BR122020025335B1

BR122020025335B1 - Sistema de comunicação por satélite

Info

Publication number: BR122020025335B1
Application number: BR122020025335-5A
Authority: BR
Inventors: Aaron Mendelsohn
Original assignee: Viasat, Inc
Priority date: 2015-12-31
Filing date: 2016-12-30
Publication date: 2024-02-06
Also published as: BR112018013347A2; RU2018126660A3; CL2019003703A1; ES2882628T3; IL309575A; BR122020025338B1; RU2018126660A; PL3611850T3; AU2021215219A1; AU2020201591B2; ZA202104614B; AU2023263520A1; CN113726418B; MX2018008156A; KR20220041230A; CL2019003700A1; CN113726419A; EP3611850A1; DOP2020000254A; CA3009795A1

Abstract

a presente revelação apresenta sistemas de comunicações por satélite de banda larga que utilizam enlaces de alimentador ópticos. são apresentados vários esquemas de modulação óptica que podem fornecer capacidade aprimorada para feixe pontual fixo, formação de feixes de luz a bordo e sistemas de satélite de banda larga com recurso de formação de feixes em terra.

Description

[001] O presente pedido de patente consiste em pedido dividido do pedido de patente de invenção BR112018013347-7, de 30/12/2016.

CAMPO TÉCNICO

[002] As técnicas apresentadas se referem a enlaces de comunicação por satélite de banda larga e, mais especificamente, a satélites que usam enlaces ópticos para a comunicação de banda larga entre satélites e nós de acesso de satélite.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[003] Os sistemas de comunicação por satélite fornecem um meio pelo qual dados, incluindo áudio, vídeo e vários outros tipos de dados, podem ser comunicados de um local para outro. O uso de tais sistemas de comunicação por satélite ganhou popularidade com o crescimento da necessidade por comunicações de banda larga. Consequentemente, cresce também a necessidade por uma capacidade maior de cada satélite.

[004] Em sistemas de satélite, a informação tem origem em uma estação (que em alguns casos é uma estação terrestre, mas que pode estar situada no ar, no mar, etc.) chamada de Nó de Acesso de Satélite (SAN - "Satellite Access Node") e é transmitida até um satélite. Em algumas modalidades, o satélite é um satélite geoestacionário. Satélites geoestacionários têm órbitas que são sincronizadas com a rotação da Terra, mantendo o satélite essencialmente estacionário em relação à Terra. Alternativamente, o satélite encontra-se em uma órbita em torno da Terra, o que faz com que a área de projeção do satélite se mova sobre a superfície da Terra à medida que o satélite percorre sua trajetória orbital.

[005] As informações recebidas pelo satélite são retransmitidas para uma área de cobertura de feixe de usuário na Terra onde são recebidas por uma segunda estação (como um terminal de usuário). A comunicação pode ser unidirecional (por exemplo, do SAN para o terminal de usuário), ou bidirecional (isto é, tendo origem tanto no SAN quanto no terminal de usuário e percorrendo a trajetória de um para o outro através do satélite). Fornecendo-se um número relativamente grande de SANs e feixes pontuais e estabelecendo- se um plano de reutilização de frequência que permite a um satélite se comunicar na mesma frequência com vários SANs diferentes, a capacidade do sistema pode ser aumentada. Feixes pontuais de usuário são padrões de antena que direcionam sinais para uma área de cobertura de usuário específica (por exemplo, uma antena de múltiplos feixes na qual múltiplos "fluxos de alimentação" iluminam um refletor comum, sendo que cada "fluxo de alimentação" produz um feixe pontual diferente). Entretanto, um SAN é caro para construir e para manter. Portanto, é desejável encontrar técnicas que possam fornecer alta capacidade com poucos desses SANs.

[006] Além disso, com o aumento da capacidade de um sistema de comunicação por satélite, surge vários problemas. Por exemplo, embora os feixes pontuais possam permitir maior reutilização de frequência (e, assim, maior capacidade), eles podem não ser a melhor solução para a real necessidade de capacidade, com alguns feixes pontuais sendo superdemandados e outros subdemandados. A capacidade aumentada também tende a resultar em uma necessidade maior por largura de banda de enlace de alimentador. Contudo, a largura de banda alocada a enlaces de alimentador pode reduzir a largura de banda disponível para enlaces de usuário. Consequentemente, técnicas melhoradas para fornecer sistemas de satélite de largura de banda de alta capacidade são desejáveis.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[007] As técnicas apresentadas de acordo com uma ou mais várias modalidades, são descritas com referência aos desenhos em anexo. Os desenhos são fornecidos apenas para propósitos ilustrativos e meramente representam exemplos de algumas modalidades das técnicas apresentadas. Os desenhos são fornecidos para facilitar a compreensão do leitor acerca das técnicas apresentadas. Eles não devem ser considerados como limitadores da amplitude, escopo ou aplicabilidade da invenção reivindicada. Deve-se notar que, para fins de clareza e facilidade de ilustração, os desenhos não estão necessariamente em escala.

[008] A Figura 1 é uma ilustração de um exemplo de um sistema de comunicação por satélite que usa sinais de radiofrequência para se comunicar com o satélite e que tem um número relativamente grande de nós de acesso de satélite ("SANs", também conhecidos como "portas de comunicação") para criar um sistema de alta capacidade.

[009] A Figura 2 é uma ilustração de um satélite simplificado que usa sinais de RF para se comunicar com SANs.

[010] A Figura 3 é uma ilustração simplificada de um exemplo dos repetidores usados no enlace de encaminhamento.

[011] A Figura 4 é um esquema simplificado de um exemplo de uma primeira das três arquiteturas de sistema nas quais um enlace óptico é usado para a comunicação no enlace de alimentador.

[012] A Figura 5 mostra um exemplo da relação dos sinais de frequência intermediária (FI), dos canais ópticos e das bandas ópticas usados pelo sistema em algumas modalidades.

[013] A Figura 6 mostra um exemplo de um transmissor óptico usado para executar a modulação óptica do fluxo de dados binários sobre os sinais ópticos.

[014] A Figura 7 é uma ilustração de um exemplo de uma trajetória de retorno do sistema da Figura 4.

[015] A Figura 8 é um esquema simplificado de um exemplo de uma terceira arquitetura de sistema na qual um enlace óptico é usado para a comunicação pelo enlace de alimentador.

[016] A Figura 9 é uma ilustração de um exemplo da relação entre subcanais, portadoras e sinais ópticos em um sistema da Figura 8.

[017] A Figura 10 é uma ilustração simplificada de um SAN exemplificador.

[018] A Figura 11 é uma ilustração de um exemplo do enlace de retorno do sistema da Figura 8.

[019] A Figura 12 é um esquema simplificado de um exemplo de uma arquitetura de sistema na qual um satélite tem recurso de formação de feixes a bordo.

[020] A Figura 13 é um diagrama de blocos simplificado de um exemplo de um módulo de peso/combinador.

[021] A Figura 14 é um esquema simplificado de um exemplo de uma arquitetura de sistema na qual um sinal óptico é modulado por RF em um SAN e enviado a um satélite que tem a recurso de formação de feixes a bordo.

[022] A Figura 15 é uma ilustração de um exemplo de um enlace de encaminhamento de um sistema de comunicação por satélite que usa formação de feixes em terra inclui um enlace ascendente ("uplink") óptico e um enlace descendente ("downlink") de radiofrequência.

[023] A Figura 16 é um exemplo de um formador de feixes de encaminhamento usado em um sistema que executa a formação de feixes em terra.

[024] A Figura 17 é uma ilustração mais detalhada de um exemplo dos componentes do enlace de retorno no exemplo da Figura 18 que é uma ilustração simplificada dos componentes de um satélite usado para receber e transmitir o enlace de encaminhamento de um sistema exemplificador com o uso de formação de feixes em terra.

[025] A Figura 18 mostra um exemplo dos componentes de um satélite com mais detalhes.

[026] A Figura 19 é uma ilustração de um exemplo de áreas de cobertura de feixe de usuário formadas sobre os Estados Unidos Continentais.

[027] A Figura 20 é uma ilustração de um exemplo de um transmissor óptico que tem um módulo de temporização para ajustar a temporização dos sinais de elementos de feixe e do sinal piloto de temporização.

[028] A Figura 21 é um sistema no qual cada um dos K sinais de entrada de feixe de encaminhamento contêm S subcanais de 500 MHz de largura.

[029] A Figura 22 é um diagrama de blocos simplificado de um formador de feixes exemplificador.

[030] A Figura 23 é uma ilustração de um SAN exemplificador.

[031] A Figura 24 é uma ilustração de um exemplo de um enlace de retorno de um sistema que tem recurso de formação de feixes em terra.

[032] A Figura 25 é uma ilustração de um exemplo de um dos SANs no enlace de retorno.

[033] A Figura 26 é um exemplo de uma ilustração de um formador de feixes exemplificador.

[034] As figuras não se destinam a abranger completamente nem limitar a invenção reivindicada à forma precisa aqui revelada. Deve-se compreender que as técnicas apresentadas podem ser colocadas em prática com modificações e alterações, e que a invenção está limitada apenas pelas reivindicações anexas e suas equivalentes.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[035] Inicialmente, é discutido um sistema que usa enlaces de comunicação de radiofrequência (RF) entre nós de acesso de satélite (SANs) e um satélite. Na sequência desta introdução encontra-se uma discussão de várias técnicas de transmissão óptica para os satélites com capacidade de banda larga. Após uma discussão introdutória de sistemas que têm um enlace óptico de alimentador, três técnicas são discutidas para modular os sinais em um enlace óptico de alimentador. Além disso, são fornecidas três arquiteturas para implementar as técnicas.

[036] A Figura 1 é uma ilustração de um sistema de comunicação por satélite 100 no qual um número relativamente grande de estações (aqui chamadas de "SANs", ou ainda de "portas de comunicação") 102 comunica-se com um satélite 104 usando sinais de RF tanto no enlace de alimentador quanto no enlace de usuário para criar um sistema com uma capacidade relativamente grande 100. As informações são transmitidas dos SANs 102 através do satélite 104 para uma área de cobertura de feixe de usuário na qual uma pluralidade de terminais de usuário 106 pode residir. Em algumas modalidades, o sistema 100 inclui milhares de terminais de usuário 106. Em algumas dessas modalidades, cada um dos SANs 102 é capaz de estabelecer um enlace ascendente de alimentador 108 com o satélite 104 e receber um enlace descendente de alimentador 110 do satélite 104. Em algumas modalidades, os enlaces ascendentes de alimentador 108 do SAN 102 para o satélite 104 têm uma largura de banda de 3,5 GHz. Em algumas modalidades, o sinal de enlace ascendente de alimentador pode ser modulado usando modulação de amplitude em quadratura 16 (QAM - "quadrature amplitude modulation"). O uso de modulação QAM 16 produz cerca de 3 bits por segundo por Hertz. Com o uso de largura de banda de 3,5 GHz por feixe pontual, cada feixe pontual pode fornecer cerca de 10 a 12 Gbps de capacidade. Com o uso de 88 SANs, cada um capaz de transmitir um sinal de largura de banda de 3,5 GHz, o sistema tem aproximadamente uma largura de banda de 308 GHz ou uma capacidade de cerca de 1.000 Gbps (ou seja, 1 Tbps).

[037] A Figura 2 é uma ilustração de um satélite simplificado que pode ser usado no sistema da Figura 1, sendo que o satélite usa sinais de RF para se comunicar com SANs. A Figura 3 é uma ilustração simplificada dos repetidores 201 usados no enlace de encaminhamento (isto é, recebendo o enlace ascendente de alimentador de RF e transmitindo o enlace descendente de usuário de RF) no satélite da Figura 2. Um fluxo de alimentação 202 dentro da antena de enlace de alimentador (não mostrada) do satélite 104 recebe um sinal de RF de um SAN 102. Embora não mostrado em detalhes, a antena de enlace de usuário pode ser qualquer uma dentre: uma ou mais matrizes de antenas de múltiplos feixes (por exemplo, múltiplos fluxos de alimentação iluminam um refletor compartilhado), fluxos de alimentação de irradiação direta, ou outras configurações adequadas. Além disso, antenas de enlace de usuário e de alimentador podem compartilhar fluxos de alimentação (por exemplo, com o uso de transmissão/recepção combinada de duas bandas), refletores, ou ambos. Em uma modalidade, o fluxo de alimentação 202 pode receber sinais em duas polarizações ortogonais (isto é, polarização circular à direita (RHCP - "right-hand circular polarization") e polarização circular à esquerda (LHCP - "left-hand circular polarization") ou, alternativamente, polarizações horizontal e vertical. Em tal modalidade, a saída 203 de uma polarização (por exemplo, a RHCP) é fornecida a um primeiro repetidor 201. A saída é acoplada à entrada de um amplificador de baixo ruído (LNA - "low noise amplifier") 304 (vide Figura 3). A saída do LNA 304 é acoplada à entrada de um diplexador 306. O diplexador divide o sinal em um primeiro sinal de saída 308 e um segundo sinal de saída 310. O primeiro sinal de saída 308 está em uma primeira frequência de RF. O segundo sinal de saída 310 está em uma segunda frequência de RF. Cada um dos sinais de saída 308, 310 é acoplado a um conversor de frequência 312, 314. Um oscilador local (LO - "local oscillator") 315 também é acoplado a cada um dos conversores de frequência 312, 314. Os conversores de frequência deslocam a frequência dos sinais de saída para uma frequência de transmissão de enlace descendente de usuário. Em algumas modalidades, a mesma frequência de LO é aplicada a ambos os conversores de frequência 312, 314. A saída dos conversores de frequência 312, 314 é acoplada através de um filtro de canal 316, 318 a um híbrido (H) 320. O híbrido 320 combina a saída dos dois filtros de canal 316, 318 e acopla o sinal combinado a um amplificador de canal de linearização 322.

[038] A combinação dos sinais dentro do híbrido 320 permite que os sinais sejam amplificados por um amplificador de tubo de onda progressiva (TWTA - "traveling wave tube amplifier") 324. A saída do amplificador de canal de linearização 322 é acoplada ao TWTA 324. O TWTA 324 amplifica o sinal e acopla a saída amplificada à entrada de um conjunto de filtro passa-alta/diplexador (HF/Diplex) 326. O conjunto de filtro passa-alta/diplexador 326 divide o sinal novamente em duas saídas com base na frequência dos sinais, sendo que uma porção de frequência mais alta do sinal é acoplada a um primeiro fluxo de alimentação de antena 328 e uma porção de frequência mais baixa do sinal é acoplada a um segundo fluxo de alimentação de antena 330. O primeiro fluxo de alimentação de antena 328 transmite um feixe de enlace descendente de usuário para uma primeira área de cobertura de feixe de usuário U1. O segundo fluxo de alimentação de antena 330 transmite um feixe de enlace descendente de usuário para uma segunda área de cobertura de feixe de usuário U3.

[039] A saída 331 do fluxo de alimentação 202 proveniente da segunda polarização (por exemplo, LHCP) é acoplada a um segundo braço 332 do repetidor. O segundo braço 332 funciona de uma maneira similar ao primeiro 201, mas as frequências de saída transmitidas às áreas de cobertura de feixe de usuário U2 e U4 serão diferentes das frequências transmitidas para as áreas de cobertura de feixe de usuário U1 e U3.

[040] Em algumas modalidades, um enlace óptico pode ser usado para aumentar a largura de banda do enlace ascendente de alimentador 108 de cada SAN 102 para o satélite 104 e o enlace descendente de alimentador 110 do satélite para cada SAN 102. Isso pode proporcionar inúmeros benefícios, incluindo disponibilizar mais espectro para os enlaces de usuário. Além disso, ao aumentar a largura de banda dos enlaces de alimentador 108, 110, o número de SANs 102 pode ser reduzido. Reduzir o número de SANs 102 mediante o aumento da largura de banda de cada enlace de alimentador para/de cada SAN 102 reduz o custo total do sistema sem reduzir sua capacidade. Entretanto, um dos desafios associados ao uso de sinais de transmissão óptica é que os sinais ópticos estão sujeitos à atenuação quando passam através da atmosfera. Em particular, se o céu não estiver limpo ao longo da trajetória entre o satélite e os SANs, o sinal óptico experimentará uma perda de propagação significativa devido à atenuação dos sinais.

[041] Além da atenuação devido à visibilidade reduzida, ocorre cintilação sob condições atmosféricas adversas. Portanto, podem ser usadas técnicas para mitigar os efeitos de desvanecimento do sinal óptico devido às condições atmosféricas. Em particular, conforme será discutido com mais detalhes abaixo, as lentes a bordo do satélite usadas para receber os sinais ópticos e os lasers a bordo do satélite usados para transmitir sinais ópticos podem ser direcionados para um de vários SANs. Os SANs são dispersos pela Terra, de modo que tendem a experimentar condições atmosféricas insatisfatórias em momentos diferentes (isto é, quando o desvanecimento é provável na trajetória entre o satélite e um SAN específico, ele será relativamente improvável na trajetória entre o satélite e cada um dos outros SANs).

[042] Considerando-se as diferenças nas condições atmosféricas em diferentes partes do país, quando a atmosfera entre o satélite e um SAN específico for desfavorável à transmissão de um sinal óptico, pode-se optar pelo uso de um SAN diferente para o qual as condições atmosféricas são mais favoráveis. Por exemplo, o sudoeste dos Estados Unidos Continentais tem céu relativamente limpo. Consequentemente, os SANs podem ser dispostos nesses locais limpos no país para fornecer um portal para dados que de outro modo seriam enviados através de SANs em outras partes do país quando o céu entre esses SANs e o satélite estiver obstruído.

[043] Além de direcionar o satélite para se comunicar com os SANs que têm uma trajetória atmosférica favorável para/do satélite, os sinais que são recebidos/transmitidos pelo satélite através de um dentre vários receptores/transmissores ópticos podem ser direcionados para uma de várias antenas para a transmissão para uma área de cobertura de feixe de usuário selecionada. A combinação de flexibilidade na determinação da fonte a partir da qual sinais ópticos podem ser recebidos no enlace ascendente óptico e a capacidade de selecionar a antena específica através da qual os sinais recebidos da fonte serão transmitidos permite que o sistema reduza o impacto negativo das condições atmosféricas variáveis entre os SANs e o satélite.

[044] Conforme apresentado na presente invenção, ao menos três técnicas diferentes que podem ser usadas para transmitir informações de SANs através de um satélite para áreas de cobertura de feixe de usuário nas quais os terminais de usuário podem residir. Três dessas técnicas serão descritas a seguir. É fornecido um resumo muito breve de cada arquitetura, seguido de uma descrição mais detalhada de cada arquitetura.

[045] Resumidamente, a primeira técnica usa um sinal óptico modulado binário no enlace ascendente. Vários SANs recebem, cada um, informações a serem transmitidas aos terminais de usuário que residem dentro das áreas de cobertura de feixe de usuário. O sinal óptico é modulado com informações digitais. Em algumas modalidades, cada SAN transmite esse sinal óptico modulado binário ao satélite. As informações digitais podem ser uma representação de informações destinadas a serem transmitidas a uma área de cobertura de feixe de usuário onde os terminais de usuário podem residir. O sinal é detectado no satélite com o uso de um detector óptico, como um fotodiodo. Em algumas modalidades, o sinal digital resultante é então usado para fornecer codificação binária, como modulação por deslocamento de fase binária (BPSK - "binary phase shift keying") para modular um sinal de frequência intermediária (FI). O sinal de FI é, então, convertido ascendentemente em uma frequência de portadora de enlace descendente de RF de satélite. A modulação do sinal de RF com BPSK pode ser feita de modo relativamente simples onde o tamanho, a potência e a acomodação térmica no satélite são pequenos. Entretanto, o uso de BPSK como a modulação de banda base para o sinal de RF no enlace descendente de usuário 114 pode não fornecer a capacidade máxima do sistema. Ou seja, o potencial total do enlace descendente de usuário de RF 114 é reduzido em relação ao que pode ser possível se um for usado esquema de modulação de mais densa, como 16 QAM em vez de BPSK no enlace descendente de usuário de RF 114.

[046] A segunda técnica também modula o sinal óptico no enlace ascendente usando um esquema de modulação binária. O sinal óptico modulado é detectado por um fotodiodo. O sinal digital resultante é acoplado a um modem. O modem codifica as informações digitais em um sinal de FI usando um esquema de modulação relativamente eficiente em termos de largura de banda, como modulação de amplitude em quadratura (QAM). A QAM é usada na presente invenção para se referir a formatos de modulação que codificam mais de 2 bits por símbolo, incluindo, por exemplo, modulação por deslocamento de fase em quadratura (QPSK - "quadrature phase shift keying"), QPSK deslocada, modulação por deslocamento de fase de 8 condições significativas, QAM de 16 condições significativas, QAM de 32 condições significativas, modulação por deslocamento de fase em amplitude (APSK - "amplitude phase shift keying"), e formatos de modulação relacionados. Embora o uso do esquema de QAM mais densa proporcione um uso mais eficiente do enlace de usuário de RF, o uso de tal codificação no enlace descendente de usuário de RF 114 exige um bloco de conversão de frequência digital/intermediária (FI) relativamente complexo (por exemplo, modem). Tal complexidade aumenta o tamanho, a massa, o custo, o consumo de energia e o calor a ser dissipado.

[047] A terceira técnica usa um sinal óptico modulado por RF (em oposição aos sinais ópticos modulados binários das duas primeiras técnicas). Nessa modalidade, ao invés de modular o sinal óptico com informações digitais a serem transmitidas à área de cobertura de feixe de usuário, um sinal de RF é modulado diretamente (isto é, a intensidade é modulada) na portadora óptica. O satélite precisa então apenas detectar o sinal modulado por RF a partir do sinal óptico (isto é, detectar o envelope de intensidade do sinal óptico) e converter ascendentemente por frequência esse sinal para a frequência de enlace descendente de usuário, aliviando a necessidade de um modem complexo para o satélite. O uso de um sinal óptico modulado por RF aumenta a capacidade total do sistema de comunicação permitindo uma modulação mais densa do sinal de RF de enlace de usuário, ao mesmo tempo em que reduz a complexidade do satélite. Devido à largura de banda disponível no sinal óptico, muitas portadoras de RF podem ser multiplexadas em uma portadora óptica. Entretanto, os sinais ópticos que são modulados em intensidade com um sinal de RF são suscetíveis a erros devido a vários fatores, incluindo o desvanecimento do sinal óptico.

[048] Cada uma dessas três técnicas sofre do fato de que há um canal óptico não confiável dos SANs para o satélite. Portanto, três arquiteturas de sistema são discutidas para mitigar os problemas de canais de enlace óptico de alimentador não confiáveis. Em cada configuração, são usados SANs adicionais para compensar a inconfiabilidade inerente dos enlaces ópticos com o satélite. Os sinais podem ser roteados de qualquer um dos SANs para qualquer uma das áreas de cobertura de feixe de usuário. O uso de SANs adicionais garante que um número desejado de SANs com um enlace óptico de alta qualidade com o satélite esteja disponível. Além disso, a flexibilidade no encaminhamento através do satélite (isto é, chamada aqui de "diversidade de enlaces de alimentador") permite que os dados sejam transmitidos de uma forma flexível dos SANs que têm o canal óptico de qualidade desejada para o satélite no enlace de alimentador e para os feixes pontuais de usuário no enlace de usuário.

[049] Cada uma dessas três técnicas será agora discutida em detalhes. Cada técnica é discutida no contexto de modalidades que têm um número específico de componentes (isto é, SANs, lasers por SAN, transponders dentro do satélite, etc.). Entretanto, essas modalidades específicas são fornecidas meramente para fins de clareza e facilidade de discussão. Além disso, uma ampla gama de frequências de FI e/ou de RF, comprimentos de onda ópticos, números de SANs, números de transponders no satélite, etc., estão dentro do escopo das modalidades reveladas. Portanto, as frequências, comprimentos de onda, elementos de matriz de antenas e números de canais paralelos similares, componentes, dispositivos, áreas de cobertura de feixe de usuário, etc., particulares não devem ser entendidos como uma limitação da maneira pela qual os sistemas aqui apresentados podem ser implementados, exceto onde expressamente limitado pelas reivindicações em anexo.

[050] A Figura 4 é um esquema simplificado de uma primeira das três técnicas observadas acima. Um sistema 600 para implementar a primeira técnica inclui uma pluralidade de SANs 602, um satélite 604 com ao menos uma antena com um único fluxo de alimentação por feixe 638, 640 e uma pluralidade de terminais de usuário 606 dentro das áreas de cobertura de feixe de usuário 1801 (vide Figura 19). Alternativamente, pode ser usada qualquer antena que tenha múltiplas entradas, cada uma das quais pode receber um sinal que pode ser transmitido em um feixe pontual de usuário para uma área de cobertura de feixe de usuário, como antenas de irradiação direta, etc. As antenas 638, 640 podem ser uma matriz de irradiação direta ou parte de um sistema refletor/antena. Em algumas modalidades, o sistema 600 tem M SANs 602. No sistema exemplificador 600 e para cada um dos exemplos de sistemas discutidos ao longo desta descrição, M = 8. Entretanto, nenhum dos sistemas aqui revelados deve ser limitado a esse número. M = 8 é meramente um exemplo conveniente, e em outras modalidades, M pode ser igual a 2, 4, 10, 12, 16, 20, 32 40, ou qualquer outro valor adequado. Em algumas modalidades, os SANs 602 recebem "tráfego de encaminhamento" a ser comunicado através do sistema a partir de uma fonte (como um nó de núcleo, não mostrado), que pode receber informações de uma rede de informações (por exemplo, a internet). Os dados comunicados a um SAN 602 a partir do nó de núcleo podem ser fornecidos sob qualquer forma que permita a comunicação eficiente dos dados ao SAN 602, inclusive como um fluxo de dados binários. Em algumas modalidades, os dados são fornecidos como um fluxo de dados binários modulados em um sinal óptico e transmitidos para o SAN em uma fibra óptica. O tráfego de encaminhamento é recebido em fluxos que são identificados com uma área de cobertura de feixe de usuário específica 1801. Em algumas modalidades, os dados podem também ser associados a um terminal de usuário específico ou grupo de terminais de usuário aos quais os dados devem ser transmitidos. Em algumas modalidades, os dados são associados a um terminal com base na frequência e/ou temporização do sinal que transporta os dados. Alternativamente, um cabeçalho de dados ou outro identificador pode ser fornecido com os dados ou incluídos nos dados.

[051] Uma vez recebido, o tráfego de encaminhamento torna-se um fluxo de dados binários 601. Ou seja, em algumas modalidades, o tráfego de encaminhamento é uma representação binária, como um sinal óptico modulado por intensidade ou modulado por fase. Em modalidades alternativas, o tráfego de encaminhamento pode ser decodificado em qualquer outra representação binária.

[052] A Figura 5 mostra a relação dos sinais de FI 903, dos canais ópticos 915 e das bandas ópticas 907, 909, 911, 913 usados pelo sistema em algumas modalidades. A seleção específica de larguras de banda, frequências, quantidades de canais e comprimentos de onda são meramente exemplos fornecidos para tornar mais fácil a revelação dos conceitos. Esquemas de modulação alternativos podem ser usados, bem como outros comprimentos de onda ópticos, quantidades de canais e outras larguras de banda e frequências de RF e/ou FI. O esquema mostrado é fornecido meramente para ilustrar um esquema específico que poderia ser usado. Conforme mostrado, uma pluralidade (por exemplo, 64) de sinais de FI modulados binários de 3,5 GHz de largura 903 transporta dados binários a serem transmitidos em um feixe pontual de usuário. Exemplos de outras larguras de banda que podem ser usadas incluem 500 MHz, 900 MHz, 1,4 GHz, 1,5 GHz, 1,9 GHz, 2,4 GHz, ou qualquer outra largura de banda adequada.

[053] O conteúdo binário (isto é, digital) modulado em cada sinal de FI modulado binário 903 de 3,5 GHz de largura é utilizado para realizar a modulação de intensidade binária de um dos 16 canais ópticos dentro de uma das 4 bandas ópticas 905. Em algumas modalidades, as quatro bandas 907, 909, 911, 913 do espectro óptico são de 1.100 nm, 1.300 nm, 1.550 nm e 2.100 nm. Entretanto, podem ser selecionadas bandas que ficam em qualquer lugar no espectro óptico útil (isto é, aquela porção do espectro óptico que está disponível pelo menos minimamente sem atenuação excessiva através da atmosfera). Em geral, são selecionadas as bandas ópticas cuja atenuação não é maior que a das bandas que não são selecionadas. Ou seja, várias bandas ópticas podem ter menos atenuação que as demais. Em tais modalidades, um subconjunto dessas bandas ópticas é selecionado. Várias dessas bandas selecionadas podem exibir atenuação muito similar.

[054] Em um exemplo, cada canal óptico é definido pelo comprimento de onda no centro do canal e cada canal óptico é espaçado em aproximadamente 0,8 nm de distância (isto é, 100 GHz de largura). Embora o sinal de RF 903 que é modulado sobre o canal óptico seja apenas de 3,5 GHz de largura, o espaçamento permite que os sinais ópticos sejam demultiplexados de modo eficiente. Em algumas modalidades, cada SAN 602 multiplexa por divisão de comprimento de onda (WDM - "wavelength-division multiplexing") vários (por exemplo, 64) desses sinais ópticos de 3,5 GHz 903 (isto é, 4 x 16) juntos em um sinal óptico de saída. Consequentemente, o conteúdo digital de 64 canais ópticos pode ser enviado a partir de um SAN 602.

[055] A Figura 6 mostra um transmissor óptico 607 usado para realizar a modulação óptica do fluxo de dados binários 601 sobre os sinais ópticos. De acordo com a modalidade que implementa o esquema mostrado na Figura 5, o transmissor óptico 607 inclui quatro módulos de banda óptica 608a a 608d (apenas dois mostrados para fins de simplicidade) e um combinador óptico 609. Cada um dos 4 módulos de banda óptica 608 inclui 16 moduladores ópticos 611 (apenas dois mostrados para fins de simplicidade) para um total de 64 moduladores 611. Cada um dos 64 moduladores 611 emite um sinal óptico que reside em um dos 64 canais ópticos 915 (vide Figura 5). Os canais são divididos em 4 bandas ópticas 907, 909, 911, 913.

[056] O modulador 611 determina o canal óptico 915 com base no comprimento de onda À 1 de uma fonte de luz 654 que produz um sinal óptico. Uma intensidade do modulador Mach-Zehnder (MZM) 652 modula a saída da primeira fonte de luz 654 com uma intensidade proporcional à amplitude do fluxo de dados binários 601. O fluxo de dados binários 601 é somado com uma polarização de CC em um somador 656. Como o fluxo de dados binários 610 é um sinal digital (isto é, tendo apenas duas amplitudes), o sinal óptico resultante é um sinal óptico modulado binário. A saída óptica modulada do modulador MZM 652 é acoplada a um combinador óptico 609. Para um sistema que usa um esquema de modulação como aquele ilustrado na Figura 5, cada uma das 16 fontes de luz 654 que residem dentro do mesmo módulo de banda óptica 608 emite um sinal óptico em um dos 16 comprimentos de onda À 1 diferentes. Os 16 comprimentos de onda correspondem aos 16 canais ópticos 915 dentro da primeira banda óptica 907. De modo semelhante, as fontes de luz 654 nos moduladores ópticos 611 em cada outro módulo de banda óptica 608 emitem um sinal óptico que tem um comprimento de onda de À 1 igual ao comprimento de onda dos canais na banda óptica correspondente 909, 911, 913. Consequentemente, as 64 saídas ópticas 915 dos quatro módulos de banda óptica 608a a 608d têm, cada uma, um comprimento de onda diferente e caem nos 16 canais ópticos das quatro bandas que são definidas pelos comprimentos de onda À 1 de sinais gerados pela fonte de luz 654. O combinador óptico 609 produz um sinal óptico multiplexado por divisão de comprimento de onda (WDM) 660 que é o compósito de cada sinal 915.

[057] O SAN 602 envia o sinal óptico 660 ao satélite 604 através de um enlace ascendente de alimentador óptico 108 (vide Figura 4). O sinal óptico emitido pelo transmissor óptico 607 é recebido por uma lente 610 no satélite 604. Em algumas modalidades, uma lente 610 é parte de um telescópio dentro do receptor óptico 622. Em algumas modalidades, a lente 610 é direcionável (isto é, pode ser direcionada para apontar para qualquer um dentre vários SANs 602 do sistema ou qualquer SAN de um subconjunto). Ao permitir que as lentes 610 sejam apontadas para mais de um dos SANs 602, a lente 610 pode ser apontada para um SAN 602 que tem uma trajetória óptica para o satélite que não está sujeita no momento ao desvanecimento de sinal. A lente 610 pode ser apontada com o uso de mecanismos mecânicos de posicionamento de 2 eixos. O direcionamento da lente pode ser feito medindose a intensidade do sinal de recepção de um sinal transmitido pelo canal óptico e com o uso da intensidade do sinal para identificar quando a lente é apontada para um SAN com um enlace óptico de qualidade suficiente (isto é, acima de um limiar de qualidade desejado). Os comandos de terra ou o processamento a bordo podem fornecer instruções aos mecanismos de posicionamento da lente para apontar corretamente a lente 610 para o SAN 602 desejado.

[058] O receptor óptico 622 inclui adicionalmente um demultiplexador óptico (demux) 650, como um filtro ou prisma. O receptor óptico 622 tem uma pluralidade de saídas, sendo que cada saída corresponde a um comprimento de onda óptico. Conforme mostrado na Figura 4, o receptor óptico 622 tem 64 saídas. Entretanto, conforme observado acima, a frequência específica, o número de bandas ópticas e a seleção de comprimento de onda, e, dessa forma, o número de saídas do receptor óptico 622, são fornecidos na presente invenção meramente como um exemplo e não se destinam a limitar os sistemas, como o sistema 600, a um número particular.

[059] Em algumas modalidades, cada comprimento de onda reside em uma das quatro bandas ópticas 907, 909, 911, 913. Cada comprimento de onda óptico está no centro de um canal óptico. Os canais ópticos dentro de uma banda são espaçados em aproximadamente 0,8 nm (isto é, 100 GHz) uns dos outros. Ampliar o espaçamento de canais ópticos facilita a instalação de um demultiplexador óptico 650 que pode demultiplexar o sinal óptico para fornecer cada um dos 64 canais ópticos em uma saída separada. Em algumas modalidades, uma lente adicional 613 é fornecida para focalizar a saída do demultiplexador óptico 650 na entrada de um detector óptico, como um fotodiodo 612. O fotodiodo 612 gera um sinal elétrico detectando o envelope de intensidade do sinal óptico 660 apresentado em uma entrada óptica para o fotodiodo. Em algumas modalidades nas quais o sinal óptico 660 era modulado por intensidade para um dentre dois níveis de intensidade, em que o primeiro nível de intensidade representado um "1" lógico resulta em um sinal elétrico que tem uma primeira amplitude que também representa um "1" lógico. Um segundo nível de intensidade representando um "0" lógico resulta em um sinal elétrico com uma amplitude representando um "0" lógico. Portanto, o sinal elétrico é colocado em um primeiro estado quando a intensidade do sinal óptico 660 está em um estado representando um "1" lógico e colocado em um segundo estado quando a intensidade do sinal óptico 660 está em um estado representando um "0" lógico. Consequentemente, o receptor óptico tem uma pluralidade de saídas digitais 615. A saída de sinal elétrico da saída digital 615 do fotodiodo 612 é acoplada a um modulador 614, como um modulador bifásico. Em algumas modalidades, como a modalidade da Figura 4, um LNA 617 é fornecido entre o fotodiodo 612 e o modulador bifásico 614. A saída do modulador bifásico 614 é um sinal de FI modulado por modulação por deslocamento de fase binária (BPSK) (isto é, sinal analógico) que tem duas fases. O modulador de BPSK 614 emite um sinal que tem uma primeira fase representando um "1" lógico em resposta ao sinal de entrada elétrico na primeira amplitude (isto é, no primeiro estado). Quando a entrada para o modulador 614 tem uma amplitude representando um "0" lógico (isto é, o segundo estado), a fase da saída do modulador de BPSK 614 é deslocada para uma segunda fase diferente da primeira fase. A saída do modulador 614 é acoplada à entrada de uma matriz de chaves 616.

[060] No esquema simplificado da Figura 4, um segundo SAN 602, uma lente 610, um receptor óptico 622 e uma pluralidade de moduladores bifásicos 614 (isto é, 64) são acoplados à matriz de chaves 616. Embora apenas dois SANs 602 sejam mostrados na Figura 4, deve-se compreender que o satélite pode receber sinais ópticos de vários SANs 602 (por exemplo, 8).

[061] Em algumas modalidades, a matriz de chaves 616 mostrada na Figura 4 tem uma pluralidade de entradas (por exemplo, 64) para cada lente 610. Ou seja, se o satélite 604 tiver 8 lentes 610, a matriz de chaves 616 terá 512 entradas, cada uma acoplada a um dos moduladores 614. A matriz de chaves 616 permite que os sinais nas saídas da matriz de chaves 616 sejam seletivamente acoplados a entradas da matriz de chaves 616. Em algumas modalidades, qualquer entrada pode ser acoplada a qualquer saída. Entretanto, em algumas modalidades, apenas uma entrada pode ser acoplada a uma dada saída. Alternativamente, as entradas e saídas são agrupadas de modo que entradas possam ser acopladas apenas a saídas dentro do mesmo grupo. Restringir o número de saídas às quais uma entrada pode ser acoplada reduz a complexidade da matriz de chaves 616 em detrimento da flexibilidade reduzida no sistema.

[062] As saídas da matriz de chaves 616 são, cada uma, acopladas a um conversor ascendente 626. O conversor ascendente 626 converte ascendentemente o sinal para a frequência da portadora de enlace descendente de usuário. Por exemplo, em algumas modalidades, a saída de sinal da matriz de chaves 616 é um sinal de FI de 3,5 GHz. O sinal de FI de 3,5 GHz de largura é convertido ascendentemente para uma portadora de RF que tem uma frequência central de 20 GHz. A saída de cada conversor ascendente 626 é acoplada a um amplificador de potência correspondente 630. A saída de cada amplificador 630 é acoplada a uma dentre uma pluralidade de entradas de antena, como uma entrada (por exemplo, fluxos de alimentação de antena não mostradas) de uma das antenas 638, 640. Consequentemente, cada uma das saídas da matriz de chaves 616 é efetivamente acoplada a uma entrada correspondente das entradas de antena. Em algumas modalidades, cada entrada de cada antena 638, 640 transmite um feixe pontual de usuário para uma área de cobertura de feixe de usuário 1801 (vide Figura 19). A matriz de chaves 616 é capaz de selecionar qual entrada (isto é, o modulador bifásico 614) é acoplada a qual saída (isto é, o conversor ascendente 626). Consequentemente, quando (ou antes que) o sinal de um dos SANs 602 é desvanecido e os erros se tornam intoleráveis, a matriz de chaves 616 pode acoplar a entrada do conversor ascendente 626 (isto é, o fluxo de alimentação de antena associado) a um SAN 602 que está enviando um sinal óptico que não está experimentando desvanecimento significativo. Em algumas modalidades, a matriz de chaves 616 permite que o conteúdo que é fornecido às entradas de antena seja multiplexado por divisão de tempo, de modo que o conteúdo de um SAN particular possa ser distribuído para mais de um feixe pontual de usuário (isto é, fluxo de alimentação de antena).

[063] Ou seja, quando cada lente 610 está recebendo um sinal a partir do SAN 602 ao qual ela está apontando, cada uma das saídas do receptor óptico 64 622 associado a essa lente 610 terá um sinal. Na modalidade em que cada entrada de antena para as antenas 638, 640 transmite um feixe pontual de usuário a uma área de cobertura de usuário 1801 específica, todas as áreas de cobertura de usuário 1801 irão receber um sinal (presumindo que a matriz de chaves 616 seja mapeada para acoplar cada entrada a uma saída). A matriz de chaves 616 seleciona qual saída analógica do modulador bifásico 614 deve ser acoplada a cada entrada de antena (por exemplo, transmitida para cada fluxo de alimentação da antena com um único fluxo de alimentação por feixe 638, 640) (isto é, em cada feixe pontual de usuário). Entretanto, quando o sinal óptico de um determinado SAN 602 desvanece, um sinal ainda é fornecido a todas as entradas de antena para assegurar que nenhuma área de cobertura de usuário 1801 perca cobertura. Multiplexar por divisão de tempo os sinais de um SAN para mais de 64 entradas de antena permite que um SAN 602 forneça sinais para mais de 64 áreas de cobertura de usuário 1801. Embora a capacidade total do sistema seja reduzida, a disponibilidade do sistema para fornecer conteúdo a cada área de cobertura de usuário é aprimorada. Isso é benéfico em um sistema com um enlace óptico de alimentador. Em algumas modalidades, tal multiplexação por divisão de tempo é feita por um curto período de tempo enquanto a lente 610 que é direcionada a um SAN 602 que tem um enlace óptico fraco é redirecionada para outro SAN para o qual há um enlace óptico mais forte. Mais genericamente, a matriz 616 pode ser usada para multiplexar por divisão de tempo sinais analógicos emitidos do receptor óptico 622 para mais de um feixe pontual de usuário, de modo que, durante um primeiro período de tempo, o sinal analógico é acoplado a uma primeira entrada de antena (por exemplo, fluxo de alimentação) transmitindo um feixe pontual de usuário direcionado a uma primeira área de cobertura de feixe de usuário. Durante um segundo período de tempo, o sinal analógico é acoplado a uma segunda entrada de antena (por exemplo, fluxo de alimentação) transmitindo um feixe pontual de usuário direcionado a uma segunda área de cobertura de feixe de usuário.

[064] Quando cada lente 610 estiver recebendo um sinal óptico suficientemente forte, a matriz de chaves 616 poderá novamente mapear cada saída para uma saída exclusiva em uma correspondência um-para-um entre entrada e saída. Em algumas dessas modalidades, o controle da matriz de chaves 616 é fornecido por um sinal de telemetria a partir de uma estação de controle. Na maioria das modalidades, uma vez que todos os 64 sinais de FI provenientes do mesmo SAN 602 irão degradar juntos, a chave matriz 616 precisa apenas ser capaz de selecionar entre K/64 saídas, em que K é o número de feixes pontuais de usuário e 64 é o número de fotodiodos 612 em um receptor óptico 622. Conforme observado acima, o processo de controlar o roteamento através do satélite para mapear SANs 602 para feixes pontuais de usuário é mencionado neste documento como diversidade de enlaces de alimentador. Conforme será discutido abaixo, a diversidade de enlaces de alimentador pode ser fornecida de três maneiras diferentes.

[065] Em algumas modalidades, o satélite 604 tem mais entradas de antena que os transponders (isto é, trajetórias do receptor óptico para as chaves 634, 636). Ou seja, um número limitado de transponders, que incluem amplificadores de potência (APs) 630, conversores ascendentes 626, etc., pode ser usado para transmitir sinais para um número relativamente grande de áreas de cobertura de feixe de usuário. Compartilhando-se transponders entre as entradas de antena, a saída de cada fotodiodo 612 pode ser multiplexada por divisão de tempo para atender a uma quantidade de áreas de cobertura de feixe de usuário que é maior que o número de transponders fornecidos no satélite 604. Nessa modalidade, as chaves de RF 634 são usadas para direcionar a saída do AP 630 para diferentes entradas de uma ou ambas as antenas 638, 640 em momentos diferentes. Os tempos são coordenados para que as informações presentes no sinal se destinem a serem transmitidas à área de cobertura de feixe de usuário à qual a entrada é direcionada (isto é, o fluxo de alimentação é apontado). Consequentemente, um transponder pode ser usado para fornecer informações a várias áreas de cobertura de feixe de usuário em uma forma multiplexada por divisão de tempo. Configurando-se as chaves 634, 636 para direcionar o sinal para uma antena específica 638, 640, o sinal recebido por cada uma das lentes 610 pode ser direcionado a um feixe pontual específico. Isso fornece flexibilidade para alocar dinamicamente a capacidade do sistema.

[066] As chaves 634, 636 direcionam o sinal para entradas de qualquer uma das antenas 638, 640 montadas no satélite. Em algumas modalidades, a saída das chaves 634, 636 pode ser direcionada a um subconjunto das antenas. Cada antena 638, 640 é uma antena com um único fluxo de alimentação por feixe apontada para uma área de cobertura de feixe de usuário específica, produzindo assim um feixe pontual. Em modalidades alternativas, os APs 630 podem ser conectados diretamente às entradas de antena, com a matriz de chaves 616 determinando qual dos sinais detectados por cada fotodiodos específico 612 será transmitido para qual das áreas de cobertura de feixe de usuário. Além disso, mesmo em modalidades nas quais há um número igual de transponders de satélite e entradas de antena, a presença de chaves 634, 636 pode reduzir a complexidade da matriz de chaves 616. Ou seja, com o uso de uma combinação da matriz de chaves 616 e das chaves 634, 636, a matriz de chaves 616 não precisa ser capaz de acoplar cada entrada a cada saída. Ao invés disso, as entradas e saídas da matriz e as entradas das antenas podem ser agrupadas de modo que qualquer entrada de um grupo possa ser acoplada apenas a qualquer saída daquele mesmo grupo. As chaves 634, 636 podem alternar entre entradas de antena (por exemplo, fluxos de alimentação) para permitir que saídas de um grupo sejam acopladas a uma entrada de antena de outro grupo.

[067] A matriz de chaves 616 pode ser operada estaticamente ou em um modo de acesso múltiplo por divisão de tempo dinâmico. No modo de operação estático, a configuração das trajetórias através da matriz de chaves 616 permanece essencialmente definida por períodos de tempo relativamente longos. A configuração da matriz de chaves 616 é alterada apenas para acomodar alterações relativamente longas na quantidade de tráfego sendo transmitido, mudanças de longo prazo na qualidade de um enlace específico, etc. Em contraste, em um modo de acesso múltiplo por divisão de tempo dinâmico, a matriz de chaves 616 é usada para multiplexar por divisão de tempo dados entre diferentes entradas de antena de enlace descendente de encaminhamento. Consequentemente, a matriz de chaves 616 seleciona quais entradas se acoplam à saída da matriz de chaves 616. Essa seleção tem por base a condição de o sinal de entrada ser forte o suficiente para assegurar que o número de erros encontrados durante a demodulação do sinal no terminal de usuário 842, 844 seja tolerável. Em algumas dessas modalidades, multiplexar por divisão de tempo as saídas analógicas do receptor óptico 622 para diferentes entradas de antena permite que um SAN 602 atenda a mais de uma área de cobertura de feixe de usuário. Durante um primeiro período de tempo, um ou mais sinais provenientes de um receptor óptico 622 podem, cada um, ser acoplados através de uma única entrada dentre um primeiro conjunto de entradas de antena (isto é, direcionada a uma única área dentre um primeiro conjunto de áreas de cobertura de feixe de usuário). Durante um segundo período de tempo, um ou mais desses mesmos sinais podem ser acoplados através de diferentes entradas de antena (isto é, diferentes áreas de cobertura de feixe de usuário). Essa multiplexação por divisão de tempo das saídas analógicas 615 provenientes do receptor óptico 622 pode ser feita em resposta a uma das lentes 610 de um receptor óptico 622 apontando para um SAN "fraco" 602 (isto é, um SAN 602 que tem um enlace óptico que está abaixo de um limiar de qualidade). Em tal modalidade, um primeiro fluxo de dados inicialmente definido para o SAN fraco 602 pode ser redirecionado pelo nó de núcleo a um SAN "forte" 602 (isto é, um SAN 602 que tem um enlace óptico que está acima do limiar de qualidade). O SAN forte 602 multiplexa por divisão de tempo essas informações de modo que, para uma porção do tempo, o SAN forte 602 transmita informações direcionadas a um primeiro conjunto de áreas de cobertura de feixe de usuário às quais o primeiro fluxo de dados se destina a ser enviado. Durante um segundo período de tempo, o SAN forte 602 transmite um segundo fluxo de dados direcionado a um segundo conjunto de áreas de cobertura de feixe de usuário. Consequentemente, durante um período de tempo, as informações que teriam sido impedidas de alcançar o satélite 604 pelo enlace óptico insuficiente entre o SAN fraco 602 e o satélite 604 podem ser transmitidas para o satélite 604 através do SAN forte 602. Durante esse tempo, a lente 610 que aponta para o SAN fraco 602 pode ser redirecionada para apontar para um SAN forte 602 que ainda não está transmitindo para o satélite 604. Conforme observado acima, esse processo de redirecionamento de informações de um SAN fraco para um SAN forte é um aspecto da diversidade de enlaces de alimentador.

[068] Determinando-se quando um sinal de enlace ascendente de alimentador está experimentando um desvanecimento inaceitável, os dados podem ser desviados do SAN 602 que usa o enlace ascendente de alimentador com falha para um SAN 602 que tem um sinal de enlace ascendente de alimentador com um nível de sinal aceitável. Pelo processo de diversidade de enlaces de alimentador, o sinal transmitido através do SAN 602 selecionado pode, então, ser roteado através da matriz de chaves 616 para o feixe pontual ao qual os dados se destinam a serem enviados.

[069] O sistema 600 tem a vantagem de ser relativamente simples de implementar dentro do satélite 604. A conversão de dados ópticos modulados binários em um sinal de IF modulado por BPSK com o uso de fotodiodos 612 e moduladores bifásicos 614 é relativamente simples. Tais moduladores bifásicos são relativamente fáceis e baratos de construir, exigem relativamente pouca energia e podem ser relativamente pequenos e leves. Entretanto, o uso de modulação BPSK no enlace descendente de usuário de RF 114 não é o uso mais eficiente do espectro de RF limitado. Ou seja, pode-se obter uma capacidade maior do enlace descendente de usuário de RF 114 (vide Figura 1) com o uso de um esquema de modulação de mais densa, como 16 QAM em vez de BPSK no enlace descendente de usuário de RF 114.

[070] Por exemplo, em uma modalidade alternativa do sistema 600 que implementa a segunda das três técnicas observadas acima, o sinal analógico 618 que deve ser transmitido no enlace descendente de usuário é modulado com um esquema de modulação mais densa. Gerar a modulação complexa no sinal analógico 618 exige que o modulador seja um modulador muito complexo que toma o fluxo de dados digitais e converte o fluxo de dados em um ou mais sinais modulados complexos. O sinal modulado complexo 618 pode ser uma modulação de alta ordem, como 64 QAM, 8PSK, QPSK, por exemplo. Alternativamente, pode ser usado qualquer outro esquema de modulação que seja capaz de modular símbolos em uma portadora de FI, onde os símbolos representam mais de dois estados lógicos. Ou seja, a modulação de intensidade binária do sinal óptico resulta na saída 615 do receptor óptico 622 fornecendo um sinal eletrônico que tem uma modulação binária que representa o conteúdo subjacente. Para modular o sinal analógico 618 com um esquema de modulação mais complexo, como 16 QAM, o modulador 614 é um modulador QAM e, dessa forma, realiza a modulação QAM do sinal de FI com base na saída de conteúdo digital do fotodiodo 612.

[071] Consequentemente, em algumas modalidades, o modulador bifásico 614 do sistema 600 é substituído por um modulador QAM 614 (isto é, um modulador no qual cada símbolo representa mais de 2 bits). Portanto, ao invés de limitar a modulação dos sinais de FI 618 a um esquema de modulação binária (isto é, dois estados lógicos), como BPSK, o modulador 614 permite que os sinais de FI 618 sejam modulados com um esquema de modulação mais densa (isto é, esquemas nos quais os símbolos são capazes de representar mais de dois valores, como QAM). Embora forneça uma modulação mais eficiente dos sinais de FI 618 (QAM versus BPSK), o modulador QAM é mais complexo, exige mais potência é mais pesado e mais caro do que um modulador bifásico.

[072] A Figura 7 é uma ilustração da trajetória de retorno do sistema 600. Os terminais de usuário 606 transmitem um sinal modulado binário ao satélite 604. As chaves 402 acopladas a cada elemento da antena (por exemplo, antenas com um único fluxo de alimentação por feixe 404 e 406) fazem a seleção entre os transponders de satélite que compreendem um amplificador de baixo ruído (LNA) 408, um conversor de frequência 409 e um decodificador digital 410. O conversor de frequência 409 converte o sinal recebido descendentemente da frequência de enlace ascendente de usuário para a frequência intermediária (FI). Os decodificadores 410 decodificam a modulação binária no sinal de FI recebido. Consequentemente, a saída de cada decodificador 410 é um sinal digital. Os decodificadores digitais 410 são acoplados a entradas para uma matriz de chaves 416. A matriz de chaves 416 permite que os sinais que são recebidos em cada um dos feixes pontuais de usuário sejam modulados em diferentes enlaces ópticos (isto é, transmitidos para diferentes SANs 602) no caso de haver um desvanecimento significativo no enlace descendente óptico para cada SAN 602. As saídas da matriz de chaves 416 são acopladas a entradas para os transmissores ópticos 607. Cada transmissor óptico 607 é essencialmente idêntico ao transmissor óptico 607 mostrado na Figura 6 e discutido acima. Em algumas modalidades nas quais o espectro óptico é usado essencialmente da mesma maneira que no enlace de alimentador de encaminhamento (vide Figura 5), cada um dos quatro módulos de banda óptica 608 recebe 16 saídas da matriz de chaves 416 para um total de 64 entradas para o transmissor óptico 607. Em algumas modalidades nas quais o satélite pode receber sinais ópticos de 8 SANs 602, existem 8 tais transmissores ópticos 607 que podem receber um total de 512 saídas da matriz de chaves 416. Cada transmissor óptico 607 emite um sinal óptico 660. O sinal óptico 660 é recebido por uma lente 412 dentro de um receptor óptico 414 em um SAN 602. O receptor óptico 414 e a lente 412 são essencialmente idênticos ao receptor óptico 622 e à lente 610 dentro do satélite 604, conforme descrito acima com referência à Figura 4. Consequentemente, a saída do receptor óptico 414 é um fluxo de dados binários. A saída do receptor óptico é enviada a uma rede de informações, como a rede que forneceu tráfego de encaminhamento para o SAN 602.

[073] Em uma modalidade alternativa, o enlace de retorno do sistema 600, a modulação usada no enlace ascendente de retorno dos terminais de usuário 606 para o satélite 604 é um esquema de modulação mais eficiente do que a modulação binária. Consequentemente, o modulador binário 410 é um modulador mais complexo 410. A saída de dados binários do demodulador 410 é o resultado da decodificação dos símbolos modulados no sinal de FI pelo terminal de usuário 606. Por exemplo, se a modulação 16 QAM foi usada no enlace ascendente de usuário, então a saída de sinal do demodulador é um fluxo digital de valores representado por um símbolo de 16 QAM. A saída de sinais binários do conversor 502 é acoplada a uma entrada da matriz de chaves 416. Tanto o demodulador binário quanto o demodulador complexo 410 produzem um fluxo de dados digitais a ser usado para executar a modulação binária do sinal óptico transmitido no enlace descendente de alimentador pelo transmissor óptico 607.

[074] A Figura 8 é um esquema simplificado de um sistema 800 para implementar a terceira técnica. Em algumas modalidades do sistema 800, um SAN 802 recebe o tráfego de encaminhamento como os sinais de "banda base" 809 que são acoplados às entradas de um conversor de banda base para FI 1605. Em algumas modalidades, sete subcanais de banda base 809 de 500 MHz de largura são combinados em um sinal de FI de 3,5 GHz de largura 811. Cada um dos sinais de 3,5 GHz de largura 811 é transmitido para uma área de cobertura de usuário 1801. A Figura 9 ilustra a relação entre os subcanais de banda base 809, os sinais de FI 811 e os sinais ópticos dentro do sistema 800.

[075] Exemplos de outras larguras de banda que podem ser usadas incluem 500 MHz (por exemplo, um único subcanal de 500 MHz), 900 MHz, 1,4 GHz, 1,5 GHz, 1,9 GHz, 2,4 GHz, ou qualquer outra largura de banda adequada.

[076] A Figura 10 é uma ilustração simplificada de um SAN 802, como o SAN 802 mostrada na Figura 8. Em algumas modalidades, há 64 conversores de banda base para FI 1605, mostrados organizados em quatro combinadores de FI 1602, cada um compreendendo 16 conversores 1605. O agrupamento da conversores de banda base para FI 1605 dentro dos conversores de FI 1602 não é mostrado na Figura 8, para simplificar a figura. Cada um dos 64 conversores de banda base para FI 1605 tem S entradas, onde S é o número de subcanais 809. Em algumas modalidades nas quais o subcanal 809 tem uma largura de banda de 500 MHz e o sinal 811 tem uma largura de banda de 3,5 GHz, S é igual a 7. Cada entrada acopla um dos subcanais 809 a um conversor de frequência correspondente 1606. Os conversores de frequência 1606 fornecem um deslocamento de frequência para permitir que um subconjunto (por exemplo, S = 7 na Figura 10) dos subcanais 809 seja somado em um somador 1608. Consequentemente, em algumas modalidades, como aquela ilustrada na Figura 10, um SAN 802 processa 64 canais, cada um com 3,5 GHz de largura. Em algumas modalidades, o sinal de 3,5 GHz de largura pode ser centralizado na CC (isto é, usando modulação de FI zero). Alternativamente, o sinal 811 pode ser centralizado em uma frequência de RF específica. Em uma modalidade específica, uma portadora de RF 811 é centralizada na frequência de enlace descendente de RF (caso em que o satélite não precisará de conversores ascendentes 626, conforme descrito adicionalmente abaixo). A saída 811 de cada circuito de soma 1608 é um sinal de FI 811 que é acoplado a um dos 64 moduladores ópticos 611. Os 64 moduladores ópticos 611 são agrupados em 4 módulos de banda óptica 608. Cada modulador óptico 611 opera essencialmente do mesmo modo que o modulador óptico 611 mostrado na Figura 6 e discutido acima. Entretanto, como a entrada 811 para cada modulador óptico 608 é um sinal analógico, a saída de sinal óptico de cada modulador óptico 611 é um sinal óptico modulado por intensidade que tem um envelope de amplitude que segue a amplitude do sinal de FI 811.

[077] Um combinador óptico 609 combina as saídas de cada um dos 64 moduladores ópticos 611 para gerar um sinal óptico compósito multiplexado por divisão de comprimento de onda (WDM) 1624. O número de conversores de banda base para FI 1605 e o número de moduladores ópticos 611 no módulo de banda óptica 608 podem variar. Conforme mostrado na Figura 9, os quatro moduladores ópticos 611 podem ser projetados para produzir sinais ópticos que têm comprimentos de onda centralizados em 1.100 nanômetros, 1.300 nanômetros, 1.550 nanômetros e 2.100 nanômetros.

[078] No sistema 800, o transmissor óptico 607 (similar ao transmissor óptico 607 da Figura 4) emite um sinal óptico compósito modulado por RF 1624. O sinal óptico compósito modulado por RF 1624 é recebido dentro do satélite 804 por uma lente 610 (vide Figura 8). A lente 610 pode ser direcionada a qualquer um dentre uma pluralidade de SANs 802 capaz de transmitir um sinal óptico para o satélite 804. A saída da lente 610 é acoplada à entrada de um detector óptico, como um fotodiodo 612 (por exemplo, um diodo PIN). O fotodiodo 612 detecta o envelope (isto é, o contorno da intensidade) do sinal óptico e converte o envelope do sinal óptico em um sinal elétrico. Como o sinal óptico é modulado por intensidade com o sinal óptico 811, a saída de sinal elétrico resultante do fotodiodo 612 é essencialmente a mesma que a do sinal de FI 811 que foi modulado pelo SAN 802 no sinal óptico compósito 1624. O fotodiodo 612 é acoplado a um amplificador 808. A saída de sinal do amplificador 808 é, então, acoplada a uma entrada de uma matriz de chaves 616. A matriz de chaves 616 opera da mesma forma que a matriz de chaves 616 discutida com referência à Figura 4 acima. Consequentemente, a matriz de chaves 616 seleciona quais entradas se acoplam à saída da matriz de chaves 616. A saída da matriz de chaves 616 é tratada da mesma forma que nos sistemas 600 descritos acima em modalidades nas quais o sinal 811 está na FI zero. Em modalidades nas quais o sinal 811 emitido da banda base para o módulo de FI 607 dentro do SAN está em uma frequência que será transmitida diretamente a partir do satélite 804, então o tratamento será o mesmo, mas para o fato de que os conversores ascendentes 626 não são necessários.

[079] A Figura 11 é uma ilustração do enlace de retorno do sistema 800. O enlace de retorno do sistema 800 é essencialmente igual ao mostrado na Figura 7. Entretanto, ao invés de os terminais de usuário 606 transmitirem um sinal que tem modulação binária, os terminais de usuário 606 transmitem um sinal que tem uma modulação mais eficiente (por exemplo, 16 QAM em vez de QPSK). Consequentemente, o decodificador digital de saída 410 não é necessário. O conversor descendente 850 converte descendentemente a frequência de RF usada no enlace ascendente de usuário para uma frequência de FI adequada. Em algumas modalidades, o sinal de frequência intermediária, FI, é um sinal de FI zero que é de 3,5 GHz de largura. A saída de cada conversor descendente 850 está acoplada a uma entrada da matriz de chaves 416. Portanto, as entradas do modulador de MZM 652 (vide Figura 6) recebem um sinal analógico da matriz de chaves 416. Consequentemente, a saída de cada modulador óptico 611 é um sinal óptico modulado por intensidade no qual o envelope de intensidade rastreia a saída de sinal do conversor descendente 850. Em algumas modalidades, o modulador óptico 611 modula diretamente a frequência de enlace ascendente de usuário de RF sobre o sinal óptico. Consequentemente, o conversor de frequência 850 não é necessário. Em modalidades nas quais o conversor descendente 850 reduz a frequência de enlace ascendente de usuário para um sinal de FI zero, o sinal óptico combinado 660 é tratado da mesma forma que aquela discutida com referência à Figura 7. Em modalidades nas quais o sinal óptico é modulado com a frequência de enlace ascendente de usuário, um conversor descendente pode ser incluído no modem 418 ou antes de acoplar o sinal do receptor óptico 414 ao modem 418.

[080] Tendo discutido as três técnicas diferentes para modular sinais no enlace de alimentador, cada um dos quais usa uma primeira arquitetura de sistema incluindo um satélite que usa uma matriz de chaves 616 para permitir uma atribuição flexível de portadoras recebidas para feixes pontuais de usuário, serão discutidas agora uma segunda e uma terceira arquiteturas de sistema. A segunda arquitetura de sistema inclui um satélite com recurso de formação de feixes a bordo. A terceira arquitetura do sistema usa a formação de feixes em terra.

[081] A Figura 12 é um esquema simplificado de um sistema 1000 com o uso da técnica mostrada na Figura 4 (isto é, modular o enlace ascendente de alimentador óptico com modulação binária e usando esse conteúdo binário para modular um enlace descendente de usuário de RF). Entretanto, o sistema 1000 usa a segunda arquitetura de sistema na qual um satélite 1004 é capaz de formar feixes a bordo. O sistema 1000 funciona de modo similar ao sistema 600 descrito acima. Entretanto, a saída de FI proveniente de cada modulador bifásico 614 é acoplada a um módulo de peso/combinador 1006 ao invés da matriz de chaves 616.

[082] A Figura 13 é um diagrama de blocos simplificado de um módulo de peso/combinador 1006 em que K sinais de feixe de encaminhamento 1002 são recebidos no módulo de peso/combinador 1006 por um módulo de entrada de formador de feixes 1052. Os K sinais 1002 são roteados pelo módulo de entrada 1052 para um módulo de divisão de N vias 1054. O módulo de divisão de N vias 1054 divide cada um dos K sinais 1002 em N cópias de cada sinal de feixe de encaminhamento, onde N é o número de elementos na matriz de antenas que será usado para formar K feixes pontuais de usuário.

[083] No exemplo do sistema descrito acima com referência à Figura 4, há 8 SANs ativos, cada um transmitindo um sinal óptico que compreende 64 canais ópticos. Cada um dos 64 canais ópticos transporta um sinal de FI de 3,5 GHz (isto é, sinal de feixe de encaminhamento). Portanto, há 512 sinais de feixe de encaminhamento (isto é, 8 SANs x 64 sinais de FI). Consequentemente, K = 512. Em algumas modalidades, o satélite tem uma matriz de antenas 1008 com 512 elementos de matriz. Consequentemente, N = 512.

[084] Cada saída do módulo de divisão de N vias 1054 é acoplada a uma entrada correspondente de um dentre os 512 módulos de ponderação e soma 1056. Cada um dos módulos de ponderação e soma 512 compreende 512 circuitos de ponderação 1058. Cada um dos 512 circuitos de ponderação 1058 coloca um peso (isto é, amplifica e desloca a fase) sobre um sinal correspondente dentre os 512 sinais emitidos do módulo de divisão de N vias 1054. As saídas ponderadas dos circuitos de ponderação 1058 são somadas por um somador 1060 para formar 512 sinais de elementos de feixe 1062. Cada um dos sinais de elementos de feixe 512 é emitido através de um módulo de saída de formador de feixes 1064. Novamente com referência à Figura 12, os 512 sinais de elementos de feixe 1062 emitidos do módulo de peso/combinador 1006 são, cada um, acoplados a um conversor correspondente entre os 512 conversores ascendentes 626. Os conversores ascendentes 626 são acoplados aos APs 630. As saídas dos APs 630 são, cada uma, acopladas a um elemento de antena correspondente dentre os 512 elementos de antena da matriz de antenas 1008. A matriz de antenas pode ser qualquer um dentre: uma matriz de irradiação direta (onde cada elemento de antena irradia diretamente na direção desejada), um refletor alimentado pela matriz (onde cada elemento de antena ilumina um refletor compartilhado por todos os elementos de antena), ou qualquer outra configuração de antena adequada. A combinação da matriz de antenas 1008 e do módulo de peso/combinador 1006 também é chamada de uma antena de matriz faseada.

[085] Os pesos relativos dos sinais sendo aplicados aos elementos em cada um dos locais dentro da antena de matriz de fase 1008 resultará na pluralidade de sinais ponderados sobrepostos uns sobre os outros e, dessa forma, combinando-se de modo coerente para formar um feixe de usuário.

[086] Consequentemente, aplicando-se a ponderação desejada à pluralidade de sinais 1002 para gerar os sinais de elementos de feixe 1062 do módulo de peso/combinador 1006, um sinal 1002 aplicado a cada entrada do módulo de peso/combinador 1006 pode ser direcionado para uma dentre a pluralidade de áreas de cobertura de feixe de usuário. Uma vez que o satélite 1004 pode usar o módulo de peso/combinador 1006 e a antena de matriz 1008 para direcionar qualquer um dos sinais recebidos para qualquer uma das áreas de cobertura de feixe de usuário, as informações que seriam, de outro modo, transmitidas por um enlace ascendente de alimentador específico que experimenta desvanecimento intolerável podem ser roteadas para um dos outros SANs. Consequentemente, as informações podem ser transmitidas ao satélite 1004 através de um SAN 602 que não está experimentando desvanecimento intolerável para fornecer diversidade de enlaces de alimentador, conforme descrito acima no contexto da matriz de chaves 616. Uma multiplexação por divisão de tempo similar pode ser feita para transmitir sinais recebidos por uma das lentes 610 em vários feixes pontuais de usuário conforme descrito acima.

[087] O uso de um satélite 1004 com recurso de formação de feixes a bordo fornece flexibilidade para permitir a diversidade de enlaces de alimentador em relação aos sinais recebidos dentre a pluralidade de SANs 602. O uso da formação de feixes a bordo elimina a necessidade da matriz de chaves 616 mostrada na Figura 4. Uma arquitetura similar pode ser empregada nas trajetórias de retorno (isto é, o enlace ascendente de usuário e o enlace descendente do alimentador). Ou seja, os terminais de terra de usuário 606 transmitem um sinal de RF até o satélite 1004 no enlace ascendente de usuário. Elementos de recepção na matriz da antena 1008 recebem o sinal de RF. O módulo de peso/combinador 1006 pondera os sinais recebidos por cada elemento de recepção da antena 1008 para criar um feixe de recepção. A saída do módulo de peso/combinador 1006 é convertida descendentemente de RF para FI.

[088] Em algumas modalidades, os conversores ascendentes 626 são colocados na entrada do módulo de peso/combinador 1006, ao invés de nas saídas. Portanto, os sinais de RF (por exemplo, sinais de 20 GHz) são ponderados e somados. Os sinais de elementos de feixe são, então, transmitidos através de cada um dos elementos de matriz de antenas.

[089] Em algumas modalidades, o satélite tem vários módulos de peso/combinador (não mostrados para fins de simplicidade). As entradas para cada módulo de peso/combinador são acopladas a um ou mais receptores ópticos 622. Em algumas modalidades, todas as saídas de um receptor óptico 622 são acopladas ao mesmo módulo de peso/combinador. Cada módulo de peso/combinador gera N saídas. As N saídas de cada módulo de peso/combinador são acopladas uma a uma aos elementos de uma matriz de antenas de N elementos (apenas um mostrado para fins de simplicidade). Consequentemente, existe uma relação um- para-um entre as matrizes de antenas 1008 e os módulos de peso/combinador 1006.

[090] Em algumas modalidades, a segunda arquitetura mostrada na Figura 12 (isto é, formação de feixes a bordo) é usada com um modulador QAM 614, similar ao sistema 600. Entretanto, o satélite 1104 tem um recurso de formação de feixes a bordo.

[091] A Figura 14 é um esquema simplificado de um sistema 1200 que usa a técnica discutida com referência à Figura 8 na qual um sinal óptico é modulado por RF no SAN 802. No entanto, a arquitetura de satélite é similar àquela das Figuras 12 e 11, nas quais um satélite 1204 tem capacidade de formação de feixes. Os SANs 802, lentes 810, detectores ópticos (como fotodiodos 812), amplificadores 613 e conversores ascendentes 626 são todos similares àqueles descritos com referência à Figura 8. Entretanto, o módulo de peso/combinador 1006 e a antena de matriz 1008 são similares àqueles descritos com relação às Figuras 10, 10A e 11. Similar à arquitetura descrita na Figura 12, o peso/combinador 1006 e a antena de matriz 1008 permitem que o satélite 1004 transmita o conteúdo dos sinais recebidos de um ou mais dos SANs 802 para qualquer uma das áreas de cobertura de feixe de usuário, fornecendo, dessa forma, diversidade de enlaces de alimentador. Portanto, se um ou mais dos enlaces ascendentes de alimentador dos SANs 802 para o satélite tiverem um desvanecimento intolerável, o conteúdo que seria enviado de outro modo naquele enlace ascendente de alimentador pode, em vez disso, ser enviado através de um dos outros SANs 802 usando um enlace ascendente de alimentador que não está experimentando um desvanecimento intolerável.

[092] A Figura 15 é uma ilustração de um enlace de encaminhamento de um sistema de comunicação por satélite 1400 que usa a terceira arquitetura de sistema (isto é, formação de feixes em terra) incluindo um enlace ascendente óptico de encaminhamento 1402 e um enlace descendente de radiofrequência 1404. Em algumas modalidades, o sistema 1400 inclui um formador de feixes terrestre de enlace de encaminhamento 1406, um satélite 1408 e um número relativamente grande (M) de SANs 1410 para criar um sistema de grande capacidade e alta confiabilidade para a comunicação com terminais de usuário 806 situados dentro de 512 áreas de cobertura de feixe de usuário 1801 (vide Figura 19 discutida em detalhes abaixo). Ao longo da discussão do sistema 1400, M = 8 SANs 1410 são mostrados no exemplo. Entretanto, M = 8 é meramente um exemplo conveniente e não se destina a limitar o sistema revelado, como o sistema 1400, a um número específico de SANs 1410. De modo similar, 64 canais ópticos são mostrados no exemplo do sistema 1400. Da mesma forma, a matriz de antenas é mostrada como tendo 512 elementos. Conforme observado acima, as frequências, comprimentos de onda, elementos de matriz de antenas e números de canais paralelos similares, componentes, dispositivos, áreas de cobertura de feixe de usuário, etc., particulares não devem ser entendidos como uma limitação da maneira pela qual os sistemas aqui apresentados podem ser implementados, exceto onde expressamente limitado pelas reivindicações em anexo.

[093] O tráfego de encaminhamento (isto é, o sinal de entrada de feixe de encaminhamento 1407) a ser comunicado através do sistema 1400 é inicialmente fornecido ao formador de feixes 1406 a partir de uma fonte, como a internet, através do equipamento de distribuição, como um nó de núcleo ou entidade similar (não mostrada). O equipamento de distribuição pode gerenciar a atribuição de intervalos de frequência e/ou de tempo para transmissões a terminais de usuário individuais e agrupar dados destinados à transmissão em feixes específicos, além de executar outras funções. Os sinais de entrada 1407 para o formador de feixes 1406 (ou alguma porção das informações transportadas pelo sinal de entrada de feixe de encaminhamento 1407) podem representar fluxos de dados (ou fluxos de dados modulados) direcionados para cada um dos 512 feixes de usuário. Em uma modalidade, cada um dos 512 sinais de entrada de feixe de encaminhamento 1407 é um sinal de FI de 3,5 GHz de largura. Em algumas modalidades, o sinal de entrada de feixe de encaminhamento 1407 é uma portadora compósita de 3,5 GHz de largura que é acoplada à entrada do formador de feixes 1406.

[094] Cada um dos sinais de entrada de feixe de encaminhamento 1407 é "direcionado" para uma área de cobertura de feixe de usuário 1801 pelo formador de feixes 1406. O formador de feixes 1406 direciona o sinal de entrada de feixe de encaminhamento 1407 para uma determinada área de cobertura de feixe de usuário 1801 aplicando pesos de feixe aos 512 sinais de entrada de feixe de encaminhamento 1407 para formar um conjunto de N sinais de elementos de feixe 1409 (conforme adicionalmente descrito abaixo com relação à Figura 16). De modo geral, N é maior que ou igual a K. Em algumas modalidades, N = 512 e K = 512. Os 512 sinais de elementos de feixe 1409 são amplificados e a frequência é convertida para formar sinais de elementos de feixe de RF 1411. Cada um é transmitido de um elemento de uma matriz de antenas 1416 de N elementos (isto é, 512 elementos). Os sinais de elementos de feixe de RF 1411 sobrepõem-se uns aos outros dentro da área de cobertura de feixe de usuário 1801. A sobreposição dos sinais de elementos de feixe de RF 1411 transmitidos forma feixes de usuário dentro das áreas de cobertura de feixe de usuário 1801.

[095] Em algumas modalidades, os 512 sinais de elementos de feixe 1409 são divididos entre vários SANs 1410.Consequentemente, um subconjunto dos sinais de elementos de feixe 1409 (por exemplo, 512/8) é acoplado a cada SAN 1410, onde 8 é o número de SANs 1410. Dessa forma, a combinação de 8 SANs 1410 irá transmitir 512 sinais de elementos de feixe 1409 do formador de feixes 1406 para o satélite 1408. Em algumas modalidades, o formador de feixes 1406 está colocalizado com um dos SANs 1410. Alternativamente, o formador de feixes 1406 está situado em um outro local. Além disso, em algumas modalidades, o formador de feixes 1406 pode ser distribuído entre vários locais. Em uma dessas modalidades, uma porção do formador de feixes 1406 está colocalizada em cada SAN 1410. Cada uma dessas porções do formador de feixes 1406 recebe todo o tráfego de encaminhamento 1407, mas apenas aplica pesos de feixe aos 64 (isto é, 512/8) sinais 1409 a serem transmitidos ao SAN 1410 que está colocalizado com aquela porção do formador de feixes 1406. Em algumas modalidades, vários formadores de feixes são fornecidos (não mostrados para fins de simplicidade). Cada formador de feixes gera N saídas (isto é, sinais de elementos de feixe). Os N sinais de elementos de feixe serão acoplados um a um aos elementos de uma matriz de antenas de N elementos no satélite 1408 (apenas um mostrado para fins de simplicidade). Consequentemente, há uma a uma relação um-para-um entre as matrizes de antenas 1416 e os formadores de feixes 1406. Em algumas modalidades nas quais todos os elementos de feixe de um formador de feixes 1406 são transmitidos para o satélite 1408 através de um SAN 1410, não há necessidade de coordenar a temporização das transmissões de diferentes SANs 1410. Alternativamente, em modalidades nas quais elementos de feixe produzidos a partir do mesmo formador de feixes 1406 são transmitidos ao satélite 1408 através de diferentes SANs, a temporização dos sinais de elementos de feixe é levada em consideração com o uso de controles de temporização, conforme discutido adicionalmente abaixo.

[096] A relação de fase entre cada um dos sinais de elementos de feixe de RF 1411 transmitidos a partir de cada um dos N elementos de uma matriz de antenas 1416 e a amplitude relativa de cada um determinam se os sinais de elementos de feixe serão sobrepostos adequadamente para formar feixes dentro das áreas de cobertura de feixe de usuário 1801 desejadas. Em algumas modalidades nas quais há 8 SANs 1410 (isto é, M = 8) cada SAN 1410 recebe 64 sinais de elementos de feixe 1409.

[097] Para manter a relação de fase e amplitude de cada um dos 512 sinais de elementos de feixe de RF 1411 uns com os outros, o formador de feixes 1406 produz 8 sinais piloto de temporização 1413, um para cada SAN 1410, além dos N sinais de elementos de feixe 1409. Cada sinal piloto de temporização 1413 é alinhado com os outros sinais piloto de temporização mediante a transmissão do formador de feixes 1406 para cada SAN 1410. Além disso, a amplitude de cada sinal piloto de temporização 1413 é igualada.

[098] A Figura 16 é uma ilustração detalhada do formador de feixes de encaminhamento 1406. O formador de feixes de encaminhamento 1406 recebe 512 sinais de feixe de encaminhamento 1407 representando o tráfego de encaminhamento a ser enviado através do sistema 1400. Os sinais 1407 são recebidos por um multiplicador de matriz 1501. O multiplicador de matriz 1501 inclui um módulo de entrada de formador de feixes 1502, um módulo de divisão de 512 vias 1504 e 512 módulos de ponderação e soma 1506. Outras disposições, implementações ou configurações de um multiplicador de matriz podem ser usadas. Cada um dos 512 sinais de feixe de encaminhamento 1407 se destina a ser recebido dentro de uma área correspondente dentre as 512 áreas de cobertura de feixe de usuário 1801. Consequentemente, há uma relação um-para-um entre as 512 áreas de cobertura de feixe de usuário 1801 e os 512 sinais de feixe de encaminhamento 1407. Em algumas modalidades, o equipamento de distribuição (por exemplo, o nó de núcleo) que fornece o tráfego de encaminhamento para o formador de feixes 1406 assegura que as informações a serem transmitidas para uma dada área de cobertura de feixe de usuário 1801 são incluídas no sinal de entrada de feixe de encaminhamento 1407 que corresponde àquela área de cobertura de feixe de usuário 1801.

[099] O módulo de divisão de 512 vias 1504 divide cada um dos 512 sinais de feixe de encaminhamento 1407 em 512 sinais idênticos, resultando em 512 x 512 (isto é, N x K) sinais sendo transmitidos a partir do módulo de divisão de 512 vias 1504. Quando N é igual a 512 e K é igual a 512, o módulo de divisão 1504 emite 512 x 512 = 524.288 sinais. 512 sinais exclusivos de saída do módulo de divisão 1504 são acoplados a cada um dos 512 módulos de ponderação e soma. Os sinais acoplados a cada um dos módulos de ponderação e soma 1506 são ponderados (isto é, têm sua fase deslocada e amplitude ajustada) de acordo com os pesos de feixe calculados por um gerador de peso de feixe de encaminhamento 1508. Cada um dos 512 sinais ponderados correspondentes ao mesmo elemento de matriz N são somados em um dentre os 512 somadores 1512.

[0100] Uma vez que cada grupo de 64 saídas dos somadores 1512 será acoplado a, e transmitido por, um SAN diferente dentre os 8 SANs 1410, um módulo de temporização 1514 é fornecido. O módulo de temporização 1514 é ajustado quando os sinais de elementos de feixe 1409 são enviados a partir do formador de feixes para assegurar que cada grupo de 64 sinais de elementos de feixe de FI 1409 chegue à área de cobertura de feixe de usuário 1801 no momento adequado para assegurar que a sobreposição dos sinais 1409 resulte na formação adequada do feixe de usuário. Alternativamente, os pesos de feixes de encaminhamento podem ser gerados levando- se em consideração as diferenças nos comprimentos e características das trajetórias de cada SAN 1410 até o satélite 1408. Consequentemente, um sinal 2122 seria acoplado ao formador de feixes 1406. Em algumas modalidades, o módulo de temporização 1514 gera o sinal piloto de temporização 1413 transmitido a partir do formador de feixes de encaminhamento 1406 para cada SAN 1410. Em algumas modalidades, um sinal piloto de temporização 1413 é gerado e dividido em 8 cópias de igual amplitude, sendo uma cópia enviada para cada SAN 1410. Alternativamente, a amplitude das cópias pode ser uma razão predeterminada. Contanto que a razão entre os sinais piloto de temporização 1413 seja conhecida, os sinais de elementos de feixe de RF 1411 podem ser equalizados para assegurar que eles irão se sobrepor uns aos outros para formar os feixes pontuais de usuário desejados. Em algumas modalidades nas quais as correções de alinhamento são feitas no módulo de temporização 1514 dentro do formador de feixes 1406, cada SAN 1410 retorna um sinal 2122 derivado do sinal de correção de temporização de SAN 1419 para uma entrada de controle de temporização para o formador de feixes 1406 para permitir que o mesmo determine as correções de alinhamento dos sinais para cada SAN 1410. Em algumas modalidades, os sinais de correção de temporização de SAN 1419 são então usados pelo módulo de temporização 1514 para ajustar a temporização dos sinais de elementos de feixe 1409. Em outras modalidades, o sinal de correção de temporização de SAN 1419 é usado pelo gerador de peso de feixe de encaminhamento 1508 para ajustar os pesos dos feixes para levar em conta as diferenças nas trajetórias entre o formador de feixes 1406 e o satélite 1408 através de cada um dos SANs 1410. Conforme observado acima, as correções de alinhamento podem ser alternativamente feitas em cada SAN 1410.

[0101] Uma vez que os sinais de elementos de feixe 1409 tenham sido adequadamente ponderados e quaisquer ajustes de temporização necessários feitos, cada um dos 512 sinais 1409 é acoplado a um dos SANs 1410. Ou seja, cada um dos 8 SANs 1410 recebe 64 sinais de elementos de feixe 1409 (isto é, 512/8) do formador de feixes de encaminhamento 1406. Um transmissor óptico 1401 dentro de cada SAN 1410 recebe, multiplexa e modula esses 64 sinais de elementos de feixe 1409 que ele recebe em uma portadora óptica.

[0102] A Figura 17 é uma ilustração de um transmissor óptico 1401 usado em algumas modalidades do sistema 1400. O transmissor óptico 1401 é similar ao transmissor óptico 607 discutido acima com referência à Figura 10. Entretanto, os sinais de entrada 1409 diferem, uma vez que eles são ponderados por feixe pelo formador de feixes 1406. Além disso, o sinal piloto de temporização 1413 fornecido pelo formador de feixes 1406 é acoplado a um modulador óptico 611 e modulado em uma portadora óptica dentro da mesma banda que a banda de outros moduladores ópticos 611 dentro do mesmo módulo de banda óptica 1403, conforme determinado pelo comprimento de onda da fonte de luz 654 dentro desse modulador óptico 608. Em algumas modalidades, os módulos de banda óptica 1403 são idênticos. Entretanto, a modulação do sinal piloto de temporização 1413 só precisa ser feita em um desses módulos de banda óptica 1403. Alternativamente, conforme mostrado na Figura 17, apenas um módulo de banda óptica 1403 é configurado para modular um sinal piloto de temporização 1413. Os outros módulos de banda óptica 608 podem ser similares ao módulo de banda óptica 608 mostrado na Figura 6 e descrito acima. Em qualquer dessas modalidades, num sistema no qual 8 SANs 1410 recebem, cada um, 64 sinais de elementos de feixe 1409 e os modulam em 16 canais ópticos dentro de 4 bandas ópticas diferentes, conforme mostrado na Figura 5, há quatro módulos de banda óptica dentro do transmissor óptico 1401 em cada SAN 1410.

[0103] O sinal piloto de temporização 1413 segue a mesma trajetória até o satélite que os sinais de elementos de feixe de FI 1409. Portanto, comparando-se o tempo de chegada dos sinais piloto de temporização enviados de cada SAN 1410 no satélite 1408, as diferenças nos tempos de chegada dos sinais de elementos de feixe de FI podem ser determinadas e os sinais de correção podem ser gerados e transmitidos para cada SAN 1410. Similar ao transmissor óptico 607, os canais ópticos 915 fornecidos por cada modulador óptico 611 da Figura 17 são combinados em um combinador óptico 609. O sinal óptico compósito 1624 é emitido a partir de uma lente óptica 2002 dentro do transmissor óptico 1401. A lente óptica 2002 opera como um transmissor de sinal óptico capaz de transmitir um sinal óptico para o satélite 1408.

[0104] Um sinal óptico compósito 1624 enviado de cada um dos SANs 1410 com os 64 sinais de elementos de feixe 1409 e o sinal piloto de temporização 1413 é transmitido para o satélite 1408 no enlace ascendente óptico de encaminhamento 1402 e recebido por um dos 8 receptores ópticos 1412 dentro do satélite 1408. Cada um dos 8 receptores ópticos 1412 dentro do satélite 1408 demultiplexa os 64 canais ópticos 915 do sinal óptico compósito 1624.

[0105] A Figura 18 mostra os componentes de um satélite 1408 (vide Figura 15) com mais detalhes. O satélite 1408 recebe e transmite o enlace de encaminhamento de acordo com algumas modalidades de um sistema que usa formação de feixes em terra, conforme observado acima com referência à Figura 15. Os componentes do enlace de encaminhamento do satélite 1408 incluem 8 receptores ópticos 1412, 8 módulos de amplificador/conversor 1414 e uma matriz de antenas de 512 elementos 1416. Em algumas modalidades do sistema 1400, similar às modalidades mostradas nas Figuras 9, 13 e 16, em que há 8 SANs (isto é, M = 8), o sinal compósito recebido 1624 inclui 64 canais ópticos divididos em 4 bandas de 16 cada, sendo que cada um transporta um canal de FI de 3,5 GHz de largura. Além disso, há K = 512 áreas de cobertura de feixe de usuário 1801 e N = 512 elementos na matriz de antenas. Conforme observado em outro ponto da presente discussão, esses números são fornecidos meramente como exemplo e destinam-se a facilitar a discussão.

[0106] Cada receptor óptico 1412 está associado a um módulo de amplificador/conversor correspondente 1414. Os receptores ópticos 1412 incluem, cada um, um módulo de lente 1701 e uma pluralidade de detectores ópticos, como fotodiodos 1703. O módulo de lente 1701 inclui uma lente 1702 (que em algumas modalidades pode ser similar à lente 610 descrita acima com relação à Figura 4), um demultiplexador óptico 1704, uma pluralidade de demultiplexadores ópticos 1706 e uma pluralidade de lentes de saída 1708.

[0107] Em funcionamento, o sinal óptico compósito 1624 é recebido de cada um dos 8 SANs 1410. Uma lente 1702 é fornecida para receber cada sinal óptico compósito 1624. Em algumas modalidades, as lentes 1702 podem ser focalizadas (em algumas modalidades, mecanicamente apontadas) em um SAN 1410 a partir do qual a lente 1702 deve receber um sinal óptico compósito 1624. A lente 1702 pode ser posteriormente refocalizada para apontar para um SAN 1410 diferente. Como as lentes 1702 podem ser focalizadas para receber o sinal óptico compósito 1624 de um dentre vários SANs 1410, o satélite 1408 pode receber sinais de 8 SANs 1410 selecionados dentre um número maior 8 + X de SANs 1410. Em algumas modalidades X = 24. Portanto, 32 SANs 1410 diferentes podem receber informações destinadas a serem comunicadas a áreas de cobertura de feixe de usuário 1801 no sistema. Entretanto, apenas oito dos 32 SANs 1410 são selecionados para ter as informações que são transmitidas pelo satélite 1408.

[0108] A trajetória de sinal de um dos sinais ópticos compósitos 1624 através do enlace de encaminhamento do satélite 1408 será agora descrita em detalhes. Deve-se compreender que as 8 trajetórias de sinal seguidas pelos 8 sinais ópticos compósitos 1624 recebidos através do enlace de encaminhamento do satélite 1408 operam de modo idêntico. O sinal óptico compósito 1624 que é recebido pela lente 1702 é direcionado para um demultiplexador óptico 1704. Em um sistema que usa o esquema de modulação ilustrado na Figura 9, o demultiplexador óptico 1702 divide o sinal óptico compósito 1624 nas quatro bandas 907, 909, 911, 913 (vide Figura 9). Ou seja, o demultiplexador óptico 1704 divide o sinal óptico compósito 1624 nos quatro comprimentos de onda ópticos para os quais os sinais de elementos de feixe 1407 foram modulados pelo SAN 1410 que enviou o sinal óptico compósito 1624. Cada uma das saídas ópticas do demultiplexador óptico 1704 é acoplada a um demultiplexador óptico correspondente 1706. Cada um dos quatro demultiplexadores ópticos 1706 emite 512/(4 x 8) sinais ópticos para um total de 4 x (512/(4 x 8) = 512/8 = 64 sinais ópticos. Cada um dos 16 sinais ópticos emitidos dos quatro demultiplexadores ópticos 1706 é direcionado para uma lente de saída 1708. Cada uma das lentes de saída 1708 focaliza o sinal óptico correspondente em um fotodetector correspondente, como um fotodiodo 1703. Cada fotodiodo 1703 detecta o envelope de amplitude do sinal óptico em sua entrada e emite um sinal de elementos de feixe de transmissão de RF 1418 que corresponde ao envelope de amplitude detectado. Consequentemente, os sinais de elementos de feixe de transmissão de RF 1418 emitidos dos receptores ópticos 1412 são essencialmente os sinais de elementos de feixe 1409 que foram modulados para os sinais ópticos pelos SANs 1410.

[0109] Os sinais de saída de RF são, então, acoplados ao módulo de amplificador/conversor 1414. O módulo de amplificador/conversor 1414 inclui 512/8 trajetórias de sinal. Em algumas modalidades, cada trajetória de sinal inclui um amplificador de baixo ruído (LNA) 1710, conversor de frequência 1712 e AP 1714. Em outras modalidades, a trajetória de sinal inclui apenas o conversor de frequência 1712 e o AP 1714. Em ainda outras modalidades, a trajetória de sinal inclui apenas o AP 1714 (o conversor de frequência 1712 pode ser omitido se os sinais de fluxo de alimentação produzidos pelos SANs já estiverem na frequência de enlace descendente de encaminhamento desejada). A frequência do conversor de frequência 1712 converte os sinais de elementos de feixe de transmissão de RF 1418 na frequência de portadora de enlace descendente de encaminhamento. Em algumas modalidades, a saída de cada conversor ascendente 1712 é uma portadora de RF a uma frequência central de 20 GHz. Cada uma das 512 saídas dos 8 módulos de amplificador/conversor 1414 é acoplada a um elemento correspondente dentre os 512 elementos da matriz de antenas de 512 elementos 1416. Portanto, a matriz de antenas 1416 transmite os 512 sinais de elementos de feixe de enlace descendente de encaminhamento 1718.

[0110] A Figura 19 é uma ilustração de áreas de cobertura de feixe de usuário 1801 formadas sobre os Estados Unidos Continentais de acordo com algumas modalidades. Em outras modalidades, as áreas de cobertura de feixe de usuário podem estar situadas em locais diferentes e com diferentes espaçamentos e padrões. Em algumas modalidades, como as modalidades mostradas nas Figuras 4, 8 e 12, cada fluxo de alimentação de uma antena é focalizado para direcionar um feixe pontual de usuário para uma área de cobertura de feixe de usuário. Em outras modalidades, conforme mostrado nas Figuras 10, 11, 12, 14 e 15, os 512 sinais de elementos de feixe de enlace descendente de encaminhamento 1718 são sobrepostos uns aos outros para formar feixes de usuário direcionados para áreas de cobertura de feixe de usuário 1801. Conforme mostrado na Figura 19, as áreas de cobertura de feixe de usuário são distribuídas sobre uma área de serviço de satélite que é substancialmente maior que as áreas de cobertura de feixe de usuário 1801. A matriz de antenas de 512 elementos 1416 transmite os sinais de elementos de feixe de RF 1411 pelo enlace descendente de encaminhamento 1404 para cada uma das 512 áreas de cobertura de feixe de usuário 1801. Os terminais de usuário 806 dentro de cada área de cobertura de feixe de usuário 1801 recebem o feixe de usuário direcionado para essa área de cobertura de feixe de usuário específica 1801 em virtude da sobreposição dos sinais de elementos de feixe de RF 1411 transmitidos a partir de cada um dos 512 elementos da matriz de antenas de 512 elementos 1416.

[0111] Em adição aos sinais de elementos de feixe de FI 1418 recebidos de cada receptor óptico 1412, cada receptor óptico 1412 demultiplexa um sinal de temporização de satélite 1415 do sinal óptico compósito 1624. Um sinal de temporização de satélite 1415 é emitido de cada receptor 1412 e acoplado ao módulo de amplificador/conversor correspondente 1414. Um LNA 1710 dentro do módulo de amplificador/conversor 1414 amplifica o sinal de temporização de satélite 1415. A saída 1416 do LNA 1710 é acoplada a um módulo de temporização de satélite 1417. Em algumas modalidades, o módulo de temporização de satélite 1417 compara o sinal de temporização de satélite 1415 recebido por cada receptor óptico 1412 para determinar se eles estão alinhados. O módulo de temporização de satélite 1417 fornece 8 sinais de correção de temporização de SAN 1419, cada sinal a ser retornado a cada um dos 8 SANs 1410. Em algumas modalidades, cada sinal de correção de temporização de SAN 1419 é acoplado a uma entrada de um módulo conversor/amplificador de retorno 1904 (vide Figura 24). Cada sinal de correção de temporização de SAN 1419 é amplificado, sua frequência é convertida na frequência de enlace descendente de encaminhamento e acoplada a uma entrada para um dos 8 transmissores ópticos 1401 dentro do satélite 1408, similar ao transmissor óptico 1401 fornecido no SAN 1410. Em algumas modalidades, um dos oito é uma referência para os outros sete. Consequentemente, nenhuma correção é feita na temporização dos sinais transmitidos do SAN 1410 do qual foi enviado o sinal de temporização de satélite de referência. Portanto, nenhum sinal de correção de temporização de SAN 1419 é enviado para esse SAN 1410. O sinal de correção de temporização de SAN 1419 é modulado em cada sinal óptico compósito transmitido pelo satélite 1408 para cada SAN 1410.

[0112] Cada sinal de correção de temporização de SAN 1419 fornece informações de alinhamento de temporização indicando quão distante do alinhamento o sinal piloto de temporização 1413 está em relação aos outros sinais piloto de temporização (por exemplo, o sinal de temporização de satélite de referência 1415). Em algumas modalidades, as informações de temporização são transmitidas através dos SANs 1410 para um módulo de temporização 1514 (vide Figura 16) no formador de feixes 1406. O módulo de temporização 1514 ajusta o alinhamento dos elementos de feixe antes de enviá-los para cada SAN 1410. Alternativamente, as informações de alinhamento de temporização são usadas por cada SAN 1410 para ajustar a temporização das transmissões a partir do SAN 1410 para assegurar que os sinais de elementos de feixe de RF 1411 de cada SAN 1410 cheguem ao satélite 1408 em alinhamento. A Figura 20 é uma ilustração de um transmissor óptico 1460 que tem um módulo de temporização 1462 para ajustar a temporização dos sinais de elementos de feixe 1409 e do sinal piloto de temporização 1413. O módulo de temporização 1462 recebe um sinal de correção de temporização 1464 do satélite 1408 pelo enlace descendente de retorno (discutido em mais detalhes abaixo). O módulo de temporização aplica um atraso adequado aos sinais 1409, 1413 para colocar os sinais transmitidos pelo SAN 1410 em alinhamento com os sinais transmitidos pelos outros SANs 1410 do sistema 1400.

[0113] Em uma modalidade alternativa, os ajustes de temporização podem ser feitos aos sinais de elementos de feixe de RF 1411 dentro do satélite com base nos sinais de controle gerados pelo módulo de temporização de satélite 1417. Em algumas dessas modalidades, os sinais de controle controlam atrasos programáveis colocados na trajetória de sinal entre o receptor óptico 1412 e a matriz de antenas 1416 para cada sinal de elementos de feixe de RF 1411.

[0114] Em uma modalidade alternativa, ao menos dois dos sinais de temporização de satélite 1415 são transmitidos do satélite de volta a cada SAN 1410. O primeiro é um sinal de temporização de satélite comum 1415 que é transmitido de volta a todos os SANs. Ou seja, um dos sinais de temporização de satélite recebidos 1415 é selecionado como o padrão em relação ao qual todos os outros serão alinhados. O segundo é um laço de retorno ("loopback") do sinal de temporização de satélite 1415. Comparando-se o sinal de temporização de satélite comum 1415 com o sinal de temporização de satélite de laço de retorno 1415, cada SAN 1410 pode determinar a quantidade de ajuste necessário para alinhar os dois sinais e, dessa forma, alinhar os sinais de elementos de feixe de FI 1418 recebidos de cada SAN 1410 dentro do satélite 1410.

[0115] A Figura 21 é um sistema 1450 na qual cada um dos K sinais de entrada de feixe de encaminhamento 1452 contém S subcanais de 500 MHz de largura. Em algumas modalidades, K = 512 e S = 7. Por exemplo, em algumas modalidades, sete subcanais de 500 MHz de largura são transmitidos para uma área de cobertura de usuário 1801. A Figura 22 é uma ilustração de um formador de feixes 1.300 em que os sinais de entrada de feixe de encaminhamento 1452 compreendem sete subcanais de 500 MHz de largura, cada um acoplado a uma entrada única do formador de feixes 1.300. Consequentemente, conforme observado acima, os subcanais podem ser formados por formação de feixes depois de serem combinados em uma portadora de FI, conforme mostrado nas Figuras 14 e 15. Alternativamente, conforme mostrado nas Figuras 21 e 13, os subcanais 1452 podem ser formados por formação de feixes antes de serem combinados usando-se o formador de feixes 1.300. Consequentemente, o formador de feixes 1.300 fornece S x N sinais de elementos de feixe, sendo que (S x N)/M desses sinais de elementos de feixe são enviados para cada SAN 1410. No sistema exemplificador 1450, S = 7, N = 512 e M = 8. Conforme observado acima, esses números são fornecidos como um exemplo conveniente e não se destinam a limitar os sistemas, como o sistema 1450, a esses valores particulares.

[0116] A Figura 22 é um diagrama de blocos simplificado de um formador de feixes 1.300 em que cada portadora compreende S subcanais 1452, onde S = 7. Cada um dos subcanais 1452 é fornecido como entrada independente para um multiplicador de matriz 1301 dentro do formador de feixes 1.300. Portanto, 512 x 7 subcanais 1452 são inseridas no multiplicador de matriz 1301, onde há 512 feixes pontuais de usuário a serem formados e 7 é o número de subcanais em cada portadora; ou seja, K = 512 e S = 7. O divisor de 512 vias 1304 recebe cada um dos 512 x 7 subcanais 1407, em que 512 é o número de elementos na matriz de antenas 1416. Alternativamente, N pode ser qualquer número de elementos de antena. Cada subcanal 1452 é dividido de 512 vias. Consequentemente, 512 x 512 x 7 sinais são produzidos a partir do divisor 1304 em uma matriz tridimensional. Os sinais 1, 1, 1 a 1, K, 1 (isto é, 1, 512, 1 onde K = 512) são ponderados e adicionados em um módulo de ponderação e soma 1306. Da mesma forma, os sinais 1, 1, 7 a 1, 512, 7 são ponderados e somados em um módulo de ponderação e soma 1313. De maneira similar, cada um dos outros módulos de ponderação e soma recebe saídas do divisor 1304, e pondera e soma as saídas. As 512 x 7 saídas dos módulos de ponderação e soma 1306, 1313 são acopladas às entradas de um módulo de temporização 1514. O módulo de temporização funciona essencialmente como o módulo de temporização 1514 do formador de feixes 1406 discutido acima. O formador de feixes 1.300 fornece 512 x 7 sinais de elementos de feixe 1454 para os SANs 1410. Cada um dos 8 SANs 1410 compreende um combinador de FI 1602.

[0117] A Figura 23 é uma ilustração de um SAN 1456 do sistema 1450. Em algumas modalidades, uma primeira banda base para o conversor de FI 805 funciona de maneira similar à banda base para o conversor de FI 805 discutido acima com referência à Figura 10. O conversor 805 emite um sinal 811 que é uma combinação de sete sinais de elementos de feixe de 500 MHz 1454. Além disso, em algumas modalidades, ao menos uma banda base para conversores de FI 1605 inclui um conversor de frequência adicional 1607. O conversor de frequência adicional 1607 recebe o sinal piloto de temporização 1413 do formador de feixes 1.300. O sinal piloto de temporização 1413 é combinado com os subcanais de elementos de feixe 1452 e acoplado ao transmissor óptico 607. Cada um dos sinais de FI 811 acoplados ao transmissor óptico 607 é combinado nos combinadores ópticos 609 de cada SAN 1410 para formar o sinal óptico compósito transmitido 1624. O sinal piloto de temporização 1413 é acoplado à entrada de um conversor de frequência 1607. O conversor de frequência 1607 coloca o sinal piloto de temporização em uma frequência que permite que ele seja somado com os sinais de elementos de feixe 1454 pelo somador 1608. Alternativamente, o sinal piloto de temporização 1413 pode ser acoplado diretamente a um modulador óptico adicional 1610 dedicado à modulação do sinal piloto de temporização 1413. A saída do modulador adicional 1610 é acoplada ao combinador 609 e combinada com os outros sinais em um canal óptico exclusivo dedicado ao sinal piloto de temporização.

[0118] A Figura 24 é uma ilustração de um enlace de retorno do sistema 1400 com capacidade de formação de feixes em terra. Os terminais de usuário 806 localizados dentro de uma pluralidade de 512 áreas de cobertura de feixe de usuário 1801 transmitem sinais de RF ao satélite 1408. Uma matriz de antenas de 512 elementos 1902 no satélite 1408 (que pode ou não ser a mesma que a matriz de antenas 1416) recebe os sinais de RF dos terminais de usuário 806. As 512/8 saídas da matriz de antenas de 512 elementos 1902 são acopladas a cada um dos 8 módulos de amplificador/conversor 1904. Ou seja, cada elemento da matriz de antenas 1902 é acoplado a um LNA 1906 dentro de um dos módulos de amplificador/conversor 1904. A saída de cada LNA 1906 é acoplada à entrada de um conversor de frequência 1908 e um pré-amplificador 1910. A saída amplificada do LNA 1906 tem a frequência convertida descendentemente da frequência de enlace ascendente de usuário de RF para a FI. Em algumas modalidades, o sinal de FI tem uma largura de banda de 3,5 GHz. Em algumas modalidades, o pré-amplificador 1910 fornece ganho adicional antes da modulação em uma portadora óptica. As saídas de cada módulo de amplificador/conversor 1904 são acopladas a entradas correspondentes de um dos 8 transmissores ópticos 1401, similar ao transmissor óptico 607 da Figura 4. Cada um dos 8 transmissores ópticos 1401 emite e transmite um sinal óptico para um SAN correspondente 1410. O SAN 1410 recebe o sinal óptico. O SAN 1410 fornece 512/8 sinais de elementos de feixe de retorno 1914 para um formador de feixes de enlace descendente 1916. O formador de feixes de enlace descendente 1916 processa os sinais de elementos de feixe de retorno 1914 e emite 512 sinais de feixe 1918, cada um correspondendo a uma das 512 áreas de cobertura de feixe de usuário 1801.

[0119] Os sinais de FI fornecidos ao transmissor óptico 607 a partir do módulo de amplificador/conversor 1904 são, cada um, acoplados a um dos 512/8 moduladores ópticos 611. Por exemplo, se houver 512 elementos na matriz de antenas 1902 (isto é, N = 512) e houver 8 SANs 1410 no sistema 1900, então 512/8 = 64. Em um sistema no qual os sinais de FI são modulados em comprimentos de onda divididos em 4 bandas, como mostrado na Figura 9, os moduladores ópticos 611 são agrupados juntos no módulo de banda óptica 608 que tem 512/(4 x 8) moduladores ópticos 611.

[0120] Cada modulador óptico 611 é essencialmente igual aos módulos ópticos de enlace ascendente 611 do SAN 1410 mostrado na Figura 10 e descrito acima. Cada modulador óptico 611 dentro do mesmo módulo de banda óptica 608 tem uma fonte de luz 654 que produz um sinal óptico que tem um dos 16 comprimentos de onda À. Consequentemente, a saída de cada modulador óptico 611 será em um comprimento de onda diferente. Os sinais ópticos gerados dentro do mesmo módulo de banda óptica 608 terão comprimentos de onda que estão na mesma banda óptica (isto é, no caso mostrado na Figura 9, por exemplo, as bandas ópticas são de 1.100 nm, 1.300 nm, 1.550 nm e 2.100 nm). Cada um desses sinais ópticos estará em um dos 16 canais ópticos dentro da banda com base nos comprimentos de onda À 2. As saídas ópticas de cada modulador óptico 611 são acopladas a um combinador óptico 609. A saída do combinador óptico 609 é um sinal óptico compósito que é transmitido através de uma lente óptica 2016 para um dos SANs 1410. A lente óptica 2016 pode ser direcionada a um de vários SANs 1410. Consequentemente, os 8 transmissores ópticos transmitem, cada um, um dos 8 sinais ópticos para um dos 8 SANs 1410. O conjunto específico de 8 SANs pode ser selecionado a partir de um grupo maior de SANs candidatos dependendo da qualidade do enlace óptico entre o satélite e cada SAN candidato.

[0121] A Figura 25 é uma ilustração de um dos SANs 1410 no enlace de retorno. Um receptor óptico 622 compreende uma lente 2102 que recebe sinais ópticos direcionados para o SAN 1410 do satélite pela lente 2016. Uma demultiplexador de banda óptica 2104 separa os sinais ópticos em bandas ópticas. Por exemplo, em algumas modalidades nas quais há quatro dessas bandas, cada uma das quatro saídas ópticas 2106 é acoplada a um demultiplexador de canal óptico 2108. O demultiplexador de canal óptico 2108 separa os 512/(4 x 8) sinais que foram combinados no satélite 1408. Cada uma das saídas dos quatro demultiplexadores de canal óptico 2108 é acoplada a uma lente correspondente 2110 que focaliza a saída óptica dos demultiplexadores de canal óptico 2108 em um detector óptico, como um fotodiodo 2112. Os sinais de saída 2116 provenientes dos fotodiodos 2112 são, cada um, acoplados a um dentre os 512/8 LNAs 2114. A saída de cada LNA 2114 é acoplada ao formador de feixes de enlace de retorno 1916 (vide Figura 24). Além disso, uma saída de canal do receptor óptico 622 emite um sinal de correção de temporização 1464 que é essencialmente o sinal de correção de temporização de SAN 1419 (vide Figura 18) que foi fornecido pelo módulo de temporização de satélite ao módulo de amplificador/conversor de retorno 1414. Em algumas modalidades, o sinal de correção de temporização 1464 é acoplado a um modem piloto de temporização 2120. O modem piloto de temporização emite um sinal 2122 que é enviado para o formador de feixes de encaminhamento 1406. Em outras modalidades, o sinal de correção de temporização 1464 é acoplado a uma entrada de controle de temporização do módulo de temporização 1462 (vide Figura 20) discutido acima.

[0122] A Figura 26 ilustra com mais detalhes um formador de feixes de retorno 1916 de acordo com algumas modalidades das técnicas apresentadas. Cada um dos 512 sinais de saída 2116 é recebido pelo formador de feixes de retorno 1916 de cada um dos SANs 1410. O formador de feixes de retorno compreende um módulo de entrada de formação de feixes 2203, um módulo de temporização 2201, um multiplicador de matriz 2200 e um módulo de saída de formador de feixes 2205. O multiplicador de matriz 2200 inclui um módulo de divisão de K vias 2202 e 512 módulos de ponderação e soma 2204. O multiplicador de matriz 2200 multiplica um vetor de sinais de feixe por uma matriz de pesos. Outras disposições, implementações ou configurações de um multiplicador de matriz 2200 podem ser usadas. Cada sinal 2116 é recebido pelo formador de feixes 1916 no módulo de entrada de formador de feixes 2203 e acoplado ao módulo de temporização 2201. O módulo de temporização 2201 assegura que quaisquer diferenças no comprimento e características da trajetória do satélite ao SAN 1410 e do SAN 1410 ao formador de feixes de retorno 1916 serão consideradas. Em algumas modalidades, isso pode ser feito através da transmissão de um sinal piloto do formador de feixes de retorno 1916 para cada SAN 1410, até o satélite e então retransmitir o sinal piloto de volta através do SAN 1410 ao formador de feixes de retorno 1916. As diferenças nas trajetórias entre o formador de feixes de retorno 1916 e o satélite podem ser medidas e levadas em consideração.

[0123] A saída do módulo de temporização é acoplada a um divisor de K vias 2202 que divide cada sinal em 512 sinais idênticos. Os 512 sinais exclusivos são aplicados a cada um dentre os 512 circuitos de ponderação e soma 2204. Cada um dos 512 sinais exclusivos é ponderado (isto é, a fase e a amplitude são ajustadas) dentro de um circuito de ponderação 2206, de modo que quando somado em um circuito de soma 2208 com cada um dos 512 outros sinais ponderados, um feixe de usuário de enlace de retorno é formado na saída do formador de feixes de retorno.

[0124] Cada uma das arquiteturas descritas acima é mostrada para um enlace ascendente óptico do satélite. Além disso, um enlace óptico do satélite às SANs para os SANs na Terra funciona essencialmente de modo inverso ao dos enlaces ascendentes ópticos descritos. Por exemplo, com relação à arquitetura mostrada na Figura 4, um enlace descendente óptico do satélite 602 ao SAN 604 fornece um enlace descendente de banda larga. Ao invés de lentes 610 para receber o enlace ascendente óptico, são fornecidos lasers para transmitir um enlace descendente óptico. Além disso, ao invés de o modulador bifásico 614 gerar um sinal modulado de BPSK a ser transmitido em uma portadora de RF, o modulador bifásico modula o sinal óptico com o uso de um esquema de modulação binária óptica. De modo similar, um enlace descendente óptico pode ser fornecido com o uso de uma arquitetura similar àquela mostrada na Figura 4. Nessa modalidade, o modulador 614 seria, em vez disso, um demodulador QAM que recebe um sinal QAM modulado por RF ou FI e demodula os bits de cada símbolo e com o uso de modulação óptica binária de um sinal óptico para transmissão no enlace descendente óptico. Na modalidade da arquitetura mostrada na Figura 8, pode ser usada uma arquitetura similar na qual o enlace descendente de alimentador do satélite para o SAN é óptico, os sinais de RF recebidos dos terminais de usuário 842, 844 são direcionados por uma matriz de chaves para um laser apontado para o SAN particular selecionado para receber o sinal. O sinal de RF é modulado por RF no sinal óptico similar à maneira como o sinal óptico de enlace ascendente de alimentador é modulado por RF pelo modem de banda base/RF 811 no SAN 802.

[0125] Em algumas modalidades, os lasers usados para transmitir um sinal de enlace descendente de alimentador óptico são apontados para um de vários SANs. Os SANs são selecionados com base na quantidade de desvanecimento de sinal na trajetória óptica do satélite para cada SAN disponível, similar à maneira na qual os SANs das Figuras 4, 8 e 12 são selecionados.

[0126] Embora as técnicas apresentadas sejam descritas acima em termos de vários exemplos de modalidades e implementações, deve-se compreender que os recursos, aspectos e funcionalidade específicos descritos em uma ou mais das modalidades individuais não estão limitados em sua aplicabilidade à modalidade específica com a qual são descritos. Dessa forma, a amplitude e o escopo da invenção reivindicada não são limitados por nenhum dentre os exemplos aqui fornecidos para a descrição das modalidades acima reveladas.

[0127] Os termos e frases usados neste documento, e variações dos mesmos, salvo se expressamente indicado de modo contrário, devem ser interpretados como termos e frases não limitados ao invés de limitados. Como exemplos do supracitado: o termo "incluindo" deve ser interpretado como significando "incluindo, sem limitação" ou similares; o termo "exemplo" é usado para fornecer exemplos de instâncias do item em discussão, não uma lista exaustiva ou limitadora do mesmo; o termo "um(a)" deve ser lido como significando "ao menos um(a)", "um(a) ou mais" ou similares; e adjetivos como "convencional", "tradicional", "normal", "padrão", "conhecido" e termos de significado similar não devem ser interpretados como limitadores do item descrito a um dado período de tempo ou a um item disponível a partir de determinado momento, mas deve ser lido para abranger tecnologias convencionais, tradicionais, normais ou padrão que podem estar disponíveis ou ser conhecidas agora ou em qualquer momento no futuro. Da mesma forma, quando este documento se refere a tecnologias que seriam evidentes ou conhecidas pelo versado na técnica, essas tecnologias abrangem aquelas que são evidentes ou conhecidas pelo versado na técnica agora ou em qualquer momento no futuro.

[0128] Um grupo de itens ligados com a conjunção "e" não deve ser interpretado como exigindo que cada um desses itens esteja presente no agrupamento, mas deve ser lido como "e/ou" a menos que expressamente indicado de outro modo. De modo similar, um grupo de itens ligados pela conjunção "ou" não deve ser lido como exigindo exclusividade mútua entre os elementos do grupo, mas, ao invés disso, deve ser lido como "e/ou", salvo se expressamente indicado em contrário. Adicionalmente, embora os itens, elementos ou componentes das técnicas apresentadas possam ser descritos ou reivindicados no singular, o plural também está contemplado dentro do escopo dos mesmos, exceto se for indicada expressamente uma limitação ao singular.

[0129] A presença de palavras e frases de sentido de ampliação como "um(a) ou mais", "ao menos", "mas não se limitando a" ou outras frases similares em algumas instâncias não significa que o caso mais estreito é pretendido ou exigido em situações onde tais frases de sentido de ampliação possam estar ausentes. O uso do termo "módulo" não implica que os componentes ou a funcionalidade descritos ou reivindicados como parte do módulo sejam todos configurados em uma embalagem comum. De fato, qualquer um ou todos os vários componentes de um módulo, seja lógica de controle ou outros componentes, podem ser combinados em uma única embalagem ou mantidos separadamente e podem ser adicionalmente distribuídos em múltiplos agrupamentos ou embalagens ou em múltiplos locais.

[0130] Adicionalmente, as várias modalidades aqui apresentadas são descritas com o auxílio de diagramas de blocos, fluxogramas e outras ilustrações. Como ficará evidente para o versado na técnica depois de ler este documento, as modalidades ilustradas e suas várias alternativas podem ser implementadas sem limitação aos exemplos ilustrados. Por exemplo, os diagramas de blocos e sua descrição em anexo não devem ser interpretados como impondo-se uma arquitetura ou configuração específica.

Claims

1. SISTEMA DE COMUNICAÇÃO POR SATÉLITE (1400), caracterizado por compreender: um formador de feixes (1406) que compreende: uma pluralidade de entradas de formador de feixes, cada uma configurada para receber um sinal respectivo (1407) a serem direcionado para um feixe pontual de usuário respectivo; uma pluralidade de saídas de formador de feixes, cada uma configurada para emitir um sinal de elementos de feixe respectivo (1409); e uma saída piloto configurada para gerar um sinal piloto de temporização (1413); um nó de acesso de satélite (SAN) (1410) que compreende: uma pluralidade de moduladores ópticos (611), cada um tendo uma entrada elétrica e uma saída óptica, ao menos uma das entradas elétricas acoplada a uma saída correspondente do formador de feixes e ao menos uma das entradas elétricas configurada para receber o sinal piloto de temporização; um combinador óptico (609) acoplado às saídas ópticas dentre a pluralidade de moduladores ópticos e configurado para gerar um sinal óptico compósito; e uma lente óptica (2002) acoplada à saída do combinador óptico e configurada para transmitir o sinal óptico compósito; e um satélite (1408) que compreende: um receptor óptico de satélite (1412) que tem uma lente direcionável (1702) apontável para o SAN e configurada para receber o sinal óptico compósito, sendo que o receptor óptico de satélite tem uma pluralidade de saídas de radiofrequência (RF) (1418); uma pluralidade de amplificadores de potência (AP) (1714), cada um tendo uma entrada e uma saída, sendo que as entradas são acopladas às saídas de RF; e uma matriz de antenas (1416) tendo uma pluralidade de elementos de antena, sendo que cada elemento de antena tem uma entrada acoplada a uma saída correspondente dentre as saídas de AP.

2. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela lente direcionável poder ser posicionada por rotação em torno de ao menos dois eixos geométricos em resposta aos comandos de terra.

3. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela lente direcionável poder ser posicionada por rotação em torno de ao menos dois eixos geométricos em resposta ao processamento a bordo.

4. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente um segundo SAN compreendendo uma pluralidade de segundos moduladores ópticos (611), cada um tendo uma entrada elétrica e uma saída óptica, ao menos uma das entradas elétricas acoplada a uma saída correspondente do formador de feixes e ao menos uma outra das entradas elétricas configurada para receber o sinal piloto de temporização; um segundo combinador óptico (609) acoplado às saídas ópticas dentre a pluralidade de segundos moduladores ópticos e configurado para gerar um segundo sinal óptico compósito; e uma segunda lente óptica (2002) configurada para transmitir o segundo sinal óptico compósito; em que o satélite compreende ainda: um segundo receptor óptico de satélite (1412) que tem uma lente direcionável (1702) apontável para o segundo SAN e configurada para receber o segundo sinal óptico compósito, sendo que o segundo receptor óptico de satélite tem uma pluralidade de segundas saídas de radiofrequência (RF) (1418); uma pluralidade de segundos amplificadores de potência (AP) (1714), cada um tendo uma entrada e uma saída, sendo que as entradas são acopladas às segundas saídas de RF; e em que a matriz de antenas tem uma segunda pluralidade de elementos de antena, sendo que cada elemento de antena da segunda pluralidade de elementos de antena tem uma entrada acoplada a uma saída correspondente dentre as segundas saídas de AP.

5. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por cada um dos SANs ter um receptor óptico (622) de SAN configurado para receber um sinal óptico de um satélite e para demultiplexar e demodular um sinal de correção de temporização (1464) do sinal óptico.

6. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo formador de feixes compreender adicionalmente um módulo de temporização (1514) tendo uma entrada de controle de temporização, e sendo que cada SAN compreende adicionalmente um modem piloto de temporização (2120) acoplado ao receptor óptico de SAN, sendo que o modem piloto de temporização tem uma saída (2122) acoplada à entrada de controle de temporização do formador de feixes, em que o módulo de temporização dentro do formador de feixes gera um atraso na transmissão de sinais de elementos de feixe em resposta a sinais apresentados à entrada de controle de temporização.

7. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo SAN compreender adicionalmente um módulo de temporização (1462) acoplado entre o formador de feixes e cada modulador óptico, sendo que o módulo de temporização tem uma entrada de controle de temporização acoplada para receber o sinal de correção de temporização do receptor óptico de SAN.

8. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo módulo de temporização dentro do SAN gerar um atraso na transmissão de sinais de elementos de feixe em resposta aos sinais apresentados à entrada de controle de temporização.

9. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelos padrões de antena de ao menos alguns dos elementos de antena se sobreporem de modo que os sinais transmitidos a partir dos mesmos serão sobrepostos uns sobre os outros e, dessa forma, se combinarão coerentemente para formar um feixe pontual de usuário.

10. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo receptor óptico de satélite compreender um demultiplexador óptico (1706) que tem uma entrada e uma pluralidade de saídas, sendo que cada saída é associada a um comprimento de onda óptico correspondente, em que os comprimentos de onda associados às saídas do demultiplexador óptico são agrupados em bandas ópticas e em que os comprimentos de onda na mesma banda óptica definem canais ópticos únicos.

11. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo receptor óptico de satélite compreender uma pluralidade de detectores ópticos de receptor de satélite (1703), cada um tendo uma saída de RF acoplada a uma saída de RF correspondente do receptor óptico de satélite.

12. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pela saída de sinal de RF do detector de receptor de satélite ter uma amplitude que rastreia a intensidade do sinal óptico aplicado à entrada do detector óptico de receptor de satélite.

13. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo detector óptico de receptor de satélite ser um fotodiodo (1703).

14. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente ao menos um conversor de frequência (1712) acoplado entre uma saída correspondente dentre as saídas de RF de receptor óptico e uma entrada correspondente dentre as entradas de elemento de antena.

15. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por cada um dentre a pluralidade de moduladores ópticos compreender ao menos uma fonte de luz operando em um comprimento de onda óptico dentro de uma das quatro bandas ópticas, em que as quatro bandas ópticas estão centradas em aproximadamente 1100nm, 1300nm, 1550nm e 2100nm, em que o comprimento de onda de cada fonte de luz dentro da mesma banda óptica é espaçado por aproximadamente 100 GHz, e em que a entrada elétrica para a pluralidade de moduladores ópticos é ainda configurada para receber um sinal com largura de banda de aproximadamente 3,5 GHz.

16. SISTEMA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 9 a 14, caracterizado pelos SANs compreenderem adicionalmente uma pluralidade de conversores de banda base para FI (805), sendo que cada conversor tem:uma entrada acoplada a uma saída correspondente dentre a pluralidade de saídas de formador de feixe; e uma saída (811) acoplada à entrada elétrica de um modulador correspondente dentre a pluralidade de moduladores ópticos.

17. SISTEMA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 9 a 14, caracterizado pelos SANs compreenderem adicionalmente um receptor óptico de SAN (622) configurado para receber um sinal óptico e para emitir uma pluralidade de sinais de elementos de feixe (2116).

18. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo receptor óptico de SAN ser adicionalmente configurado para gerar ao menos um sinal piloto de temporização (2122).