JP2001267996A - 衛星通信システムにおける通信帯域割当方法及び割当コントローラ - Google Patents

衛星通信システムにおける通信帯域割当方法及び割当コントローラ

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JP2001267996A JP2001055052A JP2001055052A JP2001267996A JP 2001267996 A JP2001267996 A JP 2001267996A JP 2001055052 A JP2001055052 A JP 2001055052A JP 2001055052 A JP2001055052 A JP 2001055052A JP 2001267996 A JP2001267996 A JP 2001267996A
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ウィリアム・エフ・コートニー
Richard L Vogel
リチャード・エル・ヴォーゲル
Raymond M Nuber
レイモンド・エム・ヌバー
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    • H04B7/18578—Satellite systems for providing broadband data service to individual earth stations
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Abstract

(57)【要約】 【課題】トラフィックに応じて通信帯域を効率的に割り
当てる。 【解決手段】帯域コントローラ５０８は、衛生５０２と
ユーザ端末５０６及びゲートウエイ５０４との間の通信
帯域を制御し、ユーザ端末及びゲートウエイのアップリ
ンク効率と、ユーザ端末とゲートウエイ間のトラヒック
比率を含む入力パラメータに基づいてアップリンク割り
当てを決定する。ダウンリンク割当は、アップリンク割
当によって決められたユーザ端末及びゲートウエイに提
供されるトラヒックに基づいて決定される。これによ
り、帯域幅及び待ち時間が大幅に緩和され、通信容量及
びスループットが向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】本発明は、通信システム中の帯域資
源の割当てに関し、特に、衛星通信において通信帯域を
非対称的に割当てる方法及びシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】通信ネットワークは、例えば、インター
ネット、公衆電話システム、及びテレビ局を含めて、何
等かの情報発生ソースを備えており、圧倒的な情報量を
伝送し、かつ受信する。現代の通信システムでは、情報
のかなりの部分がデータ・ストリームに多重化され、そ
の目的地に到達するまでに、衛星アップリンク及びダウ
ンリンクを通して伝送される。例えば、インターネット
・サービス・プロバイダー（ＩＳＰ）は、多数の個々の
受信者へ、衛星を通して情報を伝送することができる。
通信帯域に関する需要に対応するために、現代の通信衛
星は、1秒当たり数ギガビットのアップリンク及びダウ
ンリンク容量を提供する。もちろん、現代の通信衛星
は、設計、打ち上げ、及び操作の各段階において、莫大
な否費用を必要とする。したがって、常に新しい通信衛
星を打ち上げることは、通信システム中の帯域を増大さ
せる上で便利であっても、実行不可能である。むしろ、
既存の通信衛星によって提供される帯域を、最も効率的
に使用されるように割り当てることが必要である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来、通
信システムのコントローラは、個々の端末あるいはグル
ープの端末に対して、等しいアップリンク及びダウンリ
ンク帯域幅を割り当てていた。アップリンク及びダウン
リンク帯域幅を等しく割り当てることは、帯域割当ての
単純な解決策を提供するが、これは、多くの状況におい
てアップリンク及びダウンリンク帯域のニーズが劇的に
異なっているという事実を無視している。例えば、ＩＳ
Ｐの環境では、家庭用コンピュータ端末は、通常、送信
するよりも５〜２０倍多くの情報を受信する。このよう
な状況において、端末へのアップリンク及びダウンリン
ク帯域幅を等しく割り当てることは、アップリンク帯域
の重大な浪費となる。同様に、帯域の浪費は、通信シス
テムの総収入、効率、及びスループットを著しく減少さ
せる。さらに、いくつかの通信システムのコントローラ
は、既に、待ち時間を減らすために端末に過剰の帯域幅
を意図的に提供している。したがって、割り当てられた
追加の帯域は、端末によって使用されないだけでなく、
システムの収益、スループット、及び効率にマイナスの
効果をもたらしている。したがって、衛星通信システム
における通信帯域を割り当てるための改良された方法及
び装置の提供が切望されていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の１つの側面は、
通信システムにおける帯域の非対称的割当てである。本
発明の別の側面は、衛星通信システムにおけるアップリ
ンク及びダウンリンク帯域の非対称的割当てである。本
発明の１つの特徴は、通信システムにおいてアップリン
ク及びダウンリンクの利用効率、アウトバウンド対イン
バウンドのトラヒック比率、及びその他の入力パラメー
タを考慮に入れる帯域幅の割当てである。本発明の別の
特徴は、衛星にコンセントレータが搭載される理由を明
確にする衛星通信システムのアップリンク及びダウンリ
ンク帯域の割当てである。本発明に係る、衛星通信シス
テムにおける帯域を割り振る方法は、ユーザ端末及び１
つ以上のゲートウエイへのアップリンクの割当てを決定
するステップを含む。アップリンクの割当ては、ゲート
ウエイのアップリンク効率と、ユーザ端末のアップリン
ク効率と、ユーザ端末及びゲートウエイ間のトラヒック
比率とに基づくことが望ましい。また、本方法は、ユー
ザ端末及びゲートウエイへのダウンリンクの割当てを決
定する。ダウンリンク割当ては、アップリンク割当てに
よって決定づけられたユーザ端末及びゲートウエイに提
供されるトラヒックに基づくことが望ましい。
【０００５】アップリンク割当て及びダウンリンク割当
てのどちらもが、整数あるいは非整数割当てであっても
よい。アップリンク及びダウンリンクの少なくとも一方
が、割り当て可能なサブチャネルに割り切れる場合、整
数及び非整数割当てが使用されてもよい。アップリンク
が割り切れない場合、整数割当てが使用されてもよい。
いくつかの実例では、アウトバウンド容量を最大限にす
る割当ては、非整数割当てである。アップリンク及びダ
ウンリンクが割り切れない場合に、最大限のアウトバウ
ンド容量に最も近い整数割当てを決定するために、非整
数割当てに近似するアップリンクの整数割当てを評価す
る。
【０００６】本方法は、ダウンリンク割当てを決定する
際に、ダウンリンクに対するアップリンクの相対的サイ
ズ（つまり容量）を考慮に入れる。さらに本方法は、ア
ップリンク割当てに起因する帯域要求に合うように、ゲ
ートウエイ及びユーザ端末のために必要とされるダウン
リンクの適切な数を決定する。利用可能なダウンリンク
の数が十分な場合、本方法は、ダウンリンクに適切な数
を割り当てる。利用可能なダウンリンクの数が十分でな
い場合、本方法は、利用可能なダウンリンクの総合計を
与えるダウンリンク割当てを最大限にする容量を見つけ
出すために、ユーザ端末及びゲートウエイへのダウンリ
ンクの割当てを査定することが望ましい。
【０００７】本発明の衛星通信システムにおける帯域コ
ントローラは、アップリンク及びダウンリンク割当て回
路、及び通信回路を含む。割当て回路は、ゲートウエイ
のアップリンク効率と、ユーザ端末のアップリンク効率
と、ユーザ端末及びゲートウエイ間のトラヒック比率と
に基づいて、ユーザ端末とゲートウエイとに対するアッ
プリンク割当てを決定する。また割当て回路は、アップ
リンク割当てに従ってユーザ端末及びゲートウエイに提
供されるトラヒックに基づいて、ユーザ端末及びゲート
ウエイへのダウンリンク割当てを決定する。
【０００８】さらに帯域コントローラは、設計入力とし
てのパラメータを受け取ることによって、あるいは通信
システムのモニタ入力を査定することによって、ゲート
ウエイのアップリンク効率と、ユーザ端末のアップリン
ク効率と、トラヒック比率とを決定するための入力パラ
メータ決定回路を含むことができる。帯域コントローラ
は、衛星に搭載されるか、あるいはゲートウエイ又はユ
ーザ端末の近傍か遠隔の地上に配置されてもよい。１つ
の実施例では、帯域コントローラは、稼働中の通信シス
テムを評価し、動的にアップリンクとダウンリンクの割
当てを調整する。別の実施例では、帯域コントローラ
が、計画された通信システムのために、前もってアップ
リンクとダウンリンクの割当てを評価する。上記したよ
うに、アップリンクとダウンリンクの割当ては、整数あ
るいは非整数であってもよく、さらに、衛星に搭載され
たマルチプレクサあるいはコンセントレータの有無を考
慮に入れて割り当ててもよい。
【０００９】
【発明の実施の態様】図１は、衛星通信システム１００
に関連する構成要素を示している。通信システム１００
は、衛星１０２と、ゲートウエイ端末１０４と、ユーザ
端末１０６とを含む。また、コントローラ１０８及びモ
ニタ１１０も含んでいる。衛星１０２は、アップリンク
とダウンリンクをサポートするスポット・ビーム１１２
を生成する。例えば、図１は、ゲートウエイ端末のアッ
プリンク１１４、ゲートウエイ端末のダウンリンク１１
６、ユーザ端末のアップリンク１１８及びユーザ端末の
ダウンリンク１２０を示す。また信号チャンネル１２２
も、図１に示されている。好適には、衛星１０２を通し
ての通信に関与する端末のうちの１つが、ゲートウエイ
と呼ばれる高スループットの端末（例えばゲートウエイ
１０４）である。ユーザ端末１０６は一般に、家庭用コ
ンピュータや携帯電話等の小さい端末である。ユーザ端
末は、ウエブをブラウジング可能な個人及びゲートウエ
イ・インターネット・サービス・プロバイダ（ＩＳＰ）
を表す場合もある。ユーザ端末１０６は通常、ゲートウ
エイ１０４がユーザに送信するよりもはるかに少ないト
ラヒックをゲートウエイへ送信する。この比率は、５：
１〜２０：１程度と考えられる。
【００１０】衛星１０２は、任意のタイプの通信衛星で
よい。例えば衛星１０２は、ベントパイプ衛星、アナロ
グ・マルチプレクサ衛星、アナログ交換衛星、ディジタ
ル処理衛星、あるいはこれらの混成のタイプであっても
よい。アップリンク１１４、１１８及びダウンリンク１
１６、１２０は、任意の変調タイプであってもよいし、
任意の物理構成のリンク・レイヤ・プロトコルを持って
もよい。したがって、例えば、アップリンクは、周波数
分割多重あるいは周波数分割マルチ・アクセス（ＦＤＭ
／ＦＤＭＡ）、時分割多重あるいは時分割マルチ・アク
セス（ＴＤＭ／ＴＤＭＡ）、符号分割マルチ・アクセス
（ＣＤＭＡ）技術、あるいは、これら技術の組合せを使
用して形成される。下に記述されるように、個々の周波
数チャンネル、タイムスロットあるいはコード（集合的
に、「サブチャネル」）を提供する帯域は、細分度を任
意の利用可能なレベルまで落として、個々に割り当てら
れてもよいし、あるいは、全アップリンク及びダウンリ
ンクが、多数のサブチャネルから構築される単一の構成
要素として割り当てられてもよい。
【００１１】さらに、下に説明される帯域割当て技術
が、通信システムの有効容量を最大限にするために衛星
に搭載される利用可能な機能を考慮に入れられる。例え
ば、衛星が統計処理マルチプレクサすなわちコンセント
レータ（ダウンリンクにトラヒックを投入する前に、ア
ップリンク内の未使用帯域のいくつかあるいは全部を削
除する）のような凝縮機能を持っている場合、本発明
は、帯域割当ての決定において、以降で説明するよう
に、コンセントレータの存在を考慮することができる。
【００１２】図２は、端末と端末との間で伝送されるト
ラヒックのインバウンド及びアウトバウンドの方向を示
す。図２の（ａ）は、ゲートウエイ１０４から衛星１０
２を介してユーザ端末１０６へ通信行っているトラフィ
ック状態を示し、この状態は、「アウトバウンド」方向
と呼ばれる。アウトバウンド方向のトラヒックの流れ
は、衛星１０２を通して、ゲートウエイのアップリンク
１１４（つまり、アウトバウンド・アップリンク）上を
移動し、ユーザのダウンリンク１２０（つまり、アウト
バウンド・ダウンリンク）上をユーザ端末１０６まで移
動する。同様に、図２の（ｂ）は、「インバウンド」方
向のトラヒックの流れを示し、衛星１０２を通して、ユ
ーザのアップリンク１１８（つまり、インバウンド・ア
ップリンク）上を移動し、ゲートウェイのダウンリンク
１１６（つまり、インバウンド・ダウンリンク）上をゲ
ートウェイ１０４まで移動することを示している。
【００１３】図１を再び参照すると、コントローラ１０
８は、帯域割当てを作成し、かつ修正することが望まし
く、そしてまた、新しい通信システムを開発する場合の
初期計画を作る役割で使用されてもよい。コントローラ
１０８の主な機能は、ユーザ端末１０６及びゲートウエ
イ１０４に衛星アップリンク及びダウンリンク帯域を割
り当てることと、これらの割当てをユーザ端末１０６及
びゲートウエイ１０４に伝えることを含む。これら割当
ては、地球上の通信ネットワークを介することも含め
て、任意のネットワークを介して伝えられてもよい。し
かしながら、望ましい実施例では、コントローラ１０８
は、ユーザ端末１０６及びゲートウエイ１０４に、衛星
１０２を介する信号チャンネル１２２上で、割当てを伝
える。信号チャンネル１２２は、一般的に非常に小さい
の帯域幅を使用し、例えば任意の利用可能なアップリン
クあるいはダウンリンクによって運行されてもよい。
【００１４】モニタ１１０は、周期的にトラヒックの流
れを評価するための、アンテナ及び処理回路、あるいは
他の監視用ハードウェア／ソフトウェアを使用すること
によって、ユーザ端末１０６及びゲートウエイ１０４に
与えられかつ使用される帯域を評価する。モニタ１１０
自体は、オプションである。モニタ１１０が存在しない
場合は、コントローラ１０８が、概算あるいは事前に決
められた値を用いて、動作する。さらに、モニタ１１０
は、コントローラ自体の構成要素であってもよく、遠隔
操作用の独立した装置（コントローラ１０８への適切な
通信接続を備えた）として実装されてもよい。
【００１５】コントローラ１０８は、通信システム及び
利用可能な詳細情報に関するニーズ及び能力に応じて、
非常に精密な又は非常に粗いレベルの精度すなわち細分
度をもって、帯域割当てを行ってもよい。言いかえれ
ば、通信システムは、すべてのアップリンクあるいはダ
ウンリンクに基づいて、帯域を割り当てる能力を含むだ
けであってもよい。一方、より精巧な通信システムで
は、アップリンク及びダウンリンク内で、個々のチャン
ネルあるいはサブチャネル（例えばコードあるいはタイ
ムスロット）という形で帯域を割り当てる能力を含むこ
とになる。以降で説明する帯域割当ては、通信システム
によって課される細分度の制限という観点から見て利用
可能な帯域を最も効率よく使用しているものである。
【００１６】以下の表１は、コントローラ１０８が、そ
の望ましいアップリンク及びダウンリンクを割り当てる
際に考慮することが望ましいパラメータを表している。
【表１】 表１内のパラメータは、例えば、新しい通信システムの
ためのエンジニアリング又はマーケティングの調査に基
づいたものであってもよい。比率Ｒは、通信システムが
稼働する経路において推定される「生来の」非対称であ
る。例えば、ＩＳＰ及びウエブ・サーファのコンテキス
トにおいては、上で示されたように、Ｒは５：１（Ｒ＝
５）〜２０：１（Ｒ＝２０）である可能性がある。
【００１７】利用効率ＵＥは、提供される帯域幅のユニ
ット量の内で、送信されるトラヒック量の推定値を提供
する。例えば、ユーザ・アップリンクは、アップリンク
上で使用される競合の生じるマルチ・アクセス技術（例
えばスロット付きＡＬＯＨＡ）が原因で、２０％あるい
はそれより少ないＵＥuulで稼働する可能性がある。こ
のような技術を用いるのであれば、利用頻度が高いと、
競合する送信者間に許容しがたいレベルの干渉（したが
って待ち時間）を引き起こす。類似したやり方では、そ
の容量の１００％近くダウンリンクを稼働させると、多
数の情報源から集まるトラヒックがダウンリンク容量を
超過することがあるので、衛星上に長い待ち行列（キュ
ー）を生成する。待ち行列が利用可能なメモリ容量を越
えて大きくなることがあり、その時は、データ損失を招
くことになる。
【００１８】一例として、平均して１００ｋｂｐｓを伝
送すると予想される５０％の利用効率を備えた端末は、
２００ｋｂｐｓの帯域幅を要求する。この例では、１０
０ｋｂｐｓの帯域幅が平均して使用され、残りの１００
ｋｂｐｓは、爆発的に増えるトラヒックに直ちに対処す
るための容量を提供する。これにより、余分に提供され
る帯域幅によって、待ち時間が減少される。以下に見ら
れるように、いくつかの実例中では、端末あるいはゲー
トウエイは、平均して必要とする帯域幅を正確に割り当
てられる（つまり、平均されているのであって、余分な
帯域容量はない）。
【００１９】表１で示されるパラメータの説明を続ける
と、用語ＲｅｌＳｉｚｅは、リンクの利用効率あるいは
ローディングを考慮せずに、アップリンク対ダウンリン
クの容量比を示している。言いかえれば、ＲｅｌＳｉｚ
ｅが２の場合、アップリンクがダウンリンクの２倍のト
ラヒックを運ぶことができることを示している。用語Ｎ
ｕｍup及びＮｕｍdownは、割当てに利用可能なアップリ
ンク及びダウンリンクの数を示している。１つの実施例
においては、アップリンク及びダウンリンクは、端末へ
それらがそっくりそのままで割り当てられる。より精巧
な実施例では、アップリンク及びダウンリンク内のサブ
チャネルが、下に述べられる説明及び式に従って、個々
に割り当てられる。したがって、例えば、ユーザ端末へ
のアップリンク割当てが３．３であるとは、３つのアッ
プリンクのすべてと、４番目のアップリンクの１０分の
３のサブチャネルとが、ユーザ端末に割り当てられるこ
とを示している。
【００２０】図３は、コントローラ１０８の望ましい処
理を示すフローチャート３００を示している。ステップ
３０２において、コントローラ１０８は、ユーザのアッ
プリンク帯域幅のメトリック（測定基準）を決定する。
特に、コントローラ１０８は、ＳＵＵＢすなわち特定の
ユーザのアップリンク帯域を決定する。ＳＵＵＢパラメ
ータは、単位当りのゲートウエイのアップリンク帯域に
どれぐらいのユーザのアップリンク帯域を割り当てるべ
きかを、コントローラ１０８に示すためのものであり、
２つのアップリンク利用効率、及びアウトバウンド対イ
ンバウンドのトラヒック比率を結合する。 ＳＵＵＢ＝（ＵＥgwul／ＵＥuul）／Ｒ ［１］
【００２１】次にステップ３０４において、コントロー
ラは、式［２］及び［３］に従って、ゲートウエイ及び
ユーザ端末間で利用可能なアップリンクを暫定的に割り
当てる。 ＴｅｎｔＡｓｓｉｇｎgwul ＝Ｎｕｍup／（１＋ＳＵＵＢ） ［２］ ＴｅｎｔＡｓｓｉｇｎuul ＝Ｎｕｍup＊ＳＵＵＢ／（１＋ＳＵＵＢ） ［３］ ＝Ｎｕｍup−ＴｅｎｔＡｓｓｉｇｎgwul ＴｅｎｔＡｓｓｉｇｎgwulは、暫定的なゲートウエイ用
のアップリンク割当て、ＴｅｎｔＡｓｓｉｇｎuulは、
暫定的なユーザ端末用のアップリンク割当てである。式
［２］と［３］は、ゲートウェイあるいはユーザのいず
れかに利用可能なアップリンクをすべて割り当てるが、
割当ては必ずしも整数のアップリンクになるとは限らな
い。アップリンクがユーザとゲートウェイ間で共有され
る場合、非整数割当てが認められる。共有されない場
合、コントローラ１０８は、整数のアップリンクとなる
よう暫定割当てを調整する。
【００２２】アップリンクの暫定割当ては、アップリン
クが比率Ｒ及び利用効率に従って運行するトラヒックの
合計を最大限にするという意味で、アップリンクの最適
配分である。これ以外の割当ては、より少しのトラヒッ
クしか運行せず、代わりとなる割当てが暫定割当てと異
なれば異なるほど、割当てによるトラヒックは少なくな
る。図４は、ゲートウェイへのアップリンクの割当て
と、その結果生じるアウトバウンド方向で使用されるア
ウトバウンド容量のグラフ４００を示している。グラフ
４００は、ユーザ端末のインバウンド・トラヒックが、
それに応答するゲートウエイからのアウトバウンド・ト
ラヒックを生成するということを反映している。したが
って、ユーザ端末がインバウンド伝送に対して、ある量
より少ないアップリンク帯域幅しか持たない場合、それ
に対応するゲートウエイのアウトバウンド・トラヒック
は減少する。図４は、Ｎｕｍup＝７、Ｒ＝１０、ＵＥ
gwul＝１．０、及びＵＥuul＝０．３である状態を示し
ている。ＵＥgwul＝１．０で、アウトバウンド容量は
５．２５ユニットのトラヒックであるため、式［ｌ］、
［２］及び［３］により、ＴｅｎｔＡｓｓｉｇｎgwul＝
５．２５、及びＴｅｎｔＡｓｓｌｇｎuul＝１．７５と
なる。点４０２は暫定割当てを示す。
【００２３】先に注記したように、コントローラ１０８
が整数のアップリンク又はダウンリンクを単に割り当て
てもよい。そのようなシステムでは、コントローラ１０
８が、暫定割当て（それがまだ整数割当てでない場合）
に近い整数割当てを評価する。このようにして、図４で
は、コントローラ１０８は、ゲートウエイに５つのアッ
プリンク、ユーザ端末に２つのアップリンクを割り当て
ることによって（点４０４）、あるいはゲートウエイに
４つのアップリンク、ユーザ端末に３つのアップリンク
を割り当てることによって（点４０６）、搬送されるア
ウトバウンド・トラヒックを評価する。点４０４でのア
ウトバウンド容量は、５つの完全ユニット（単位）であ
る。点４０６でのアウトバウンド容量は、３ユニットだ
けである（６つの完全ユニットのトラヒックを運行する
ことができる、６つの完全アップリンクを割り振られて
いるが）。それは、ＵＥuul＝０．３（すなわち、平均
して０．３ユニットのトラヒック）でユーザ端末に割り
当てられる残りの１つのアップリンクだけが、Ｒ＝１０
倍のアウトバウンド・トラヒック（３ユニット）となる
からである。
【００２４】図３に戻って、ステップ３０６において、
コントローラ１０８は、最良の実現可能なアップリンク
割当てを見つけるために、暫定割当てのどちらの側でも
整数の解決策を評価する。すなわち、コントローラ１０
８は、 ＡｓｓｉｇｎＡgwul ＝ｃｅｉｌｉｎｇ（ＴｅｎｔＡｓｓｉｇｎgwul） ＡｓｓｉｇｎＡuul ＝ｆｌｏｏｒ（ＴｅｎｔＡｓｓｉｇｎuul） ［４Ａ］ ＡｓｓｉｇｎＢgwul ＝ｆｌｏｏｒ（ＴｅｎｔＡｓｓｉｇｎgwul） ＡｓｓｉｇｎＢuul ＝ｃｅｉｌｉｎｇ（ＴｅｎｔＡｓｓｉｇｎuul） ［４Ｂ］ の割当てを考慮する。たたし、上記式において、ｃｅｉ
ｌｉｎｇ（ｉ）とは、ｉ以上の最も小さな整数を表し、
ｆｌｏｏｒ（ｊ）とは、ｊ以下の最も大きな整数を表し
ている。
【００２５】１つの実施例では、コントローラ１０８
は、ゲートウエイへのアップリンクであるＵＬｇｗ、及
びユーザへのアップリンクであるＵＬｕの割当てのトラ
ヒック容量の基準として、ゲートウエイのアップリンク
中で搬送される実トラフィックを使用する。ユーザ端末
のアップリンク中で搬送されるトラヒックが、ゲートウ
エイのアップリンク中で運行されるトラヒックのｌ／Ｒ
であるため、この基準は適切である。図４で示される状
況では、 ＡｓｓｉｇｎＡgwul＝６ ＡｓｓｌｇｎＡuul＝１ ＡｓｓｉｇｎＢgwul＝５ ＡｓｓｌｇｎＢuul＝２ である。
【００２６】次に、ステップ３０８において、コントロ
ーラは、 ＣａｒｒｉｅｄＵｐ（ＵＬｇｗ，ＵＬｕ） ＝ｍｉｎｉｍｕｍ（ＵＬｇｗ＊ＵＥgwul，Ｒ＊ＵＬｕ＊ＵＥuul） ［５］ に従って、ゲートウエイのアップリンク中で搬送される
トラヒックを決定する。コントローラは、式［４Ａ］及
び［４Ｂ］に基づいた割当ての各々に対するＣａｒｒｉ
ｅｄＵｐを決定し、次にステップ３１０で、２つの割当
てのどちらがより大きな容量を与えるかに応じて、最終
アップリンク割当てを作る。
【００２７】ＣａｒｒｉｅｄＵｐ（Ａｓｓｉｇｎ
Ａgwul，ＡｓｓｉｇｎＡuul）が、ＣａｒｒｉｅｄＵｐ
（ＡｓｓｉｇｎＢgwul，ＡｓｓｉｇｎＢuul）以上であ
る場合、 Ａｓｓｉｇｎgwul＝ＡｓｓｉｇｎＡgwul Ａｓｓｌｇｎuul＝ＡｓｓｉｇｎＡuul ［６Ａ］ であり、そうでない場合は、 Ａｓｓｉｇｎgwul＝ＡｓｓｉｇｎＢgwul Ａｓｓｉｇｎuul＝ＡｓｓｉｇｎＢuul ［６Ｂ］ である。図４で示されるシナリオ（以下の方程式で達成
される）の中で、ＣａｒｒｉｅｄＵｐ（ＡｓｓｉｇｎＡ
gwul、ＡｓｓｉｇｎＡuul）＝３であり、Ｃａｒｒｉｅ
ｄＵｐ（ＡｓｓｉｇｎＢgwul、ＡｓｓｉｇｎＢuul）＝
５より小さいので、Ａｓｓｉｇｎgwul＝ＡｓｓｉｇｎＢ
gwul＝５、及びＡｓｓｉｇｎuul＝ＡｓｓｉｇｎＢuul＝
２となる。
【００２８】次に、図３の矢線３１２によって示される
ように、コントローラ１０８はゲートウエイ及びユーザ
にダウンリンクを割り当てる処理を開始する。コントロ
ーラ１０８は、アップリンクによってダウンリンクに提
供されるトラヒックすべてが地上に搬送されるような割
当てを作ることが望ましい。利用可能なダウンリンク
数、及びダウンリンクの利用効率が充分である場合、そ
のような割当てが達成される。十分ではない場合、コン
トローラ１０８は、アウトバウンド及びインバウンド方
向のトラヒックの最大可能量を導出することが望まし
い。コントローラ１０８は、下に概要が述べられるアプ
ローチを用いて、この最大量を導出する。まずステップ
３１４で、コントローラは、ゲートウエイのダウンリン
ク及びユーザのダウンリンクに提供されるトラヒック量
を決定する。この決定は、衛星がコンセントレーション
（凝縮）能力を持っているかどうかに依存する。言いか
えれば、その決定は、ダウンリンクにトラヒックを提供
する前に、衛星が未使用のアップリンク帯域を廃棄する
ことができるかどうかに依存する。
【００２９】衛星がトラヒックをコンセントレートする
場合、ユーザのダウンリンク及びゲートウエイのダウン
リンクに提供されるトラヒック（ＴＯ）は、 ＴＯudl＝ＣａｒｒｉｅｄＵｐ（Ａｓｓｉｇｎgwul、Ａ
ｓｓｉｇｎuul） ＴＯgwdl＝（１／Ｒ）ＣａｒｒｉｅｄＵｐ（Ａｓｓｉｇ
ｎgwul、Ａｓｓｉｇｎuul） である。図４の例で、衛星がトラヒックをコンセントレ
ートするならば、ＴＯud l＝５及びＴＯgwdl＝０．５で
ある。すなわち、ダウンリンクに提供されるトラヒック
は、アップリンクの部分だけが有用なデータを運ぶとい
う事実を反映するため、コンセントレーションによって
調整される。その残りはトラヒックを運行せず、ダウン
リンク送信の前に廃棄される。
【００３０】衛星がアウトバウンド・トラヒックをコン
セントレートしない場合、ユーザのダウンリンク及びゲ
ートウエイのダウンリンクに提供されるトラヒック（Ｔ
Ｏ）は、 ＴＯudl＝Ａｓｓｉｇｎgwul ＴＯgwdl＝Ａｓｓｉｇｎuul である。図４の例で、衛星がトラヒックをコンセントレ
ートしないならば、ＴＯ udl＝５及びＴＯgwdl＝２であ
る。言いかえれば、ダウンリンクに提供されるトラヒッ
クは、コンセントレートしないなら、対応するアップリ
ンクに到着するトラヒックと正確に等しいく、何も廃棄
されない。
【００３１】コントローラは次に、ステップ３１６で、
次の式を使用して、ダウンリンク帯域に対するニーズを
決定するために、提供されたトラヒック値と、ダウンリ
ンクに対するアップリンクの相対的サイズと、ダウンリ
ンクの利用効率とを結合する。 Ｎｅｅｄgwdl＝ＲｅｌＳｉｚｅ＊ＴＯgwdl／ＵＥgwdl ［７］ Ｎｅｅｄudl＝ＲｅｌＳｉｚｅ＊ＴＯudl／ＵＥudl ［８］ 図４の例で、コンセントレートを行い、ＲｅｌＳｉｚｅ
＝２、ＵＥgwdl＝０．７、及びＵＥudl＝１．０である
と仮定すると、 Ｎｅｅｄgwdl＝２＊（０．５／０．７）＝１．４３ Ｎｅｅｄudl＝２＊（５／１．０）＝１０ となる。
【００３２】ｃｅｉｌｉｎｇ（Ｎｅｅｄgwdl）＋ｃｅｉ
ｌｉｎｇ（Ｎｅｅｄudl）が、Ｎｕｍdown以下である場
合、コントローラ１０８（ステップ３１８で）は、ゲー
トウェイにｃｅｉｌｉｎｇ（Ｎｅｅｄgwdl）ダウンリン
クを、及びユーザにｃｅｉｌｉｎｇ（Ｎｅｅｄudl）を
割り当てることが望ましい。余分なダウンリンクは、予
備に保有されてもよいし、あるいは望ましい任意の方式
で割り当てられてもよい。反対に、Ｎｕｍdownが全体の
必要を満たすのに充分でない場合、たとえアップリンク
されたトラヒックのすべてに割当てが充分に引き渡され
なくても、コントローラ１０８は、システムの全体的な
スループットを最大限にする割当てを見つけることが望
ましい。実際のシステムでは、アップリンクされるトラ
ヒックが、割当てから生じる最大のダウンリンク容量と
一致するように減らされることになる。
【００３３】ダウンリンクが割り切れて、アップリンク
の端数がダウンリンクに回されてもよいシステムでの最
適割当は、 ＴｅｎｔＡｓｓｉｇｎgwdl ＝Ｎｕｍdown＊Ｎｅｅｄgwdl／（Ｎｅｅｄgwdl＋Ｎｅｅｄudl） ［９］ ＴｅｎｔＡｓｓｉｇｎudl ＝Ｎｕｍdown＊Ｎｅｅｄudl／（Ｎｅｅｄgwdl＋Ｎｅｅｄudl） ［１０］ ＝Ｎｕｍdown−ＴｅｎｔＡｓｓｉｇｎgwdl である。図４の例に対して、Ｎｕｍdown＝１０と仮定す
ると、 ＴｅｎｔＡｓｓｉｇｎgwdl＝１０＊１．４３／（１．４
３＋１０）＝１．２５ ＴｅｎｔＡｓｓｉｇｎudl＝１０＊１０／（１．４３＋
１０）＝８．７５ である。
【００３４】しかしながら、いくつかのシステムでは、
コントローラ１０８がゲートウエイあるいはユーザ端末
に排他的に各ダウンリンクを割り当てている。さらに別
のシステムでは、コンセントレートされず、したがって
それら全部がダウンリンクされる（さもなければ、廃棄
される）アップリンクがある。これらのシステムにおけ
るコントローラ１０８の操作を、下に説明する。各割当
てが整数のダウンリンクである場合、コントローラ１０
８は、代わりのダウンリンク割当てのトラヒック容量を
調べる。コントローラ１０８は、容量へのダウンリンク
の代わりの割当てから、前の式を逆方向に計算する作業
を行う。容量の基準は、式［５］を使用して得られたＣ
ａｒｒｉｅｄＵｐ値であることが望ましい。
【００３５】コントローラ１０８は、ゲートウエイに割
り当てられたＤＬgwダウンリンク、及びユーザ端末に割
り当てられたＤＬuダウンリンクの代わりの割当てを考
慮する（ステップ３２０）。その後、コントローラ１０
８が、それらに提供されるトラヒックを運行するための
ダウンリンク容量を決定することが望ましい。式［７］
及び［８］は、提供される同等のトラヒックを生み出す
ために修正されてもよく、修正されたＥＴＯ式は以下の
式［１１］及び［１２］で示される。ＥＴＯは、その時
点で考慮中であるダウンリンク割当てを満たすであろ
う、提示されたトラヒック量である。（ＥＴＯは、アッ
プリンクの容量と等しいユニットで測定される。） ＥＴＯgwdl＝ＤＬｇｗ＊ＵＥgwdl／ＲｅｌＳｉｚｅ ［１１］ ＥＴＯudl＝ＤＬｕ＊ＵＥudl／ＲｅｌＳｉｚｅ ［１２］ 例えば、コントローラ１０８が、割当てＤＬｇｗ＝３及
びＤＬｕ＝７を評価していると仮定すると、 ＥＴＯgwdl＝３＊０．７／２＝１．１ ＥＴＯudl＝７＊１．０／２＝３．５ となる。
【００３６】アップリンクされたトラヒックがコンセン
トレートされない場合、アップリンクされたトラヒック
は、分割できない定量の完全なアップリンクの状態で下
に搬送される。したがって、コンセントレーションがな
されない場合、コントローラ１０８は、ＥＴＯ値を整数
に切り捨てることにより補正する（ステップ３２２）。
コンセントレーションされないトラヒックの場合に仮定
される１つの制限は、商（ＵＥ／ＲｅｌＳｉｚｅ）が１
以上であるということであり、そうでなければ、そのア
ップリンクはダウンリンクに適合しないことになる。ま
た、トラヒックがコンセントレーションされる場合は、
商の制限が適用されない。さらに、アウトバウンド経路
及びインバウンド経路のどちらか一方、あるいは両方
が、コンセントレートされたり、片方に関係なくコンセ
ントレートされなかったりすることにもある。本発明
は、これらの場合にも適用される。例えば、コンセント
レートされない経路では、ＥＴＯ値は切捨てによって補
正され、コンセントレートされる経路では、切り捨てら
れない。
【００３７】次にコントローラ１０８は、ステップ３２
４において、ＥＴＯを等価なアップリンク、すなわちＥ
ＵＬに変換する。等価なアップリンクは、アップリンク
利用効率が考慮に入れられる場合、ダウンリンクにＥＴ
Ｏトラヒックを提供するアップリンク数である。コンセ
ントレートする方向としない方向との区別は、できれば
衛星を通してなされることが望ましい。両方の方向がコ
ンセントレートされるのであれば、ＥＵＬは、 ＥＵＬｇｗ ＝ｍｉｎｉｍｕｍ（Ａｓｓｉｇｎgwul、ＥＴＯudl／ＵＥgwul） ［１３］ ＥＵＬｕ ＝ｍｉｎｉｍｕｍ（Ａｓｓｉｇｎuul、ＥＴＯgwdl／ＵＥuul） ［１４］ を用いて求められる。ただし、ＡｓｓｉｇｎgwulとＡｓ
ｓｉｇｎuulは、式［６Ａ］あるいは［６Ｂ］から得ら
れたアップリンク割当てである。これらは、衛星が衛星
にアップリンクされるより多くのトラヒックをダウンリ
ンクすることができないので、ここに含まれる。
【００３８】コントローラ１０８は、ステップ３２６に
おいて、 ＴＣ ＝ｍｉｎｉｍｕｍ（ＥＵＬｇｗ＊ＵＥgwul、Ｒ＊ＥＵＬｕ＊ＵＥuul） ［１５］ として、トラヒック（ＴＣ）を決定する。図４の例に対
しては、 ＥＵＬgw＝ｍｉｎ（５、３）＝３ ＥＵＬu＝ｍｉｎ（２、１／０．３）＝ｍｉｎ（２、
３．３３）＝２ ＴＣ＝ｍｉｎ（３＊１、１０＊２＊０．３）＝ｍｉｎ
（３、６）＝３ となる。
【００３９】どちらの経路もコンセントレートされない
場合、ＥＵＬは、 ＥＵＬgw ＝ｍｉｎｉｍｕｍ（Ａｓｓｉｇｎgwul、ＥＴＯudl） ［１６］ ＥＵＬu ＝ｍｉｎｉｍｕｍ（Ａｓｓｉｇｎuul、ＥＴＯgwdl） ［１７］ を用いて求められ、この場合もやはり、トラヒックＴＣ
は、式［１５］を用いて決定される。上記の例に対して
は、 ＥＵＬgw＝ｍｉｎ（５、３．５）＝３．５ ＥＵＬu＝ｍｉｎ（２、１．１）＝１．１ ＴＣ＝ｍｉｎ（３．５＊１、１０＊１．１＊Ｏ．３） ＝ｍｉｎ（３．５、３．３）＝３．３ である。
【００４０】１つの経路がコンセントレートされ他方が
されない場合、ＥＵＬは、コンセントレートされる経路
に従う式［１３］、［１４］、［１６］、及び［１７］
の中から選ぶことによって、そしてその結果に式［１
５］を適用することで見いだされる。コントローラ１０
８は、すべての可能なダウンリンク割当てに対して、こ
のプロセスを繰り返すことが望ましい。ＴＣに対して最
も大きな値を得る割当てが選択される（ステップ３２
８）。割当て値は、帯域割当てメッセージ中の、ゲート
ウエイ及びユーザへの通信用のＡｓｓｉｇｎgwdl及びＡ
ｓｓｉｇｎudlの中に入れられる。別の例として、アッ
プリンク及びダウンリンクをそれらのそっくりそのまま
の状態で、ユーザ又はゲートウエイに分配する、コンセ
ントレーションを行う衛星を考えると、関連する入力量
は表２に示される。
【表２】
【００４１】上の式から得られる値は次のとおりであ
る。 ［１］ ＳＵＵＢ＝（０．８／０．２）／１０＝０．４ ［２］ ＴｅｎｔＡｓｓｉｇｎgwul＝１０／（１＋０．
４）＝７．１４ ［３］ ＴｅｎｔＡｓｓｉｇｎuul＝１０＊０．４／
（１＋０．４）＝２．８６ ［４Ａ］ ＡｓｓｉｇｎＡgwul＝８、Ａｓｓｉｇｎuul
＝２ ［４Ｂ］ Ａｓｓｉｇｎgwul＝７、Ａｓｓｉｇｎuul＝
３ ［５］ ［４Ａ］に適用されるＣａｒｒｉｅｄＵｐは４
となり、［４Ｂ］に適用されるＣａｒｒｉｅｄＵｐは
５．６となる ［６Ａ］ 適用されない ［６Ｂ］ Ａｓｓｉｇｎgwul＝７、Ａｓｓｉｇｎｕｕ１
＝３ 衛星はインバウンド及びアウトバウンド方向の両方で凝
縮するので、提供されるトラヒックは、 ＴＯudl＝ＣａｒｒｉｅｄＵｐ＝５．６ ＴＯgwdl＝（１／１０）ＣａｒｒｉｅｄＵｐ＝０．５６ となる。したがって、 ［７］ Ｎｅｅｄgwdl＝１＊０．５６／０．７＝０．８ ［８］ Ｎｅｅｄudl＝１＊５．６／１＝５．６
【００４２】ｃｅｉｌｉｎｇ（Ｎｅｅｄgwdl）＋ｃｅｉ
ｌｉｎｇ（Ｎｅｅｄudl）＝１＋６＜＝１０なので、コ
ントローラ１０８は、Ａｓｓｉｇｎgwdl＝１及びＡｓｓ
ｉｇｎudl＝６を設定する。容量がダウンリンク側によ
って制限されていないので、システムの容量ＴＣは、ア
ップリンク容量に等しい。ゲートウエイのアップリンク
容量としてこの容量を測定すると（つまり、Ｃａｒｒｉ
ｅｄＵｐgwulを用いると）、その容量は５．６リンク値
のトラヒックとなる。
【００４３】従来の対称的な割当てを使用すると、コン
トローラは、Ａｓｓｉｇｎgwul、Ａｓｓｉｇｎuul、Ａ
ｓｓｉｇｎgwdl及びＡｓｓｉｇｎudlのそれぞれに等し
く５を割り当てることになる。システムは、ゲートウエ
イのアップリンクの容量（５＊０．８＝４リンク値のト
ラヒック）によって制約される。したがって、非対称的
割当ては、対称的な割当てよりも４０％多いトラヒック
を搬送することができる。さらに、コントローラ１０８
がシステム設計計画中に使用されれば、システム設計者
は、１０のアップリンクをサポートするために７つのダ
ウンリンクだけが要求されるという事実が分かるであろ
う。システムの設計に非対称性を組み入れることによっ
て、浪費されていた重大な衛星資源を、他のビームをサ
ポートしたり、また衛星の有効容量を増大するために使
用することができる。
【００４４】図５及び図６を参照して、上記した本発明
の一般的な説明に追加される非対称的帯域割当ての例を
説明する。図５は、コンセントレートしないベントパイ
プ衛星５０２と、ゲートウエイ５０４と、多数のユーザ
端末５０６とを含む通信システム５００を示す。コント
ローラ５０８は、衛星５０２によって生成されたスポッ
トビーム５１０の中に存在する。さらに図５は、３つの
ゲートウエイ用のアップリンク５１２と、１つのゲート
ウエイ用のダウンリンク５１４、３つのユーザ端末用の
ダウンリンク５１６、１つのユーザ端末用のアップリン
ク５１８と、信号チャンネル５２０とを示す。アップリ
ンク５１２、５１８及びダウンリンク５１４、５１６が
割り当てられる方法について、下に説明するる。
【００４５】通信システム５００に対して、表３で示し
たパラメータが適用されるものと仮定する。
【表３】
【００４６】上の式を計算すると、次のようになる。 ［ｌ］ ＳＵＵＢ＝（１／０．３）／１０＝０．３３ ［２］ ＴｅｎｔＡｓｓｉｇｎgwul＝４／（１＋０．３３）＝３．０１ ［３］ ＴｅｎｔＡｓｓｉｇｎuul＝４＊０．３３／（１＋０．３３） ＝０．９９ ［４Ａ］ ＡｓｓｉｇｎＡgwul＝４、Ａｓｓｉｇｎuul＝０ ［４Ｂ］ Ａｓｓｉｇｎgwul＝３、Ａｓｓｉｇｎuul＝１ ［５］ ［４Ａ］に適用されるＣａｒｒｉｅｄＵｐは０となり、［４Ｂ］に適用 されるＣａｒｒｉｅｄＵｐは３となる。 ［６Ａ］ 適用されない。 ［６Ｂ］ Ａｓｓｉｇｎgwul＝３、Ａｓｓｉｇｎuul＝１ 衛星がコンセントレートしないので、提供されるトラヒックは、ＴＯudl＝３ 、ＴＯgwdl＝ｌとなる。したがって、 ［７］ Ｎｅｅｄgwdl＝１＊１／１＝１ ［８］ Ｎｅｅｄudl＝１＊３／１＝３
【００４７】ｃｅｉｌｉｎｇ（Ｎｅｅｄgwdl）＋ｃｅｉ
ｌｉｎｇ（Ｎｅｅｄudl）＝１＋３＜＝４なので、コン
トローラ５０８は、Ａｓｓｉｇｎgwdl＝１及びＡｓｓｉ
ｇｎ udl＝３を設定する。通信システム５００の容量Ｔ
Ｃは、アップリンク容量に等しいか、あるいは３ユニッ
トのトラヒックである（各アップリンクが１ユニットの
トラヒックを搬送すると仮定して）。従来の対称的な割
当てを使用すると、コントローラは、Ａｓｓｉｇ
ｎgwul、Ａｓｓｉｇｎuul、Ａｓｓｉｇｎgwdl及びＡｓ
ｓｉｇｎudlのそれぞれに等しく２を割り当てることに
なる。システムは、ゲートウエイ・アップリンクの容量
（２＊１＝２ユニットのトラヒック）によって制約され
る。したがって、非対称的割当ては、対称的な割当てよ
りも５０％多いトラヒックを搬送可能である。衛星５０
２が、アップリンク５１２，５１８及びダウンリンク５
１４、５１６に等しい帯域を備えるスポットビーム５１
０を提供していることに注意すべきである。供給された
アップリンク及びダウンリンク帯域幅の合計は、バラン
スがとれているかあるいは等しいけれども、コントロー
ラ３０８はそれを非対称的に割り当てている。
【００４８】図６は、より複雑な通信システム６００に
おいて、帯域を割り当てる本方法のアプリケーションを
示す。図６は、通信システム６００の有効範囲である３
つのスポットビーム（６０４のビーム１、６０６のビー
ム２、及び６０８のビーム３）を提供する衛星６０２を
示す。６０４のビーム１はユーザ端末６１０を含み、６
０６のビーム２はユーザ端末６１２を含み、６０８のビ
ーム３は、ユーザ端末６１４と、コントローラ６１６
と、ゲートウエイ及びモニタ６１８とを含む。また衛星
６０２が統計処理マルチプレクサ６２０（つまりコンセ
ントレータ）を積んでいる。図６はまた、信号チャンネ
ル６２２と、多数のアップリンク６２６、６３０、６３
４及び６３６と、ダウンリンク６２４、６２８、６３２
及び６３８も示している。
【００４９】以下の表４は、図６に示したシステムのパ
ラメータを表している。
【表４】
【００５０】上の式を計算すると、次のようになる。 ［１］ ＳＵＵＢ＝（１／Ｏ．３）／１０＝０．３３ ［２］ ＴｅｎｔＡｓｓｉｇｎgwul＝９／（１＋０．３３）＝６．７７ ［３］ ＴｅｎｔＡｓｓｉｇｎuul＝９＊０．３３／（１＋０．３３） ＝２．２３ ［４Ａ］ ＡｓｓｉｇｎＡgwul＝７、Ａｓｓｉｇｎuul＝２ ［４Ｂ］ Ａｓｓｉｇｎgwul＝６、Ａｓｓｉｇｎuul＝３ ［５］ ［４Ａ］に適用されるＣａｒｒｉｅｄＵｐは６となり、［４Ｂ］に適用 されるＣａｒｒｉｅｄＵｐは６となる。 ［６Ａ］ 適用されない。 ［６Ｂ］ 通信システム６００は、３つの異なったビーム６０４、６０６、６０ ８をサポートする少なくとも３つのアップリンクを必要とするので、Ａｓｓｉｇ ｎgwul＝６、Ａｓｓｉｇｎuul＝３となる。 衛星６０２がコンセントレートするので、提供されるトラヒックは、 ＴＯudl＝６ ＴＯgwdl＝０．６ のようになる。したがって、 ［７］ Ｎｅｅｄgwdl＝１．５＊０．６／１＝０．９ ［８］ Ｎｅｅｄudl＝１．５＊６／１＝９
【００５１】ｃｅｉｌｉｎｇ（Ｎｅｅｄgwdl）＋ｃｅｉ
ｌｉｎｇ（Ｎｅｅｄudl）＝１＋９＝１０＜＝１０なの
で、コントローラ６１６はＡｓｓｉｇｎgwdl＝１及びＡ
ｓｓｉｇｎudl＝９を設定する。３つのユーザ端末ダウ
ンリンク６２４、６２８、６３２が、各スポットビーム
６０４、６０６、６０８に配置される。図６に示される
割当ては、通信システム６００に、９トラヒック・ユニ
ットのトラヒック容量を与える。またシステム設計者
は、最大スループット動作のために１０個のアップリン
クが要求されないので、（１０個のダウンリンクに一致
させるために）１０番めのアップリンクのための回路を
含む必要がない。この例において、帯域幅の従来の割当
ては、５つのユーザ端末用のアップリンク及びダウンリ
ンク、及び５つのゲートウエイ用のアップリンク及びダ
ウンリンクという結果になる。６０４のビーム１及び６
０６のビーム２には、２つのユーザのアップリンク及び
ダウンリンクが割り当てられ、また６０８のビーム３に
は１つのユーザのアップリンク及びダウンリンク、及び
４つのゲートウエイのアップリンク及びダウンリンクを
割り当てられている。従来のシステム容量は、５つのト
ラフィック・ユニットになっている。本発明によれば、
コントローラ６１６によって分配される帯域幅割当て
は、システム容量を８０％増大する。
【００５２】しかしながら、通信システム６００では、
コントローラ６１６が、アップリンクとダウンリンクの
非対称的な提供を生み出す。６０４のビーム１及び６０
６のビーム２には、それぞれ３つのダウンリンク６２４
（ユーザ端末６１０用の）及び６２８（ユーザ端末６１
２用の）と、１つのアップリンク６２６（ユーザ端末６
１０用の）及び６３０（ユーザ端末６１２用の）が割り
当てられる。６０８のビーム３には、３つのダウンリン
ク６３２と１つのアップリンク６３４が、ユーザ端末６
１４に割り当てられ、６つのアップリンク６３６と１つ
のダウンリンク６３８が、ゲートウエイ６１８へ割り当
てられる。非対称的な割当てにより、システム容量が大
幅に増大される。
【００５３】図７は、上記した帯域幅の配分を決定する
ために使用されるコントローラ７００のブロック図を示
す。コントローラ７００は、入力パラメータ決定回路７
０２と、アップリンク及びダウンリンク割当て回路（割
当て回路）７０４と、通信回路７０６とを含む。コント
ローラ７００は、エンジニアリングあるいはマーケティ
ングの入力７０８から、あるいはコントローラ入力７１
０からの入力パラメータを受け取る。コントローラ７０
０は、ゲートウエイ端末及びユーザ端末へ、アップリン
ク及びダウンリンクの割当て情報を、ゲートウエイ出力
７１２及びユーザ端末出力７１４から伝送する（その出
力の両方は、例えば、単一の信号チャンネルを通して情
報を送る送信器に連結していてもよい）。
【００５４】入力パラメータ決定回路７０２は、通信シ
ステムを設計するかあるいは操作するためのパラメータ
を、ダイレクトに受け取るか（例えば、マーケティング
調査から）、あるいは、決定する（モニタ１１０の情報
から）。入力パラメータは、表１に示されるものに一致
することが望ましい。上記したように、既知の入力パラ
メータを用いて、割当て回路７０４は、ユーザ端末及び
ゲートウエイ端末へのアップリンク及びダウンリンクの
割当てを決定する。割当て回路７０４がアップリンクと
ダウンリンクの適切な配分を決定した後、通信回路７０
６は、ゲートウエイ及びユーザ端末に対して、アップリ
ンク及びダウンリンクの割当てを通信する、適切なメッ
セージ（任意のサポートされたフォーマットで）を生成
する。通信回路７０６は、例えば、この目的のために、
ユーザ端末及びゲートウエイによって受信される単一の
信号チャンネルを使用する。一般的に、コントローラ７
００は、メモリからの命令を実行する汎用的にプログラ
ムされたコンピュータとして、あるいはハードウェアと
してのいずれかとして、１つ以上の汎用ＣＰＵ、ＤＳＰ
あるいはＡＳＩＣを用いて、あるいはディスクリート・
ロジックを用いて実現されてもよい。
【００５５】コントローラ７００が、設計用のツール、
及び操作上のツールの両方として使用されてもよい。設
計用ツールとして、コントローラ７００は、通信システ
ムに組み込まれるためのアップリンク及びダウンリンク
数を決定し、ゲートウエイ及びユーザ端末にアップリン
ク及びダウンリンクの割当てを決定し、各衛星ビームに
配置されるべきアップリンク及びダウンリンク数を（ユ
ーザがサービスを利用する期待度、及びゲートウエイが
計画されている場所に基づいて）決定するために使用さ
れる。設計用のツールとしてのコントロールは、まず、
所定のあるいは事前に決められた入力パラメータを格納
し、上記の式に照らして残りのパラメータ（例えばＮｕ
ｍdown）を決定するために使用される。操作上のツール
として、コントローラ７００は、既存の通信システムに
おいて、半固定的あるいは動的に変化することを基準
に、アップリンク及びダウンリンクを、周期的に（例え
ば、日、週、月あるいは年に一度）配分するため、また
再配分するために使用される。
【００５６】コントローラ７００は、衛星に搭載されて
もよいし、あるいは地上にあってもよい。コントローラ
７００が地上にある場合、他の地上エレメントと共同設
置されるか、あるいは適切なワイヤか無線の相互接続で
もって地上要素から離れて配置されてもよく、どちらで
もシステム設計において適宜選択される。上記したよう
に、コントローラ７００はさらに、ゲートウエイ及びユ
ーザに割り当てられるアップリンク及びダウンリンクの
数を単に決定するだけではなく、複数のゲートウエイ及
び衛星ビームと共に、多くのビーム中のアップリンク及
びダウンリンクの配分を決定するために使用される。こ
のように、本発明は、衛星を通しての端末間のインバウ
ンド及びアウトバウンド通信が部分的に非対称であるこ
とに基づいて、通信帯域を割り当てる。その帯域割当て
は、帯域幅及び待ち時間の両方の観点で、端末の実際の
ニーズに適合する。その結果、その帯域割当ては、通信
システムの通信容量、収益及びスループットを著しく増
大させることができる。
【００５７】本発明の特定のエレメント、実施例及びア
プリケーションが示され記述されたが、本発明はそれに
制限されないことが理解されるであろう。すなわち、特
に先の教えを考慮に入れて、この分野の技術を持つ人々
によって修正が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】衛星通信システム１００に関与する構成要素を
示す説明図である。
【図２】衛星通信システム中のトラヒックのインバウン
ド及びアウトバウンドの方向を示す図である。
【図３】本発明のコントローラによって実行される非対
称的帯域の割当てのプロセスを示すフローチャートであ
る。
【図４】最大のアウトバウンド容量を提供する非整数ア
ップリンク割当てにおける、アップリンクの中で最も近
い整数割当てを表わすグラフである。
【図５】衛星通信システム中の非対称的帯域割当ての例
を示す説明図である。
【図６】衛星通信システムの中で３つのスポットビーム
にまたがる非対称的帯域割当ての例を示す説明図であ
る。
【図７】本発明に係る、通信システム中の帯域幅を分配
するために使用されるコントローラのブロック図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リチャード・エル・ヴォーゲル アメリカ合衆国カリフォルニア州90274, パロス・ヴァーデス・エステイツ，ヴィ ア・アニタ 2553 (72)発明者 レイモンド・エム・ヌバー アメリカ合衆国カリフォルニア州90275, ランチョ・パロス・ヴァーデス，アルヴァ レズ・ドライブ 27919

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 衛星通信システムにおける通信帯域を割
    り当てるための方法において、 ゲートウエイのアップリンク効率と、ユーザ端末のアッ
    プリンク効率と、ユーザ端末とゲートウエイの間のトラ
    ヒック率とに基づいて、ユーザ端末及びゲートウエイへ
    のアップリンクのアップリンク割当てを決定するステッ
    プと、 アップリンク割当てに応じてユーザ端末及びゲートウエ
    イに提供されるトラヒックに基づいて、ユーザ端末及び
    ゲートウエイへのダウンリンクのダウンリンク割当てを
    決定するステップとからなることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の方法において、アップリ
    ンク割当てを決定するステップがさらに、アップリンク
    を形成するサブチャネルに基づいた非整数アップリンク
    割当てを決定するステップを含むことを特徴とする方
    法。
  3. 【請求項３】 請求項１記載の方法において、ダウンリ
    ンク割当てを決定するステップがさらに、ダウンリンク
    を形成するサブチャネルに基づいた非整数ダウンリンク
    割当てを決定するステップを含むことを特徴とする方
    法。
  4. 【請求項４】 請求項１記載の方法において、アップリ
    ンク割当てを決定するステップがさらに、最大のアウト
    バウンド容量をもたらすアップリンクの非整数割当てに
    近似するアップリンクの整数割当てを評価することによ
    って、整数のアップリンク割当てを決定するステップを
    含むことを特徴とする方法。
  5. 【請求項５】 請求項４記載の方法において、アップリ
    ンク割当てを決定するステップが、ＴｅｎｔＡｓｓｉｇ
    ｎgwulがゲートウエイへのアップリンクの暫定割当て、
    Ｎｕｍupが通信システムのアップリンクの合計数、ＳＵ
    ＵＢが特定のユーザ帯域、ＴｅｎｔＡｓｓｉｇｎuulが
    ユーザ端末へのアップリンクの暫定割当て、Ｒがアウト
    バウンド対インバウンドのトラヒック率、ＵＥgwulがゲ
    ートウエイのアップリンクの利用効率、ＵＥuulがユー
    ザ端末のアップリンクの利用効率としたとき、 ＴｅｎｔＡｓｓｉｇｎgwul＝Ｎｕｍup／（１＋ＳＵＵ
    Ｂ） ＳＵＵＢ＝（ＵＥgwul／ＶＥuul）／Ｒ ＴｅｎｔＡｓｓｉｇｎuul＝Ｎｕｍup−ＴｅｎｔＡｓｓ
    ｉｇｎgwul ＡｓｓｉｇｎＡgwul＝ｃｅｉｌｉｎｇ（ＴｅｎｔＡｓｓ
    ｉｇｎgwul） ＡｓｓｉｇｎＡuul＝ｆｌｏｏｒ（ＴｅｎｔＡｓｓｉｇ
    ｎuul） ＡｓｓｉｑｎＢgwul＝ｆｌｏｏｒ（ＴｅｎｔＡｓｓｉｇ
    ｎgwul） ＡｓｓｉｇｎＢuul＝ｃｅｉｌｉｎｇ（ＴｅｎｔＡｓｓ
    ｉｇｎuul） に従って、 ＣａｒｒｉｅｄＵｐ（ＡｓｓｉｇｎＡgwul，Ａｓｓｉｇ
    ｎＡuul）＝ｍｉｎｉｍｕｍ（ＡｓｓｉｇｎＡgwul＊Ｕ
    Ｅgwul，Ｒ＊ＡｓｓｉｇｎＡuul＊ＵＥuul） 及び ＣａｒｒｉｅｄＵｐ（ＡｓｓｉｇｎＢgwul，Ａｓｓｉｇ
    ｎＢuul）＝ｍｉｎｉｍｕｍ（ＡｓｓｉｇｎＢgwul＊Ｕ
    Ｅgwul，Ｒ＊ＡｓｓｌｇｎＢuul＊ＵＥuul） という最大値を選択することを特徴とする方法。
  6. 【請求項６】 請求項３記載の方法において、 アップリンク割当てを決定するステップは、Ａｓｓｉｇ
    ｎgwulがゲートウエイへのアップリンクの割当て、Ｎｕ
    ｍupが通信システムのアップリンクの合計数、ＳＵＵＢ
    は特定のユーザ帯域、Ａｓｓｉｇｎuulがユーザ端末へ
    のアップリンク割当て、Ｒがアウトバウンド対インバウ
    ンドのトラヒック比率、ＵＥgwulがゲートウエイのアッ
    プリンクの利用効率、ＵＥuulがユーザ端末のアップリ
    ンクの利用効率としたとき、 Ａｓｓｉｇｎｑｗｕｌ＝Ｎｕｍup／（１＋ＳＵＵＢ） ＳＵＵＢ＝（ＵＥgwul／ＵＥuul）／Ｒ Ａｓｓｉｇｎｕｕ１＝Ｎｕｍup−ＴｅｎｔＡｓｓｉｇｎ
    gwul を決定するステップを含むことを特徴とする方法。
  7. 【請求項７】 請求項１記載の方法において、ダウンリ
    ンク割当てを決定するステップはさらに、ダウンリンク
    に対するアップリンクの相対的容量に基づいて、ダウン
    リンク割当てを決定するステップを含むことを特徴とす
    る方法。
  8. 【請求項８】 請求項７記載の方法において、ダウンリ
    ンク割当てを決定するステップは、Ｎｅｅｄgwdlが各ゲ
    ートウエイに関して必要なダウンリンク数、Ｎｅｅｄ
    udlがユーザ端末に関して必要なダウンリンク数、Ｒｅ
    ｌＳｉｚｅがダウンリンクに対するアップリンクの相対
    的サイズ、ＴＯgwdlがゲートウエイのダウンリンクに提
    供されるトラヒック、ＴＯudlがユーザ端末のダウンリ
    ンクに提供されるトラヒック、ＵＥgwdlがゲートウエイ
    のダウンリンクの利用効率で、ＵＥud lがユーザ端末の
    ダウンリンクの利用効率としたとき、 Ｎｅｅｄgwdl＝ＲｅｌＳｉｚｅ＊ＴＯgwdl／ＵＥgwdl Ｎｅｅｄudl＝ＲｅｌＳｉｚｅ＊ＴＯudl／ＵＥudl を決定するステップを含むことを特徴とする方法。
  9. 【請求項９】 衛星通信システムの通信帯域コントロー
    ラにおいて、 ゲートウエイのアップリンク効率、ユーザ端末のアップ
    リンク効率、及びユーザ端末とゲートウエイと間のトラ
    ヒック率に基づいて、ユーザ端末及びゲートウエイへの
    アップリンクのアップリンク割当てを決定するか、アッ
    プリンク割当てに従ってユーザ端末及びゲートウェイに
    提供されるトラヒックに基づいて、ユーザ端末及びゲー
    トウエイへのダウンリンクのダウンリンク割当てを決定
    するか、の少なくとも一方を実行する割当て回路と、 ユーザ端末及びゲートウエイに対して、アップリンク割
    当て及びダウンリンク割当てを通信するための通信回路
    とからなることを特徴とする帯域コントローラ。
  10. 【請求項１０】 請求項９記載の帯域コントローラにお
    いて、該コントローラはさらに、ゲートウエイのアップ
    リンク効率、ユーザ端末のアップリンク効率、及びトラ
    ヒック率を決定するための入力パラメータ決定回路とを
    含むことを特徴とする帯域コントローラ。
  11. 【請求項１１】 衛星通信システムにおいて、 ユーザ端末と、 ゲートウェイと、 ユーザ端末及びゲートウエイに対してアップリンク及び
    ダウンリンクを提供する衛星と、 ゲートウエイのアップリンク効率、ユーザ端末のアップ
    リンク効率、及びユーザ端末とゲートウエイと間のトラ
    ヒック率に基づいて、ユーザ端末及びゲートウエイへの
    アップリンクのアップリンク割当てを決定し、かつ、ア
    ップリンク割当てに従ってユーザ端末及びゲートウェイ
    に提供されるトラヒックに基づいて、ユーザ端末及びゲ
    ートウエイへのダウンリンクのダウンリンク割当てを決
    定するアップリンク及びダウンリンク割当て回路を含む
    帯域コントローラとからなることを特徴とする衛星通信
    システム。
  12. 【請求項１２】 請求項１１記載の衛星通信システムに
    おいて、該システムはさらに、モニタ入力を評価する
    か、設計入力としての、ゲートウエイのアップリンク効
    率、ユーザ端末のアップリンク効率、及びトラヒック率
    を受け取るかの少なくとも一方を実行することによっ
    て、ゲートウエイのアップリンク効率、ユーザ端末のア
    ップリンク効率、及びトラヒック率を決定するための入
    力パラメータ決定回路を備えていることを特徴とする衛
    星通信システム。
  13. 【請求項１３】 請求項１１記載の衛星通信システムに
    おいて、アップリンクはサブチャネルに割り切れ、帯域
    コントローラは該サブチャネルに基づいて非整数のアッ
    プリンク割当てを決定することを特徴とする衛星通信シ
    ステム。
  14. 【請求項１４】 請求項１１記載の衛星通信システムに
    おいて、ダウンリンクがサブチャネルに割り切れ、帯域
    コントローラは該サブチャネルに基づいて非整数のダウ
    ンリンク割当てを決定することを特徴とする衛星通信シ
    ステム。
  15. 【請求項１５】 請求項１１記載の衛星通信システムに
    おいて、衛星はさらにコンセントレータを含み、帯域コ
    ントローラはコンセントレータによって高められたユー
    ザ端末のダウンリンク効率及びゲートウエイのダウンリ
    ンク効率のうちの少なくとも一方に従って、ダウンリン
    ク割当てを決定することを特徴とする衛星通信システ
    ム。
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