專利名稱：使用上行幀格式按需提供衛星帶寬的系統用于平滑和減緩抖動并動態地改變爭用信道與 ...的制作方法
技術領域：
本發明涉及一個用于向一條衛星上行鏈路按需提供帶寬的系統。更具體地說，本發明涉及一個按需提供帶寬的系統，它使用一個動態數目的爭用信道，各衛星終端可以使用這些信道來請求帶寬，在星上對各項帶寬請求進行排隊，以及一種有助于平滑與減緩抖動的幀格式。
背景技術：
在一個衛星通信系統中，按需分配帶寬(BOD)是有利的，因為它能更有效地使用衛星的上行鏈路資源，并相應地增加上行鏈路容量以及可用帶寬。在確定一個衛星通信系統的效益時，帶寬效率，特別是上行的帶寬效率，是一個重要因素。當上行效率接近100％時，通常下行效率就成為一個問題。
已經提出了多種BOD衛星通信系統。在一個常規的BOD衛星系統中，由系統操作員配置一個預分配數目的爭用信道和數據信道，并且這是一種永久性的分配，直到它們被重新配置為止。由于對各爭用信道的需求可能發生變化，所以這樣一種設計是不利的。由于當對各爭用信道的需求降低時，各爭用信道可能被用于數據業務，所以使用這樣一種設計的一個衛星通信系統對上行帶寬的使用是低效率的。
其他常規的BOD類型的通信系統僅支持恒定比特率的各項請求。請求一個恒定比特率的各用戶終端被分配一條數據信道的各永久部分，直到該用戶終端請求終結此次分配為止。一個用戶終端需要上行帶寬，用以發送一個文件，因此請求一個確定的比特率，發送該文件，并且隨后發送一條解除分配消息，以終結此次分配。由于為了建立和解除分配各臨時信道，增加了消息量，只能適用于較小突發脈沖性的通信業務，所以這種方案是不利的。
常規的按需分配帶寬的通信系統響應于一項帶寬請求，通常經由一次單獨的分配來分配帶寬。因此，若全部的帶寬請求不能被滿足，則用戶終端必須提出各項附加的帶寬請求，以便獲得針對前面的各次帶寬請求中未滿足的部分的一次分配。
因此，需要這樣一種BOD通信系統，它能有效地處理各種按高低排序的比特率請求的分配和解除分配，以及針對較大突發脈沖性的通信業務的各項容量型請求。還需要這樣一種BOD通信系統，它能克服上述各常規系統的其他缺點，例如將各信道動態地用于各數據信道或各爭用信道。還需要這樣一種BOD通信系統，它能更有效地填充各上行數據信道，使之適應臨時的比特率請求，即，針對各項突發脈沖性業務的各項容量請求以及恒定比特率的各項請求，并提供不同等級的業務質量。還需要這樣一種BOD通信系統，它能產生多種帶寬分配，以便在一個周期性的基礎上滿足一種帶寬請求，而不是向一個正在請求的衛星終端提供當時可用的不管什么帶寬并要求該衛星終端去重新請求該項帶寬請求中已分配的部分。
本發明的概要借助于本發明的衛星通信系統，上述各種BOD通信系統的缺點得以克服，并且許多優點得以實現。一個衛星載荷與各衛星終端配合工作，以便動態地將各上行信道用作各爭用信道或各數據信道。隨著數據信道使用率的降低，各爭用信道的數目將增加，使得對上行帶寬出現峰值需求時，能有更多的數據信道可供使用。
根據本發明的一個方面，各衛星終端被編程，以便向衛星載荷發送各項速率請求或各項容量請求。衛星載荷處理各項帶寬請求，并經由一次下行小區廣播，向各衛星終端分配在各上行幀中的各時隙。
根據本發明的另一個方面，各衛星終端被編程，以便根據一種或多種編號方案，將經由該衛星接收的各時隙分配轉換為在一幀中的其他各時隙的位置。各種編號方案被這樣選擇，使得各分組在時間上盡可能均勻地分布于一個上行幀中。相應地，使用一種編號方案可以限制抖動，減少切分并使去切分變得不復雜。由于衛星在每一個上行幀中的各時隙上處理各分組，所以在衛星上的處理效率也得以提高。
根據本發明的又一個方面，衛星載荷對各項帶寬請求進行排隊并且在一個周期性的基礎上作出部分的分配，直到每一項請求都被完全地滿足為止。
提供了一種從一個衛星終端向一顆衛星發送時分復用數據的方法，該方法包括下列各步驟(1)向衛星終端提供至少一項命令，當衛星終端在含有按照一種選定順序的多個時隙的一幀進行發送時，該項命令表示至少有一個時隙符合于一種時隙重新排序方案，該時隙重新排序方案被這樣選擇，使得它能在一種非順序的次序中，對在該幀中的多個時隙進行重新排序；以及(2)根據選定的順序，將在該命令中的各時隙轉換為在該幀中各自的時隙。該時隙重新排序方案被這樣選擇，使得它能從各自的衛星終端中將數據分布到至少一幀中的各不同時隙。
還提供了一個按需分配帶寬的通信系統，包括(1)一個處理器；(2)被連接到該處理器的多個隊列，該處理器可以對該隊列進行寫入和讀出操作；(3)一個接收裝置，用于從各衛星終端接收各項帶寬請求；以及(4)一個發送裝置，用于向各衛星終端發送經由該處理器產生的，涉及信道分配的各項命令，由各衛星終端發送對應于在各幀中的各時隙的各項信道分配，各衛星終端被配置以接收各項信道分配。該處理器被編程，以便控制由各衛星終端使用的多條信道中的每一條的使用。各信道中的每一條被用作一條爭用信道和一條數據信道其中之一。各爭用信道允許各衛星終端發送各項帶寬請求。各數據信道允許各衛星終端發送衛星終端用戶業務。該處理器使用它的各隊列來存儲各項帶寬請求，根據各項帶寬請求以及一種帶寬分配算法來分配在多條信道中的各時隙，以及經由該發送裝置來發送各項信道分配，以便由各衛星終端在一個后繼的被指定的上行幀中使用。處理器將未被分配給任何衛星終端的各時隙用于各爭用信道，使得各爭用信道的數目根據各衛星終端對多條信道的需求動態地發生改變。
該處理器使用針對每一條信道的各隊列來存儲高和低優先等級的各項速率請求，以及高和低優先等級的各項容量請求，還有一種帶寬分配算法，用于確定各隊列的預清空，以及分配的各優先等級。
諸附圖的簡要說明從下面結合諸附圖的詳細說明中，本發明的各個方面，優點以及各種新穎的特征將變得更易于了解，在其中
圖1表示根據本發明的一個實施例的衛星通信系統，它被構成用于按需分配帶寬，使用多個高增益點波束以及星上分組路由(選擇)；圖2表示根據本發明的一個實施例而構成的一個衛星載荷以及各衛星終端；
圖3表示根據本發明的一個實施例的一個衛星通信系統中的各上行波束以及各下行波束；圖4表示根據本發明的一個實施例的上行信道劃分；圖5表示根據本發明的一個實施例的在系統定時中的一個上行幀；圖6,7,8和9表示根據本發明的一個實施例的，用于各上行幀的時隙編號方案；圖10表示根據本發明的一個實施例的，在一幀中的連續的各時隙。
在所有的附圖中，相同的參考數字將被理解為針對相同的零件或部件。
諸實施例的詳細說明1．衛星系統縱覽參看圖1，本發明的寬帶多媒體衛星系統10最好使用一顆或多顆地球同步軌道(GEO)衛星20，并提供寬范圍的用戶數據速率，同時在一種按需分配帶寬(BOD)的基礎上提供服務。系統10使用最新一代大功率衛星，使用星上數字信號處理，多個高增益點波束，以及星上分組路由(選擇)。寬帶多媒體衛星系統10最好能夠在一種點對點(PTP)的傳輸模式中支持至少每秒10吉比特(Gbps)的用戶數據。經由廉價的超小孔徑終端(USATS)，以下稱為衛星終端(各ST)40，向用戶提供各種服務。如圖2所示，一個ST 40可以是一個終端用戶ST或者一個網絡ST(NST)。寬帶多媒體衛星系統10最好運行于分配給Ka波段固定衛星業務(FSS)的30/20 GHz Ka波段頻譜。通過在相鄰的各軌道間隙中增加衛星的數目或者在相同的軌道間隙中增加運行于不同頻率的衛星的數目，以保證將來的系統擴展，就能使系統的容量變為可伸縮的。
寬帶多媒體衛星系統10是一種基于分組的傳輸系統，它能提供按需分配帶寬(BOD)連接，支持語音，數據，視頻，以及其他各種交互和應用，例如交互式數字通信和高速因特網/(HSI)接入。小尺寸終端和高吞吐量的組合使得寬帶多媒體衛星系統對于從大中型公司和其他機構到各種小企業，以及消費者/SOHO(SOHO小型辦公室或家庭辦公室)用戶的廣大用戶變為有用。每個單獨載頻所支持的原始數據速率最好是16.384Mbps(8E1),2.048Mbps(E1)，以及512kpbs(E1/4)。還向經受大的降雨衰落的各終端提供一個128kpbs(E1/16)的后退模式，從而向低端類型的終端提供改進了的可用性。與地面網絡(例如公共交換電話網絡(PSTN)，各種蜂窩網絡以及各種公司數據網)的接口允許跟現有的通信系統基礎設施實現無縫集成。
如圖2所示，提供了一個網絡運行控制中心(NOCC)，以執行多種操作，例如驗證各ST是否已被授權使用系統10的資源，并支持按照時間表順序的各種連接和BOD業務。系統10還支持不需要NOCC介入的無連接業務以建立呼叫。對于一次面向連接的呼叫來說，一個衛星終端(ST)跟NOCC進行通信，以便接收各令牌，用以向該載荷請求上行帶寬。在這種連接模式中，NOCC可以確定是否有足夠的帶寬可用于滿足ST的各項請求。對于一次無連接的呼叫來說，一個ST直接地跟載荷21進行通信，不必首先使用一項爭用信道請求從NOCC那里獲得授權。
介于常規的FSS系統以及寬帶多媒體衛星系統10之間的基本差異在于寬帶多媒體衛星系統載荷21的再生性質(圖2)。在一個常規的FSS衛星系統中，一個單獨的波束典型地服務于該衛星覆蓋區域。從一個中央集線站發送的信息被衛星所接收，并向處于該預定目的地以內的所有用戶終端廣播。各用戶終端通過衛星向集線站返送它們的所希望的目的地。因此，衛星簡單地起著中繼器的作用。各種網狀連接(即，用戶終端到用戶終端的各種連接)通常必須通過產生附加延遲的集線器進行傳送，上述附加的延遲是由于所需的雙跳而產生的。
然而，如圖1所示，在本發明的寬帶多媒體衛星系統10中，上行(鏈路)使用例如大約112個點波束，它向地理上分布于該衛星覆蓋區域以內的各上行小區22提供覆蓋。系統10備有一個衛星載荷21，它能將波束內路由跟一種廣播能力組合在一起。每一個上行小區22最好運行于一種具有4個小區重復使用圖形的固定的極化方式，以便使容量密度最大化。如圖3所示，各下行覆蓋將每一個上行蜂窩小區22再劃分為7個微蜂窩24a到24g。各下行微蜂窩24能夠在任何一種極化方式下工作，但在操作中，除了在存在一個高的入呼容量需求的區域以外，它都被分配一種單獨的極化方式。這就使衛星20得益于在點到點(PTP)傳輸中每一束下行波束中可用的峰值增益。
此外，衛星20不同于各種常規衛星之處在于，由衛星載荷21對用戶數據或寬帶多媒體分組進行處理并按路由傳送。因此，衛星載荷21承擔了交換與路由的大部分責任，而以前在常規的FSS系統中，這是委托給中央集線站的網絡控制裝置去做的。
寬帶多媒體衛星20的主要傳輸功能不是向整個覆蓋區域廣播一個已接收的寬帶多媒體分組。當運行于PTP模式下時，本發明的衛星載荷21從一個上行小區22接收一個分組，并將其按路由傳送到在其中僅有一個目標衛星終端(ST)40的下行蜂窩小區24。載荷21還能夠將一個分組復制和按路由傳送到多達40個多下行小區24，用于點到多點(PMP)應用。衛星載荷21還能在不復制的情況下支持PMP應用。在一個下行微蜂窩小區24里面的每一個ST40從載荷21接收所有的寬帶多媒體分組，并僅處理其中發往該特定的ST40的那些分組。例如，對于運行于北美的一個系統10來說，每一顆衛星20都有能力向大陸美國(CONUS)，阿拉斯加，夏威夷加拿大的預定義部分以及被選定的拉丁美洲城市發送寬帶多媒體分組。最好有兩個CONUS廣播波束(每一個對應于一種極化方式)，以便能同時覆蓋衛星覆蓋區域的全部或一部分。系統10還可以被配置成向在小區22里面的所有各ST發送各分組，即，小區廣播。
在衛星20上的載荷21包括接收天線，用于從各上行小區22接收各上行波束(例如波束106)，以及各下變頻器(例如Ka波段下變頻器120)，用以對所接收的各信號的頻率進行下變頻，以便通過一個交換矩陣(例如快速分組交換(FPS)14)進行處理。FPS14根據需要將可變數目的解調器(在圖2中用RF/Modem單元18來表示)連接到每一個上行單元22。
繼續參看圖2，根據本發明，載荷21最好包括5376條E1信道，或者它的等效物，例如，用于E1/4,E1，以及8E1傳輸的各種多速率解調器。FPS14在各可變速率調制器(例如調制器24)中交換各解調器的輸出，上述各調制器也被表示為RF/Modem單元18。FPS14最好是一種每秒10吉比特(Gbps)的異步傳輸模式或ATM類型的快速分組交換。提供了一部載荷控制計算機(PCC)12，以執行BOD和各項載荷管理操作。Ka波段直接輸入/輸出(I/O)調制器產生跳頻波束(例如442Mbps跳頻波束)，它跟各廣播波束(例如兩個147Mbps廣播波束)一起進行時分復用。根據需要動態地確定每一個下行小區24的可控延遲時間。提供一種帶通配置，使得衛星20作為一個彎管式應答器來使用，其覆蓋區域是可調整的。還備有一組發射天線，它能產生例如24個波束，并且被連接到各調制器或帶通電路的輸出端。
由于本發明的寬帶多媒體衛星系統10能獲得高的鏈路可用性以及低的分組丟失率，所以它是有利的。例如，已經實現典型地高于99.7％的可用性，同時端到端分組丟失率典型地優于百萬分之一。本發明的寬帶多媒體衛星系統10的另一個好處是向具有較高需求的區域動態地分配資源的能力。衛星20在各上行小區22中提供在衛星載荷21中的解調器資源的靈活的分配。這種靈活性使得系統10經由NOCC28具有一種容量規劃功能，以適應相對短期(例如幾個小時)的以及長期的容量需求變化。
如圖4所示，上行(鏈路)利用一種FDMA TDMA信號格式，每一個ST都在一個已分配的頻率(如50所示)以及時隙(如52所示)中進行發送。上行用戶數據分組使用3種支持突發脈沖模式中的一種，例如每秒521千符號(ksps)，每秒2.08兆符號(Msps)，或者16.67Msps的各信道，分別如54,56和58所示。最好是每顆衛星20總共使用16個子頻段，并且每一種極化方式具有8個子頻段60，如50所示。可以向每一個上行小區22分配一個或多個子頻段60。根據突發脈沖模式，一個子頻段60最好能適應下列各種傳輸容量24個E1信道56，或者3個16.67Msps信道58或者96個E1/4信道54。分配到一個特定的上行小區22的所有子頻段都具有相同的極化方式；因此，在小區22中的各ST40都被配置為相同的極化方式。根據來自該小區的各ST的預期通信量將0到8個子頻段60分配到每顆衛星20的每一個上行小區22。因此，能夠分配到一個給定的上行小區22的最大容量最好是8個子頻段60，它對應于192條E1信道。為了避免干擾，一個給定的子頻段不會分配給地理上相鄰的各上行小區22。
根據本發明，支持3種下行傳輸模式。一種點到點(PTP)模式在各ST40之間提供網狀連接。廣播模式(例如一種CONUS廣播模式)被用來向位于一個選定的地理區域(例如CONUS)的各ST40廣播信息。信標模式被用于系統同步。PTP模式的其他用法包括多點廣播或者將分組復制并發送到多達40個位置，以及小區廣播(即，將分組向7個下行小區24的集團或1個上行小區22進行廣播)。寬帶多媒體衛星下行結構具有在PTP以及CONUS廣播容量之間靈活地分配整個系統容量的能力。通過改變下行鏈路處于PTP模式的時間相對于處于廣播模式的時間的百分比，就能調整介于PTP模式與廣播模式之間的容量分配。
參看圖2中的信標與定時方框32，信標模式通過在使用各下行時隙之一的下行幀中，每3ms發送一組1/3速率二進制相移鍵控(BPSK)偽隨機噪聲(PRN)序列來實現系統同步。該信標使用一種被設計用來適應系統10的整個覆蓋區域的波束圖形。
每一個下行幀最好將3ms劃分為138個時隙，他們被PTP,CONUS，以及信標發送所共享。PTP和CONUS的傳輸速率分別為400Mbps和133 1/3Mbps。每一個PTP突發脈沖占用一個時隙，而1/3速率的CONUS突發脈沖則使用3個時隙。因此，介于PTP和CONUS之間的通信量的劃分可以按照3個時隙的增量加以改變。
下行(鏈路)最好包括一組多達24個獨立和同時移動的高速率(400Mbps)TDM載頻。每一個TDM載頻都包括一個給定地理區域的用戶通信量。在每一個下行時隙時間(21.73μs)中，24個載頻的集合可以被重新導向一次，以服務于一個不同的下行小區24。可供選擇地，來自24個TDM載頻的可用功率被用來產生2個TDM載頻其中之一，后者服務于一個CONUS廣播形狀波束，并且工作于一種133 1/3Mbps(即，400/3Mbps)的低速率模式。
為了實現BOD接入技術，寬帶多媒體衛星10使用分組化的傳輸。當一個寬帶多媒體衛星分組通過衛星載荷從一個ST40發送到另一個ST40的過程中，經歷了多次變換。在一個ST里面，用戶數據首先被劃分為各寬帶多媒體衛星分組，連同前向糾錯，接入控制安全簽名，以及同步數據一起，被用來形成各上行突發脈沖。然后，在所分配的頻率和時隙上，將各上行突發脈沖發送到衛星20，如同上面參照于圖4所說明的那樣。
在接收到一個突發脈沖時，必要時，衛星載荷21對各寬帶多媒體衛星分組進行解碼和糾錯。隨后，檢查各分組有無接入控制簽名，以保證它是從一個已授權的ST40發送過來的。若該突發脈沖是有效的(即，經過鑒權并且沒有差錯)，則各該分組被抽取并按照路由被傳送到適當的目的地。在每一個分組的報頭中所包含的一個衛星路由字段被載荷處理器21用來確定個該分組被傳送到哪一個下行小區24。各分組經過包裝進入一個下行TDM突發脈沖結構并在下行(鏈路)上進行發送。
目標ST40對按地址發送到它的小區24的突發脈沖中的所有下行分組進行處理，并從中抽取各寬帶多媒體衛星分組。該ST檢查在每一個分組里面的地址信息，并決定對該分組是否應當作進一步的處理。若該分組按地址被發送到該目標ST，則它們被重新組合為一個用戶數據的分組，并且被送往該用戶的應用項目。
參看信標與定時單元32，使用由航天器(即飛船)周期性地廣播的衛星信標并結合一天中的時間(TOD)消息來維持系統同步。該信標使得在各ST40以及衛星載荷21之間實現時間與頻率兩種同步。在ST40中從已恢復的PN時鐘導出介于ST40以及衛星載荷(參考)之間的頻率對準。從1.56秒信標節拍產生定時信號。在衛星20上維持TOD，并且該衛星在信標節拍的前半部向所有的微蜂窩小區24發布這條消息。在節拍的邊界處，每一個ST都用新的數值來更新它的一天中的時間。
寬帶多媒體衛星終端(節點)利用適當類型的載頻來支持該項應用的數據速率需求。通過由NOCC28發布的各項命令，衛星20可以被配置成支持在每一條上行(鏈路)22上的所需的突發脈沖模式。精確的配置以及資源量取決于業務環境，并且可以按照業務條件的支配進行重新配置。除了僅接收的終端以外，起碼來說，所有的ST40最好都支持512ksps的突發脈沖模式。
如上所述，本發明的系統10支持無連接的和面向連接的各種呼叫。對于一次面向連接的呼叫來說，ST40跟NOCC28進行通信以接收各令牌，用以向該載荷請求上行帶寬。在這種連接模式中，NOCC28可以確定是否有足夠的可用帶寬來滿足ST的各項請求。對于一次無連接的呼叫來說，ST40直接地跟載荷21進行通信，而不必首先從NOCC28那里獲得授權。ST首先向載荷發送一項爭用信道請求以便獲得上行帶寬。載荷PCC12隨即向該ST發送一個分配以及一個功率測量值，令ST調整其上行功率。載荷21從ST那里接收各分組片段，驗證其中所提供的簽名，排定各分組進行下行傳輸的順序，并且隨后將它們發送出去。
2．上行幀結構如同前面結合圖4所說明的那樣，針對各數據信道的3種速率的上行幀結構(即，分別各為512kbps,2Mbps，以及16Mbps的各信道54,56，和58)最好含有一個96ms的幀104，各具有32個3ms的時隙106，如圖5所示。例如，前面所討論的后退模式對128kbps信道來說，使用每幀8個時隙。各ST可以將3ms的分組的突發脈沖送進每條信道的每一個時隙，以便由衛星載荷21進行處理。在一個時隙之內的各分組的數目隨速率而改變。例如，在一條512kbps的信道上，一個3ms的突發脈沖含有兩個分組，在一條2Mbps的信道上含有8個分組，而在一條16Mbps的信道上則有64個分組。下面參照于512kbps(1/4E1)速率的上行(鏈路)對本發明進行說明。需要理解的是，針對2Mbps(E1)以及16Mbps(8E1)的上行(鏈路)設計也與此相同。
對各數據信道來說，根據本發明的各時隙位置的編號最好是如圖6所示那樣。為了說明的目的，該幀被描述為一個8行的矩陣，每一行分別具有4個時隙。在一行中的各時隙在時間上是連續的，各行都是這樣。對于低于全速率的用戶來說，這種編號方案允許在一幀104之內將各時隙106在時間上分布得更均勻一些。由此在各上行信道之間減輕抖動以及使通信量趨于均衡。可以使用多種不同的時隙編號模式，以便在各信道之間使通信量分布得更均勻，如圖7,8和9所示。
根據本發明對各ST40進行編程，對根據一種編號方案而分配的各時隙號碼進行轉換(例如，編號方案之一示于圖6-9)，以減少抖動，并對連續編號的各時隙提供均衡，如圖10所示。這樣的轉換允許使用所分配的各時隙將各分組按照正確的順序發送到目標ST那里。例如，若一個ST40被分配有時隙0到3，則該ST在圖10所描述的每個編號方案中，在時隙0,8,16和24發送它的各分組。相應地，所發送的各時隙被分布于幀104之中。使用編號方案允許對原始的ST使用更簡單的命令，如同對它所使用的那些時隙一樣。換句話說，一個ST可以在圖6的每個方案中使用前頭4個連續的時隙，這較之在一項時隙分配命令中提供每一個時隙號碼(即,0,8,16和24)是更為簡單的。由于時隙編號方案避免了在一幀的所有信道中各時隙號碼的不均勻使用，所以它同樣是有利的，由此基本上在整個幀周期中促進了衛星對各分組的處理，不管通信的負荷和類型如何。若不使用這樣一種編號方案，則每一個幀周期中的前半部分(即，時隙0-15)可能比一個幀周期中的后半部分的各時隙更頻繁地被使用。
為了在一個96ms的幀中，使所有信道的通信量趨于均衡，例如，使用了4種不同的編號方案(例如，圖6-9)。當該信道被配置時，由NOCC28向每一條信道分配4種模式中的一種。NOCC28可以這樣來向各信道分配各種模式，使得平均來說，在上行幀的任何3ms時隙中所發送的分組數目大致上等于在該幀的任何其他3ms時隙中所發送的分組數目。因此，該NOCC將16Mbps信道的四分之一分配給每一種模式，將2Mbps信道的四分之一分配給每一種模式，其余類推。
3．上行各波束和各信道如上所述，并參照圖2的RF/Modem單元18，衛星20具有多個上行解調器(例如，224個解調器)。每一個上行解調器最好支持3條16Mbps信道58的等效物。每一條16Mbps信道可以被配置為一條單獨的16Mbps信道58或者8條2Mbps信道56，如圖4所示。若配置為8條2Mbps信道，則其中的每一條都可以被配置為一條單獨的2Mbps信道56，或者4條512kbps信道54。因此，若所有信道都被配置為512kbps信道54，則衛星的(通信)容量為21,504條信道。一根上行波束22最好需要至少一個上行解調器。為了帶寬控制的目的，最好考慮在一根上行波束22中，由一個解調器來處理各信道的集合。
在系統10中，最好使用兩種類型的上行信道，即，各爭用信道和各數據信道。一條信道在任何一段時間內，只能被配置為一條爭用信道或者一條數據信道，而不能在同一時間被配置為兩種信道。換句話說，各上行信道最好運行于兩種模式中的一種，即，作為一條爭用信道或者一條保留信道。衛星載荷21通過多點廣播向處于上行波束中的每一個ST發送各信息分組，以說明上行信道的配置，包括哪些信道是爭用信道，哪些信道是保留信道。爭用信道最好運行于512kbps的速率。
當一個ST使用一條爭用信道時，該ST例如將一個3ms，兩個分組的突發脈沖發送到該信道的一個隨機時隙之中。若沒有其他ST向相同的信道和時隙發送一個突發脈沖，則衛星載荷21能夠處理該分組，并在該突發脈沖中提供該分組。若在相同的信道和時隙中有兩個或多個ST發送分組并發生一次沖突，則載荷21僅能處理和提供一個分組，而其他突發脈沖將被丟失。載荷21還有可能無法處理和提供每一個分組。各ST不從衛星載荷21接收關于它已經處理一條爭用信道突發脈沖或該突發脈沖已經丟失的直接肯定消息。各ST通過等待來自(向其發送各分組的)衛星載荷21,ST或最終用戶的一個響應，來確定被發送到一條爭用信道的數據已經被處理。
各ST可以將各爭用信道用于控制目的，以便將各分組送往PCC12或在NOCC28處的一個系統ST(SST)，或者，若得到授權，用于通信目的，將用戶數據分組送往另一個ST。某些512kbps的信道可以被分配僅用于數據分組爭用，而其他512kbps信道則可以被分配用于控制或各數據爭用突發脈沖。
各爭用信道還被ST40用于向衛星20中的BCP14提出各項帶寬分配請求。由BCP14根據在其隊列中的各項請求，周期性地進行帶寬分配。在進行分配之后，BCP將任何全部地未被分配的各數據信道轉移為各爭用信道。例如，各項分配被填入一條下行(鏈路)，向處于一根上行波束之中的所有ST40進行多點廣播。這種多點廣播或小區廣播還指示在波束22中針對一個特定幀可用于ST40的任何附加的爭用信道(除了已配置的各爭用信道以外)。NOCC28最好在所有解調器當中將所有信道配置于所有上行波束之中，其步驟如下(1)配置上行速率；(2)配置時隙編號方案；以及(3)配置每一條信道的使用(例如，監督的爭用，BOD爭用，數據爭用，數據，或不可用)。
假定服務于一根上行波束22的解調器被配置為512kbps速率的96條信道58，處于波束22之中的各上行信道按照下列方式被使用首先，最高編號的各信道被配置為一個已選定號碼的各爭用信道。各數據信道最好開始于最低編號的各信道。除了已配置的各爭用信道以外，所有信道均可用于BOD分配。通過開始于第1數據信道，來進行各項帶寬分配或各項分配。任何未分配的各數據信道都被轉移為臨時的(即，對一幀來說是臨時的)各爭用信道。
根據在系統10中所使用的頻率再利用規則，對一種給定的大氣層信號惡化來說，各ST以接近最佳的功率電平來發送數據。各ST以及衛星載荷21都使用一種上行功率控制算法(ULPC)，由此各ST從衛星接收反饋信號，以實現一種閉環類型的功率控制。當各ST首次請求帶寬時，對控制環路提供一個可能是不精確的初始條件，以確定用于發送的初始功率。經由一條爭用信道來發送各項帶寬請求。ULPC算法在各爭用信道上提供了不同于速率與容量信道的性能。為了解決上行功率的不精確性，在各爭用信道上最好采用頻率使用的約束條件。當一個ST在一條爭用信道上以大功率發送數據時，就出現有關類型的干擾，并對以適當的功率電平發送數據的一個ST產生干擾。通過將相鄰的隔離小區的各爭用信道設置為共用頻率，由于各爭用信道不影響速率與容量通信性能，所以可能出現附加的干擾。
4．各項速率請求各項速率請求指定在每一個上行幀104中的時隙106的數目，一個ST40需要滿足用于面向連接的通信的各種上行鏈路需求。一次速率請求導致最好是每幀恒定數目的時隙的分配，各時隙在時間上的分布應當盡可能地均勻，使得ST能夠用來按照一種恒定的速率發送各分組。每一幀最好具有最多為32個時隙(圖5)。一項速率請求指定每幀從1到32個時隙。一個充分的16Mbps,2Mbps，或512kbps用戶請求所有的32個時隙。一個8Mbps,1Mbps,或256kbps用戶請求每幀16個時隙,其余類推。正在請求的ST在每幀中得到上行鏈路容量的一個恒定的分配，直到由ST經由一條發往衛星的解除分配消息取消該項請求為止。每幀的發送速率分配允許PCC12在一條信道中移動速率分配各時隙，或者將上述時隙轉移到另一條信道，以實現各項速率分配的去切分。一次速率請求至少具有下列信息(1)一個ST源地址(例如，ST源標識以及上行波束標識)；(2)請求的類型(即，速率請求)；(3)每幀104所需的時隙106的數目；(4)已在隊列中的(任何一種)信道速率(例如，指定512kbps,2.048Mbps，或16.384Mbps，或者信道，各時隙，等等)；(5)請求的優先等級；以及(6)安全信息。
各項速率請求(數據)被放置在BCP存儲器16里面的數據信道Q1或Q2之中。正在請求的ST40接收一種周期性分配(或分配)，后者指定信道，起始位置，以及時隙數目。在每一次分配中，一個ST40被分配相同的信道和起始位置，除非它被通知在信道和/或位置上發生了改變。當一個ST提出一項附加的請求(速率或容量)并且被移動到一個新的信道和/或位置，或者當為了去切分而重新對準時，發生改變是必要的。
各項速率請求被排隊，準備送往第1數據信道，直到它的容量被填滿為止，然后送往第2數據信道，其余類推。各項速率請求以這樣一種方式被填充，使得它允許未進行速率分配以及未進行容量分配的各數據信道都被轉移為各爭用信道。
針對一種速率分配的初始帶寬請求最好僅送往一條爭用信道；然而，用以對一項速率請求進行解除分配的消息可以，并且最好是在被解除分配的速率請求的范圍內發送。BCP16通過下列兩種方式其中之一來確認各項速率請求，即，一條速率分配消息或者一條速率拒絕消息。來自ST40的速率釋放(或解除分配)消息被衛星20所確認。若在一段選定的時間間隔以內，ST得不到對于一項速率請求或速率釋放的響應，則它將重發該消息。若一個ST接收到對一項速率請求的請求拒絕響應，則它在經過一段選定的時間間隔之后進行重試。當不再需要速率請求時，最好由ST將其解除分配(釋放)。
通過發送指定不同的每幀時隙數的另一項速率請求，就能增加或減少各項速率請求。使用來自原始速率請求的一種分配來發送這項新的請求。若該項請求可以被許可，則ST接收一條接納消息；否則，ST接收一條拒絕消息。在BCP16成功地處理新的速率請求之前，它對原始速率請求不進行解除分配。
一個遇到降雨衰落的ST，或者沒有接收到采用該分配的小區廣播消息的ST，一直在進行等待，直到它接收到指定其開始發送的分配的下一次小區廣播時為止。后退或前進到具有不同信道速率的一條信道的一個ST使用一項原始速率請求，即使該ST已經具有可用的速率并且正在排隊等候另一個信道速率。當接收到后退速率請求時，BCP16拋棄已排隊的速率。
5．各項容量請求各項容量請求指定一個ST在向另一個ST發送指定數目的分組時所需的上行時隙的數目。正在請求的ST在一個特定幀內接收一個或多個時隙的一種周期性的分配，直到所請求的全部時隙數目都已經被分配完畢為止。本發明的系統10確認在任何一段時間內，存在某些用于速率分配的的上行帶寬的總和最大值，并且在一根上行波束的總的上行帶寬的一部分可用于針對突發脈沖的分組型通信的容量分配。雖然在一段短的時間間隔中，可能會出現幾個這樣的時隙分配，可用于發送含有數百個分組(例如，各IP幀分裝為各分組)的一個文件，但是一個容量分配被一個ST用來在一次單獨出現的上行鏈路中發送一個或多個數據分組，(也是可行的)。
一項容量請求至少具有下列信息(1)一個ST源地址；(2)請求的類型(即，容量請求)；(3)請求的優先等級(即，高或低)；(4)所請求的時隙數目；(5)信道速率；以及(6)一項指示，說明這是否一項補充的請求，用以發送從上一次請求以來所接收的附加的各分組。
一個ST可以使用容量請求在上行鏈路上發送大量的數據，并且通過使用補充請求，在一段長時間內差不多連續地發送數據。例如，通過在上行鏈路上發送一條消息，提出針對上行帶寬的各項初始容量請求，為了得到在一條爭用信道上為發送各分組所需的多個時隙。若在初始請求已經被完全地測出之前ST接收到附加的數據，則通過使用前一項請求的一個時隙分配發送一條帶內消息，來提出一項“補充的”容量請求。該補充請求是針對尚未提出請求的，為各分組所需的時隙數，包括用于被該項補充請求所置換的數據的分組。ST40備有一個補充請求定時器，其定時寬度大于也在其中安裝的一個初始爭用請求定時器(的定時寬度)。補充請求定時器(的定時寬度)最好等于將在下面討論的分配定時器(的定時寬度)。當上行波束22已經被過分預定，并且有大量的時隙(即，一個大于或等于一個已配置的閾值的數目)已經處于所有數據信道的隊列之中，這時，BCP16拋棄所有的補充請求。請求(消息)中的一個比特表示該請求是否一項補充請求。
響應于一項容量請求，BCP16最好在一個選定的毫秒數以內，分別在一個多點廣播分配或確認分組中，向正在提出請求的ST發送一項分配或者發送一個確認信號。若在這個時間量以內沒有接收到響應，則ST40可以在一條爭用信道上再次請求。提供了一種附加的后退算法，根據它已經嘗試去減少另一次沖突的似然度機會，來增加發送一個再次請求的隨機次數。
確認信號被用來保證ST40接收到一次響應，若該請求被接納，則在一個選定的毫秒數以內，減少在各爭用信道上再次請求的數目。由于ST將分配定時器的數值用于各項補充請求，并且假定，除非定時器時間到，它都被接收，所以對各項補充請求來說，不提供確認信號。
接收一段確認信號或者一個多項分配的第1分配的一個ST40取消它的響應定時器，并設置一個分配定時器。當接收到每一項分配時，這個定時器被重新啟動。若定時已到，則ST40就在一條爭用信道上發送一項新的請求。
對于容量請求來說，在任何一段時間在BCP16中，每個優先等級或目的地最好只允許一項主動的請求以及一項派生的請求。例如，每個請求優先等級可以使用兩個請求標識以及多達126個不同的目的地。然后，一個ST可以使用兩個請求標識中的一個來發送一項初始的容量請求，使用另一個請求標識來發送一項派生的請求，并且交替地使用兩個請求標識中的一個來繼續發送各項派生的請求，直到它的全部數據都被發送出去為止。
在衛星20中的BCP16將各項容量請求放在低或高優先等級隊列之中。各項容量請求保留在衛星20里面的一個隊列之中，直到所請求的帶寬已經被全部分配完畢或者在出現一次配置超時(例如，使用一個分配定時器)之后。
進入一條信道的低與高優先等級容量隊列的各項容量請求的總數根據可用于容量分配的總容量，在隊列中的每一項容量請求所需的時隙數目，以及各項延遲要求而改變。在隊列中的各項請求數目的最大值是可配置的。
各項容量請求被均勻地分布于各可用的數據信道之中，這就是說，第1項請求被放在第1可用信道中排隊，第2項請求被放在下一條可用信道中排隊，依此類推。因此，若有10條可用信道，以及在同一時間幀內接收到10項容量請求，則從理論上來說，每條信道都被放進一項請求進行排隊。各項請求在各信道中基本上在一個首尾相接的基礎上進行排隊。
處于正在嘗試獲得上行帶寬的競爭中的各ST通過多種方法來保持公平性。例如，用于初始容量請求的一條爭用信道被這樣使用，使得每一個ST都具有基本上相等的成功機會。在出現適度重的通信量期間，來自各ST40的補充請求將被拋棄。這就為其他各ST成功地請求爭用信道提供了一個較好的機會。其補充請求已經被拋棄的ST不在爭用信道上發送另一項請求，直到它的分配定時器時間到為止。
在業務極端擁塞(如，所有的隊列都最大)的期間，BCP16通過向在爭用停產以的請求發送確認信號以及隨后丟棄該請求來控制在爭用信道上的再次請求的數目。諸ST40在分配時間期滿之前不做出再次請求。
6．ST爭用信道的使用現在來說明在一條爭用信道上提出一項帶寬請求(速率或容量)的一個ST所執行的各項操作。若該ST沒有接收到BCP16針對下一幀的小區廣播分配消息(即，它不知道附加的各爭用信道)，則在僅由已配置的各爭用信道所指定的各時隙位置的編號上，該ST將其帶寬請求隨機化。若這是一條信道(即，在一根上行波束中最高編號的信道)，則該ST從該信道的32個時隙位置中檢出一個時隙位置。若該ST已經接收到一段指示針對下一幀的臨時的附加爭用信道的BCP小區廣播，則它就在已配置的以及臨時的各爭用信道的所有時隙上，將一項BOD請求隨機化。
7．各衛星請求隊列如上所述，衛星具有一組用于各項帶寬請求的隊列。每一條上行信道，除了已配置的爭用信道以外，最好具有4個隊列。一個Q1隊列用于各項高優先等級速率請求。在隊列中的各項Q1請求的總和不得超過信道的容量。因此，在這個隊列中，可以容納一個512kbps的用戶，兩個256kbps的用戶，等等。這些請求在每一幀中所獲得的分配等于在速率請求中每一幀的時隙數目。在這個隊列中的各項請求不會被任何其他請求預先清空。
一個Q2隊列用于各項低優先等級速率請求。在隊列中的各項Q1和Q2請求的總和不得超過信道的容量。這些請求在每一幀中所獲得的分配等于在速率請求中每一幀的時隙數目。在隊列Q2中的各項請求可以被一項新的高優先等級的速率請求預先清空，并從該隊列中被撤消，或者被拋棄，或者被移動到另一條信道的Q2隊列之中。
一個Q3隊列用于各項高優先等級分組業務的容量請求。一項請求針對N個時隙編號。在Q1和Q2各項請求被分配之后，使用為該信道留下的帶寬來處理這些請求。若Q1和Q2的總和等于該信道的最大容量，則各項請求不進入Q3進行排隊。
一個Q4隊列用于各項低優先等級分組業務的容量請求。一項請求針對N個時隙編號。在Q1,Q2和Q3各項請求被分配之后，使用為該信道留下的帶寬來處理這些請求。若Q1和Q2的總和等于該信道的最大容量，則各項請求不進入Q4進行排隊。可以為Q4配置一個最小帶寬，使得每隔N幀Q4就在Q3之前被處理一次。例如，若Q4需要5％的最小帶寬，則每隔20幀，Q4就被首先處理一次。
8．帶寬控制處理器(BCP)上行分配算法在衛星20中的BCP16在每一幀中提出選定次數(例如，每幀一次)的速率和容量請求。BCP對未來的4幀作出帶寬分配，以便對ST40進行下行排隊和空間延遲。各ST40被分配在隊列中為各項請求所需的帶寬。在一條信道的Q1和Q2隊列中為速率請求所需的帶寬的總和可能等于，但不超過，針對該信道的一幀的容量。
現在來說明BCP16對在Q3和Q4(其中之一)中的各項容量請求的處理。隊列Q3和Q4都是首尾相接的隊列，這就是說，在這些隊列中的各項請求中的每一項都得到被分配帶寬的一個同等的機會。BCP16每次為在隊列Q3或Q4上的一項請求作出帶寬分配時，BCP就轉移到用于下一次分配的隊列上的下一次請求，其余類推。若有可用的帶寬并且沒有進入隊列Q3，則BCP開始于隊列Q3，并且僅處理隊列Q4，除非為Q4配置了一個最小帶寬，在這種情況下，Q4首先被處理。BCP嘗試將一幀(即，最大值為32個時隙)中的所有未分配部分都分配給在隊列Q3或Q4(即，隊列Q3沒有被使用)中的下一個ST。若ST的請求等于，或大于，在該信道中未分配的時隙的數目，則該ST被分配所有未分配的時隙。若該ST沒有被分配所有未分配的時隙，則向隊列中的第2個ST分配帶寬，其余類推，直到所有的時隙都被分配完畢或沒有提出更多的請求為止。BCP從為該ST或被分配時隙的ST請求的數目中減少所分配的時隙數，并且當處理過程重新開始時，將其指針移到隊列中的下一個ST的位置上來。若一個ST的分配用完了所請求的各時隙，則該項請求從該隊列中被撤消并且被拋棄。若這個時間超出ST所使用的分配定時器的數值，則該項請求就被拋棄。
9．各下行小區和BCP小區廣播的各項消息BCP16將針對一根上行波束22的所有分配都納入到一個或多個分組并對下行小區24(它對應于上行波束22)的中心子小區使用一種小區廣播，以便向在波束22里面的ST40發送各時隙分配(消息)。每一個上行波束22都有一個對應的下行小區24，包括7個子小區24a到24g。舉一個例子來說，一個下行突發脈沖等于12個分組的一個時隙。在某些間隔中，下行處理過程從一個下行小區的隊列中占用12個分組，若隊列中沒有12個分組，則占用較少的分組，指向中心子小區24，并且向在一根上行波束之中的每一個子小區發送小區廣播突發脈沖。
在衛星20中的BCP16每幀都在一條小區廣播消息中向在一根上行波束22中的所有ST40發送不同的消息。上述各ST也處于同一下行小區24a,24b,24c,24d,24e,24f或24g之中。例如，在每一幀中的信息最好包括(1)響應于速率請求的速率分配或拒絕消息；(2)對經由各爭用信道所接收的容量請求的確認信號；(3)響應于速率與容量請求，針對未來的一個指定的幀的各項時隙分配；以及(4)可用于未來的一個指定的幀的臨時的附加的各爭用信道的數目和載頻。上述小區廣播信息被裝入一個下行分組之中，或者必要時裝入多個分組之中，并且經由一個小區廣播地址進行發送，上述分組將被處于一個下行小區之中的所有ST40所接收。
10．BCP分配BCP將在同一下行波束24之中獲得分配的ST的所有分配都裝入一段或多段小區廣播消息之中。該消息的公共部分包括對其實行分配的上行幀，以及為所有各ST40所使用的其他信息。該消息的分配部分最好具有3段，即，各臨時爭用信道，各項速率分配，以及各項容量分配。
速率分配段包括各種具體的分配，最好具有下列信息(1)上行信道；(2)在該幀中的時隙起始位置(即，時隙0-31其中之一)；(3)相鄰時隙的編號小于1；(4)優先等級；以及(5)時隙編號圖形。容量分配段包括各種具體的分配，最好具有下列信息(1)ST源地址；(2)上行信道；(3)突發脈沖起始位置(即，時隙0-31其中之一)；(4)相鄰時隙的編號減1；(5)一項指示，表明它是否對該項請求的最后一次分配；(6)優先等級(即，高或低)；以及(7)時隙編號圖形。
11．廣播消息協議BOD要求ST40以及衛星20都具有一個消息交換和事件定時器以便保持同步。現在說明用于速率請求的協議。首先，ST40在一條爭用信道上發出一項速率請求，并啟動其響應定時器。若衛星20接收到該項請求，則發出一項接受或拒絕響應。若ST40收到一項接受響應，則該速率就放在衛星20的隊列之中。若ST40從衛星20接收到一項拒絕響應，則ST啟動它的750ms重新請求定時器，并當該重新請求定時器到達預定時間時，發出另一項速率請求。若ST響應定時器到達預定時間，則該ST立即發出另一項速率請求，并啟動它的響應定時器。
現在來說明速率解除分配協議。ST40使用為該速率而接收的最新分配來發送一條速率解除分配消息，并啟動其響應定時器。若衛星20接收到該消息，則發出一條解除分配響應(消息)。若ST40沒有接收到一條速率解除分配消息，則它的響應定時器時間到，并且它使用為該速率而接收的最新分配來向該衛星發送另一條速率解除分配消息。該ST還啟動它的響應定時器。
現在說明用于各項容量請求的協議。ST在一條爭用信道上發出一項容量請求，并啟動其響應定時器。若衛星20接收并接納該項請求，則它向ST發出一段確認信號，或者一項分配。若ST40接收到該確認信號或分配，并且該分配不是針對所請求的全部時隙，則ST啟動它的分配定時器。若ST在其響應定時器時間到之前沒有接收到一段確認信號或一項分配，則它發送另一項容量請求并啟動它的分配定時器。ST每次接收到針對其請求的一項分配，并且它不是針對該項請求的最后一次分配，則它將重新啟動它的分配定時器。若分配定時器時間到，并且ST沒有更多的分組待發送，則ST在一條爭用信道上發出另一項容量請求，并啟動其響應定時器。當ST接收到針對一項請求的最后一次分配并且它有更多的分組待發送時，它使用在該分配中的一個時隙去發送一項要求各附加時隙的補充請求，并啟動它的分配定時器。
12．上行幀切分BCP16將一幀看作32個連續的時隙。如前所述，一個時隙編號方案最好如同前面參照于圖6-9所說明的那樣被使用。因此，當為一條信道分配各項速率請求時，BCP向在隊列中的第1項請求給出在一幀中的開始于時隙0的第1組連續時隙。向在隊列中的第2項速率請求分配開始于第1項請求的最后一個時隙的各連續時隙，并依此類推，直到所有的速率請求都被分配完畢為止。BCP執行類似于各項容量請求的處理過程。向在隊列中的第1項容量請求給出在被分配的幀中多達32個連續的時隙，作為可用的和能用的時隙，接著，向在隊列中的第2項容量請求分配下一組連續的時隙，并依此類推。這就差不多完全地消除了在一幀上進行解除切分的需求。當任何請求被釋放(即，解除分配)時，一條具有4個128K速率分配的信道被自動地解除切分，并且當為下一幀進行分配時，對剩下的各項速率請求進行分配。
13．各項帶寬分配帶寬控制(BC)算法為上行幀進行每幀一次的分配，它大約相當于未來的2.5幀。它按照下列順序來處理每一根上行波束，并對在隊列中的各項請求進行分配(1)各項速率分配；(2)高優先等級的各項容量分配；以及(3)低優先等級的各項容量分配。
BCP16所等待的容量分配是一幀，而不是依次分配若干幀，比方說，10幀。在一條過分預定的上行鏈路中，不管使用多少個依次的幀，其結果都是在任何一段時間內最多只有一個可用的未分配的幀。已接收的第1項請求在預覽中獲得已分配的所有10幀。若在下一幀中接收到另一項請求，則在前面的幀中，10個待分配的幀已經被分配了9個。因此，只能向第2項請求給出第10幀，其余類推。在一個滿負荷的系統中，除了在未來的預覽中最遠的幀以外，在一個每幀的基礎上什么也分配不到。因此，具有小的預覽是有利的。在各項好處中，一個小的預覽間隔易于管理，并能較好地處理各種優先等級。在這個系統10中，取代一種最佳的一幀預覽，可以使用一種兩幀的預覽，以限制在下行鏈路上的各項分配。
BCP16最好對各項容量請求進行排隊并送出若干分配，以取代向正在請求的ST40給出當時可用的時隙，并允許該ST重新請求該項請求中的未分配部分。假定在一條過分預定的上行鏈路中有一幀準備在任何時間點上進行分配，由于在每一項請求中僅有一小部分可以在該項請求到達的瞬間被分配，所以不進行排隊將導致各項請求的顯著增加。這將使各爭用信道過載(即，如果沒有各項補充請求)，或者通過用各項補充請求取代數據來減少數據帶寬。使用一種首尾相接的分配方案測出在隊列中的每一個的分配，對各項容量請求連同若干其他請求一起進行排隊將是更為有效的，由此以大約每400-500ms分配一次來滿足所有的ST，直到所有的請求都得到滿足為止。
本發明的另一個好處就是，當由于重的分組負荷使得各爭用信道的數目趨于減少時，對作出各項aloha請求的ST的補充請求的公平性。在一條過分預定的上行鏈路中，BCP16嘗試去填充該上行鏈路，并且對在同一時間進行競爭的ST表現出公平性。若在隊列中已經有多于一個選定數目的請求，則BCP16將忽略各項補充請求。補充請求的發送者將進行等待，直到分配定時器時間到，以便發送一項新的aloha請求。
雖然以上參照于其中的一個優選實施例已經對本發明作了說明，但是人們應當理解，本發明并不局限于其中的各項細節。在前面的說明中，已經提出各種修改和替換的建議，并且專業人士將會遇到其他的類似情形。作者打算將所有這樣的替換都納入如所附的權利要求書所規定的本發明的范圍之內。
權利要求
1．一種從一個衛星終端(40)向一顆衛星(20)發送時分復用數據的方法，所述方法包括下列各步驟向所述衛星終端(40)提供至少一項命令，向所述衛星終端(40)提供處于至少在每一幀(104)之中的多個時隙(106)，用于數據傳輸，并且所述命令根據一種時隙重新排序方案識別在一個第1順序中的已分配的各時隙(106)的所述編號；以及根據所述時隙重新排序方案，將由所述命令所識別的所述各時隙(106)轉換為在一個第2順序中的每一幀(104)之中的對應的各時隙位置，以便在每一幀(104)之中分布所述已分配的各時隙(106)。
2．如權利要求1所述的一種方法還包括選擇所述時隙排序方案的步驟，以便將來自各自的衛星終端(40)的數據分布到每一幀(104)的不同的各時隙(106)之中。
3．如權利要求1所述的一種方法，其中，由所述衛星終端(40)來執行所述轉換步驟。
4．如權利要求1所述的一種方法，其中，所述提供步驟包括下列各步驟在所述衛星(20)從所述衛星終端(40)接收一項帶寬請求；處理所述請求，以確定在每一幀(104)之中各時隙(106)的一種分配，上述時隙用于所述衛星終端(40)發送所述數據；產生所述命令，以表示根據所述時隙重新排序方案，在所述第1順序中分配給所述衛星終端(40)的所述各時隙(106)；以及向所述衛星終端(40)發送所述命令。
5．在一個通信系統(10)中的一個按需分配帶寬的裝置包括一個處理器(16)，通過操作以產生各項命令，在各終端(40)中分配多條信道，所述終端(40)通過操作去處理所述各項命令，并根據所述各項分配來使用所述各信道；一部接收機(18)，用于從所述終端(40)接收各項帶寬請求，上述終端(40)請求使用各信道，用以發送包括音頻，視頻和數據至少其中之一的終端業務；以及一個發射機(18)，用于向所述終端(40)發送所述各項命令；其中，所述處理器(16)將所述各信道中的每一條分配為一條爭用信道以及一條數據信道其中之一，所述各爭用信道允許所述各終端發送所述帶寬請求，所述各數據信道允許所述各終端發送所述終端業務，所述處理器根據在任何給定時間內未決的一個帶寬請求量動態地改變所述各信道的分配。
6．如權利要求5所述的一個按需分配帶寬的裝置(10)還包括被連接到所述處理器的多個隊列，其中所述處理器(16)對所述各隊列進行寫入和讀出，將所述各項帶寬請求存儲到所述各隊列之中，并且根據存儲在所述各隊列之中的所述各項帶寬請求將所述各信道分配為各數據信道。
7．如權利要求5所述的一個按需分配帶寬的裝置(10)，其中所述各信道均對應于在各幀(104)中的各時隙(106)，所述處理器(16)通過操作根據所述各項帶寬請求以及一種帶寬分配算法去分配所述各時隙(106)，并相應地產生所述各項命令，以及所述終端(40)通過操作來處理所述各項命令，并據此來使用所述各時隙(106)。
8．如權利要求5所述的一個按需分配帶寬的裝置(10)，其中所述多條信道中至少一個被選定的最小數目被配置為所述各爭用信道。
9．如權利要求5所述的一個按需分配帶寬的裝置(10)，其中所述處理器(16)還通過操作來產生一組信號，并經由所述發射機(18)向所述各終端(40)其中之一發送該組信號，所述各信道中被選定的那些已經被分配到上述終端，表示來自所述一個終端(40)的一項用以釋放所述已選定的信道分配的信道釋放請求已經被處理，所述一個終端(40)備有一個定時器，并且在發送另一項所述項帶寬請求之前，可以通過編程進行等待，直到所述定時器時間到為止。
10．如權利要求5所述的一個按需分配帶寬的裝置(10)，其中所述一個終端(40)經由一條所述爭用信道發送一項所述帶寬請求，并且在接收各項信道請求之后，響應于所述一項帶寬請求，作為經由已分配的各數據信道的帶內消息，發送其他各項帶寬請求。
11．一個按需分配帶寬的通信系統(10)，其中，對應于在各幀(104)中的各時隙(106)連同某些所述信道被指定為各項帶寬請求，至少包括各項速率請求，所述各項速率請求是在所述每一幀(104)中針對一個被選定數目的所述各時隙(106)的一項請求，所述每一項速率請求被表征為高與低優先等級其中之一，并且其中所述通信系統(10)包括各終端(40)，后者通過操作來發送所述各項帶寬請求，一個用于提供各項信道分配的處理裝置(16)包括一個第1隊列以及一個第2隊列，所述處理裝置將所述高優先等級速率請求存儲到所述第1隊列之中，并向存儲在所述第1隊列之中的每一項高優先等級速率請求分配在所述每一幀(104)中的一個選定數目的時隙(106)，并且將所述低優先等級速率請求存儲到所述第2隊列之中，并向存儲在所述第2隊列之中的每一項低優先等級速率請求分配在所述每一幀(104)中的一個選定數目的時隙(106)，向存儲在所述第1和第2隊列中的所述各項速率請求分配的在所述每一幀(104)中的所述各時隙的數目的總和不超過在所述每一幀(104)中的各時隙(106)的一個總數，通過將所述各時隙(106)分配到存儲在所述第1隊列(至少一幀(104))之中的所述各項速率請求，來將所述各時隙(106)分配到存儲在所述第2隊列(該隊列被預先清空至少一幀(104))之中的所述各項速率請求。
12．如權利要求11所述的一個處理裝置(16)，其中所述各項帶寬請求還包括各項容量請求，所述各項容量請求對應于針對一個選定數目的所述時隙(106)的一項請求，以便發送一個選定數量的終端業務，所述終端業務包括數據，音頻和視頻其中之一，所述每一項速率請求被表征為高與低優先等級其中之一，并且其中所述處理裝置(16)還包括，一個第3隊列和一個第4隊列，所述處理裝置將所述高優先等級容量請求存儲到所述第3隊列之中，并將所述低優先等級容量請求存儲到所述第4隊列之中，通過將所述各時隙(106)分配到存儲在所述第1隊列之中的至少一項所述速率請求，以及存儲在所述第2隊列之中的所述各項速率請求，使所述各項容量請求被清空至少一幀。
13．如權利要求12所述的一個處理裝置(16)，其中，通過將所述各時隙分配到存儲在所述第1隊列之中的至少一項所述速率請求，存儲在所述第2隊列之中的所述各項速率請求，以及存儲在所述第3隊列之中的所述各項容量請求。
14．如權利要求12所述的一個處理裝置(16)，其中，所述處理裝置通過編程，在一種首尾相接的基礎上，將在所述每一幀(104)中的所述各時隙(106)分配到存儲在所述第3隊列以及存儲在所述第4隊列之中的所述各項容量請求，使得所述各項容量請求都有一個基本上均等的被分配帶寬的機會。
15．如權利要求12所述的一個處理裝置(16)，其中，所述處理裝置通過操作將所述各時隙(106)分配到存儲在所述第3隊列之中以及所述第4隊列之中的盡可能多的所述各項容量請求，用以取代向正在請求所述帶寬的所述終端(40)提供當時可用的全部所述各信道，并繼續將所述各項容量請求存儲在所述第3隊列以及所述第4隊列其中之一，直到所述各項帶寬請求都已經被分配完畢為止。
16．在一個按需分配帶寬的通信系統(10)中用于發送各信道的一種方法，其中，各信道對應于在各幀(104)中的各時隙(106)，并且該系統包括多個上行小區(22)，各終端(40)在上述各小區中使用至少一條所述信道來發送各信號。所述方法包括下列各步驟通過所述各終端來控制每一條所述信道的使用，所述各終端通過操作來發送各項帶寬請求，用以發送包括數據，音頻，視頻其中之一的終端業務，所述多條信道中的每一條被用來作為一條爭用信道和一條數據信道其中之一，所述爭用信道允許所述各終端發出所述各項帶寬請求，所述各數據信道允許所述各終端發送所述終端業務，根據所述各項帶寬請求來分配所述各信道，并且在所述各幀的一個后繼的幀中發送到所述各終端，所述各終端通過操作去調整用于發送所述各項帶寬請求的功率，并且所述終端業務使用一種初始功率狀態；以及發送所述相鄰的各爭用信道，并且對作為共用頻率信道的所述各上行小區(22)實施隔離，以減少所述各爭用信道對所述各數據信道的干擾。
全文摘要
一種從一個衛星終端向一顆衛星發送時分復用數據的方法,其中,該衛星終端接收一項命令,指示它在含有多個時隙的一幀中,按照一種時隙重新排序方案來發送數據。該時隙重新排序方案被這樣選擇,使得它能從各自的衛星終端中將數據分布到該幀中的各不同時隙。一個處理器監視各衛星終端對各信道的使用,使用隊列來存儲各項帶寬請求,根據各項帶寬請求以及一種帶寬分配算法來分配各信道,并在一幀中發送各項信道分配。沒有被分配到任何衛星終端的各時隙屬于各爭用信道。各爭用信道的數目根據各衛星終端對多條信道的需求而動態地發生改變。為每一條信道提供各隊列,用以存儲高和低優先等級的各項速率請求以及高和低優先等級的各項容量請求。帶寬分配算法確定各隊列是否進行預清空,以及各項分配的優先等級。
文檔編號H04B7/185GK1300480SQ00800499
公開日2001年6月20日 申請日期2000年3月3日 優先權日1999年3月4日
發明者羅伯特·J·西思 申請人:休斯電子公司