本发明专利技术提供了一种无线电通信系统和创建无线电通信路由的方法。无线电通信路由使得能够在没有主动姿态控制的情况下，通过多个随机轨道卫星中的一个从始发地面站到目的地地面站进行通信。地面站和卫星包括多馈源抛物面形天线，用于从在多个方向上接收无线电信号并在多个方向上发射无线电信号。卫星存储发射初始信息信号的目的地地面站的地址，以及标识接收到初始信息信号的卫星天线馈源的天线信息。多个卫星天线将标识卫星的链路信息发送到始发地面站。始发地面站使用接收到链路信息的天线来发送在指定特定目的地的始发地面站处接收的数据传输，并且卫星使用由所存储的天线信息标识的卫星天线馈源来重新发送发数据传输。标识的卫星天线馈源来重新发送发数据传输。标识的卫星天线馈源来重新发送发数据传输。
【技术实现步骤摘要】
无线电通信系统和创建无线电通信路由的方法
[0001]本申请是申请日为2018年09月27日、申请号为2018800627936、专利技术名称为“使用具有高增益天线的节点的无线电系统”的专利技术专利申请的分案申请。
[0002]本专利技术涉及用于自动建立无线电路由的系统中的节点的天线，该无线电路由包括在地面站节点之间的经由一个或更多个非制导或基本非制导的空中节点(诸如以随机或准随机路由行进的卫星)的无线电链路；更具体地，涉及增加在系统节点之间创建无线电链路的概率的天线设计。
技术介绍
[0003]与本公开相关的蜂窝电话的某些方面的简要历史在美国专利No.5,793,842中提出，该专利的专利技术人为Jerry R.Schloemer，他也是本专利技术人。如今仍在使用的一种早期系统架构，其涉及数量有限的塔顶安装的收发器(“子站(drops)”)和多个移动无线电设备(“蜂窝电话”)。在这些早期的系统中，且在直到今天的某些情况下，中央计算机仍控制连接至塔的陆上线路与移动无线电设备之间的通信。实施此系统架构需要在基础设施和计算能力上进行大量投资，尤其是随着蜂窝电话的普及和技术能力的提高，必须增加系统容量和复杂性。替代的系统架构涉及使用安装在现有结构(诸如建筑物和电线杆)上的无线电收发器(“节点”)。这些架构使用能够沿着节点到选定节点处的子站之间的无线电路由向蜂窝电话发送信号和从蜂窝电话接收信号的节点。这被称为网格网络，早期的示例是在Cox,Donald C，“Wireless Network Access for Personal Communications,”IEEE Communications Magazine(Dec.1992),96
‑
115页中公开的系统。
[0004]实施网格系统的一个特殊挑战是如何确定用于互连节点的最佳可用无线电路由。通常，早期的网格系统仍然需要中央计算机来确定路由，这增加了系统的复杂性和成本。其他方法，诸如在授予Weddle等人的美国专利No.4,937,822中描述的方法，涉及一种自动建立路由的网格系统，即无需中央计算机。然而，Weddle仅在网格中公开了这样的系统，其中，节点以规则的矩形栅格布局，并且无线电路由链路只能位于彼此正交相邻的节点之间(也就是说，节点之间的对角链路不被允许)。这种系统的缺点对于本领域技术人员而言将是显而易见的，如果除了现实世界中的其他原因之外，很难(如果不是不可能的话)将节点以严格正交、均匀间隔的矩形栅格分布在足够宽的区域上以使系统可行。此外，Weddle没有详细公开任何算法，节点实际上将通过这些算法来创建优选无线电路由。
[0005]在此背景下，本专利技术人的美国专利No.5,793,842公开了通过位置不受限制并且不需要中央计算机的节点的网格来创建无线电路由的系统和方法。下面结合本专利技术进一步详细描述的系统和方法利用了在美国专利No.5,793,842中描述的技术，该技术涉及通过多个随机定位的节点创建无线电路由以及使用这些路由来传输通信。为了避免在这里阐述这些类型的系统和方法的细节的必要性，美国专利No.5,793,842中关于路由创建以及使用由此创建的路由的数字和模拟信号传输的公开内容通过引用并入本文，如全文列出。
[0006]专利技术人在其后来的美国专利No.6,459,899中对该技术进行了改进，其中该专利描述了如下系统，所述系统使用具有定向天线的节点来改善早期系统的路由创建和通信传输能力。这项改进解决了在
‘
842专利中所述的系统和方法中的通过使用具有定向天线的节点所带来的复杂问题，且因此利用了定向天线可获得的更高质量的无线电链路。本专利技术还使用了
‘
899专利中公开的技术，并且其对路由创建的描述通过引用并入本文。
[0007]在专利技术人的通过具有随机分布的节点且没有中央计算机的无线电网格网络创建路由的方法出现之前，其他人提出了使用卫星提供全球蜂窝覆盖以在基于地球的始发站与目的地子站之间进行呼叫传输的方式。在各种专利中公开了实际商业化的卫星系统的示例，诸如授予Schwendeman的美国专利No.5,274,840和授予Bertiger等人的美国专利No.5,410,728，这两个专利均转让给了Motorola，Inc.。该系统利用均匀分布在预定数量的极轨中的卫星作为收发器，以用于卫星之间以及卫星与地面上的收发器之间的信号。使用足够数量的卫星来提供整个地球的覆盖。然而，实际上，由铱系统商业化的该系统具有许多缺点。一个缺点是每个卫星都需要机载推进器、火箭燃料和导航硬件来维持其所需的轨道。卫星尺寸和重量的这种增加，增加了发射成本，并且增加了卫星自身的成本。而且，为了解决不可避免的卫星故障，必须将额外的卫星操纵到故障卫星的轨道中，从而由于需要额外的卫星及其随之而来的高制造和发射成本而增加了整个系统的成本。参见，例如，“Iridium Satellite Constellation”，Wikipedia,https://en.wikipedia.org/wiki/Iridium(最后于2017年5月9日访问)。使用复杂计算机技术的基于地面的轨道和姿态控制进一步增加了系统成本。最后，其缺点使该系统在商业上不适合大众市场应用，尽管据信已发现该系统已用于诸如军事应用和来自偏远地区的记者报道等特殊领域。
[0008]除了将各个铱卫星保持在相对于地球和其他卫星的特定轨道位置之外，还必须将各个卫星的姿态保持在一定的公差范围内，以使其天线取向为有效的卫星
‑
卫星和卫星
‑
地面无线电通讯。提供姿态控制的一种方法是使用机载推进器，这带来了已讨论的缺点。已经提出了各种基于机械的惯性姿态控制系统，诸如在美国专利No.3,017,777和No.8,164,294以及Chabot,J.A.,“A Spherical Magnetic Dipole Actuator for Spacecraft Attitude Control,”Thesis for M.S.in Aerospace Engrg.Sciences,Univ.of Colorado,2015中描述的那些。然而，据信这些类型的系统在性能上不会比基于火箭的姿态控制更好，而与基于火箭的姿态控制相比，它们的机械复杂性和机载控制系统将显著减少重量。
[0009]本专利技术人在其美国专利No.5,566,354中公开了一种卫星蜂窝电话系统，其在摩托罗拉
‑
铱方法上得到了改进。专利技术人的改进方法允许卫星占据随机轨道。这就消除了依赖于各个卫星相对于其他卫星处于已知位置的卫星系统的轨道控制组件，诸如美国专利No.5,303,286中公开的摩托罗拉
‑
铱系统或无线电话/卫星系统。然而，
‘
354专利中描述的随机轨道系统具有某些缺点，其中之一是卫星仍然需要姿态控制以确保卫星天线指向正确的方向。如在下面进一步详细讨论的那样，它也不具有真正的网格系统(如在本说明书中所使用的该术语)的优点。
[0010]除本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种无线电通信系统，所述无线电通信系统包括无需姿态控制的、在随机轨道中绕地球轨道运行的多个卫星，以用于为两个地面站位置处的收发器之间的数据通信提供无线电路由，每个卫星和地面站都包括所述系统的节点，其中，多个所述卫星中的每个卫星都包括：多个卫星天线，所述多个卫星天线用于接收来自多个其他节点的无线电信号并且用于发射无线电信号，多个卫星天线中的每个卫星天线都包括反射器，所述反射器具有多个馈源，以用于在彼此不同的多个相似方向上发射无线电信号，以及用于在相应的不同方向上接收无线电信号；天线配对电路，所述天线配对电路用于存储地址信息，所述地址信息标识所述卫星接收路由信号的另一节点，并且标识所述卫星接收所述路由信号的所述卫星天线及其馈源；以及路由创建电路，所述路由创建电路用于从多个所述卫星天线发射路由信号，其中，所述路由信号包括(i)标识所述卫星的链路信息，以及(ii)指示所述卫星和其他节点的作为所述两个地面站位置之间的所述无线电路由中的无线电链路的适用性的所接收的路由信号的质量，其中，所述天线配对电路存储所述卫星接收到初始信息信号的馈源，并且所述链路信息标识发送所述路由信号的卫星。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所有所述卫星天线都包括具有多个馈源的反射器，所述馈源用于在彼此不同的多个相似方向上发射无线电信号，以及用于在相应的不同方向上接收无线电信号。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述卫星天线中的每个卫星天线的相对应的馈源都相对于所述天线反射器以基本相同的角取向设置，以用于相对于所述天线的轴线以基本相同的角度发射无线电信号。4.根据权利要求2所述的系统，其中，每个天线反射器都具有抛物线形截面，并且为圆形，所述圆形的直径至少是所述无线电信号(γ)的波长的4倍，并且每个馈源与所述反射器的间隔至少是γ的4倍。5.根据权利要求4所述的系统，其中，每个天线都包括至少七个馈源，所述七个馈源中的一个馈源基本上设置在抛物线形反射器的焦点处，而其余的馈源围绕所述焦点均等地分布并且与所述焦点在径向上间隔开。6.根据权利要求2所述的系统，其中，所述卫星天线被布置为在围绕所述卫星中的每个卫星的基本上整个球形空间上发射和接收无线电信号。7.根据权利要求2所述的系统，其中，所述卫星天线被布置为在小...
【专利技术属性】
技术研发人员：杰拉尔德，
申请(专利权)人：星网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。