备用模式50。在这种模式下，移动用户的手机从卫星或地面节点接收信号以告知哪个频率对本地FMS或业务无干扰及可以使用这个频率传输。当地区网络控制器12通过卫星或地面节点从移动用户接收到一个请求以发出一个呼叫52时，它立刻检查有效的文件以确定这个移动用户是否处在当前已知的位置54，可从以下的几个原因而知道移动用户的位置：

1.移动用户可能在某一时刻处在呼叫中(如呼叫转移或新的呼叫方加入一个已存在的呼叫形成会议电话)。如果是这样，他的位置可由本领域的技术人员所熟知的方法来确定，如按照这里给出的用做参考的美国专利号5,073,900(Mallinckrodt)中所描述的方法。

2.上述的移动用户刚刚完成一个呼叫，并且他(她)没有足够的时间来很大地改变他或她的位置(许多呼叫是在前一个呼叫完成后几秒内打出的)。

3.在移动用户位置有特殊的硬件装置，它使用户可知道其位置并且通知地区网络控制中心12他的确切位置(这种设备可以是GPS接收机或是用户汽车中类似的设备，或是在用户位置可使用的在其它系统使用的设备，其输出可由移动用户的手机使用)。

如果知道了移动用户的位置，接着地区网络控制中心12计算用于移动用户的正确的无干扰子频带，并由卫星节点或地面节点执行图中的步骤56，如果不知道移动用户的位置，网络控制器通过卫星或地面节点接收呼叫请求，在已知的对特定卫星或地面节点小区覆盖区域内无干扰的子频带向移动用户发射反向信号。

当有呼叫进行时，网络控制器利用在美国专利No.5,073,900(Mallinckrodt)所描述的方法或其它方法，从两个或多个卫星58或地面节点接收的信息确定移动用户的确切位置。

在一个实施方式中，网络控制器利用确定的用户信息及根据所有固定微波业务站台的已知位置存贮在数据库中的干扰区域信息，在图中步骤60，基于相互无干扰，来计算对于这个移动用户60的上行及下行链路哪个频率子段是可以使用的。对卫星(或地面)发射机及移动用户的发射机的命令频率的最后选择也会考虑现在的每个子频带上的业务负载和目前网络的其它使用参数。

卫星或地面节点接着可以在控制子频带上向移动用户手机发射所需求的发射和接收子频带而不破坏移动用户的呼叫，卫星(或地面站)和移动用户手机能透明地转到新分配的子频带62。随着呼叫的进行，网络控制器不断地监视用户的位置，当他或她的位置变化时，将重复执行步骤60和62，使用已知的固定微波业务站台的干扰区域信息和移动用户的位置以分配一个合适的新的发射和接收频率子段。这些步骤及必要时的步骤64将重复执行。如果移动用户的位置不再变化，呼叫在步骤66结束。

现参考图7，图中给出了节点向移动用户发出的前向呼叫过程，在节点向移动用户发出呼叫前，用户单元处在备用模式，在这种模式下移动用户的手机会从卫星或地面节点接收信号以告诉手机哪个子频带与本地固定微波业务72无干扰。

当网络控制器12接收到一个对移动用户的呼叫请求时，它马上检查它的有效文件以确定这个移动用户的位置是否处在已知的位置76。正如以上讨论的，可从几种途径获得用户的位置信息。

如果不知道用户的位置，网络控制中心指示节点在无干扰的前向呼叫子频带78上通信。移动用户在无干扰子频带80上应答。网络控制器接着使用两个或多个节点所接收的移动用户的应答确定用户的位置，正如以下描述讨论的。

当已经知道了移动用户的位置时，网络控制器使用已知的位置信息及固定微波站台的存贮在数据库中的干扰区域图，在相互无干扰的基础上，计算对于移动用户84的上行及下行链路哪个子频带是可以使用的。正如以上讨论的，对卫星(或地面)发射机及移动用户发射机的命令频率的最后选择也会考虑现有的每个子频段的业务负载和目前网络的其它使用参数。

卫星或地面节点接着可以在控制子频带上向移动用户手机发射所要求的发射和接收子频带86而不会破坏的呼叫。卫星(或地面站)和移动用户手机能透明地转到新分配的频率上，随着呼叫的进行，网络控制器不断地监视用户的88的位置。当他的位置变化时，将重复执行步骤84和86，并使用固定微波业务站台的干扰区域图和移动用户的位置分配合适的新的发射和接收频率子段，这些步骤及必要时的步骤88被重复执行。如果移动用户的位置不再变化，呼叫在步骤90结束。

精确的位置确定可通过二维多边来获得。每个移动用户单元的发射扩展码与从它的当前的控制地点接收到的导频信号开始处同步，而不管控制地点是地面或卫星节点。一般的操作模式是二维的，即基于在地面或卫星节点所接收的用户响应码。结构地形数据库所固有的先验信息，如地球表面的纬度，位置确定的精度可在几分之一公里之内，这比躲蔽协议(avoidance protocol)所要求的还精确，其它的装置也可用来定位，如GPS。

在正常操作下，通过两个或多个卫星和/或地面站接收每个移动用户发射来信息，就可知道移动用户足够精确的位置信息以确定移动用户是否处于单个站的干扰区域内及是否可在每个站的基础上管理干扰区域。注意到无论是卫星还是地面节点，上行及下行的干扰区域由移动用户的位置所确定。

相对于由固定在地面或处在空间已知位置的多个已知的系统节点来确定移动用户位置的装置，其它装置对于本领域技术人员也是熟知的，在一个码分多址系统中(CDMA)，这些装置都大致地由在多个场点发射和/或接收的CDMA信号的功能附带地实现。接收功能要求本地扩展码发生器的开始与所接收的扩展码相同步，这样当取得了码同步时，就可以测量延迟时间和信号的范围。许多参考资料描述了如何在一些不同的几何配置中使用这些信息的测量提供双曲，椭圆，球形或混合多边位置确定所必需的延迟。通过这些手段网络控制器可确定移动位置或先由移动用户确定，再中继给网络控制器。

以上所描述的频率分配系统和方法也可使用在现有的时分多址(TDMA)和模拟电话系统中，图8显示了在这种更广泛的情况下手持移动用户手机的方框图。在这个实施方式中，RF接收机100连到天线102上并向解调器104提供下行转换信号，解调器分离出语音信号，语音信号送给语音数据解码器106(模拟系统不需要)，再送至扬音器108，解调器104也解调命令信号并把它们送给命令解码器110。命令解码器向微处理器112提供命令，微处理器112接收命令信号和外部位置测量信号114，存取存储器116和控制相应的发射信道选择器120。发射信道选择器控制调制器122，调制器通过麦克风124或语音编码器126接收用户的语音，然后，调制信号送给RF发射机128用于从天线102发射出去。

图9是用户单元另一个框图。它显示了CDMA接收机使它内部生成的伪随机噪声码与通过码字跟踪循环接收的信号相同步的方法，并提供了计算范围测量所需的起始信号的方法和装置。这种技术为本领域的技术人员所熟知。

在输入信号与频率合成器132的信号混合之前，RF放大器放大输入信号。所得到的信号由放大器131再次放大，与发生器133的伪随机噪声信号组合，再由放大器134放大，送给I—Q解调器135。下变换信号由去复用器136去复用，一部分送给语音解码器137，然后由扬声音138播出。去复用信号的另一部分信号是命令数据并送给命令控制逻辑140，控制频率合成器132，并通过时钟141连到伪随机噪声发生器133上。I—Q解调器135也向另一端连至时钟141的码字跟踪和获得逻辑电路142提供信号，参考图9可以看出提供了一个码字跟踪环路143。

移动用户对着麦克风144讲话，音频信号由编码器145编码，由复用146与命令控制逻辑信号140复用，并提供给调制器148。调制信号与伪随机噪声信号133组合，放大，然后与频率合成器132的信号混合，上变换信号再次被放大，通过回转提供给天线。

图10所示的用户单元160是包含了发射机部分162和接收机部分164的CDMA收发信机的一个具体实施方式。对于语音通信的传输，麦克风把语音信号送至语音编码器166，编码器使用本领域的技术人员所熟知的多种现代语音编码技术中的一种执行模—数编码，编码后的数字比特流依次经过前向误差编码器168，比特交错器169，相位调制器170，窄带IF放大器172，宽带放大器或扩频器174，宽带IF放大器176，宽带混频器178，和最后的功率放大器180。振荡器或等效的合成器导出比特频率182，伪随机噪声或“chip”频率183和载波频率184、PRN发生器186包括产生可在远端接收机复制的伪随机数字比特流的确定逻辑，振铃发生器188产生短的伪随机序列。

收发信机接收功能164解调操作与相应的发射机部分162中的发射调制功能对应。非方向天线102接收信号并送至回转器190。放大器192放大接收到的信号用于在混合器194与IF信号混合。IF信号在放大器196放大，在单元198去扩展或复用，接着IF信号在单元200再次被放大。IF信号接着送至确定每个信道比特的奇偶性的比特检测器202，比特去交错器203和前向误差解码器204，最后语音解码器206执行数—模转换，产生语音信号通过扬音器或其它装置与用户通信。本地振荡器208给第一混合器194LO和比特检测器202提供定时信号。PRN振荡器210和PRN发生器212为去扩展目的提供扩展信号的确定逻辑，比特时钟振荡器214驱动比特检测器202，前向误差解码器204和语音解码器206中的比特。

比特交错器169和去交错器203提供一种编码时间分集接收，它给出了一种有效的功率增益方法以克服移动用户的移动所引起的多径衰落。它的功能是扩展或发散信道误码率的短脉冲串效应以便这些错误可容易地由纠错码所校正。

作为操作的另一种模式，可提供直接数据或传真输入216到发射链并从接收链的输出端218处输出。这种直接数据输入和输出特性可用于如传真通信。

一个命令解码器218和命令逻辑单元220连至前向误差解码器204用于接收命令或信息。使用本领域技术人员熟知的特殊编码技术，在前向误差解码器204的非语音信号输出被语音解码器206忽略但可由命令解码器218使用。

图中所示，在接收部分164提供了获得、控制和跟踪电路222用于三个功能振荡器208、210、214以取得和跟踪他们相对的振荡器在接收信号中的相位。这些方法由本领域的技术人员所熟知。

在接收端164提供了自动增益控制224，另外使用控制信号以提供发射功率放大器180的开环发射机输出功率电平控制226。由于入局和了出局路径相互作用的好处，在发射机中引入相同的衰减控制保证到达节点(卫星或地面)的所有用户信号的振幅大致相同，这样邻近的用户不会产生不可忍受的较强的带内干扰信号并排除了接收较弱的较远用户发来的信号。

图中提供了产生呼叫请求和检测振铃信号的配置。根据用户用于从用户单元160呼出呼叫的码字，振铃发生器产生振铃信号。对于接收一个呼叫，在一个与载有用户专用码字的短脉冲序列相匹配的固定匹配滤波器228检测到振铃信号，通过这种方法可以选择地呼叫每个用户。作为一种选择，可以将振铃检测和呼叫请求信号用于轮询/响应模式以对每个有效用户提供跟踪信息。通过比较各种模式下接收的信号的质量，可以提供足够用于呼叫路由选择功能管理的进程跟踪信息。对于精确定位选项，用户响应信号时间被精确地锁定到接收到轮询信号的时刻，即PRN芯片宽度的几分之一。从两个或多个节点的轮询/响应往返时间或到达不同节点的时间差的测量提供了可以得到用户精确位置的测量方法。地面和卫星发射机和接收机的功能与以上综述的用户单元的功能类似。

命令逻辑220又连至接收机AGC224、匹配滤波器振铃检测器(RD)228、获得和跟踪电路222、发射本地振荡器(LO)208和振铃发生器(RG)188，以发出不同操作模式的命令。

正如以上讨论的，指示用户当前位置的位置信号也可来自本地GPS或其它装置。另外，用户的手机可以包括用于在一个或多个芯片中存储FMS数据的部分或全部的美州大陆(“CONUS”)图的存储器或其它存储器装置。例如可以使用CD—ROM，可在用户手机中执行计算。用户单元就可以根据FMS数据库的位置和内容确定移动用户本身的位置，选择合适的无干扰的发射和接收子频段。

所示的本发明的与固定微波业务(FMS)共存的系统中实现，可以理解本发明的可有其它实现方法。本发明的原则可以应用于给与其它通信业务或系统共存的移动单元提供通信的系统和方法。已经显示和描述了一些特定的本发明实现形式，很明显地在不脱离本发明实质和范围基础上可以做各种修改。

Claims (22)

1.一个通信系统用于在一个频带和一个不同的通信业务的地理区附近提供与移动用户的通信，其中通信业务在至少一个使用一些但不是全部频带的子频带上工作，这样就避免了移动用户和不同通信业务间的干扰，通信系统包括：

一个移动用户使用的移动通信装置，通信装置响应频率控制信号来选择其工作的子频带；

一个存储器，其中存贮了不同通信业务的地理和频率描述，从而定义了不同通信业务的干扰区域；

一个定位系统，用来确定移动用户位置及提供位置信号；和

一个处理器，能够接收位置信号，存取存储器以检索不同通信业务的干扰区域的描述，把移动用户的位置与干扰区域比较；并且如果确定用户处在干扰区域内，向移动用户通信装置提供频率控制信号以在频带中选择一个不同于不同的通信业务所使用的子频带的频率子频带。

2.权利要求1的通信系统，其中用户通信装置包括定位系统。

3.权利要求1的通信系统，其中移动用户的通信装置包括内存和处理器。

4.权利要求3中的通信系统，其中移动用户的通信装置进一步包括定位系统。

5.权利要求1的通信系统，其中移动用户的通信装置能够由用户通信装置延迟发射直至处理器已经确定用户的位置；并且如果确定用户的位置处在干扰区域内，则延迟发射直至处理器提供频率控制信号以选择不同于不同通信业务所使用的子频带的一个子频带。

6.权利要求1中的通信系统进一步包括一个用于提供与移动通信装置通信的第一通信节点，该节点从处理器向移动用户的通信装置提供频率控制信号。

7.权利要求6的通信系统，其中第一通信节点包括一个地面节点，通信系统包括至少一个另外的地面节点，每个节点能够与用户通信装置和地面节点控制中心通信，其中地面节点控制中心包括定位系统，处理器和存储器，地面节点控制中心从处理器通过地面节点向移动通信装置发送频率控制信号。

8.权利要求6的通信系统，其中第一通信节点包括一个空间节点，通信系统包括至少一个另外的空间节点，每个节点能够与用户通信装置和空间节点控制中心通信，其中空间节点控制中心包括定位系统，处理器和存储器，空间节点控制中心从处理器通过空间节点向移动通信装置发送频率控制信号。

9.权利要求6的通信系统进一步包括多个地面节点和空间节点，每个节点能够与用户通信装置和控制中心通信，其中控制中心包括定位系统，处理器和存储器，控制中心从处理器通过节点向移动通信装置发送频率控制信号。

10.权利要求9的通信系统进一步包括一个与每个地面节点通信的地面节点控制中心，一个与每个空间节点通信的空间节点控制中心，其中控制中心包括一个网络控制中心，网络控制中心包括定位系统，处理器和存储器，网络控制中心从处理器通过一个节点控制中心和一个节点向移动通信装置传送频率控制信号。

11.权利要求10的通信系统，其中定位系统通过多个节点的多边(mutilaterafion)确定移动用户的地理位置。

12.权利要求1的通信系统进一步包括：

至少一个空间节点，具有一个多波瓣天线，以建立第一组小区，每个空间节点可以发射和接收不同预定组的码分多址编码的扩展频谱波形；

至少一个地面节点，以建立第二组小区，每个地面节点可以发射和接收预定组的码分多址编码的扩展频谱波形；和

一个与每个空间节点和每个地面节点连接的网络控制器在地面节点和空间节点间可选择地分配与移动用户的通信及根据频率控制信号选择移动用户工作的频率。

13.权利要求1的通信系统，其中

存储器存贮了多个不同通信业务的频率描述，从而定义了不同通信业务的干扰区域：

处理器能够存取存储器以检索不同通信业务的干扰区域的描述，把移动用户的位置与干扰区域比较；并且如果确定用户处在干扰区域内，向移动用户通信装置提供频率控制信号以在频带中选择一个不同于在移动用户所处的干扰区域的通信业务使用的子频带的子频带。

14.一个通信系统用于在频带和不同通信业务的地理区附近提供与移动用户的通信，通信业务有固定的位置并在使用一些但不是全部的频带作为移动用户使用的子频带上工作，这样就避免移动用户和不同通信业务间的干扰，通信系统包括：

一个移动用户使用的移动通信装置，通信装置响应频率控制信号以选择其工作的子频带；

多个地面节点可以与用户通信装置通信；

一个存储器，其中存贮了不同通信业务的地理和频率描述，从而定义了不同通信业务的干扰区域；

一个定位系统，能够确定移动用户的位置及提供位置信号；

一个处理器，能够接收位置信号，存取存储器以检索不同通信业务的干扰区域的描述，把移动用户的位置与干扰区域比较；并且如果确定用户处在干扰区域内，向移动用户通信装置提供频率控制信号以在频带中选择不同于移动用户所处的干扰区域的通信业务的子频带的一个频率子段；

一个地面节点控制中心，其中地面节点控制中心包括定位系统，处理器和存储器，地面节点控制中心从处理器通过地面结点和移动通信装置发送频率控制信号。

15.一个通信系统用于在频带和不同通信业务的地理区附近提供与移动用户的通信，通信业务有固定的位置并在使用一些但不是全部频带作为移动用户使用的子频带上工作，这样就避免移动用户和不同通信业务间的干扰，通信系统包括：

一个移动用户使用的移动通信装置，通信装置响应频率控制信号以选择其工作的子频带；

多个空间结点可与用户通信装置通信；

一个存储器，其中存贮了不同通信业务的地理和频率描述，从而定义了不同通信业务的干扰区域；

一个定位系统，能够确定移动用户的位置及提供位置信号；

一个处理器，能够接收位置信号，存取存储器以检索不同通信业务的干扰区域的描述，把移动用户的位置与干扰区域比较；并且如果确定用户处在干扰区域内，向移动用户通信装置提供频率控制信号以在频带中选择不同于移动用户所处的干扰区域的通信业务的子频带的一个频率子段；

一个空间节点控制中心，其中空间节点控制中心包括定位系统，处理器和存储器，空间节点控制中心从处理器通过空间结点向移动通信装置发送频率控制信号。

20.权利要求16的方法进一步包括步骤：

延迟移动用户通信装置的发射直至处理器已经确定了用户的位置；并且如果确定用户的位置处在干扰区域内，延迟发射直至处理器提供频率控制信号以选择不同于不同通信业务的子频带的一个子频带。

21.权利要求16的方法进一步包括步骤：

配置第一通信节点的执行与移动通信装置通信的步骤；和

从第一通信节点向移动用户的通信装置提供频率控制信号。

22.权利要求21的方法进一步包括步骤：

配置多个地理上分离的地面节点以与用户通信装置通信；

配置地面节点控制中心用以执行下列步骤：

通过地面节点协调与移动用户的通信；

确定移动用户的位置；

存贮干扰区域的描述；

存取存储器以检索不同通信业务的干扰区域的描述；和

比较移动用户的位置与干扰区域，并通过节点提供频率控制信号。

23.权利要求21的方法进一步包括步骤：

配置多个地理上分离的空间节点以与用户通信装置通信；

配置空间节点控制中心用以执行下列步骤：

通过空间节点协调与移动用户的通信；

确定移动用户的位置；

存贮干扰区域的描述；

存取存储器以检索不同通信业务的干扰区域的描述；和

比较移动用户的位置与干扰区域，并通过节点提供频率控制信号；

24.如权利要求21的方法进一步包括步骤：

配置多个地理上分离的地面节点和空间节点以与用户通信装置通信；

配置控制中心以执行下列步骤：

通过节点协调与移动用户通信；

确定移动用户的位置；

存贮不同通信业务的干扰区域描述；

存取存储器以检索不同通信业务的干扰区域的描述；和

比较移动用户的位置与干扰区域，并通过节点提供频率控制信号。

25.如权利要求24的方法包括步骤：

把每个地面节点连至地面节点控制中心；

把每个空间节点连至空间节点控制中心；

其中配置控制中心的步骤包括配置一个作为网络控制中心的控制中心的下列步骤：

协调通过节点与移动用户的通信；

确定移动用户的位置；

存贮干扰区域的描述；

存取存储器以检索不同通信业务的干扰区域的描述；和

比较移动用户的位置与干扰区域，并通过节点提供频率控制信号。

26.如权利要求25的方法，其中确定用户位置的步骤包括通过多边使用多个节点确定移动用户的地理位置的步骤。

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