專利名稱：應用低地球軌道衛(wèi)星和衛(wèi)星直接無線電廣播系統(tǒng)提供全球便攜式因特網(wǎng)接入的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明的領域本發(fā)明一般地涉及一種應用衛(wèi)星直接無線電廣播系統(tǒng)配合另一個通信系統(tǒng)向遠處用戶終端提供全球便攜式因特網(wǎng)接入的系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明的背景由于個人計算機、通信裝置和因特網(wǎng)的擴展和全世界應用，全球經(jīng)濟當前經(jīng)歷著一次信息革命，可預期其重大意義能與19世紀的工業(yè)革命相類比。然而，極大數(shù)量的居民通常不滿意于他們在通信選取方面服務的不充分，因而使參與這一信息革命中的能力目前尚受到限制。這部分居民大體上處于非洲、中美洲、南美洲和亞洲，迄今為止那里的通信服務表現(xiàn)為短波廣播的聲音質(zhì)量差，調(diào)幅(AM)波段和調(diào)頻(FM)波段地面無線電廣播系統(tǒng)的覆蓋區(qū)有限。
已提出了一種基于衛(wèi)星的直接無線電廣播系統(tǒng)，它可以向?qū)嵸|(zhì)上在地球上任何地方的低價位消費接收機傳送聲音和數(shù)據(jù)信號，包括圖像信號在內(nèi)。與現(xiàn)有的衛(wèi)星系統(tǒng)相比較，基于衛(wèi)星的直接無線電廣播系統(tǒng)有許多優(yōu)點，諸如能對便攜接收機用戶提供服務。許多現(xiàn)有的衛(wèi)星系統(tǒng)不能夠提供出便攜服務，因為它們要求接收機有大的衛(wèi)星接收天線來接入此種系統(tǒng)。
低地球軌道(LEO)衛(wèi)星系統(tǒng)目前應用來服務于移動用戶和便攜用戶。此外，許多對地靜止(同步)衛(wèi)星系統(tǒng)也能提供出便攜或移動通信服務。然而，現(xiàn)有的LEO和對地靜止衛(wèi)星系統(tǒng)沒有足夠的信道容量提供出高的出網(wǎng)數(shù)據(jù)率，以滿足從因特網(wǎng)和WWW上向許多不同用戶傳輸信息的需要。
已經(jīng)提出了一些系統(tǒng)，應用衛(wèi)星系統(tǒng)在世界范圍內(nèi)面向固定地點用戶提供因特網(wǎng)/WWW接入能力。例如，已經(jīng)提出了這樣的系統(tǒng)，它們應用對地靜止衛(wèi)星和多點波束(比如休斯公司的Spaceway和Loral公司的Cyberstar)，還提出那樣的系統(tǒng)，它們包含有圍繞地球并且在多個軌道中按大地穹頂狀布置的幾百顆衛(wèi)星(比如Teledesic)。然而，這些系統(tǒng)不能夠提供出全球通的便攜因特網(wǎng)/WWW接入能力。
不過，基于衛(wèi)星的直接無線電廣播系統(tǒng)限制于單向接收機，不容許用戶傳送出話音或其它信息。因此，這類接收機的用戶不能通過基于衛(wèi)星的直接無線電廣播系統(tǒng)進行雙向通信，從而不能夠接入因特網(wǎng)。于是，對低價位用戶終端存在一種需求，既能向用戶給出基于衛(wèi)星的直接無線電廣播系的優(yōu)點(比如，大的地理區(qū)覆蓋、好的聲音質(zhì)量、高的出網(wǎng)數(shù)據(jù)率和低價格)，又有全球雙向通信和便攜裝置的因特網(wǎng)/WWW接入能力。
本發(fā)明的綜述鑒于上述的缺點和限制，本發(fā)明的一個目的是提供一種系統(tǒng)和方法，容許用低價位的便攜用戶終端進行全球因特網(wǎng)接入。
本發(fā)明的再一個目的，是能使用戶從因特網(wǎng)或WWW的下載中得到聲音節(jié)目的衛(wèi)星直接無線電廣播以及數(shù)據(jù)的衛(wèi)星直接無線電廣播，包括圖像在內(nèi)。
本發(fā)明的再一個目的是在廣播節(jié)目中的一個控制字內(nèi)至少使用一個標識碼，以使一個選定的用戶終端尋址一個衛(wèi)星直接無線電廣播信道。
本發(fā)明的進一步目的是容許用戶終端在連接于該用戶終端的一個通信鏈路上接通使回程信號傳送給因特網(wǎng)服務提供者的網(wǎng)關(guān)，并從因特網(wǎng)服務提供者上通過衛(wèi)星直接無線電廣播接收信息，諸如菜單屏幕和Web頁面。
本發(fā)明的這些和其它目的的達到，部分地是借助于對遠端用戶提供這樣的用戶終端，它們裝置有廣播接收機和通信裝置兩者，前者用以接收衛(wèi)星直接無線電廣播，后者用以通過一個與衛(wèi)星直接無線電廣播系統(tǒng)相分離的通信鏈路同因特網(wǎng)服務提供者進行通信。
所以，在一個方面，因特網(wǎng)服務提供者在配置上要能通過通信鏈路接收用戶終端來的關(guān)于因特網(wǎng)接入的請求。因特網(wǎng)服務提供者配置有一個網(wǎng)關(guān)，它能對用戶提供出從因特網(wǎng)/WWW到一個廣播電臺的多媒體數(shù)據(jù)路由。廣播電臺將數(shù)據(jù)放入廣播節(jié)目格式中，并將此廣播節(jié)目傳送至衛(wèi)星直接無線電廣播系統(tǒng)中的一顆衛(wèi)星上。用戶終端能接收廣播節(jié)目中的音頻信號，將它供給揚聲器，又顯示圖像數(shù)據(jù)，并通過通信裝置和輸入裝置(比如鍵盤或鼠標)繼續(xù)與因特網(wǎng)服務提供者進行通信。
在另一個方面，通信鏈路中有一個低軌道衛(wèi)星，通信裝置中有一個低軌道衛(wèi)星收發(fā)信裝置。
再一個方面，本發(fā)明針對一種方法，用以提供具有因特網(wǎng)接入能力的低價位、全球通的便攜用戶裝置。本方法中包括這樣的步驟，對于來自便攜用戶終端的因特網(wǎng)接入產(chǎn)生一個請求，應用第一通信鏈路將該請求傳送至因特網(wǎng)服務提供者。因特網(wǎng)服務提供者隨之判定，該用戶終端是否授權(quán)接入因特網(wǎng)，然后，將用戶終端所請求的隨后的屏幕和多媒體數(shù)據(jù)提供給廣播電臺。廣播電臺通過衛(wèi)星直接無線電廣播使用戶終端下載屏幕和數(shù)據(jù)。用戶終端按需要復現(xiàn)或處理下載的多媒體數(shù)據(jù)。用戶終端通過通信鏈路向因特網(wǎng)服務提供者繼續(xù)輸入響應和請求，并從衛(wèi)星上繼續(xù)接收廣播屏幕和多媒體數(shù)據(jù)，直至因特網(wǎng)接入會話結(jié)束。
附圖的簡要描述結(jié)合附圖閱讀下面詳細的描述，將容易理解本發(fā)明的各種目的、優(yōu)點和新特性，附圖是

圖1示明按照本發(fā)明優(yōu)選實施例的一個系統(tǒng)示意圖，其中，通過衛(wèi)星直接無線電廣播系統(tǒng)可向用戶提供全球通的便攜因特網(wǎng)接入；圖2示明在圖1中所示衛(wèi)星直接無線電廣播系統(tǒng)類型內(nèi)將上行鏈路頻分多址信道的信息再分配成下行鏈路時分復用信道；圖3示明在圖1上所示衛(wèi)星直接無線電廣播系統(tǒng)類型中可以實現(xiàn)的星上衛(wèi)星信號處理；圖4示明一個方框圖，可將因特網(wǎng)來的數(shù)據(jù)和圖像在廣播電臺內(nèi)與聲音組合，經(jīng)上行鏈路傳送到圖1至圖3的數(shù)字廣播衛(wèi)星上；圖5示明一個按照本發(fā)明優(yōu)選實施例之用戶終端結(jié)構(gòu)的方框圖，它包括有數(shù)字廣播接收機和LEO衛(wèi)星收發(fā)信機兩者；圖6至圖8示明三種不同的方法，可以從圖1至圖3的數(shù)字廣播衛(wèi)星上下載來自因特網(wǎng)的圖像和數(shù)據(jù)；以及圖9A和9B為流程圖，概括了當需要因特網(wǎng)圖像或數(shù)據(jù)傳輸運行時由圖5的用戶終端實施的運行步驟。
所有附圖中，相似的參考號數(shù)是指相似的部分和器件。
優(yōu)選實施例的詳細描述按照本發(fā)明，可取地應用一個衛(wèi)星直接無線電廣播系統(tǒng)來實施全球通的便攜因特網(wǎng)服務系統(tǒng)10，用以對位于遠處的用戶提供其接收高質(zhì)量的聲音、數(shù)據(jù)和圖像并傳輸信息的能力。直接無線電廣播系統(tǒng)可取地由三顆對地靜止衛(wèi)星(其中之一示明于圖1中的20)、低價位無線電接收機或用戶終端、以及有關(guān)的地面網(wǎng)絡組成。作為例子，示明了單個用戶終端22，它有一個連接于計算機29上的手持無線電接收機21。按照本發(fā)明，可取地應用一個或多個低地球軌道(LEO)衛(wèi)星24，通過用戶終端22來接收所傳送的信號，并將信號轉(zhuǎn)送至例如至少一個系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)23上。于是，用戶可以與系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)23通信以接入如25上一般所示的因特網(wǎng)和WWW(World Wide Web)。系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)23能工作象一個因特網(wǎng)服務提供者，并實施在服務提供者31上一般地示明的二個或多個因特網(wǎng)服務提供者共有的工作。下面將進一步詳細說明，系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)23對直接無線電廣播系統(tǒng)中的一個廣播電臺26提供因特網(wǎng)來的諸如Web頁面、聲音bites和其它數(shù)據(jù)的多媒體信息，經(jīng)由衛(wèi)星20傳送給用戶終端22。所以，全球通的便攜因特網(wǎng)服務系統(tǒng)10之優(yōu)點在于，它能夠應用衛(wèi)星直接無線電廣播系統(tǒng)以高效率和高性能價格比下載因特網(wǎng)服務提供者來的相當大量的數(shù)據(jù)，給予例如用戶終端22，并能通過LEO衛(wèi)星鏈路從用戶終端22上向因特網(wǎng)服務提供者傳送比較小量的數(shù)據(jù)，諸如回程數(shù)據(jù)(比如是菜單選擇)。
直接無線電廣播系統(tǒng)中優(yōu)選的衛(wèi)星20可用下面的對地靜止軌道覆蓋非洲-阿拉伯地區(qū)、亞洲地區(qū)以及加勒比和拉丁美洲地區(qū)·21°E軌道位置，向非洲和中東提供服務。
·95°W軌道位置，向中美洲和南美洲提供服務。
·105°W軌道位置，向東南亞和環(huán)太平洋地區(qū)提供服務。
對于諸如北美洲和歐洲的覆蓋，可以用附加的衛(wèi)星來提供。
直接無線電廣播系統(tǒng)可取地應用1467至1492MHz的頻段，在WARC92會議上它已分配用于廣播衛(wèi)星服務(BSS)的直接音頻廣播(DAB)，這也就是根據(jù)ITU決議33和528。廣播發(fā)射臺26在7050至7075MHz的X波段內(nèi)實現(xiàn)上行鏈路饋送。
直接無線電廣播系統(tǒng)中應用了數(shù)字音頻編碼技術(shù)。每顆衛(wèi)星在它們各別的覆蓋區(qū)域內(nèi)可傳送出具有等同于AM單聲、FM單聲、FM立體聲和CD立體聲質(zhì)量的直接無線電音頻信號，以及諸如尋呼、視頻和文本傳送等輔助數(shù)據(jù)，直接到達無線電接收機。此系統(tǒng)還能傳送諸如大的數(shù)據(jù)庫之類的多媒體服務，供PC下載以用于商務用途，諸如地圖和印刷文本信息提供旅行者應用，以及諸如彩色圖像用來加強聲音節(jié)目，供廣告和娛樂應用。
在廣播電臺26上由廣播服務提供者(比如系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)23)組合成的數(shù)字信息最好格式化為16kbps基本碼率增量(PRI)的倍數(shù)n，n值是服務提供者置備的PRI的一個整數(shù)(比如是n×16kbps)。然后，將數(shù)字信息格式化成具有一個服務控制首標(SCH)的廣播信道幀。SCH有利于用來對每個用戶終端22傳送數(shù)據(jù)以調(diào)諧接收廣播信道，便于對各種多媒體服務實現(xiàn)接收模式控制，顯示數(shù)據(jù)和圖像，傳送供解密用的密鑰信息，尋址專門的用戶終端，以及其它功能等等。每個節(jié)目信道的RRI數(shù)目可以為1至8，因此用16kbps增量時一個節(jié)目信道的比特率為16至128kbps。每一幀可取地分配以n×224比特用于SCH，從而比特率變?yōu)榇蠹s是n×16.519kbps。每一幀還可取地對SCH另加一個偽隨機比特流進行加擾。所以，由密鑰提供的加擾模式信息控制可實現(xiàn)加密。
每個廣播服務提供者根據(jù)廣播服務的專門用途來選擇16kbps PRI的數(shù)目。如前面所述，典型的廣播信道增量可取地為16、32、64、80、96、112和128kbps。按照圖1所描述的衛(wèi)星直接無線電廣播系統(tǒng)有很大優(yōu)點，它能對眾多的廣播公司或服務提供者提供一個容量增量的公共基礎，利用它，可以比較容易地構(gòu)成各種比特率的廣播信道，傳送給用戶終端22。所以，廣播發(fā)射臺26的規(guī)模和費用可以設計得適合于廣播公司的容量要求和經(jīng)濟資源限制。此外，廣播公司還容許多家服務提供者以高效率和高性能價格比共享廣播電臺的資源。經(jīng)濟力量不充分的廣播公司可以裝置小的VSAT終端，它只要求比較小的功率來廣播16kbps服務，足以播出其質(zhì)量優(yōu)于短波廣播的例如話音和音樂。另一方面，有較強經(jīng)濟實力的高級廣播公司可以應用稍大些的天線和更強功率的64kbps來廣播FM立體聲質(zhì)量節(jié)目和其它數(shù)據(jù)。隨著能力的進一步增加，廣播公司可以在96kbps上廣播準CD立體聲質(zhì)量聲音節(jié)目和更大些的數(shù)據(jù)量，直至在128kbps上廣播完全CD立體聲質(zhì)量的聲音節(jié)目和甚至更大量的數(shù)據(jù)。
系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)23最好從廣播發(fā)射臺26上購買一個選定數(shù)目的PRI，用于在一天內(nèi)選定的時間上向用戶終端22傳送諸如Web頁面的多媒體信息。系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)23最好通過廣播發(fā)射臺26向用戶終端一天24小時傳送信息。系統(tǒng)可以利用這樣的事實，即用戶經(jīng)常在相同的時間幀期間請求下載類同的數(shù)據(jù)。按照本發(fā)明的一個實施例，系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)23在工作中能于一個下載緩存器內(nèi)存儲入由許多用戶在一個預定時間段里請求下載的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)23能向廣播發(fā)射臺26提供出請求信息之用戶終端22的標識。接著，廣播發(fā)射臺26能向下載緩存器中所存儲數(shù)據(jù)對應的SCH提供出多個標識碼，用以獨特地標識出向它們傳送所請求數(shù)據(jù)的每個終端。
為了保護廣播電臺的節(jié)目信道，采用了一種前向誤碼校正(FEC)方法。它包括一個里德-索羅門(255，223)編碼器，并級聯(lián)上一個交織器以及編碼率1/2、維特比約束長度7的卷積編碼器。這個誤碼校正編碼(連同附加的同步首標)使基本碼率信道(PRC)提高至19kbps。
FEC編碼后的廣播信道幀隨后在廣播發(fā)射臺26上應用一個信道分配器進行去復用，成為n路并行的基本碼率信道(PRC)，每一路運載16320比特，由8160個2比特的符號集組成。各個符號可取地如下面所述以循環(huán)方式在一個廣播節(jié)目的諸PRC上分配，使得諸PRC按時間和頻率散布開，從而減小了因傳輸中的干擾而在用戶終端22上導致的誤碼。在每一組8160符號之前隨后放置上一個包含48個符號的PRC同步前置碼用以同步用戶終端22的時鐘，從下行鏈路的衛(wèi)星傳輸中恢復出諸符號。在由衛(wèi)星20進行星上處理期間，PRC前置碼用來吸收上行鏈路信號符號率與星上時鐘之間的定時差異，星上時鐘用來切換信號和組合出下行鏈路TDM數(shù)據(jù)流。然后，其每一個包含有PRC和對應的PRC前置碼的幾個PRC幀進行差分編碼，以QPSK方式調(diào)制在對服務提供者所分配信道的IF(中頻)載頻上，并上變換到X波段以傳送給衛(wèi)星20。因此，在廣播發(fā)射臺26上使用的傳輸方法中包括了將眾多的幾個單路單載波和頻分多址(SCPC/FDMA)的載波組成上行鏈路信號28。這些SCPC/FDMA載波其中心頻率按格柵形式間隔開，相互間可取地間隔38,000Hz，共組織成48個接連的中心頻率或載波信道組。
每顆衛(wèi)星20可取地配置有3個下行鏈路點波束，每個點波束的波束寬度約為6°。每個點波束的覆蓋面積是，對于比波束中心下降4dB的功率分布輪廓面來說大約為1400萬平方公里，對于下降8dB的輪廓面來說大約為2800萬平方公里。當以-13dB/K的增益-溫度比接收機為基礎時，波束中心功率裕量是14dB。
每顆衛(wèi)星20運載兩種類型的凈荷。一種是“處理的”凈荷，它再生出上行鏈路信號并組合3個TDM下行鏈路載波，另一種是“透明的”凈荷，它在3個TDM下行鏈路載波上重發(fā)出上行鏈路信號。自兩種凈荷來的TDM信號之每一種在3個波束內(nèi)傳送，每個波束內(nèi)處理的和透明的信號具有相反的圓極化(LHCP和RHCP)。每個TDM下行鏈路信號在所分配的時隙中運載96個PRC。對于一個用戶終端22，所有TDM下行鏈路信號都表現(xiàn)為相同的，只是載波頻率不相同。每顆衛(wèi)星的總?cè)萘繛?×3×96＝576個PRC。
圖1示明按照本發(fā)明優(yōu)選實施例的全球通便攜因特網(wǎng)服務系統(tǒng)10的總體工作。在衛(wèi)星為處理凈荷方式的場合下，上行鏈路信號28是通過廣播發(fā)射臺26來的各別頻分多址(FDMA)信道自廣播電臺給出的，廣播發(fā)射臺26可位于衛(wèi)星20對地面形成的可見區(qū)內(nèi)，天線仰角大于10°。每個廣播電臺能自它本身的裝置上直接向衛(wèi)星20之一經(jīng)上行鏈路進行傳送，在FDMA載波上安排一個或多個16kbps的PRC。另一種情況，沒有能力直接接入衛(wèi)星20的廣播電臺可通過一個匯接站得到接入。例如，系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)23可直接地或者經(jīng)由集線器27間接地向直接無線電廣播衛(wèi)星20之一進行Web頁面廣播。對上行鏈路采用FDMA，可在多個獨立的廣播電臺之間提供最大可能的靈活性。
借助于一個星上處理器，可在衛(wèi)星20上實現(xiàn)圖1的直接無線電廣播系統(tǒng)中上行鏈路的FDMA與下行鏈路的多路單載波、時分復用(MCPC/TDM)之間的轉(zhuǎn)換。在衛(wèi)星20上，將廣播電臺26傳送的每個PRC去復用和解調(diào)成各別的16kbps基帶信號。通過一個交換器使各別信道的路由去往下行鏈路波束30中的一個或多個上，其每一個波束是一個單一的TDM信號。這種基帶處理在上行鏈路頻率分配上及上行鏈路與下行鏈路之間的路由確定上，可給出高層次的信道控制。在衛(wèi)星上接收X波段內(nèi)的上行鏈路信號，由星上處理器變換成L波段。對用戶終端22的下行鏈路30應用了MCPC/TDM載波。在每顆衛(wèi)星20之3個波束的每一個中使用一個此種載波。在直接無線電廣播系統(tǒng)對FDMA上行鏈路進行格式化并實施凈荷處理而產(chǎn)生TDM下行鏈路的情況下，容許使用低價位接收機來接收大量數(shù)據(jù)，包括高質(zhì)量的聲音節(jié)目，并還有其它的優(yōu)點。
對于透明凈荷方式，是在廣播電臺上將TDM信號組合起來，其結(jié)構(gòu)精確地與衛(wèi)星20在星上處理凈荷而組合它們那樣時的表現(xiàn)相同。TDM信號在X波段內(nèi)傳送至衛(wèi)星上，在3個下行鏈路波束之一中以L波段重發(fā)出來。下行鏈路TDM信號的功率電平與處理凈荷方式中所產(chǎn)生的相同。
圖2示明了在圖1上衛(wèi)星20的處理凈荷方式中，從上行鏈路FDMA信道到下行鏈路MCPC/TDM信道的PRC星上再分配情況。總的上行鏈路容量在上行鏈路信道框32內(nèi)可取地為288至384個PRC，每個PRC為16.519kbps。在下行鏈路信道框34內(nèi)選擇并復用96個PRC，用于在每個下行鏈路波束30中傳送，并如方框36中所示，它們時分復用在大約2.5MHz帶寬的一個載波上。每個上行鏈路信道的路由可以去往全部或某些下行鏈路波束，或者不去往下行鏈路波束。通過來自圖1中所示的遙測、定向和控制(TRC)設施38的指令鏈路，可以充分地選擇一個下行鏈路波束中PRC的次序和位置。
在區(qū)域廣播控制設施(RBCF)39內(nèi)，對系統(tǒng)10中存在的一個廣播電臺26或者一個以上的廣播電臺26可取地提供出軟件，用以在上行波束中對衛(wèi)星20指配空間分段信道。RBCF39可取地通過一條通信鏈路連接至TRC設施38上。當48個信道組群中有空間可應用時，通過指配PRC載波使軟件能做到最佳地應用上行鏈路頻譜。與一個特定廣播信道相關(guān)聯(lián)的諸載波不需要連續(xù)地處在一個48載波信道組群內(nèi)，并且不需要指配于同一個48載波信道組群內(nèi)。
每個下行鏈路波束30中的載波頻率是不同的，以增強波束之間的隔離度。每個TDM下行鏈路信道在衛(wèi)星凈荷中以飽和狀態(tài)進行工作，就鏈路性能而言給出了最大可能的功率效率。對于每個轉(zhuǎn)發(fā)器為單載波工作方式的運用，就太陽能轉(zhuǎn)換成射頻功率來說，在衛(wèi)星通信凈荷的運行上達到了最大效率。這比之需要同時放大眾多FDM載波的技術(shù)在效率上要高得多。此種系統(tǒng)能給出高的接收裕量，適合于室內(nèi)和室外的固定接收和移動接收。
系統(tǒng)10應用MPEG2.5、層3來實現(xiàn)聲音的信源編碼，可以分別在16、32、64和128kbps的比特率上達到所述的質(zhì)量，還包括實施8kbps碼率編碼的能力。圖像編碼采用JPEG標準來實現(xiàn)。整個系統(tǒng)的誤碼率小于10-10，因而適合于高質(zhì)量的數(shù)字圖像和數(shù)據(jù)傳輸，供多媒體服務使用。對于相同的聲音質(zhì)量，MPEG2.5、層3編碼比之先前的MPEG1、層2(Musicam)或MPEG2標準給出了更好的比特率效率。對于聲音廣播，數(shù)字編碼的信源比特率為·公用的單聲道聲音為8kbps；
·非公用的單聲道聲音為16kbps；·準FM質(zhì)量的單聲道音樂為32kbps；·準FM質(zhì)量的立體聲音樂為64kbps；及·準CD質(zhì)量的立體聲音樂為128kbps。
在衛(wèi)星直接無線電廣播系統(tǒng)的優(yōu)選實施中，每顆衛(wèi)星20的容量為每波束傳輸總的3072kbps(包括2個TDM載波分別用于處理凈荷方式和透明凈荷方式中)，它可以是上面的聲音服務的任意組合。每波束的容量將對應于·192路單聲道話音信道；或·96路單聲道音樂信道；或·48路立體聲音樂信道；或·24路CD立體聲音樂信道；或·上面信號質(zhì)量的任何組合。
整個衛(wèi)星直接無線電廣播系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)字信號其誤比特率(BER)為10-4或更低些，可提供出前面確定的各種服務質(zhì)量。對于由衛(wèi)星20在L波段內(nèi)傳輸?shù)拿總€下行鏈路波束，TDM載波的覆蓋區(qū)邊緣EIRP為49.5dBW。應用基本的無線電接收機天線時，此EIRP值連同專門的前向誤碼校正可保證在10-4BER下最小有9dB的裕量。這個裕量有助于抗御因衛(wèi)星20與接收機之間路徑中的障礙而在用戶終端22上造成的信號損耗，由此能在預定的覆蓋區(qū)內(nèi)提供出完美質(zhì)量的接收。
對于有障礙地方的用戶終端22，可連接至高增益天線上，或者連接至位于無障礙地點中的天線上。例如，在大建筑物內(nèi)的接收可能需要一個公共的屋頂天線，配合以室內(nèi)再傳輸來提供整個建筑物應用，或者在靠近窗戶處安置各別的接收天線。在下降4dB的地面覆蓋范圍上，相對于BER為10-4時傳輸所需的功率密度來說，諸信道具有10dB的裕量估值。在波束中心，這個裕量估值為14dB。
對于更高的比特率，直接無線電廣播系統(tǒng)的運行裕量并不改變。在4dB的范圍區(qū)內(nèi)，大多數(shù)用戶終端22觀看衛(wèi)星20的仰角大于60°，使得來自建筑物的干擾實際上為零。某些波束中，在8dB的范圍內(nèi)對衛(wèi)星20的仰角大于50°，這時由于建筑物來的反射或阻擋，有時會發(fā)生干擾。對于指向地平線的某些波束，用小的8dBi增益天線時，即使在低仰角(10°至50°)下，視線接收也經(jīng)常是可能的。
如前面所述，直接無線電廣播系統(tǒng)中包括有在衛(wèi)星20內(nèi)的基帶處理的凈荷。對于上行鏈路和下行鏈路的預算、廣播電臺的管理和下行鏈路信號的控制，基帶處理能給出改進的系統(tǒng)性能。圖3示明在衛(wèi)星直接無線電廣播系統(tǒng)中的衛(wèi)星信號處理。在X波段接收機40內(nèi)，接收編碼的基本碼率上行鏈路載波。由多相位去復用器和解調(diào)器42接收6個48信道組內(nèi)各別的FDMA信號，產(chǎn)生出6個模擬信號，288個信號的數(shù)據(jù)在其中分成6路時間復用流，并對每路數(shù)據(jù)流的串行數(shù)據(jù)實施解調(diào)。路由切換和調(diào)制器44選擇性地使各個串行數(shù)據(jù)信道的路由去往3路下行鏈路信號(每路中運載96個信道)中的全部或某一些，或者不去往它們那里，進一步在3路下行鏈路L波段TDM信號上進行調(diào)制。行波管放大器(TWTA)46對3路下行鏈路信號加以功率放大，通過L波段發(fā)射天線48向地面輻射。透明凈荷的路徑中也包括一個去復用器和下變換器50及一個放大器組52，它們按通常的“彎曲導管(bent pipe)”信號路徑配置，進行上行鏈路TDM/MCPC信號的頻率變換，以供在L波段上再傳輸。
衛(wèi)星20由地面控制部分(例如，在單個廣播發(fā)射臺26或者在服務于多個廣播發(fā)射臺26的RBCF39上可予應用的軟件)進行操作，并按照服務量要求在軌道壽命期間由飛行控制部分進行管理。比特率以及由此得到的服務質(zhì)量可以在任一波束中混合，以滿足服務需求。服務的比特率/質(zhì)量狀態(tài)可以方便地由地面來的指令使之改變，并能在一天內(nèi)的不同時間上進行變更。在優(yōu)選實施例中，根據(jù)24小時內(nèi)預先設置的節(jié)目表可以以逐小時為基礎改變信道分配。然而，應理解到，信道分配能在不同頻繁程度基礎上作出改變。
結(jié)合本發(fā)明的一個廣播發(fā)射臺26的方框圖示明于圖4中，它服務于兩個服務提供者。作為示例，圖4中示明了兩個信號源，一個信號源54提供聲音節(jié)目，第二個信號源56提供出某些用戶可能需要的數(shù)據(jù)。(可理解到，這種布局只不過是示例，如果需要，廣播發(fā)射臺26可以同時傳送聲音節(jié)目和數(shù)據(jù)。并且，信號源數(shù)目可多于兩個。)數(shù)據(jù)可以包括地圖、圖表、衛(wèi)星或雷達產(chǎn)生的圖像、計算機屏幕以及其它類型的數(shù)據(jù)，計算機屏幕諸如是瀏覽器或菜單屏幕，向用戶提供選項和Web頁面。
從圖4上顯然可見，來自聲音信號源54和數(shù)據(jù)信號源56的數(shù)字數(shù)據(jù)處理實質(zhì)上是相同的。聲音信號源54和數(shù)據(jù)信號源56首先在方框58和60中受到MPEG或JPEG信源編碼。然后，在方框61中應用一種加密方法將經(jīng)過信源編碼的數(shù)據(jù)進行加密，對它可采用一種解密密鑰進行解密。(可選地，經(jīng)信源編碼的聲音也可以加密，但在圖4中并未示出。)然后，信源編碼的(并在數(shù)據(jù)場合下又經(jīng)加密的)數(shù)字信號在方框62和64中進行前向誤碼校正的編碼，它采用了級聯(lián)的信道編碼方式，包括里德-索羅門(255，223)碼組編碼、碼組交織和編碼率1/2的維特比卷積編碼。
采用這樣的級聯(lián)編碼方式，整個系統(tǒng)中能達到低的BER。信道編碼使傳輸中需要的比特率要乘上一個因子2×255/223。因此，經(jīng)誤碼校正編碼后基本碼率增加至37.78kbps。
取決于節(jié)目信道碼率，將編碼的節(jié)目信道的符號在一組編碼的基本碼率傳輸信道中進行分割。例如，128kbps信道如下地分割成8個基本碼率信道(PRC)符號1進入物理信道1符號2進入物理信道2符號3進入物理信道3符號4進入物理信道4符號5進入物理信道5符號6進入物理信道6符號7進入物理信道7符號8進入物理信道8符號9進入物理信道1
……等等。
插入進每個編碼PRC中的SCH可取地包含一個控制字，它標識出該PRC所屬的節(jié)目信道，并運載一些指令，使接收機將編碼的基本碼率信道再組合以重新構(gòu)成編碼的節(jié)目信道。80比特控制字的例子為#比特 指示2 相關(guān)集數(shù)量(00＝無相關(guān)者，最大4個相關(guān)集)2 集標識號(00＝集#1，11＝集#4)4 集類型(0000＝音頻，0001＝視頻，0010＝數(shù)據(jù)，其它類型或保留)3 集內(nèi)16kbps基本碼率信道(PRC)數(shù)量(000＝1個信道，001＝2個信道，……，111＝8個信道)3 基本碼率信道(PRC)標識號(000＝1信道1，……，111＝信道8)3 子集數(shù)量(000＝1，……，111＝8)3 子集內(nèi)16kbps基本碼率信道(PRC)數(shù)量(0001＝1，……，111＝8)2 子集標識號(000＝集#1，……，111＝集#8)3 集/子集阻塞(000＝不阻塞，001＝類型1阻塞，……，111＝類型7阻塞)11 保留40 CRC用于相關(guān)集數(shù)量的控制字輸入比特，可以在各個集的組群間建立一種關(guān)系。例如，廣播電臺可以提供出相關(guān)的音頻、視頻和數(shù)據(jù)服務，諸如帶有聲音文本和附加信息的電子報紙。集標識號標識出其中信道部分的集號。集內(nèi)16kbps PRC數(shù)量確定了該集內(nèi)基本碼率信道的數(shù)目。子集數(shù)量和子集內(nèi)16kbps PRC數(shù)量確定出在一個集內(nèi)諸如一個CD質(zhì)量立體聲集內(nèi)的一種關(guān)系，對“左立體聲”信號采用4個PRC，對“右立體聲”信號采用另外的4個PRC。另一種情況，音樂信號可以與多個播音員的話音信號相關(guān)聯(lián)，每個話音信號有不同的語言。子集內(nèi)16kbps PRC數(shù)量確定了子集內(nèi)基本碼率信道的數(shù)目。子集標識號標識出其中信道部分的子集號。
集/子集阻塞比特可配合來阻塞廣播信息。例如，某些國家可能禁止播送酒類廣告。對那種國家生產(chǎn)的用戶終端22可以預置一個代碼，或者另一種方法是裝載入一個代碼，使得用戶終端對阻塞信號起響應而阻塞專門的信息。阻塞功能還能夠用來限制敏感信息(諸如軍事或政府信息)的傳播，或者對某些用戶限制其要賦稅的廣播服務。
如前面所述，每個PRC被組織入至少有一個PRC前置碼的各幀，以在廣播電臺與衛(wèi)星之間提供出定時基準。前置碼中可包括一個獨特的碼字，它對每一幀標識出碼組編碼的開始。前置碼中還可包括一個定時比特碼組，它包含48個2比特符號。當廣播電臺與衛(wèi)星同步時，碼組中包含47個符號。如果由于衛(wèi)星與廣播電臺內(nèi)振蕩器中的差異而使廣播電臺滯后或超前一個符號，則定時符號碼組將縮短或延長。全部信道可使用相同的前置碼。前置碼中可包含一個標識碼，使得被接收的信道就是用戶終端22對它發(fā)出的信息作出請求的信道。當一個信號源已分割到多個PRC中時，所有相關(guān)信道的前置碼最好是一致的。在各個廣播電臺之間并無主時鐘同步?？刂谱趾颓爸么a的加入使傳輸?shù)幕拘诺来a率升高至38kbps。如前面所述，在SCH中可配置一個標識碼以尋址特定的用戶終端22，對PRC前置碼中代碼的插入進行取代或者添加。
如前面所述，將每個編碼的節(jié)目源劃分入各別的PRC中。作為例子，聲音信號源54可包括4個PRC，它代表一個FM質(zhì)量立體聲信號。另一種情況，聲音信號源54可包括6個PRC，它可用作一個“準CD”質(zhì)量立體聲信號或者一個FM質(zhì)量立體聲信號連同一個32比特數(shù)據(jù)信道(例如，用于傳送一個信號以在無線電接收機的液晶顯示器(LCD)上顯示)。再一種情況，6個PRC可用作一個96kbps廣播數(shù)據(jù)信道。圖像信號源可包括只是一個16kbps信道或幾個信道。下面將進一步詳細說明，取決于包括在TDM幀中和每個PRC中的集信息，用戶終端22可取地能自動選擇那些PRC，它們可取地必需用來產(chǎn)生出用戶選定的數(shù)字聲音節(jié)目或其它數(shù)字服務節(jié)目。
繼續(xù)參看圖4，由信道分配方框66和68將PRC分別分配給QPSK調(diào)制方框70和72。在每個QPSK調(diào)制方框70和72內(nèi)，用各別的QPSK調(diào)制器(未示出)將每個PRC調(diào)制到一個中間頻率上。上變換器74將各別的PRC的頻率搬移到FDMA上行鏈路波段上，經(jīng)上變換后的信道再通過放大器76和天線78傳輸出去。上行鏈路廣播電臺可取地使用小天線(直徑2至3米)以VSAT信號傳輸基本的(16kbps)信道。
各個基本碼率上行鏈路信道在各別的FDMA載波上傳輸至衛(wèi)星20。如前面所述，多到288個上行鏈路基本碼率載波能在它們的全球性上行鏈路波束內(nèi)傳輸?shù)叫l(wèi)星20上。從發(fā)出節(jié)目的國家內(nèi)的一個地點上，使用配備有2.4米直徑拋物面形X波段天線和25瓦功率放大器的微小型廣播電臺地球站終端，能容易地向衛(wèi)星20傳輸出128kbps的節(jié)目信道(其中包含8個PRC)。另一種情況，通過租用的PSTN地面鏈路可以將節(jié)目信道連接至共用的上行鏈路地球站終端上。該系統(tǒng)具有足夠的上行鏈路容量以供每個國家在她的全球覆蓋中應用，使每個國家有著其自身的衛(wèi)星無線電廣播信道。
圖1上用戶終端22之一的方框圖給出于圖5中。用戶終端22接收來自衛(wèi)星20的L波段信號，從TDM數(shù)據(jù)流中解調(diào)和提取出有用的聲音或圖像信號，并恢復出所需的聲音或圖像信息。用戶終端可以配備一個大約有4至6dBi增益的小型貼片(patch)天線80，它實際上不需要指向。用戶終端22自動調(diào)諧到選定的信道上。另一種更高級的用戶終端可以配備一個能達到10至12dBi增益的天線。由于此種天線有相當?shù)姆较蛐?，所以要做好指向以達到最佳接收。這種天線的一種型式可以是一個補片陣列。該陣列可以用保角方式嵌入在附裝成罩蓋那樣的用戶終端箱的表面上，依靠一條幾米長的細同軸電纜它們可以完全地拆卸下和連接上用戶終端。該天線的另一種型式可以為一個螺旋管，它們按邊射模式或端射模式工作。通過沿仰角和方位角旋轉(zhuǎn)天線來完成指向?？刹鹦短炀€能夠安裝在地面上的小三腳架上或者安裝至窗框處，通過指向來達到最佳接收。10dBi的天線其波束寬度約為65°，因而容易指向衛(wèi)星20以達到最佳接收。對于反射波會造成干擾的地方，這種天線的方向性能進一步用來增強接收。另一種天線類型為同相陣列的棒形天線，它在一個方向上有寬的波束寬度，但在另外的方向上波束寬度窄(也即是扇形波束)。再有一種天線為螺旋天線，可用于室外接收，并大多數(shù)用于室內(nèi)接收。在某些環(huán)境中(遮蔽、水泥或金屬建筑)，室內(nèi)接收時可能需要連接至一個外部天線上。對于移動用戶終端的接收，可以在車輛上安裝小到4dBi增益的天線。在沒有嚴重的多徑反射物的開闊地方，單一個這種類型的天線在高的仰角下將工作得很好。然而，在諸如市區(qū)內(nèi)有多徑反射的地方，仰角會小于60°，往往必須采取措施來減輕多徑干擾。一種措施是在車輛上的不同地方以空間分集陣列安裝2至3個4dBi增益的天線。這些天線接收的信號能動態(tài)相加而得到方向性或者混合起來，從而拾取到在給定瞬刻到達的最大信號。另一種方法是安裝一個可操縱方向的、10dBi增益的天線，使它跟蹤住衛(wèi)星20。后一種做法是費錢的，但能從系統(tǒng)可提供的高性能質(zhì)量中可取地獲得最大益處。當衛(wèi)星移動接收系統(tǒng)在下一個10年內(nèi)在全球范圍里得到應用時，可期望電操縱的陣列天線的價格會下降，變得普遍地能買得起。
對于向用戶終端22的下行鏈路傳輸，應用了時分復用的多路單載波(MCPC/TDM)方式。在時分數(shù)據(jù)流中每個基本碼率(16.519kbps)信道占用其自身的時隙。這些PRC組合起來運載16至128kbps范圍上的節(jié)目信道。利用數(shù)字技術(shù)可使無線電廣播中加上輔助服務，包括低碼率視頻、尋呼、郵件、傳真、平面顯示屏的使用或串行數(shù)據(jù)接口。這種數(shù)據(jù)和信息可以復用于數(shù)字聲音信號信道內(nèi)。此外，PRC能運載在用戶終端上顯示出主要屏幕(例如WWW來的主頁)的節(jié)目信道，它可帶有或不帶有聲音節(jié)目，并且下載的數(shù)據(jù)可供存儲和/或打印使用。
每個用戶終端22可以調(diào)諧至在波束覆蓋區(qū)之一內(nèi)傳輸?shù)闹TTDM載波中的一個載波上。如圖5中所示，用戶終端22內(nèi)包括有數(shù)字廣播接收機21和天線80、LEO收發(fā)信機84、天線85以及計算機29。接收機21可以連接至例如計算機29的一個串行端口上。諸如圖1中系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)23之類的因特網(wǎng)服務提供者能夠工作在3顆衛(wèi)星20之一個、二個或全部的波束覆蓋區(qū)內(nèi)。因特網(wǎng)服務提供者可取地向用戶告知在接入因特網(wǎng)之前其數(shù)字廣播接收機21需要調(diào)諧到的L波段的頻率，以便他從服務提供者處接收到信息。如前面所述，因特網(wǎng)服務提供者能改變指配給他的FDM上行鏈路，并通過軟件和遙測來控制信息在衛(wèi)星20上的星上路由，改變其去往一個或多個下行鏈路波束的情況。
在數(shù)字廣播接收機21內(nèi)，由低噪聲放大器(LNA)90放大信號，放大的信號由射頻前端和QPSK解調(diào)器92接收。射頻前端和QPSK解調(diào)器的輸出饋往第一去時分復用器94和第二去時分復用器96，前者恢復出聲音基本碼率信道，后者恢復出攜載數(shù)據(jù)(包括圖像)的基本碼率信道。
在對接收到的廣播信道中的n個PRC再排列后，應用方框94和96將每路PRC的符號去復用成FEC編碼的廣播信道。方框94的輸出是攜載聲音信息的基帶數(shù)字信號，方框96的輸出是攜載數(shù)據(jù)的基帶數(shù)字信號。
由此，將恢復出的、再組合的編碼節(jié)目信道解碼和去交織，以恢復出原來在廣播電臺地球站26上輸入給系統(tǒng)的基帶基本碼率比特流。在聲音信號情況下，由聲音解碼器98和數(shù)模轉(zhuǎn)換器100使恢復的比特流轉(zhuǎn)換回模擬聲音信號。模擬信號由放大器102放大，用揚聲器104進行重放。取決于節(jié)目信道的比特率，用戶終端能重放出不同的聲音質(zhì)量，從AM單聲直到CD立體聲。在數(shù)據(jù)信號情況下，由數(shù)據(jù)/圖像解碼器106可將恢復的比特流轉(zhuǎn)換成可顯示的格式。除了顯示之外，接收的數(shù)據(jù)可存儲入存儲器裝置中，或者予以打印。
用戶終端22所需要的、用以將編碼的PRC再組合成編碼的節(jié)目信道的指令，可取地包含于嵌入在每個編碼的PRC內(nèi)、并在原始的基帶基本碼率比特流中(比如在SCH或PRC前置碼中)的控制字里。對接收機21進行編程來處理控制字中的指令。
計算機29中的基本部件包括有微處理器110，連同適當數(shù)量的隨機存取存儲器(RAM)112和只讀存儲器(ROM)114，以及實時時鐘116和顯示控制器118。顯示控制器118控制去往顯示器120的圖像數(shù)據(jù)(比如地圖數(shù)據(jù))的格式。微處理器110最好還連接至鍵盤122、打印機/繪圖儀124、鼠標126和盤驅(qū)動器128上。所示明的微處理器輸入/輸出(I/O)接口111代表微處理器110的串行和并行端口。如圖5中所示，由接收機21解碼的數(shù)據(jù)可通過串行端口連接提供給計算機29。鍵盤122和鼠標126應用來選擇廣播節(jié)目，調(diào)節(jié)聲音電平，進行菜單選取，以及類似的作用。根據(jù)用于微處理器110的節(jié)目代碼或者接收到的主頁，可以在顯示器120上產(chǎn)生出菜單和屏幕監(jiān)視。打印機/繪圖儀124能使用戶除了在顯示器120上觀看數(shù)據(jù)之外，并且獲得任何接收數(shù)據(jù)(包括圖像)的硬拷貝輸出。最后，盤驅(qū)動器128能將數(shù)據(jù)或節(jié)目裝載入計算機29中，還能將接收到的數(shù)據(jù)進行存儲以供此后觀看和打印。盤驅(qū)動器128的一種可能功能例如是容許計算機29將數(shù)字廣播接收機21實時接收到的圖像或其它數(shù)據(jù)與一張磁盤上存儲的預有數(shù)據(jù)進行融合。這樣例如有助于僅僅通過傳送新的或修改的信息，便能更新已有的圖像或其它數(shù)據(jù)，而不需要傳送已有的圖像或數(shù)據(jù)。
圖5中的部件可以并入單個的機盒內(nèi)，以供便攜或移動使用。另一種方法，如圖1中所示，接收機21可以是一種手持裝置，能連接至分立的計算機29上。電源的提供可借助于電池、太陽能電池單元或者由發(fā)條驅(qū)動或手柄驅(qū)動的發(fā)電機。如果用戶終端22安裝在諸如船舶、航空器或機動車之類的交通工具上，則電源可以由交通工具上的電源供給。相對于用戶終端22的全部部件安裝入單個機盒內(nèi)。另一種情況中用戶終端22可以是由合適電纜互聯(lián)起來的分立部件之系統(tǒng)或網(wǎng)絡構(gòu)成的。
圖6至圖8示明三種不同的方式，它們可以在圖1中的下行鏈路TDM信道上傳送不同類型的數(shù)據(jù)。圖6中，數(shù)據(jù)在聲音節(jié)目之間的“空載時間”內(nèi)傳送，前置碼或標識碼用來區(qū)分聲音節(jié)目和數(shù)據(jù)，作為例子，聲音節(jié)目可以在一個給定的TDM下行鏈路信道(或者TDM下行鏈路信道集)上于白天時間內(nèi)傳送，而于半夜或凌晨對聲音節(jié)目的需求較少的時間內(nèi)，同一信道(或各個信道)可以運載數(shù)據(jù)。圖7中，聲音節(jié)目和數(shù)據(jù)占用不同的TDM下行鏈路信道，所以能不間斷地傳送。這種方案在一些場合下是所希望的，即數(shù)據(jù)是由氣象圖構(gòu)成時，或者數(shù)據(jù)必須日夜供使用并且要十分頻繁地更新時。圖8與圖7有相似之處，即應用各別的TDM信道傳送聲音節(jié)目和數(shù)據(jù)，但這一例子中，不同類型的數(shù)據(jù)是在數(shù)據(jù)信道中不同的時間上傳送的，它們依靠前置碼和標識碼來互相區(qū)分開。因此，對于這個例子，廣播電臺可以在第一時間段內(nèi)傳送第一類型的數(shù)據(jù)，在第二時間段內(nèi)傳送另一類型的數(shù)據(jù)。通過將數(shù)據(jù)信道調(diào)好在合適的時間上(時間會在出版的節(jié)目單中列出)，或者通過對用戶終端22進行編程來自動檢知對應于該用戶或用戶終端的特定碼，用戶便可選擇出所希望的數(shù)據(jù)用于顯示、打印和/或存儲。如前面所述，在廣播信號中可提供一個標識碼，當用戶終端22檢知它時，容許該用戶終端22解調(diào)和解碼數(shù)據(jù)。因此，因特網(wǎng)服務提供者能尋址一個選定的用戶終端22，提供出由該終端而不是其它終端請求的例如主頁。
作為例子，計算機可以提供出由用戶向一個廣播電臺26請求的數(shù)據(jù)。隨后，廣播電臺26產(chǎn)生出包含有所請求數(shù)據(jù)的基本碼率信道，以及與該用戶終端22關(guān)聯(lián)的一個標識碼。所以，用戶終端22能夠從TDM下行鏈路信道30中恢復出的廣播信道內(nèi)識別出其中包含有所請求數(shù)據(jù)的那些信道。當用戶通過用戶終端22向服務提供者訂定因特網(wǎng)接入時，由因特網(wǎng)服務提供者可取地向用戶指配標識碼。因特網(wǎng)服務提供者能向用戶提供標識碼、口令詞或者這兩者，并要求例如Web瀏覽器屏幕在傳送至用戶終端22之前，通過鍵盤122或卡閱讀器126輸入上述碼、詞中的一項或者兩項。另一種情況，LEO收發(fā)信機84中可包含一個無線調(diào)制解調(diào)器，當用戶應用用戶終端22始發(fā)出一個登錄序列后，由因特網(wǎng)服務提供者識別該調(diào)制解調(diào)器。
圖9A和9B為流程圖，概括了當接收到聲音節(jié)目和數(shù)據(jù)時，由圖5中用戶終端22實現(xiàn)的基本工作系列。應理解到，由于各下行鏈路信道為TDM格式，所以用戶終端22能夠同時接收和重現(xiàn)聲音節(jié)目和數(shù)據(jù)。因此，除非如圖6中所示那樣，選定的聲音節(jié)目和所需的數(shù)據(jù)在同一個TDM下行鏈路信道上交替?zhèn)魉?，并不需要用戶停止收聽聲音?jié)目以便接收圖像或其它類型數(shù)據(jù)。于是，用戶在繼續(xù)收聽聲音節(jié)目信道上的聲音節(jié)目的同時，他還可以得到例如選定的數(shù)據(jù)。
現(xiàn)在，參看具體的圖9A和9B中所示的邏輯序列。在方框134上實現(xiàn)程序中的第一步，它是加電和初始化步驟。這一步之后，程序前進到方框136上，用戶終端22在這里解碼和播放由用戶已選定的聲音節(jié)目。在方框138中，微處理器110檢查和確定用戶是否已請求了一個傳送工作(例如，請求接入因特網(wǎng)服務提供者)。通常，用戶應用圖5中的鍵盤122或鼠標126來作出這樣的請求，以選取由顯示器120顯示的選擇項。顯示器120例如能顯示一個屏幕，提示用戶輸入一個標識碼(例如，通過鍵盤122或卡閱讀器126)，或者簡單地點擊一個鈕以啟動經(jīng)由LEO衛(wèi)星24連接至因特網(wǎng)服務提供者上的過程。如果不請求傳送工作，則程序回到方框136上，繼續(xù)播放選定的聲音節(jié)目。然而，如果已請求了傳送工作，則程序前進到判斷框140上，檢查并確定該用戶是否被授權(quán)可連接到因特網(wǎng)上。這個判斷中可包括對于特定用戶終端22中授權(quán)的用戶，以RAM112或ROM114中存儲的相同信息來檢查標識碼和口令詞。另一種情況，這個判斷中可包括檢查用戶記帳卡130或130′(它已由用戶插入進卡閱讀器126內(nèi))上預付的余額，并檢查用戶的解密密鑰確實為有效的。如果這些檢查中的任一個有問題，則在方框142上通知用戶，不存在正常的授權(quán)。
如果用戶有正當授權(quán)，則在方框144中，LEO收發(fā)信機84根據(jù)節(jié)目碼隨后經(jīng)由LEO衛(wèi)星24向一個或多個系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)23傳送出標識碼、口令詞(如果需要)和/或由微處理器110產(chǎn)生的一個簡單的接入請求。系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)23通過將LEO收發(fā)信機84的地址或用戶標識碼與系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)23在數(shù)據(jù)庫中存儲的授權(quán)數(shù)據(jù)進行比較，以校驗用戶的接入。按照本發(fā)明的另一個實施例，與計算機29相反，由系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)23確定用戶是否被授權(quán)接入因特網(wǎng)。如果用戶被授權(quán)接入因特網(wǎng)，則系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)23經(jīng)由直接無線電廣播系統(tǒng)中一個FDM上行鏈路28向用戶終端22傳送出因特網(wǎng)主頁或Web瀏覽器信息。對于授權(quán)接入因特網(wǎng)所用的用戶標識碼，它與網(wǎng)關(guān)23或廣播電臺26向選定的用戶終端22傳送因特網(wǎng)數(shù)據(jù)所指配的標識碼兩者不需相同。
在方框146和148中作出一個檢查(或是自動或是手動)，以確定所需的數(shù)據(jù)是否已在預定的時間內(nèi)進行廣播。對計算機29進行編程，在方框150上監(jiān)測其地址為用戶終端22的信息所恢復出的原始基帶的基本碼率比特流，是否為插入在基本碼率比特流中的控制字所指明的，并在顯示器120上產(chǎn)生一個消息，以指明因特網(wǎng)接入被拒絕，或是在預定的時間內(nèi)并未廣播所需的數(shù)據(jù)(如判斷框152中的“N”支路所指出)。
在檢測到TDM數(shù)據(jù)流以及基帶數(shù)據(jù)流恢復之后，程序前進到方框156，對用戶終端22接收到的數(shù)據(jù)實施任何必需的處理，諸如產(chǎn)生出帶有附加的菜單選項的另一個屏幕，或者在等待另一個用戶輸入的同時顯示當前的屏幕。在方框156中的處理還能包括數(shù)據(jù)存儲操作、數(shù)據(jù)管理或重新格式化、數(shù)據(jù)分析和通過顯示器或打印機的數(shù)據(jù)報告產(chǎn)生、圖像的劃分或分區(qū)、圖像與其它圖像或非圖像數(shù)據(jù)的融合，以及其它類型的處理。如果系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)23傳送的信息中包括聲音信號，則這些信號提供到揚聲器104上以代替先前的聲音節(jié)目。例如，通過揚聲器104能提供的無線電廣播，它將被接收自系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)23的聲音信號中斷其呈現(xiàn)。
在方框156中實現(xiàn)所需的數(shù)據(jù)工作之后，程序前進到方框158，以確定用戶是否通過LEO衛(wèi)星已請求另一個數(shù)據(jù)傳送工作。例如，用戶可按壓一個鍵盤鈕或操作鼠標來選擇另一個菜單選項。計算機86隨后解釋用戶的動作，產(chǎn)生一個指令經(jīng)由LEO衛(wèi)星24傳輸給系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)23。系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)23將傳送給因特網(wǎng)的指令預以成幀和格式化。響應于菜單選擇或指令而檢索自因特網(wǎng)的文件，隨后通過上行鏈路經(jīng)由衛(wèi)星20傳送給用戶終端22(方框148和150)。與因特網(wǎng)會話期間，結(jié)合方框146、148、150、152、154、156和158所說明的過程不斷地重復。當用戶終端22在最新檢索到的文件上工作之后，再沒有所需的因特網(wǎng)接入時，如判斷框158上的“N”支路所指出，則因特網(wǎng)接入會話便可結(jié)束。因特網(wǎng)服務提供者應用每月生成的財務報表可對用戶的因特網(wǎng)接入時間和數(shù)據(jù)下載進行記帳。
對計算機29可提供以Web瀏覽器軟件，例如用于與因特網(wǎng)服務提供者(比如是系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)23)通信。另一種情況，系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)23可以向用戶終端22下載屏幕。按照本發(fā)明的另一個實施例，系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)23可以構(gòu)造成一個增值的因特網(wǎng)/WWW網(wǎng)關(guān)，它向用戶終端提供出交互界面。所以，系統(tǒng)10可做到自用戶終端22經(jīng)由LEO衛(wèi)星24回程傳送的數(shù)據(jù)量最小。例如，通過衛(wèi)星20的下載工作可向用戶終端22提供各種菜單，它們將菜單選項限制于僅僅少量的選擇上。通常為32字節(jié)范圍的回程數(shù)據(jù)可以減少到約為4比特。因此，信道容量需求和回程鏈路價格都減小了。
按照本發(fā)明的另一個實施例，對數(shù)據(jù)采用擴展頻譜或另一種編碼形式，在衛(wèi)星直接無線電廣播系統(tǒng)中的7GHz上行鏈路內(nèi)傳送。因此，對于小量數(shù)量可應用一個移動/便攜上行鏈路，以取代LEO衛(wèi)星上行鏈路或作為其補充。
為便于說明，迄今為止對系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)23說明為屬于一種商業(yè)因特網(wǎng)服務提供者，向用戶推銷預訂合同，然后按月對通過網(wǎng)關(guān)的接入因特網(wǎng)/WWW向用戶記帳。然而，因特網(wǎng)服務提供者不必需是一個全國性的TCP/IP網(wǎng)絡。本發(fā)明的全球通便攜因特網(wǎng)接入系統(tǒng)10可適應于不同模式來對用戶終端22提供因特網(wǎng)接入，諸如通過大學計算機中心或者大的協(xié)作網(wǎng)進行接入。因此，來自不同形式網(wǎng)絡的許多網(wǎng)關(guān)路由器可用來對用戶終端提供因特網(wǎng)接入。此外，不同的預訂安排(例如，按交易方式對用戶記帳)都在本發(fā)明的范疇之內(nèi)。用戶還能從多種不同類型和充分可分級的因特網(wǎng)服務中進行選擇，從簡單的撥號接入到專用數(shù)據(jù)線接入。包含因特網(wǎng)信息的廣播節(jié)目中可包括(但也不限制于)WWW信息、電子郵件、因特網(wǎng)發(fā)出的新聞廣播、遠程登錄和文件傳輸協(xié)議或FTP型文件。
雖然，參照優(yōu)選實施例已說明了本發(fā)明，但應知道，本發(fā)明并不限制于這些細節(jié)。對上面的說明已提出有各種替代和修改，并且對本技術(shù)領域內(nèi)的一般熟練人員來說還會有其它變更。所有這些替代和修改都是包容在如所附權(quán)利要求書規(guī)定的本發(fā)明之范疇內(nèi)的。
權(quán)利要求
1.一種用于提供便攜計算機網(wǎng)絡接入的系統(tǒng)，包括一個直接無線電廣播系統(tǒng)，它具有第一衛(wèi)星以及向所述第一衛(wèi)星傳送廣播節(jié)目的一個廣播電臺；一個用戶終端，它包含一個直接無線電廣播接收機，用以接收自所述第一衛(wèi)星傳送來的所述廣播節(jié)目；一個網(wǎng)關(guān)，用以提供計算網(wǎng)絡服務；以及所述用戶終端與所述網(wǎng)關(guān)之間的一個通信鏈路，所述用戶終端在工作中產(chǎn)生出回程信號，其中包含用戶的計算機網(wǎng)絡接入請求和響應，并通過所述通信鏈路向所述網(wǎng)關(guān)傳送出所述回程信號，所述廣播電臺在工作中對所述回程信號起響應，經(jīng)由所述第一衛(wèi)星傳送出由所述網(wǎng)關(guān)提供的數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1中所述的系統(tǒng)，其中，所述通信鏈路中包含一個第二衛(wèi)星，所述用戶終端中包括一個收發(fā)信機，用以向所述第二衛(wèi)星傳送所述回程信號。
3.如權(quán)利要求2中所述的并包括多個所述用戶終端的系統(tǒng)，所述廣播電臺在工作中從所述網(wǎng)關(guān)到所述第一衛(wèi)星傳送出一個帶有所述數(shù)據(jù)的控制字，所述控制字對應于所述多個用戶終端中選定的一個用戶終端，而所述多個用戶終端之每一個在工作中通過所述接收機接收所述數(shù)據(jù)，但不使用所述數(shù)據(jù)，除非所述控制字對應于所述用戶終端。
4.如權(quán)利要求4中所述的系統(tǒng)，其中，所述通信鏈路中包含至少一顆低地球軌道衛(wèi)星，所述用戶終端中包含一個收發(fā)信機，它配置來向所述至少一顆低地球軌道衛(wèi)星傳送所述回程信號。
5.如權(quán)利要求1中所述的系統(tǒng)，其中，所述用戶終端是便攜式的。
6.如權(quán)利要求1中所述的并包括多個所述用戶終端的系統(tǒng)，所述廣播電臺在工作時把在用于傳輸?shù)膹V播節(jié)目內(nèi)的來自所述網(wǎng)關(guān)的一個帶有所述數(shù)據(jù)的控制字提供到所述第一衛(wèi)星，所述控制字對應于所述多個用戶終端中選定的一個用戶終端，所述多個用戶終端的每一個在工作中通過所述接收機接收所述數(shù)據(jù)，但不使用所述數(shù)據(jù)，除非所述控制字對應于所述用戶終端。
7.如權(quán)利要求1中所述的系統(tǒng)，其中，所述通信鏈路是一個第二衛(wèi)星鏈路。
8.如權(quán)利要求1中所述的并包括多個所述用戶終端的系統(tǒng)，所述廣播電臺在工作中從所述網(wǎng)關(guān)到所述第一衛(wèi)星傳送出一個帶有所述數(shù)據(jù)的控制字，所述控制字對應于所述多個用戶終端中選定的一個用戶終端，所述多個用戶終端之每一個在工作中通過所述接收機接收所述數(shù)據(jù)，但不應用所述數(shù)據(jù)，除非所述控制字對應于所述用戶終端。
9.如權(quán)利要求1中所述的系統(tǒng)，其中，所述用戶終端包括一個處理裝置、一個顯示裝置、一個揚聲器和一個用戶輸入裝置，所述處理裝置可以編程以使所述揚聲器播放由所述廣播節(jié)目之一提供的聲音信號，與此同時，對于從所述廣播節(jié)目之一內(nèi)接收到的所述數(shù)據(jù)進行處理，并在所述顯示裝置上產(chǎn)生出至少一個屏幕以向所述用戶提供出應用計算機網(wǎng)絡中的選項，所述選項可應用所述用戶輸入裝置進行選擇。
10.一種用于提供便攜計算機網(wǎng)絡接入的衛(wèi)星直接廣播系統(tǒng)，包括至少一顆衛(wèi)星，用于將包含有廣播節(jié)目的信號傳送至多個用戶終端上，所述多個用戶終端其每一個包含一個接收機，用于接收由所述衛(wèi)星傳送出的所述信號；至少一個廣播電臺，用于向所述衛(wèi)星傳送廣播節(jié)目；至少一個網(wǎng)關(guān)，用于提供計算機網(wǎng)絡服務，所述至少一個網(wǎng)關(guān)配置成向所述衛(wèi)星提供計算機網(wǎng)絡數(shù)據(jù)，用以傳送給所述多個用戶終端；以及在所述至少一個網(wǎng)關(guān)與所述多個用戶終端每一個之間的一個通信鏈路，所述多個用戶終端之每一個配置成經(jīng)由所述通信鏈路向所述網(wǎng)關(guān)傳送輸出信號，以實現(xiàn)多種功能中的至少一個，這些功能是從始發(fā)出一個計算機網(wǎng)絡會話、請求一個Web頁面，瀏覽、請求下載選定的所述計算機網(wǎng)絡數(shù)據(jù)、響應于由所述用戶終端生成的屏幕提示而傳送一個用戶輸入、以及結(jié)束一個計算機網(wǎng)絡會話等構(gòu)成的組群中選擇出的。
11.如權(quán)利要求10中所述的衛(wèi)星直接無線電廣播系統(tǒng)，其中，所述通信鏈路中包含一顆低地球軌道衛(wèi)星，所述用戶終端中包含一個低地球軌道衛(wèi)星收發(fā)信機，用以向所述網(wǎng)關(guān)傳送所述輸出信號。
12.如權(quán)利要求10中所述的衛(wèi)星直接無線電廣播系統(tǒng)，其中，所述通信鏈路中包含一顆衛(wèi)星，所述用戶終端中包含一個對所述通信鏈路的通信接口，用以向所述網(wǎng)關(guān)傳送所述輸出信號。
13.一種用于接收衛(wèi)星直接無線電廣播的用戶終端，包括一個接收機，用于接收來自第一衛(wèi)星的直接無線電廣播；一個通信裝置，用于與一個數(shù)字通信網(wǎng)絡進行通信；一個顯示裝置；一個輸入裝置；以及一個與所述接收機、所述通信裝置、所述顯示裝置和所述輸入裝置連接的處理器，所述處理器可以編程以通過經(jīng)所述通信裝置對網(wǎng)絡產(chǎn)生和傳送一個輸出信號來向一個數(shù)字通信網(wǎng)絡啟動接入，所述數(shù)字通信網(wǎng)絡配置成可通過所述第一衛(wèi)星從那里向所述用戶終端下載數(shù)據(jù)，所述處理器可以編程來經(jīng)由所述通信裝置產(chǎn)生和傳送另一個所述輸出信號，響應于經(jīng)由所述輸入裝置的用戶輸入而與所述數(shù)字通信網(wǎng)絡通信，并響應于經(jīng)由所述接收機的所述用戶輸入而接收由所述數(shù)字通信網(wǎng)絡產(chǎn)生的輸入信號。
14.如權(quán)利要求13中所述的用戶終端，其中，所述數(shù)字通信網(wǎng)絡中包含一顆第二衛(wèi)星，所述通信裝置中包含一個收發(fā)信機，用于向所述第二衛(wèi)星傳送所述輸出信號。
15.如權(quán)利要求13中所述的用戶終端，其中，所述數(shù)字通信網(wǎng)絡中包含一個射頻網(wǎng)絡，所述用戶終端中包含一個收發(fā)信機，配置來向所述射頻網(wǎng)絡傳送所述輸出信號和所述用戶輸入，所述網(wǎng)關(guān)在工作中響應于所述輸出信號而向所述第一衛(wèi)星傳送所述數(shù)據(jù)，以提供出全球的計算機網(wǎng)絡接入。
16.如權(quán)利要求15中所述的用戶終端，其中，從所述網(wǎng)關(guān)到所述第一衛(wèi)星傳送出一個帶有所述數(shù)據(jù)的控制字，所述用戶終端是多個用戶終端之一，所述控制字對應于所述多個用戶終端中選定的一個用戶終端，所述多個用戶終端之每一個在工作中通過所述接收機接收所述數(shù)據(jù)，但不使用所述數(shù)據(jù)，除非所述控制字對應于所述用戶終端。
17.一種向便攜式用戶終端提供全球計算機網(wǎng)絡接入的方法，包括步驟從所述用戶終端之一產(chǎn)生一個接入計算機網(wǎng)絡的請求；經(jīng)由一個通信鏈路向一個網(wǎng)關(guān)傳送出來自所述用戶終端的所述請求，用于提供對計算機網(wǎng)絡的接入；使用由所述網(wǎng)關(guān)提供的數(shù)據(jù)產(chǎn)生出一個廣播節(jié)目；使用直接無線電廣播系統(tǒng)中的一顆衛(wèi)星向全部所述用戶終端傳送所述廣播節(jié)目；在包含有衛(wèi)星直接無線電廣播接收機的所述用戶終端之每一個上接收所述廣播節(jié)目；使用所述用戶終端中的至少一個用戶終端產(chǎn)生出一個回程信號；以及經(jīng)由所述通信鏈路向所述網(wǎng)關(guān)傳送出來自所述用戶終端的所述回程信號。
18.如權(quán)利要求17中所述的方法，其中，所述產(chǎn)生一個廣播節(jié)目的所述步驟中還包含有在所述廣播節(jié)目中提供一個控制字的步驟，用于對所述用戶終端中選定的一個用戶終端進行尋址。
19.如權(quán)利要求18中所述的方法，其中，所述接收步驟中包括這樣的步驟，所述用戶終端之每一個通過所述直接無線電廣播接收機接收所述數(shù)據(jù)，但不使用所述數(shù)據(jù)，除非所述控制字對應于所述用戶終端。
20.如權(quán)利要求17中所述的方法，其中，所述回程信號是從始發(fā)出一個計算機網(wǎng)絡會話、請求一個Web頁面、瀏覽、請求下載選定的所述計算機網(wǎng)絡數(shù)據(jù)、響應于由所述用戶終端生成的屏幕提示而傳送一個用戶輸入、以及結(jié)束一個計算機網(wǎng)絡會話等構(gòu)成的組群中選擇出的。
全文摘要
一種對低價位用戶終端(22)提供全球通和便攜式因特網(wǎng)接入(25)的系統(tǒng),它包括一個因特網(wǎng)服務提供者網(wǎng)關(guān)(23)和一個廣播電臺(39),用以通過一個直接無線電廣播靜止衛(wèi)星(20)從網(wǎng)關(guān)(23)到用戶終端(22)提供出多媒體信息。每一個用戶終端(22)中包含一個直接無線電廣播接收機(21)和一個收發(fā)信機,用以與一個低地球軌道(LEO)衛(wèi)星(24)進行通信。
文檔編號H04N7/173GK1273726SQ9880986
公開日2000年11月15日 申請日期1998年8月19日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月5日
發(fā)明者馬丁·A·羅斯布拉特 申請人:世界空間公司