擁有物理可分離模式的雙模式衛星/蜂窩電話體系結構的製作方法
2023-05-16 07:24:11 2
專利名稱：擁有物理可分離模式的雙模式衛星/蜂窩電話體系結構的製作方法
背景技術：
本發明涉及無線通信系統。更具體地說，本發明涉及能夠通過本地蜂窩網/PCS(個人通信系統)的空中接口，或者通過衛星空中接口進行通信的無線通信系統。
雙模式衛星/蜂窩式電話在本領域裡眾所周知，它們既能工作在蜂窩網/PCS模式，又能工作於衛星模式。但跟普通蜂窩電話比起來，這種電話體積相對較大，重量相對較重。這個問題現在越來越突出，因為蜂窩技術使得蜂窩電話手機的大小和重量已經接近一張信用卡。
跟標準蜂窩電話相比，衛星電話和雙模式蜂窩/衛星電話相對較大較重的原因是，通過衛星空中接口進行通信所需要的元件一般都比通過蜂窩網/PCS空中接口進行通信所需要的元件大得多。例如，衛星電話的定向天線很大，這樣它的定向增益才能克服衛星信號傳輸所固有的高損耗。此外，衛星電話和/或雙模式蜂窩/衛星電話裡安裝了較大功率的放大器和電池，這些也是克服相對高損耗所必需的。這些元件增加了衛星電話和/或雙模式電話的體積和重量，使得它們又笨又重難以攜帶。
已經做出了很多努力來減少雙模式衛星/蜂窩電話的體積和重量。其中的一些努力集中於製作完全集成化的基帶晶片組，將陸地(即陸地蜂窩式)和衛星模式的功能集成在一起。但這種結構仍然較笨重，因為在基帶部分以外，上面提到的通過衛星空中接口進行通信的元件仍然是必不可少的。
在標題為「蜂窩手機的衛星通信適配器」的第08/756709號美國專利申請裡，一部分或全部較重的功率衛星元件，例如定向天線、電池和功率放大器，都放在衛星信號中繼裝置裡，而不是放在雙模式衛星/蜂窩電話手機(即人機接口)裡。因此，手機的重量和體積都有所下降。在衛星模式中，雙模式衛星/蜂窩手機通過衛星信號中繼裝置跟衛星網絡通信。更具體地說，要接收衛星網絡的信號時，衛星信號中繼裝置將射頻信號下變頻成低功率的蜂窩信號，然後用本地蜂窩頻率將該信號發送給相對輕巧一些的手機。同樣，要從手機接收衛星通信信號時，衛星信號中繼裝置將信號上變頻，然後發送給軌道衛星網絡。
但有時不是先經過另一條蜂窩鏈路而是直接通過衛星進行通信更好。如上所述，除了傳輸衛星信號的損耗天生很大以外，在某種情況下，如果除了衛星鏈路損耗很大以外，本地蜂窩環境裡的幹擾電平和失真效應使通信信號進一步變壞，用戶很可能很難獲得質量很好的鏈路。在這種情況下，用戶會希望選擇直接接收衛星呼叫，以避免本地蜂窩網/PCS鏈路進一步降低信號質量。
另一個因素是衛星用戶希望獲得全球覆蓋，或者接近全球覆蓋。而衛星模式依賴於蜂窩網/PCS鏈路的雙模式衛星/蜂窩系統，很可能會被限制在兼容蜂窩業務的區域以內。例如，在美國，跟歐洲GSM標準兼容的雙模式衛星/蜂窩電話即不能用作衛星電話又不能用作蜂窩電話，因為在美國採用的是AMPS標準，本領域裡的技術人員當然了解這一點。即使沒有這種局限性，本地蜂窩網/PCS運營商(或者管理機構)仍然會反對將蜂窩網/PCS的頻率用於將信息中繼給衛星信號中繼裝置，因為在特定的情況下，這會對本地蜂窩網/PCS網絡造成幹擾。
顯然，需要一種衛星/蜂窩電話系統，它允許用戶用一個輕便的衛星/蜂窩手機打蜂窩電話或者衛星電話。或者，用戶應當仍然能夠通過一個獨立(即設備是齊全的)單元打衛星電話，其中的通信信號既不會跟本地蜂窩業務不兼容，也不會出現本地蜂窩環境中的那種幹擾和/或失真。此外，還需要更好地保證衛星用戶有真正的全球或接近全球的通信能力。
發明簡述因此，本發明的一個目的是提供一種雙模式衛星/蜂窩(PCS)電話系統，它讓用戶通過輕便的手機既能打普通蜂窩電話又能打衛星電話。
本發明的另一個目的是提供一種雙模式衛星/蜂窩(PCS)電話系統，需要時它能讓用戶利用獨立、設備齊全的衛星電話單元打衛星電話。
本發明又一個目的是提供一種雙模式衛星/蜂窩(PCS)電話系統，它能保證提供全球或接近全球的服務，而不管它的蜂窩模式是否跟本地蜂窩系統兼容。
一方面，本發明在前面介紹過的目的和其它目的是用包括一個蜂窩電話手機和輔助電話來達到的。這裡的蜂窩電話手機和輔助電話都有一個近距離低功率收發信機。該系統還有一個近距離低功率通信鏈路，直接跟蜂窩電話手機和輔助電話相連。
另一方面，本發明在前面介紹過的目的和其它目的是用包括一個蜂窩電話手機和一個獨立衛星電話的系統來達到的。這裡的蜂窩電話手機和衛星電話都有一個近距離低功率收發信機。該系統還有一個近距離低功率通信鏈路，將蜂窩電話手機和獨立衛星電話相連。
再一方面，本發明在前面介紹過的目的和其它目的是用包括一個蜂窩電話手機和一個獨立衛星電話的一種裝置來達到的。該裝置還包括在蜂窩電話手機和獨立衛星電話之間建立近距離低功率通信鏈路的裝置。
附圖簡述通過閱讀以下詳細說明並參考附圖，將會對本發明的目的和優點有一個更清晰的了解。其中圖1是雙模式衛星/蜂窩電話系統的一個示意圖；和圖2是本發明中衛星和蜂窩網/PCS電話的內部結構示意圖。
發明詳述下面參考
本發明的各種特徵，其中相同的部件用相同的字符標識。
圖1說明本發明的基本思想，其中一個完全能使用的蜂窩網/PCS電話105和一個完全能使用、完整的獨立衛星電話110物理上都是互相獨立的。蜂窩網/PCS電話105和獨立衛星電話110都能夠單獨工作。例如，可以用蜂窩網/PCS電話通過本地蜂窩業務打蜂窩電話，如同蜂窩基站塔115所示的那樣。同樣，可以用衛星電話110通過衛星通信網打電話，圖中用衛星120表示。
圖1還說明在蜂窩網/PCS電話105和衛星電話110之間有一條近距離低功率的通信鏈路125。當衛星電話110接到電話(即當衛星電話振鈴時)，蜂窩網/PCS電話105通過衛星電話110也會接到這一電話，衛星電話110的功能主要是將來自衛星120的呼叫通過短程低功率通信鏈路125重新發送給蜂窩網/PCS電話105。這樣，用戶就可以選擇蜂窩網/PCS電話105接聽衛星電話，也可以選擇衛星電話110接聽衛星電話，因為這一衛星電話110是設備齊全的獨立單元。
為了保證最好的質量，最好將衛星電話110放在軌道衛星120的視距範圍內某一位置上或它的附近。例如，如果本發明用在室內，衛星電話110就可以放在窗戶邊。另一方面，如果本發明用在室外，就可以將衛星電話110夾在或用某種方式附著在一個靜止的或半靜止的物體上，例如用戶的腰帶上，這樣用戶就不用拿著笨重的衛星電話110。
有衛星電話打進來時，如上所述，用戶可以選擇用蜂窩網/PCS電話105來接電話。當然，這裡假定蜂窩網/PCS電話105在衛星電話110的有效範圍內，近距離低功率通信鏈路125指的就是這個意思。用戶會發現至少有兩個理由需要用蜂窩網/PCS電話105來接聽衛星電話。首先，蜂窩網/PCS電話105比衛星電話110更靈活，因為蜂窩網/PCS電話105相對較輕，體積較小。其次，蜂窩網/PCS電話105應當更適合於貼近人的頭部，因為它一般不會大量發熱。事實上，蜂窩網/PCS電話105輻射的功率只是毫瓦量級，而衛星電話110輻射的峰值射頻功率卻會達到幾瓦的量級。儘管有這些原因，用戶可能仍然想用衛星電話110，而不是用蜂窩網/PCS電話105，來接聽衛星電話，本發明將允許用戶這樣做，因為，如上所述，衛星電話110是完整的獨立單元。
要打衛星電話時，用戶又一次可以選擇使用蜂窩網/PCS電話105，也可以選擇獨立衛星電話110。在這種情況下，蜂窩網/PCS電話105通過短程低功率通信鏈路125將信號發送給衛星電話110。然後衛星電話110通過遠距離高功率射頻鏈路將信號重新發射給軌道衛星。
不管是用蜂窩電話105來打衛星電話，還是用它來接衛星電話，獨立的衛星電話110都是用作一個無線電信號轉發器，在軌道衛星120和蜂窩網/PCS電話105之間接收和重新發射信號，這裡的衛星電話110跟蜂窩網/PCS電話105之間的通信是通過前面介紹過的近距離低功率通信鏈路125進行的。
圖2更詳細地說明本發明一個優選實施方案中蜂窩網/PCS電話105和完整獨立的衛星電話110的內部結構。如圖所示，除了其它東西以外，衛星電話110包括一個MMI(人機接口)205。MMI 205使得用戶可以不用蜂窩網/PCS電話105就直接跟衛星網絡通信。衛星電話110還有一個相對較大的定向天線210；一個中頻/射頻模塊215，它包括一個收發信機(沒有畫出)，用來跟軌道衛星120通信；進行信號處理的一個邏輯單元220；一個微處理器225；和一個SIM(用戶識別模塊)卡230，其中有唯一的電話識別碼，供衛星電話110識別和接收合適的衛星信號並對其解碼。特別是，衛星電話110有一個收發信機單元235。當使用蜂窩網/PCS電話105打衛星電話和接衛星電話時，這一收發信機單元235是用來通過近距離低功率通信鏈路125跟蜂窩網/PCS電話105通信的。
圖2還說明蜂窩網/PCS電話105有一付天線240；一個中頻/射頻模塊245，它包括一個收發信機(沒有畫出)，用來跟本地蜂窩系統通信；一個邏輯單元250；一個微處理器255；一個MMI 260；和一個SIM卡265。相比之下，蜂窩網/PCS電話105的天線240沒有衛星電話110的定向天線210那麼大。同樣，中頻/射頻模塊245也不象中頻/射頻模塊215那樣大，因為中頻/射頻模塊245沒有衛星電話110用來克服大損耗那樣的高功率放大器。同樣跟衛星電話110不同，蜂窩網/PCS電話105中安裝的SIM卡265有兩個唯一的用戶識別碼。第一個識別碼允許蜂窩網/PCS電話105識別和接收蜂窩網/PCS電話呼叫並對信號解碼，而第二個識別碼跟SIM卡230裡的用戶識別碼一樣，從而允許蜂窩網/PCS電話105通過衛星電話110也能識別和接收來自衛星網絡的電話並對信號解碼。另外，蜂窩網/PCS電話105有一個收發信機270。收發信機270允許蜂窩網/PCS電話105通過前面介紹過的近距離低功率通信鏈路125跟衛星電話110通信。
在另一個實施方案裡，蜂窩網/PCS電話105可以包括SIM卡265，這個SIM卡只有一個唯一的用戶識別碼。這個用戶識別碼將允許蜂窩網/PCS電話105識別和接收打進來的電話並對其解碼，而不管這一打進來的電話是通過蜂窩網/PCS網絡還是衛星網絡打進來的。
為了使這一單個用戶識別碼方案能夠工作，用戶應當事先選擇將蜂窩網/PCS網設置成首選網，或者將衛星網作為首選網。當蜂窩網/PCS電話105第一次開機時，它就確定首選網是否可用。如果首選網可用，就在首選網裡註冊用戶碼。如果首選網不可用，它就確定輔助網是否可用。如果輔助網可用，就在輔助網裡註冊用戶碼。於是蜂窩網/PCS電話105就可以用一個用戶碼跟兩個網絡通信。
在另一個實施方案裡，獨立衛星電話110或蜂窩網/PCS手機105或者這兩個，沒有SIM卡。在這種情況下，可以將用戶識別碼存在相應單元的存儲器裡。
蜂窩網/PCS電話105和衛星電話110可以利用近距離低功率通信鏈路125互相通信。接衛星網呼叫時，最初由衛星電話110收到軌道衛星120發射的射頻信號，將該信號下變頻到基帶，然後重新調製並通過通信鏈路125發送給蜂窩手機。同樣，在往外打電話時，蜂窩網/PCS電話105通過通信鏈路125將通信信號發送給衛星電話110，衛星電話110則對信號編碼並發射給軌道衛星120。
在本發明的一個優選實施方案裡，通信鏈路125是一個射頻(RF)鏈路，工作在大約是2.5GHz的ISM(工業、科學及醫藥設備)頻帶內，儘管還可以使用其它頻率，這在本領域裡眾所周知。另外，將用大約1W的相對較低的功率電平發射微波信號。因此，這一微波鏈路不使用蜂窩網/PCS的頻帶，也不會出現與這些頻帶有關的任何幹擾、失真或調節。此外，這一微波鏈路利用ISM頻帶使得本發明可以在全球使用，而不會受到當地政府的法規的限制，因為ISM頻帶是不受管理的。
在本發明的另一個優選實施方案裡，在蜂窩網/PCS電話105和衛星電話110之間的微波信號將採用跳頻方式發射，以保證通信鏈路的高質量。但本領域裡的技術人員明白，還可以採用其它的擴頻方式，這在本領域裡眾所周知。有利的是，特定的衛星電話110和跟它對應的蜂窩網/PCS手機105之間的跳頻序列最好是從它們使用的衛星SIM碼導出的，這樣就能為每一對衛星電話110和蜂窩網/PCS手機105提供唯一的跳頻序列。這樣就能減少臨近用戶之間的幹擾。
雖然前面的討論集中於雙模式衛星/蜂窩電話體系，但是本發明的概念仍然可以擴展到其它的實施方案，其中的雙模式蜂窩網/PCS手機105跟一個或更多的輔助蜂窩電話一起使用，這裡每一個輔助蜂窩電話都有它自己的用戶識別碼。這種實施方案的優點是註冊了幾個蜂窩業務的用戶不必攜帶多個蜂窩手機。同樣，雙模式蜂窩網/PCS手機105也可以跟任何其它的高功率通信裝置一起使用，例如，跟汽車電話一起使用。當然，蜂窩網/PCS手機105仍然可以通過前面介紹過的近距離低功率鏈路跟一個或多個輔助蜂窩電話或高功率通信裝置通信。
描述本發明時參考了一個優選實施方案。但對本領域裡的技術人員來說顯而易見，可以用其它的形式而不是這一優選實施方案來實現本發明，這樣做不會偏離本發明的實質。這一優選實施方案是一個說明性的方案，根本不是什麼限制性的方案。本發明的範圍由以下權利要求規定，而不是前面的描述，屬於權利要求的範圍的所有變化和等價方案都屬於本發明。
權利要求
1.一種通信系統，包括有一個近距離低功率收發信機的一個蜂窩電話手機；有一個近距離低功率收發信機的一個輔助電話；和將所述蜂窩電話手機和所述輔助電話直接連接起來的一條近距離低功率通信鏈路。
2.權利要求1的系統，其中的近距離低功率通信鏈路是一條低功率微波鏈路。
3.權利要求2的系統，其中低功率微波鏈路的工作頻帶是ISM頻帶。
4.權利要求1的系統，其中的蜂窩手機包括用來跟兼容的本地蜂窩網/PCS業務通信的一個中頻/射頻模塊；和包含了識別信息的一個SIM卡，該信息使所述蜂窩手機既能通過本地蜂窩網/PCS業務接聽蜂窩電話，又能通過輔助電話接聽電話。
5.權利要求1的系統，其中的輔助電話是一個蜂窩手機。
6.權利要求1的系統，其中的輔助電話是一個汽車電話。
7.權利要求1的系統，其中近距離低功率通信鏈路工作在跳頻模式。
8.權利要求7的系統還包括所述蜂窩電話手機裡的第一個SIM卡；和第二個電話裡的第二個SIM卡，其中的第一個和第二個SIM卡確定了跳頻序列。
9.一種蜂窩/衛星通信系統，包括有一個近距離低功率收發信機的一個蜂窩電話手機；有一個近距離低功率收發信機的一個獨立衛星電話；和將所述蜂窩電話手機和所述獨立衛星電話連接起來的一條近距離低功率通信鏈路。
10.權利要求9的系統，其中的近距離低功率通信鏈路是一條低功率微波鏈路。
11.權利要求10的系統，其中的低功率微波鏈路工作在ISM頻帶。
12.權利要求9的系統，其中的蜂窩手機包括跟兼容的本地蜂窩網/PCS業務通信的一個中頻/射頻模塊；和包括識別信息的一個SIM卡，該信息使所述蜂窩手機既能通過本地蜂窩網/PCS業務接電話又能通過獨立衛星電話和近距離低功率通信鏈路接聽衛星電話。
13.權利要求12的系統，其中的識別信息是一個單獨的用戶識別碼。
14.權利要求12的系統，其中的識別信息包括通過本地蜂窩網/PCS業務接聽電話的第一個用戶識別碼；和通過獨立衛星電話接聽電話的第二個用戶識別碼。
15.權利要求9的系統，其中的獨立衛星電話包括跟軌道衛星通信的一個中頻/射頻模塊；和包括允許所述衛星電話直接從軌道衛星接收衛星通信信號的識別信息的一個SIM卡。
16.權利要求9的系統，其中的近距離低功率通信鏈路工作在跳頻模式。
17.權利要求16的系統還包括蜂窩電話手機裡的第一個SIM卡；和所述獨立衛星電話裡的第二個SIM卡，其中的第一個和第二個SIM卡確定了一個跳頻序列。
18.一種蜂窩/衛星通信裝置，包括一個蜂窩電話手機；一個獨立衛星電話；和在所述蜂窩電話手機和所述獨立衛星電話之間建立近距離低功率通信鏈路的裝置。
19.權利要求18的裝置，其中建立近距離低功率通信鏈路的裝置包括所述獨立衛星電話裡的收發信機裝置，用於從所述蜂窩電話手機接收低功率信號並向它發射低功率信號；和所述蜂窩電話手機裡的收發信機裝置，用於從所述獨立衛星電話接收低功率信號並向它發射低功率信號。
20.權利要求18的裝置，其中的近距離低功率通信鏈路是一條微波鏈路。
21.權利要求20的裝置，其中的近距離低功率微波鏈路工作在ISM頻帶。
22.權利要求18的裝置，其中的獨立衛星電話包括電話識別模塊裝置，用來讓所述獨立衛星電話接收衛星信號。
23.權利要求18的裝置，其中的蜂窩電話手機包括電話識別模塊裝置，用來讓所述蜂窩電話手機接收衛星網絡電話或蜂窩網電話。
24.權利要求23的裝置，其中的電話識別模塊裝置包括一個單獨的用戶識別碼裝置，用來讓所述蜂窩電話手機接收衛星網絡電話和蜂窩網絡電話。
25.權利要求23的裝置，其中的電話識別模塊裝置包括第一個用戶識別裝置，用來讓所述蜂窩電話手機接收衛星網電話；和第二個用戶識別裝置，用來讓所述蜂窩電話手機接收蜂窩網電話。
26.權利要求18的裝置，其中建立近距離低功率通信鏈路的裝置包括產生一個頻率序列的跳頻裝置，上述近距離低功率通信鏈路用這一跳頻序列工作。
全文摘要
在一個雙模式衛星/蜂窩電話系統裡,用戶可以選擇蜂窩網/PCS電話或完整的獨立衛星電話打衛星網絡電話或接聽衛星網絡電話。如果用戶用蜂窩網/PCS電話打電話或接電話,蜂窩網/PCS電話的通信信號將首先在它和衛星電話之間通過一條近距離低功率通信鏈路傳輸。衛星電話則在蜂窩網/PCS電話的近距離內直接跟衛星網絡通信,它的位置最好還在組成衛星網絡的一個或多個衛星的視距內。
文檔編號H04B7/185GK1267412SQ98808139
公開日2000年9月20日 申請日期1998年6月11日 優先權日1997年6月13日
發明者P·D·卡拉比尼斯, N·R·C·賴德貝克, M·科恩拜 申請人:艾利森公司