BRPI0818369B1

BRPI0818369B1 - Sistema de comunicação de satélite geoestacionário e método para operar um sistema de satélite geoestacionário

Info

Publication number: BRPI0818369B1
Application number: BRPI0818369-4A
Authority: BR
Inventors: Mark J. Miller; John C. Tchorz
Original assignee: Viasat, Inc.
Priority date: 2007-10-09
Filing date: 2008-10-09
Publication date: 2020-03-03
Also published as: WO2009049090A1; US8068827B2; EP3376686B1; ES2684443T3; EP4304107A2; EP3726744B1; AU2008310760A1; EP2206256B1; ES2972826T3; RU2460212C2; EP4304107A3; PL2206256T3; BRPI0818369A2; RU2010118460A; EP3726744A1; EP2206256A4; EP3376686A1; US20090093213A1; US8897769B2; AU2008310760C1

Abstract

utilização não-interferente de faixa de frequência de satélite não-geoestacionário para comunicação de satélite geoestacionário um método e sistema de utilizar espectro de frequência de órbita de satélite não- geoestacionário (ngso) em um sistema de comunicação de satélite de órbita de satélite geoestacionário (gso) de uma maneira não-interferente. o sistema de comunicação de satélite gso compreende um terminal da terra para transmitir sinais para um satélite gso utilizando um espectro de frequência gso, o terminal da terra adicionalmente operável para transmitir sinais para o satélite gso utilizando um espectro de frequência estendido, a faixa de frequência estendida incluindo o espectro de frequência gso e um espectro de frequência não-geoestacionário (ngso); um centro de comando operativo para instruir o terminal da terra para transmitir sinais para o satélite gso utilizando o espectro de frequência gso, quando se espera que um satélite ngso esteja em linha com relação ao terminal da terra e ao satélite gso; e em que o centro de comando é adicionalmente operativo para instruir o terminal da terra para transmitir sinais para o satélite gso utilizando o espectro de frequência estendido, quando não se espera que o satélite ngso esteja em linha com relação ao terminal da terra e ao satélite gso.

Description

“SISTEMA DE COMUNICAÇÃO DE SATÉLITE GEOESTACIONÁRIO E MÉTODO PARA OPERAR UM SISTEMA DE SATÉLITE GEOESTACIONÁRIO”

REFERÊNCIA REMISSIVA A PEDIDOS CORRELATOS

Esse pedido reivindica o benefício de prioridade para o Pedido Provisional dos Estados Unidos 60/978.549 (N° do Dossiê do Advogado 01708-017700US), intitulado “Noninterfering Utilization of Non-Geostationary Satellite Frequency Band for Geostationary Satellite Communication”, depositado em 9 de outubro de 2007, cujo conteúdo é aqui incorporado mediante referência para todos os propósitos.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

A presente invenção se refere aos sistemas de comunicação de satélite e, particularmente, aos sistemas de satélite geoestacionário que utilizam espectro de frequência de satélite não-geoestacionário de uma maneira não-interferente.

Os satélites ou estão em órbita geoestacionária (GSO), isto é, estacionários em relação à Terra, ou em órbita não-geoestacionária (NGSO), se deslocando em torno da Terra. Em geral, as faixas de frequência, alocadas para os sistemas de comunicação de satélite GSO, não se sobrepõem às faixas de frequência alocadas aos sistemas de comunicação de satélite NGSO.

Espectro de radiofrequência (RF) é um recurso finito limitado. Apenas certas faixas de frequência são alocadas para os sistemas de comunicação de satélite GSO. Algumas outras faixas de frequência são alocadas para os sistemas de comunicação de satélite NGSO. A capacidade de canal de qualquer sistema de comunicação é limitada pelo número de faixas de frequência e pela largura de banda disponível associada. Há a necessidade de um sistema de satélite GSO para utilizar faixas de frequência alocadas a outros sistemas de comunicação sem fio para obter capacidade de canal superior sem causar qualquer interferência.

Um satélite GSO está em órbita aproximadamente a 35.800 km acima do equador, e seu giro em torno da Terra é sincronizado com a rotação da Terra. Portanto, o satélite GSO parece estacionário, isto é, fixo no céu para um observador na superfície da Terra. Ao contrário dos satélites GSO, os satélites NGSO tipicamente se deslocam em baixas e médias altitudes e têm órbitas variáveis que estão abaixo da órbita GSO. Um terminal da Terra GSO com uma largura estreita de feixe de antena terá seu feixe de antena apontado para um satélite GSO. Assim, um satélite NGSO será visível apenas para o terminal da Terra GSO quando ele estiver “em linha” com relação ao terminal da Terra GSO e o satélite GSO. Similarmente, uma estação terrestre NGSO com uma largura estreita de feixe de antena terá seu feixe de antena apontado para o satélite NGSO. Como os satélites NGSO são nãoestacionários, a antena da estação terrestre NGSO pode ser orientada para acompanhar o satélite NGSO. O satélite GSO será visível apenas para a estação terrestre NGSO quando

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2/19 os satélites GSO e os satélites NGSO estiverem “em linha” ou aproximadamente “em linha”.

Sistemas de comunicação de satélite da técnica anterior utilizam faixas de frequência que são alocadas para sistemas de satélite GSO. As faixas de frequência GSO alocadas diferem daquelas alocadas para os sistemas de satélite NGSO para evitar interferência. Em certos espectros de frequência alocados, as faixas de frequência NGSO podem estar localizadas em proximidade com as faixas de frequência GSO.

O satélite GSO pode conter uma antena de múltiplos feixes que ilumina certas áreas da superfície da Terra. Portanto, o cone de feixe da antena de satélite é relativamente amplo para prover uma grande área de cobertura. Ao contrário, o formato de cone de um feixe de uplink a partir da antena do terminal da Terra para o satélite GSO é em geral muito estreito. O feixe (também referido como canal em seguida) a partir de um satélite para o terminal da Terra é chamado de feixe de downlink (ou canal de downlink) e o feixe a partir do terminal da Terra para o satélite é chamado de feixe de uplink (ou canal de uplink). Geralmente, diferentes faixas de frequência (também referidas como espectros de frequência em seguida) são alocadas para os canais de uplink e de downlink para prevenir interferência de co-canal. Como a trajetória orbital de um satélite NGSO pode cruzar o canal de uplink ou de downlink de um sistema de comunicação de satélite GSO, faixas de frequência separadas (espectros de frequência) são alocados para o satélite NGSO. Contudo, dependendo das características da constelação de satélite NGSO (por exemplo, baixa órbita terrestre, média órbita terrestre), é relativamente curto o período de tempo onde o satélite NGSO está “em linha” com o satélite GSO e o terminal da Terra respectivo, de modo que as faixas de frequência NGSO alocadas (ou espectros de frequência) podem ser compartilhadas pelo sistema de satélite GSO quando o satélite NGSO não estiver em linha. Além disso, satélites NGSO empregados atuais podem não utilizar o espectro de frequência NGSO alocado para sua operação, de modo que o satélite GSO pode usar o espectro de frequência NGSO todo tempo sem causar qualquer interferência.

BREVE SUMÁRIO DA INVENÇÃO

A presente invenção revela um método e sistema de utilização de espectros de frequência de órbita de satélite não-geoestacionário (NGSO), em um sistema de comunicação de satélite de órbita de satélite geoestacionário (GSO) de uma maneira não-interferente. O sistema de comunicação de satélite GSO compreende um terminal da Terra para transmitir sinais para um satélite GSO utilizando um espectro de frequência GSO, o terminal da Terra é adicionalmente operável para transmitir sinais para o satélite GSO utilizando um espectro de frequência estendido. O espectro de frequência estendido pode incluir o espectro de frequência GSO e um espectro de frequência não-geoestacionário (NGSO). O sistema de comunicação de satélite GSO compreende ainda um centro de comando que pode instruir o terminal da Terra para transmitir sinais para o satélite GSO utilizando o espectro de frequên

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3/19 cia GSO quando se espera que um satélite NGSO esteja em linha com relação ao terminal da Terra e o satélite GSO; e o centro de comando pode adicionalmente instruir o terminal da Terra para transmitir sinais para o satélite GSO utilizando espectro de frequência estendido, quando se espera que nenhum satélite NGSO esteja em linha com relação ao terminal da Terra e o satélite GSO. O centro de comando pode adicionalmente instruir o terminal da Terra para transmitir para o satélite GSO utilizando espectro de frequência estendido continuamente (todo o tempo) quando o satélite NGSO não opera no espectro de frequência NGSO. O satélite GSO pode compreender um receptor que é capaz de receber os sinais transmitidos utilizando o espectro de frequência GSO e o espectro de frequência estendida. O satélite GSO pode adicionalmente compreender um misturador de frequência que converte os sinais transmitidos para sinais de downlink e um divisor de potência que aplica os sinais de downlink a um grupo de filtros passa-faixa. O grupo de filtros passa-faixa pode incluir um primeiro e um segundo filtro passa-faixa; o primeiro filtro passa-faixa passa a largura de banda do espectro de frequência GSO e o segundo filtro passa-faixa passa a largura de banda do espectro de frequência estendido. O satélite GSO compreende ainda um comutador que tem uma primeira entrada, uma segunda entrada, e uma saída; a primeira entrada é conectada à primeira saída do filtro passa-faixa e a segunda entrada é conectada à segunda saída do filtro passa-faixa, e a saída do comutador é conectada seletivamente à primeira ou à segunda entrada do comutador. O satélite GSO compreende ainda um dispositivo de controle adaptado para decodificar as instruções transmitidas a partir do centro de comando e conectar a primeira ou a segunda entrada do comutador à sua saída de acordo com as instruções decodificadas.

Em uma modalidade da presente invenção, o centro de comando pode compreender uma unidade de processamento de dados acoplada com uma memória. A memória pode armazenar dados de efemérides orbitais de um ou mais satélites NGSO.

Em uma modalidade da presente invenção, os dados de efemérides orbitais podem ser cuidadosamente gerenciados e atualizados por um sistema de gerenciamento de rede GSO.

Em uma modalidade da presente invenção, o centro de comando pode estar localizado em um local na Terra.

Em outra modalidade da presente invenção, o centro de comando pode estar colocalizado dentro de um terminal da Terra.

Em ainda outra modalidade da presente invenção, o centro de comando pode ser distribuído entre múltiplos locais na Terra.

Em uma modalidade da presente invenção, o sistema de satélite GSO pode usar o espectro de frequência estendido continuamente (isto é, todo o tempo) quando o sistema de satélite NGSO não utiliza a faixa de frequência NGSO, isto é, quando nenhuma interferência

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4/19 ocorrerá entre os sistemas de satélite GSO e os sistemas de satélite NGSO.

Em ainda outra modalidade, o sistema de satélite GSO pode usar o espectro de frequência estendido todo o tempo enquanto que o satélite NGSO não opera no espectro de frequência NGSO, e o sistema de satélite GSO pode não usar absolutamente o espectro de frequência estendido quando o satélite NGSO está operando no espectro de frequência NGSO.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS

A Figura 1 é um diagrama de blocos de um sistema de comunicação de satélite exemplar configurado de acordo com várias modalidades da invenção.

A Figura 2 é um diagrama de blocos ilustrando um satélite NGSO se deslocando ao longo de uma órbita NGSO que está cruzando o canal entre um terminal da Terra GSO e um satélite GSO.

A Figura 3 é um diagrama de blocos ilustrando diferentes cenários de interferência entre um sistema de satélite GSO e um satélite NGSO.

A Figura 4A é um diagrama de blocos de um subsistema de receptor de satélite da técnica anterior.

A Figura 4B é um plano de frequência ilustrando os produtos de frequência após um sinal de baixo nível ser misturado com uma frequência de oscilador local.

A Figura 4C é uma tabela ilustrando os produtos de frequência de soma e diferença após um sinal de alto nível ser misturado com uma frequência de oscilador local.

A Figura 5 é um diagrama de blocos de um subsistema de receptor de satélite GSO de acordo com uma modalidade da presente invenção.

A Figura 6 é um diagrama de blocos ilustrando um satélite GSO utilizando um espectro de frequência estendido de uma maneira não-interferente, de acordo com uma modalidade da presente invenção.

A Figura 7 é um diagrama de blocos exemplar de uma arquitetura de centro de comando de acordo com uma modalidade da presente invenção.

A Figura 8A é uma resposta de filtro estendida incorporada em um espectro de frequência NGSO que está acima do espectro de frequência GSO.

A Figura 8B é uma resposta de filtro estendida incorporada em um espectro de frequência NGSO que está abaixo do espectro de frequência GSO.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

Com referência em primeiro lugar à Figura 1, é mostrado um diagrama de blocos de um sistema de comunicação de satélite exemplar 100, configurado de acordo com várias modalidades da invenção. O sistema de comunicação de satélite 100 inclui uma rede 120, tal como a Internet, em interface com um ou mais terminais da Terra 115 que são configurados para comunicação com um ou mais terminais de assinante 130, por intermédio de um

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5/19 satélite 130. O sistema 100 inclui também um ou mais terminais de telemetria, monitoração, e de controle (TTC) 170.

O terminal da Terra 115 é algumas vezes referido como um concentrador, terminal de portal, ou estação terrestre e serve o uplink 135, downlink 140 para e a partir do satélite 105. Embora apenas um terminal da Terra 115 seja mostrado, essa modalidade tem alguns terminais da Terra acoplados, todos, à rede 120, por exemplo, 20 ou 40 terminais da Terra. O terminal da Terra 115 programa o tráfego para os terminais de assinante 130, embora outras modalidades possam realizar a programação em outras partes do sistema de comunicação de satélite 100.

Um sistema de comunicação de satélite 100 aplicável às várias modalidades da invenção é aqui apresentado de forma ampla. Nessa modalidade, há uma quantidade predeterminada de espectro de frequência disponível para transmissão. Os links de comunicação entre os terminais da Terra 115 e o satélite 105 podem utilizar os mesmos espectros de frequência ou espectros de frequência sobrepostos com os links de comunicação entre o satélite 105 e os terminais de assinante 130 ou poderiam utilizar diferentes espectros de frequência.

A rede 120 pode ser qualquer tipo de rede e pode incluir, por exemplo, a Internet, uma rede IP, uma intranet, uma rede de área remota (WAN), uma rede de área local (LAN), uma rede privada virtual (VPN), uma LAN virtual (VLAN), uma rede de fibras óticas, uma rede híbrida de fibras-cabo coaxial, uma rede de cabo, a Rede de Telefonia Pública Comutada (PSTN), a Rede de Dados Pública Comutada (PSDN), uma rede móvel terrestre pública, e/ou qualquer outro tipo de rede suportando comunicação de dados entre os dispositivos aqui descritos, em diferentes modalidades. A rede 120 pode incluir não apenas conexões cabeadas como também conexões sem fio, incluindo ligações óticas. Conforme ilustrado em algumas modalidades, a rede pode conectar o terminal da Terra 115 com outros terminais da Terra (não-ilustrados), os quais também estão em comunicação com o satélite 105. Todos os terminais da Terra em comunicação com o satélite 105 também podem se comunicar com um centro de comando 180.

O terminal da Terra 115 provê uma interface entre a rede 120 e o satélite 105. O terminal da Terra 115 pode ser configurado para receber dados e informação orientados para um ou mais terminais de assinante 130, e pode formatar os dados e informação para entrega ao dispositivo de destino respectivo por intermédio do satélite 105. Similarmente, o terminal da Terra 115 pode ser configurado para receber sinais a partir do satélite 105 (por exemplo, a partir de um ou mais terminais de assinantes 130) dirigidos a um destino conectado com a rede 120, e pode formatar os sinais recebidos para a transmissão com a rede 120. O terminal da Terra 115 pode usar um sinal de difusão, com um formato de modulação e codificação (“modcode”) adaptado para cada pacote para as condições de link do terminal

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130 ou conjunto de terminais 130 para os quais o pacote é dirigido.

O centro de comando 180 conectado à rede 120 pode se comunicar com cada terminal da Terra 115 na rede e o satélite 105. Os terminais da Terra 115 podem estar geralmente localizados distantes dos terminais de assinante efetivos 130 para possibilitar a reutilização de frequência.

O terminal da Terra 115 pode usar uma antena 110 para transmitir o sinal de uplink para o satélite 105. Em uma modalidade, a antena 110 compreende um refletor parabólico com elevada diretividade na direção do satélite 105 e baixa diretividade em outras direções. A antena 110 pode compreender uma variedade de configurações alternativas e inclui recursos de operação tal como elevado isolamento entre polarizações ortogonais, alta eficiência nas faixas de frequências operacionais, e baixo ruído.

Em uma modalidade da presente invenção, um satélite geoestacionário 105 é configurado para receber os sinais a partir da localização da antena 110 e dentro do espectro de frequência transmitido. O satélite 105 pode, por exemplo, utilizar uma antena refletora, antena de lente, antena de arranjo em fases, antena ativa, ou outro mecanismo conhecido na técnica para a recepção de tais sinais. Os sinais recebidos a partir do portal 115 são amplificados com um amplificador de baixo ruído (LNA) e então convertidos em frequência para mudar os níveis de potência e as frequências. O satélite 105 pode processar os sinais recebidos a partir do portal 115 e enviar o sinal a partir do portal 115 para um ou mais terminais de assinante 130. Em uma modalidade da presente invenção, os sinais convertidos em frequência são passados através de um grupo de filtros que separam os vários sinais convertidos em frequência tendo diferentes larguras de banda. Um comutador pode selecionar um dos diversos sinais convertidos em frequência, que são então amplificados adicionalmente pelos Amplificadores de Tubo de Onda em Deslocamento (TWTA) para produzir a Potência Irradiada Isotropicamente Equivalente (EIRP) na saída de antena de carga útil. O sinal de transmissão de alta potência passada através de uma antena refletora de transmissão (por exemplo, uma antena de arranjo em fases) que forma o padrão de irradiação de transmissão (feixe concentrado). Em uma modalidade da presente invenção, o satélite 105 pode operar em um modo de feixe concentrado múltiplos, transmitindo alguns feixes estreitos cada um deles direcionado para uma região diferente da Terra, permitindo segregar os terminais de assinante 130 nos vários feixes estreitos.

Em outra modalidade da presente invenção, o satélite 105 pode ser configurado como um satélite “tubo curvo” em que o satélite 105 pode converter em frequência e polarização os sinais de portadora, recebidos antes de retransmitir esses sinais para seus destinos, mas de outro modo realizar pouco em relação aos conteúdos dos sinais. Um feixe concentrado pode utilizar uma única portadora, isto é, uma frequência ou uma faixa de frequências contígua por feixe. Diversas técnicas de modulação e codificação de transmissão de

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7/19 camada física podem ser usadas pelo satélite 105 de acordo com certas modalidades da invenção. Codificação adaptativa e modulação podem ser usadas em algumas modalidades da presente invenção.

Para outras modalidades da presente invenção, algumas arquiteturas de rede, consistindo em segmentos de espaço e terra, podem ser usadas, nas quais o segmento de espaço é um ou mais satélites enquanto que o segmento de Terra compreende os terminais de assinante, terminais da Terra ou portais, centros de operação de rede (NOCs) e um centro de comando de terminais da Terra e de satélite. Os terminais da Terra e os satélites podem ser conectados por intermédio de uma rede de malha ou uma rede em estrela, como evidente para aqueles versados na técnica. Em uma modalidade da presente invenção, o centro de comando 180 é conectado à rede 120 e é operativo para transmitir instruções para o satélite e cada terminal da Terra participante no sistema de comunicação GSO. Em outra modalidade, o centro de comando pode estar localizado em uma região geográfica e/ou colocalizado com um dos terminais da Terra 115. Em ainda outra modalidade, o centro de comando pode ser distribuído entre múltiplas regiões geográficas e/ou entre vários terminais da Terra. Em ainda outra modalidade, o centro de comando pode ser móvel e acoplado à rede através de um link celular ou um link metropolitano sem fio (MAN) ou um link de rede de área remota (WAN). O centro de comando pode ser equipado com equipamento de medição de RF para medir e avaliar as características de interferência.

Os sinais de downlink podem ser transmitidos a partir do satélite 105 para um ou mais terminais de assinante 130 e recebidos com a antena de assinante respectiva 125. Em uma modalidade, a antena 125 e o terminal 130 compreendem em conjunto um terminal de abertura muito pequena (VSAT), com a antena 125 medindo aproximadamente 0,6 metros de diâmetro e tendo aproximadamente 2 watts de potência. Em outras modalidades, diversos outros tipos de antena 125 podem ser usados no terminal de assinante 130 para receber o sinal a partir do satélite 105. O link 150 a partir do satélite 105 até os terminais de assinante 130 pode ser referido em seguida como downlink direto 150. Cada um dos terminais de assinante 130 pode compreender um único terminal de usuário ou, alternativamente, compreende um concentrador ou roteador (não-ilustrado) que é acoplado a múltiplos terminais de usuário. Em uma modalidade, o terminal de assinante 130 pode compreender um receptor incluindo um grupo de filtros passa-faixa adaptados para deixar passar um espectro de frequência GSO e espectro de frequência estendido. Cada terminal de assinante 130 pode ser conectado a diversos equipamentos no local do consumidor (CPE) 160 compreendendo, por exemplo, computadores, redes de área local, dispositivos da Internet, redes sem fio, etc.

O terminal TTC 170 provê uma interface para monitorar e controlar o satélite 105. Por exemplo, o terminal TTC 170 pode receber informação de status a partir do satélite 105,

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8/19 enviar comandos para a espaçonave 150, e monitorar a posição do satélite 105. A presente modalidade, o terminal TTC 170 é conectado ao centro de comando 180 por intermédio da rede 120, e o terminal TTC 170 é configurado para receber comandos a partir do centro de comandos 180 e para enviar informação, tal como o status do satélite 105, para o centro de comando 180. O terminal TTC 170 pode ser um terminal independente, conforme mostrado na figura, ou alternativamente pode ser implementado em um terminal 115 que também carrega dados de tráfego.

De acordo com algumas modalidades alternativas, o terminal TTC 170 pode estar em comunicação direta com o centro de comando 180 ou pode ser integrado no centro de comando 180. O terminal TTC 170 se comunica com o satélite 105 utilizando uma antena 175. A antena 175 pode ser substancialmente similar à antena 110 ou pode compreender uma configuração diferente. Uplink 195 representa um uplink de comando a partir de TTC 115 para enviar comandos para o satélite 105. Downlink 190 representa um downlink de telemetria a partir do satélite 105 para receber dados a partir do satélite 105, tal como dados representando a posição do satélite 105. O terminal TTC 170 pode estar localizado distante dos terminais da Terra 115 e terminais de assinante 130. Esses links podem estar em banda com os links de dados de usuário 135 e 140, ou alternativamente utilizar outro conjunto de frequências.

Em paralelo ao desenvolvimento dos sistemas de comunicação de satélite GSO, os sistemas baseados em satélite NGSO foram desenvolvidos e empregados. Como os satélites NGSO se deslocam em órbitas abaixo de um satélite GSO, pode haver períodos onde um ou mais satélites NGSO estão “em linha” com o satélite GSO e um ou mais dos terminais da Terra GSO. A Figura 2 é um diagrama de blocos ilustrando o satélite NGSO 215 se deslocando ao longo de uma órbita não-geoestacionária 205 que atravessa o canal entre a antena 110 do terminal da Terra 115 e o satélite 105. O feixe de uplink da antena 110 é um feixe estreito uma vez que ele está visando o satélite GSO 105. O satélite NGSO 215 está em linha com relação à antena 110 do terminal da Terra e o satélite 105 apenas por um período de tempo muito curto quando ele se desloca na órbita 250, que cruza o canal entre a antena 110 e o satélite 105.

Interferência pode não ocorrer em ambos os canais, de uplink e de downlink, do satélite GSO 105 e o do satélite NGSO 215 quando os dois satélites operam em diferentes espectros de frequência. Interferência pode não ocorrer quando a área de cobertura NGSO 235 está geograficamente separada da área de cobertura de satélite GSO 210. Interferência pode não ocorrer quando as estações de Terra NGSO utilizam antenas 225 que são polarizadas diferentemente da antena 110 do terminal da Terra.

Para estender o período em que o satélite NGSO 215 pode iluminar a área de cobertura NGSO 235, um feixe concentrado do satélite NGSO 215 pode ser continuamente

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9/19 dirigido sobre a área de cobertura NGSO 235, e cada estação terrestre NGSO dentro da área de cobertura NGSO também monitora o satélite NGSO servidor à medida que ele se desloca através da área de cobertura NGSO. Para garantir cobertura contínua da área NGSO 235, uma constelação de satélites NGSO pode ter múltiplos satélites NGSO de modo que pelo menos um dos múltiplos satélites NGSO será visível a qualquer momento a partir das antenas dirigíveis 225 das estações terrestre NGSO respectivas. As antenas 225 podem ser antenas de terminal da Terra, mecanicamente dirigíveis ou de arranjo em fases, ativo.

Os satélites NGSO são projetados geralmente para ter nível de potência de transmissor variável de modo que uma densidade de fluxo de potência constante sobre cada área de serviço é obtida. Por exemplo, a potência de transmissão de um feixe concentrado iluminando certa área de cobertura NGSO é reduzida quando o satélite NGSO está se deslocando diretamente no, ou próximo do topo (por exemplo, posição A) da área de cobertura NGSO iluminada, e a potência de transmissão será aumentada quando o satélite NGSO se desloca para longe da área de cobertura 225. A potência de transmissão das antenas de estação terrestre NGSO também pode ser aumentada para compensar a perda de percurso quando satélite NGSO se desloca para longe (por exemplo, posição B) a partir da área de cobertura NGSO ou quando eventos de desvanecimento ocorrem (por exemplo, sob condições de chuva ou neve). O satélite NGSO pode interferir com o terminal da Terra GSO 115 embora seu feixe de antena principal esteja apontado para a área de cobertura NGSO 235 que está geograficamente separada do terminal da Terra GSO porque seus feixes de antena, laterais podem estar apontando para a antena 110.

Interferência entre o satélite GSO e o satélite NGSO pode ser aliviada quando os satélites GSO e NGSO usam diferentes espectros de frequência. Contudo, os espectros de frequência disponíveis para comunicações de satélite são muito limitados e há a necessidade de compartilhamento de espectro de frequência para utilizar o espectro de frequência disponível mais eficientemente. As Normas de Rádio ITU foram atualizadas para permitir que os sistemas NGSO compartilhem partes dos espectros de faixa-Ku e -Ka com sistemas de satélite GSO. Em uma modalidade da presente invenção, o sistema de satélite GSO explora o fato de que os satélites NGSO podem estar em linha ou aproximadamente em linha com relação ao satélite GSO e um ou mais dos terminais da Terra apenas por um curto período de tempo relativo devido ao feixe estreito de antena do terminal da Terra apontando para o satélite GSO de modo que o espectro de frequência NGSO pode ser usado no sistema de comunicação de satélite GSO pelo período de tempo onde os satélites NGSO não estão em linha com relação ao terminal da Terra e o satélite GSO.

A Figura 3 é um diagrama de blocos ilustrando diferentes cenários de interferência entre um sistema de satélite GSO e um satélite NGSO que está em linha ou aproximadamente em linha com relação ao terminal da Terra e o satélite GSO. Na descrição seguinte,

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10/19 “em linha” significa que o satélite NGSO está posicionado entre o feixe principal da antena 110 do terminal da Terra e o satélite GSO respectivo (conforme mostrado na Figura 3) ou alternativamente que o satélite GSO está posicionado entre o satélite NGSO e as antenas 225 das estações terrestres NGSO. “Interferência” se refere à perturbação de frequência, fase, amplitude e/ou qualquer combinação das mesmas, causada pela interação entre os sinais transmitidos pelos sistemas de satélite GSO e NGSO. Um exemplo do nível ou gravidade de interferência pode ser expresso pela relação de força de portadora/interferência (C/I). Há quatro cenários de interferência: (1) O satélite NGSO está interferindo com o terminal da Terra GSO; (2) Estações terrestres NGSO estão interferindo com o satélite GSO; (3) Terminais da Terra GSO estão interferindo com o satélite NGSO, e (4) O satélite GSO está interferindo com uma estação terrestre NGSO.

O cenário de interferência da pior das hipóteses (1) pode ocorrer quando o satélite NGSO está apontando o seu feixe de antena principal para um terminal NGSO que está localizado próximo ao terminal da Terra GSO. O cenário de interferência (1) também pode ocorrer quando o feixe principal do satélite NGSO está apontando para uma estação terrestre NGSO que está geograficamente separada dos terminais da Terra GSO, mas os feixes laterais da antena de satélite NGSO estão apontando para o terminal da Terra GSO.

Os cenários de interferência da pior das hipóteses (2) e (4) podem ocorrer quando o feixe principal de uma estação terrestre NGSO está apontando para o satélite GSO. E a pior hipótese no cenário de interferência (3) pode ser quando o feixe principal da antena GSO está apontando para o satélite NGSO. Esses quatro cenários de interferência serão evitados ou pelo menos aliviados se o sistema de satélite GSO não utilizar o espectro de frequência NGSO quando um satélite NGSO está em linha. A gravidade de interferência pode ser medida utilizando equipamento de RF, estimado utilizando dados conhecidos, ou simulados utilizando modelos de simulação conhecidos. A relação de força de portadora/interferência é, por exemplo, um parâmetro para determinar o nível de interferência. O sistema GSO deve operar em uma base totalmente de não-interferência com o sistema NGSO. Isso requer que quando o satélite NGSO está em linha ou aproximadamente em linha com relação ao terminal da Terra e o satélite GSO, o terminal da Terra GSO não pode transmitir quaisquer sinais em direção ao satélite NGSO utilizando o espectro de frequência NGSO uma vez que os sinais transmitidos interferiríam com os sinais de uplink da estação terrestre NGSO desejados. Os sistemas de satélite NGSO podem ser sistemas de satélite em baixa órbita da Terra (LEO), sistemas de satélite em média órbita da Terra (MEO), ou sistemas de satélite de alta órbita da Terra (HEO). O nível de interferência e/ou a duração em linha pode depender das características da antena, sensibilidade do receptor do satélite NGSO em questão, e sua altitude orbital. De acordo com algumas modalidades, se o satélite 215 é um satélite HEO, o satélite 215 pode estar em uma órbita que algumas vezes é superior à órbita do satélite 215.

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Como resultado, o satélite 105 pode passar entre o satélite 215 e as antenas 225 das estações terrestres NGSO, e que pode resultar no satélite 105 interferindo com as comunicações entre o satélite 215 e as estações terrestres NGSO se o satélite 225 estiver usando um espectro de frequência estendido que inclui o espectro de frequência NGSO.

Quando os satélites GSO e NGSO não estão em linha, o espetro NGSO é considerado como estando “disponível” para utilização pelo sistema de comunicação de satélite GSO. Quando os satélites GSO e NGSO estão “em linha” ou aproximadamente “em linha”, o espectro NGSO é considerado como estando “indisponível” para utilização pelo sistema GSO. Em uma modalidade da presente invenção, o modelo de satélite GSO incorporará ao menos dois filtros passa-faixa, os quais podem ser selecionados de acordo com as instruções recebidas a partir de um centro de comando na Terra. A seleção de um filtro passafaixa tendo a largura de banda apropriada pode se basear nos dados de efemérides orbitais que são mantidas e atualizadas por um sistema de gerenciamento de rede GSO (NMS). Os terminais da Terra que estão participando do sistema de comunicação de satélite GSO podem ser capazes de transmitir sinais para o satélite GSO utilizando um espectro de frequência GSO e um espectro de frequência estendido. O espectro estendido inclui o espectro de frequência GSO e um espectro de frequência NGSO. Em outra modalidade, o modelo de satélite GSO pode incorporar um dispositivo de controle a bordo que contém dados de efemérides orbitais. O dispositivo de controle a bordo pode selecionar o filtro de passa-faixa apropriado com base nos dados de efemérides orbitais armazenados. Esse modelo alternativo é praticável se todos os espectros de frequência e informação orbital de frequência NGSO tiverem sido determinados e permanecerem inalterados durante a vida útil do satélite GSO. Quando o espectro NGSO está disponível, um filtro passa-faixa com uma largura de banda que passa pelos espectros GSO e NGSO será usado. Quando o espectro NGSO não está disponível, um filtro passa-faixa com uma largura de banda mais estreita que permite a passagem apenas do espectro GSO, mas atenua o espectro NGSO suficientemente será usado. Isso reduzirá todas as emissões pelo satélite na faixa NGSO até um nível que não causa qualquer interferência de downlink para o sistema NGSO. Além disso, quando o espectro NGSO está indisponível, os terminais da Terra do sistema GSO não usarão o espectro de frequência NGSO para prevenir qualquer irradiação e interferência significativa para os satélites NGSO. Durante o curto intervalo de indisponibilidade de espectro NGSO, o sistema de comunicação de satélite GSO operará em um modo de capacidade de transmissão reduzida.

Em uma modalidade, o sistema de comunicação de satélite GSO usa seu espectro de frequência GSO alocado em uma base primária. O sistema de comunicação de satélite GSO estende o espectro de frequência GSO primário alocado com um espectro de frequência NGSO em uma base secundária quando o satélite NGSO não está em linha, e a extenPetição 870190100708, de 08/10/2019, pág. 19/39

12/19 são de espectro pode ser operada de uma maneira não-interferente. Em uma modalidade, ambos os sistemas de comunicação de satélite, GSO e NGSO, operam em uma faixa-Ka. Por exemplo, o espectro de frequência de uplink primário GSO pode ser de 28,1 a 28,6 GHz, e o espectro de frequência de downlink primário GSO pode ser de 18,3 a 18,8 GHz. O espectro de frequência de uplink NGSO pode ser de 28,6 a 29,1 GHz e o espectro de frequência de downlink NGSO pode ser de 18,8 a 19,3 GHz.

Para gerenciar os eventos de interferência, dados de efemérides orbitais devem ser gerenciados cuidadosamente e atualizados pelo sistema de gerenciamento de rede GSO (NMS). Quando um evento de interferência é previsto, o NMS deve ter a capacidade de deslocar todo o tráfego para o espectro GSO e selecionar o filtro passa-faixa apropriado. A partir do ponto de vista de reutilização de frequência, o espectro de frequência NGSO seria uma extensão do espectro de frequência de operação GSO.

Geralmente um satélite recebe um sinal de uplink transmitido a partir de um terminal da Terra em certa frequência e converte o mesmo em um sinal de downlink em uma frequência de transmissão deslocada. O sinal de downlink e a frequência de transmissão são então amplificados para a obtenção dos EIRPs de downlink. TWTA ou amplificadores de potência de estado sólido podem ser utilizados. Diferentes frequências de uplink e de downlink são usadas de modo que elas não interferem umas com as outras. O subsistema de RF de satélite inclui um filtro passa-faixa de receptor 410, adaptado para passar o sinal de uplink desejado, um amplificador de baixo ruído 420 adaptado para amplificar o sinal de uplink filtrado 415, um misturador 430 que converte descendentemente o sinal de uplink na frequência Frx mediante mixagem do mesmo com um oscilador local 440, e um filtro passafaixa 450 que passa o produto de frequência desejado 460 conforme mostrado na Figura 4A. De acordo com algumas modalidades, o subsistema de RF de satélite pode incluir outro filtro (não-mostrado) entre o amplificador de baixo ruído 420 e o misturador 430. O misturador 430 é um dispositivo de três portas que pega o sinal de entrada 425 (por exemplo, o sinal de uplink amplificado) e o sinal de oscilador local 440 e converte em frequência o sinal de uplink para um sinal de downlink. Na maioria da comunicação de satélite, o sinal de frequência de downlink é inferior ao sinal de frequência e uplink. Se o nível de sinal aplicado ao misturador for baixo, os produtos misturados podem ter dois produtos de frequência representando a soma (Flo + Frx) e a diferença (Flo + Frx). Se o nível de sinal aplicado ao misturador for alto, os produtos misturados resultantes podem ter múltiplas harmônicas consistindo em cada produto de frequência M*Frx ± N* Flo onde M e N são números inteiros. A Figura 4B é um diagrama de blocos ilustrando os produtos de soma e diferença de uma frequência LO de 9,0 GHz com um sinal de 2,0 GHz. O produto de diferença é de 7,0 GHz e o produto de soma é de 11,0 GHz. A Figura 4C é um diagrama de blocos ilustrando todos os possíveis produtos espectrais de soma e diferença para M, N = 1, 2 e 3. O produto de diferença é 7,0

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MHz e o produto de soma é 11,0 GHz para M = N = 1.

O filtro 450 é um filtro passa-faixa que atenua toda a harmônica indesejada para um nível de potência abaixo das exigências de emissão espectral e deixa o produto de frequência desejado passar para os amplificadores (não-mostrados).

Em uma modalidade da presente invenção, um modelo exemplar do sistema de satélite GSO utilizando o espectro NGSO adicional é mostrado na Figura 5. O subsistema de receptor de RF de satélite 500 compreende um filtro passa-faixa de receptor 510 que passa o espectro de sinal de uplink GSO/NGSO composto 515 e atenua todos os outros componentes de frequência incluindo a imagem do sinal de uplink. O sinal GSO/NGSO composto é então amplificado por um amplificador de baixo ruído 520 e o sinal composto amplificado 525 é então aplicado ao misturador 530, onde o sinal 525 é misturado com o oscilador local 540 para produzir múltiplos produtos de frequência incluindo um sinal de downlink GSO desejado. De acordo com algumas modalidades, o subsistema de RF de satélite pode incluir outro filtro (não-mostrado) entre o amplificador de baixo ruído 520 e o misturador 530. O misturador 530 pode ser um misturador equilibrado para cancelar muitos produtos de misturador devido às características de equilíbrio. O misturador também pode ser um misturador de rejeição de imagem. LO 540 pode ser gerado a partir de um oscilador de cristal controlado por forno (OCXO), o qual provê uma frequência de referência muito estável. Os múltiplos produtos de frequência 545 são então divididos em dois percursos 554 e 556 pelo divisor de potência 550. Em uma modalidade, ambos os percursos 554 e 556 têm o mesmo nível de potência. Em uma modalidade, a resposta de filtro do filtro passa-faixa 560 tem uma largura de banda que permite a passagem do sinal de downlink GSO desejado 570 e a resposta de filtro do filtro passa-faixa 562 tem uma largura de banda estendida que permite a passagem do sinal de downlink GSO/NGSO composto 572. Em uma modalidade, os filtros passa-faixa 560 e 562 podem ser implementados globalmente com componentes L e C, os quais proporcionam largura de banda ampla, mas Q moderado. Em outra modalidade, os filtros passa-faixa podem ser implementados utilizando micro tiras para obter Q elevado. Em ainda outra modalidade, os filtros passa-faixa podem ser implementados utilizando materiais cerâmicos K elevados para obter Q ainda superior. As respostas de frequência dos filtros passa-faixa 560 e 562 são diferentes. Em uma modalidade, o filtro passa-faixa 560 passa o espectro de frequência GSO, mas atenua o espectro de frequência NGSO ao passo que o filtro passa-faixa 562 passa ambos os espectros de frequência, GSO e NGSO e atenua todas as outras frequências. A largura de banda desejada do sinal de downlink pode então ser selecionada pelo comutador 580. Em uma modalidade, o comutador 580 pode ser um comutador MMIC de pólo único, de curso duplo (SPDT) de diodo PIN.

Em uma modalidade da presente invenção, um dispositivo de controle 590 a bordo do satélite é operativo para demodular o sinal convertido descendentemente, extrair infor

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14/19 mação relevante a partir do sinal demodulado, e decodificar as instruções que são relevantes para a operação do subsistema de receptor. O sinal convertido descendentemente pode ser tirado da saída 545 do misturador 530, a partir da saída 570 do filtro passa-faixa GSO 560, ou a partir da saída 572 do filtro passa-faixa GSO/NGSO 562 e demodulado pelo demodulador 591. Aqueles versados na técnica reconhecerão que o sinal convertido descendentemente não é limitado a ser apenas tirado a partir da saída 545, a partir da saída 570, ou a partir da saída 572 conforme ilustrado na Figura 5, e que o sinal convertido descendentemente pode ser tirado de outros pontos no subsistema de receptor de acordo com modalidades alternativas da presente invenção. Instruções decodificadas são então aplicadas aos componentes correspondentes do subsistema de receptor. Em uma modalidade, as instruções podem incluir a seleção do filtro passa-faixa, desejado. De acordo com outras modalidades da presente invenção, instruções a partir do centro de comando podem não ser transmitidas em banda como descrito na Figura 6. Por exemplo, as instruções a partir do centro de comando podem ser transmitidas para o satélite 105 por intermédio de um link de telemetria separado, tal como o uplink 195 ilustrado na Figura 1. Onde os sinais de comando não são transmitidos em banda, hardware adicional para processar os sinais transportando as instruções a partir do centro de comando pode ser incluído no subsistema de receptor 500.

Como a carga útil de satélite GSO pode operar dinamicamente através do espectro de frequência NGSO, ela provê ao sistema de comunicação de satélite GSO a capacidade de operar através de espectro que de outro modo não está sendo usado. No caso onde o espectro de frequência foi alocado para o sistema de satélite NGSO, mas não é usado, provê-se ao sistema de comunicação de satélite GSO a capacidade de utilizar totalmente aquele espectro de frequência. Se e quando aquele espectro de frequência é alocado e é completamente utilizado pelo sistema de satélite NGSO, o sistema de satélite GSO pode ser configurado de tal modo que ele nunca operará através daquele espectro de frequência.

Como os satélites NGSO estão tipicamente mais próximos da superfície da Terra do que os satélites GSO, o tamanho de antena necessário e o nível de potência de transmissão frequentemente são muito menores do que aqueles dos satélites GSO, e os espaços de utilização dos satélites NGSO (áreas de cobertura) também são muito menores do que as áreas de cobertura de satélite GSO. Em uma modalidade da presente invenção, o modelo de satélite GSO pode usar a faixa NGSO de forma flexível e eficiente quando o sistema de satélite NGSO está operacional, mas não opera através de uma determinada área de cobertura que se sobrepõe à área de cobertura GSO. Nesse caso, o espectro de frequência do sistema de satélite GSO pode ser estendido para incluir o espectro de frequência NGSO.

Um dos fatores principais da disponibilidade de espectro NGSO para o sistema GSO é a diretividade de ambos os sistemas, GSO e NGSO. Elevada diretividade de antena

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15/19 resulta em larguras estreitas de feixe e confina a energia espectral transmitida e recebida, a frequência de ocorrências onde os feixes estreitos estão em linha é reduzida. Esse é o caso onde os sistemas de satélite de feixe concentrado são empregados. A seletividade do filtro e satélite seria controlável individualmente para cada feixe estreito. Por exemplo, se um sistema de satélite GSO estivesse operando sobre os Estados Unidos continental com um número de antenas direcionais pequenas e um satélite NGSO estivesse passando sobre a Costa Oeste, os feixes da Costa Leste poderiam continuar a operar com a largura de banda estendida que inclui a banda de frequência NGSO uma vez que eles estão fora da área de cobertura NGSO. No caso onde os sistemas de satélite NGSO utilizam antenas onidirecionais, eles provavelmente interferirão mais frequentemente com um satélite GSO que utiliza a banda NGSO e, portanto, o satélite GSO pode utilizar a banda de frequência estendida em uma fração de tempo muito menor.

A Figura 6 é um diagrama de blocos ilustrando um sistema de comunicação de satélite GSO que utiliza um espetro de frequência estendido de uma maneira de nãointerferência, de acordo com uma modalidade da presente invenção. O terminal da Terra GSO e o satélite GSO podem selecionar o filtro passa-faixa apropriado de acordo com as instruções recebidas a partir do centro de comando (não-mostrado). A faixa de frequência GSO 610 é o espectro de frequência primário alocado para o sistema de comunicação de satélite GSO e a faixa de frequência NGSO 620 é o espectro de frequência primário alocado para o sistema de comunicação de satélite NGSO. Quando o satélite NGSO 215 está em linha com relação ao terminal da terra GSO (mostrado como antena 110) e o satélite GSO, centro de comando instruirá o terminal da Terra GSO e o satélite GSO 105 para utilizar apenas o espectro GSO, o uso do espectro GSO é indicado pela resposta de filtro 630. Quando o satélite NGSO 215 não está em linha com relação ao terminal da Terra GSO e o satélite GSO, o centro de comando instruirá o terminal da Terra GSO e o satélite para utilizar o espectro de frequência estendido, que inclui o espectro de frequência GSO 610 e o espectro de frequência NGSO 620. O uso do espectro de frequência estendido é indicado pela resposta de filtro 640. Portanto, quando o satélite NGSO não está em linha, os terminais de assinante (mostrados como antenas 125) do sistema de comunicação de satélite GSO podem se beneficiar da capacidade de canal superior se eles forem capazes de receber o espectro de frequência estendido. Será entendido que a posição da faixa NGSO relacionada à faixa GSO serve apenas como ilustração e não pretende ser limitadora. Em uma modalidade (mostrada na Figura 6), a banda NGSO está acima da banda GSO. Em outra modalidade, a banda NGSO pode estar abaixo da banda GSO conforme ilustrado na Figura 8B.

Em uma modalidade, o satélite pode incluir um dispositivo de controle a bordo que pode demodular e decodificar as instruções transmitidas a partir do centro de comando terrestre. O dispositivo de controle seleciona então o filtro passa-faixa tendo largura de banda

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16/19 apropriada de acordo com as instruções decodificadas. Em outra modalidade, o dispositivo de controle pode operar de forma autônoma com um programa de controle armazenado em uma memória para selecionar o filtro passa-faixa apropriado diretamente sem a intervenção do centro de comando. Esse cenário pode ser realizável quando os dados de efemérides orbitais tiverem sido predeterminados e nenhuma mudança na trajetória da constelação de satélites NGSO e bandas de frequência utilizadas serão esperadas.

Como as localizações de posição orbital dos satélites NGSO em relação à Terra e áreas de cobertura são muito previsíveis, a ocorrência dos eventos de indisponibilidade é bem conhecida e relativamente fácil de determinar mediante equipamento de monitoração de órbita. Monitoração de órbita pode ser realizada no centro de comando GSO ou em um local distante do centro de comando. Em uma modalidade, o centro de comando GSO pode ter a capacidade de diretamente prover controle ao satélite assim como a capacidade de prover comandos para cada terminal da Terra GSO se conectando ao sistema de comunicação de satélite GSO. Em outra modalidade, o centro de comando pode transmitir instruções para o satélite GSO através do uso de um terminal da Terra GSO participando na rede de comunicação GSO. A Figura 7 ilustra um diagrama de blocos, exemplar de um centro de comando GSO compreendendo uma unidade de processamento central 730 e uma unidade de controle de rede 740. A unidade de processamento central 730 pode ser acoplada à memória 760. Estatísticas de interferência entre o link de satélite GSO e o link de satélite NGSO podem ser realizadas pela CPU 730 e os resultados também podem ser armazenados na memória 760. A memória 760 pode estar na forma de meio de armazenamento semicondutor tal como memória de acesso aleatório (RAM estática ou dinâmica), meio de armazenamento magnético tal como discos rígidos, ou outro dispositivo de armazenamento de grande capacidade tal como discos óticos. A CPU 730 é acoplada adicionalmente a uma unidade de aquisição de dados de efemérides orbitais 750 que coleta os dados de efemérides de uma ou mais constelações de satélite NGSO. As constelações de satélite NGSO podem incluir múltiplos satélites se deslocando em baixa órbita da Terra, média órbita da Terra, e/ou alta órbita da Terra. A CPU 730 pode ser usada para computar o período de tempo onde a trajetória orbital da constelação de satélites NGSO pode cruzar o percurso em linha do satélite GSO e um dos terminais da Terra. O período de tempo quando um satélite NGSO da constelação NGSO pode estar em linha com o canal GSO pode ser armazenado na memória 760. A CPU 730 pode ser adicionalmente conectada a uma unidade de controle de satélite 120 que pode se comunicar com o terminal TTC 170 para enviar comandos para o satélite 105. A CPU 730 pode ser conectada adicionalmente à unidade de controle de rede 740 que é operativa para se comunicar com cada um dos terminais da Terra participando no sistema de comunicação de satélite GSO. A unidade de comunicação de rede 740 pode incluir uma camada física que suporta um conjunto de protocolos de comunicação tal como

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17/19 protocolo de ponto a ponto (PPP), protocolo Internet (IP), o protocolo de controle de transmissão (TCP), um protocolo de rede de área remota sem fio, uma rede celular móvel, e/ou uma combinação de quaisquer protocolos de comunicação.

Em uma modalidade da presente invenção, logo antes do início de um evento de indisponibilidade, o centro de comando realiza as seguintes ações: i) o centro de comando envia um comando para o satélite instruindo o satélite a utilizar o filtro de largura de banda GSO, isto é, todas as emissões da banda NGSO serão atenuadas abaixo de um nível especificado, e ii) o centro de comando instrui todos os terminais da Terra GSO participantes para transmitir apenas energia de sinal no espectro de uplink GSO.

Imediatamente após o evento de indisponibilidade, o centro de comando realiza as seguintes ações: i) o centro de comando instrui o satélite para utilizar o filtro de largura de banda mais ampla que inclui o canal GSO e a banda de frequência NGSO, e ii) o centro de comando instrui todos os terminais da Terra GSO participantes no sistema de satélite GSO para transmitir sinal utilizando ambos os espectros, GSO e NGSO.

Em uma modalidade da invenção, a seleção entre o espectro de frequência GSO primário alocado e o espectro de frequência estendido é realizada por um comutador. Com referência de volta à Figura 5, o comutador 580 pode ser um comutador MMIC de pólo único, curso duplo (SPDT) de diodo PIN. A função de comutação SPDT desejada pode ser obtida com uma variedade de diferentes configurações de diodo PIN GaAs tal como diodos em série, diodos de derivação, e/ou uma combinação de diodos em série e de derivação. O comutador 580 também pode ser implementado com um comutador de sistema micro-eletromecânico (MEMS) capacitivo em série e de derivação. Por exemplo, vendedores de comutador SPDT de alta potência comercialmente disponíveis para a faixa-Ka são TriQuint Semiconductor e Endware, e um vendedor de comutador MEMS exemplar é a Teravicta Technologies. Aqueles versados na técnica reconhecerão que a implementação do comutador 580, aqui descrita, ilustra apenas uma modalidade do comutador 580 e que construções alternativas e equivalentes podem ser usadas sem se afastar do espírito da invenção.

Em uma modalidade da presente invenção, ambos os sistemas de satélite, GSO e NGSO utilizam a faixa-Ka. Como as faixas de frequência alocadas de faixa-Ka para os sistemas de satélite GSO e NGSO estão adjacentes uma à outra, estender a largura de banda de filtro para suportar o espectro mais amplo é muito simples.

Em uma modalidade, ambos os sistemas de satélite, GSO e NGSO operam em uma faixa-Ka. Em uma modalidade, o espectro de frequência de canal primário GSO é de 28,1 a 28,6 GHz, e o espectro de frequência de canal de downlink primário GSO é de 18,3 a 18,8 GHz. O espectro de frequência de canal de uplink NGSO é de 28,6 a 29,1 GHz e o espectro de frequência de canal de downlink NGSO é de 18,8 a 19,3 GHz. A Figura 8A ilustra a resposta de frequência de filtro passa-faixa para os canais de uplink e de downlink do sisPetição 870190100708, de 08/10/2019, pág. 25/39

18/19 tema de comunicação de satélite GSO utilizando o espectro de frequência estendido (incluindo o espectro de frequência NGSO em adição ao espectro de frequência GSO). Nessa modalidade, o espectro de canal GSO está abaixo do espectro de frequência NGSO, e o segundo filtro passa-faixa 572 (Figura 5) terá sua largura de banda estendida acima do espectro GSO para incluir o espectro NGSO.

Em outra modalidade, o canal de uplink primário GSO utiliza 29,5 a 30,0 GHz, e o canal de downlink primário GSO utiliza 19,7 a 20,2 GHz. O canal de uplink NGSO é de 28,6 a 29,1 GHz e o canal de downlink NGSO é de 18,8 a 19,3 GHz. A Figura 8B ilustra a resposta de frequência de filtro passa-faixa para os canais de uplink e de downlink do sistema de comunicação de satélite GSO utilizando o espectro de frequência estendido. Nessa modalidade, o espectro de canal GSO está acima do espectro de frequência NGSO, e o segundo filtro passa-faixa 572 (Figura 5) terá sua largura de banda estendida abaixo do espectro GSO para incluir o espectro NGSO. O espectro de frequência NGSO está em ambos os casos na faixa próxima do espectro de frequência GSO. Será entendido que os espectros de frequência para ambos os sistemas de comunicação de satélite, GSO e NGSO, são apenas para finalidade ilustrativa e não pretendem ser limitadores. Em outras modalidades, os sistemas de comunicação de satélite GSO e NGSO podem utilizar a faixa-Ku.

Detalhes específicos são fornecidos na descrição para prover um entendimento completo das modalidades. Contudo, será entendido por aqueles versados na técnica que as modalidades podem ser praticadas sem esses detalhes específicos. Por exemplo, circuitos, processos, algoritmos, estruturas e técnicas, bem conhecidos, foram mostrados sem detalhe desnecessário para evitar obscurecer as modalidades.

Além disso, observa-se que as modalidades podem ser descritas como um processo que é ilustrado como um fluxograma, um diagrama de estrutura, ou um diagrama de blocos. Embora elas possam descrever as operações como um processo sequencial, muitas das operações podem ser realizadas em paralelo ou simultaneamente. Além disso, a ordem das operações pode ser rearranjada.

Adicionalmente, modalidades podem ser implementadas por hardware, software, firmware, middleware ou microcódigo, o código de programa ou os segmentos de código para realizar as tarefas necessárias podem ser armazenados em um meio legível por máquina tal como um meio de armazenamento. Processadores podem realizar as tarefas necessárias.

Tendo descrito várias modalidades, será reconhecido por aqueles versados na técnica que diversas modificações, construções alternativas, e equivalentes pode ser usados sem se afastar do espírito da invenção. Por exemplo, os elementos acima podem ser simplesmente um componente de um sistema maior, em que outras regras podem ter precedência em relação a, ou de outro modo modificar a aplicação da invenção. ConsequentePetição 870190100708, de 08/10/2019, pág. 26/39

19/19 mente, a descrição acima não deve ser considerada como limitando o escopo da invenção, o qual é definido nas reivindicações anexas.

Claims

1. Sistema de comunicação de satélite geoestacionário (GSO), CARACTERIZADO por compreender:

um terminal da Terra operativo para transmitir sinais para um satélite GSO utilizando um espectro de frequência GSO, o terminal da Terra adicionalmente operável para transmitir sinais para o satélite GSO utilizando um espectro de frequência estendido, o espectro de frequência estendido incluindo o espectro de frequência GSO e um espectro de frequência não-geoestacionário (NGSO);

um centro de comando operativo para instruir o terminal da Terra para transmitir sinais para o satélite GSO utilizando apenas o espectro de frequência GSO, quando um satélite NGSO é esperado a estar em linha com relação ao terminal da Terra e ao satélite GSO; e em que o centro de comando é adicionalmente operativo para instruir o terminal da Terra para transmitir sinais para o satélite GSO utilizando o espectro de frequência estendido, quando nenhum satélite NGSO é esperado a estar em linha com relação ao terminal da Terra e ao satélite GSO.

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o centro de comando é adicionalmente operativo para instruir o terminal da Terra para transmitir sinais para o satélite GSO utilizando o espectro de frequência estendido continuamente quando um satélite NGSO não opera no espectro de frequência NGSO.

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o espectro de frequência NGSO está na faixa de proximidade do espectro de frequência GSO.

4. Sistema, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o espectro de frequência estendido de uplink tem uma frequência superior a do espectro de frequência estendido de downlink.

5. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o satélite GSO é operativo para receber sinais no espectro de frequência GSO e no espectro de frequência estendido.

6. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o satélite GSO compreende ainda:

um amplificador de baixo ruído operativo para amplificar os sinais transmitidos e emitir um sinal amplificado;

um misturador de frequência tendo uma primeira entrada adaptada para receber o sinal amplificado, uma segunda entrada acoplada a um oscilador local, e uma saída tendo uma pluralidade de produtos de frequência incluindo um espectro de frequência estendido de downlink;

um separador tendo uma entrada acoplada à saída do misturador, uma primeira sa

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2/3 ída de separador e uma segunda saída de separador;

um primeiro filtro passa-faixa que tem uma primeira entrada passa-faixa acoplada à primeira saída de separador e uma primeira saída passa-faixa acoplada a uma primeira entrada de um comutador;

um segundo filtro passa-faixa tendo uma segunda entrada passa-faixa acoplada à segunda saída de separador e uma segunda saída acoplada a uma segunda entrada do comutador;

em que o primeiro filtro passa-faixa passa a largura de banda do espectro de frequência GSO;

em que o segundo filtro passa-faixa passa a largura de banda do espectro de frequência estendido; e em que uma saída do comutador é acoplada seletivamente a qualquer uma entre a primeira entrada de comutador e a segunda entrada de comutador.

7. Sistema, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o satélite GSO compreende ainda um dispositivo de controle adaptado para decodificar as instruções transmitidas a partir do centro de comando, em que o dispositivo de controle conecta a saída do comutador à primeira entrada ou à segunda entrada de acordo com as instruções decodificadas, em que a saída do comutador é conectada à primeira entrada quando pelo menos um satélite NGSO é esperado a estar em linha com relação ao terminal da Terra e ao satélite GSO, e em que a saída do comutador é conectada à segunda entrada quando que nenhum satélite NGSO é esperado a estar em linha com relação ao terminal da Terra e ao satélite GSO.

8. Método para operar um sistema de satélite geoestacionário (GSO), CARACTERIZADO por compreender:

transmitir sinais a partir de um terminal da Terra para um satélite GSO utilizando um espectro de frequência GSO, o terminal da Terra adicionalmente operável para transmitir sinais para o satélite GSO utilizando um espectro de frequência estendido, o espectro de frequência estendido incluindo o espectro de frequência GSO e um espectro de frequência não-geoestacionário (NGSO);

instruir o terminal da Terra para transmitir os sinais para o satélite GSO utilizando apenas o espectro de frequência GSO, quando um satélite NGSO é esperado a estar em linha com relação ao terminal da Terra e ao satélite GSO por intermédio de um centro de comando; e instruir o terminal da Terra para transmitir sinais para o satélite GSO utilizando o espectro de frequência estendido, quando nenhum satélite NGSO é esperado a estar em linha com relação ao terminal da Terra e ao satélite GSO por intermédio do centro de comando.

Petição 870190100708, de 08/10/2019, pág. 29/39

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9. Método, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o centro de comando instrui adicionalmente o terminal da Terra para transmitir sinais para o satélite GSO utilizando o espectro de frequência estendido continuamente quando o satélite NGSO não opera no espectro de frequência NGSO.

10. Método, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o centro de comando instrui adicionalmente o terminal da Terra para transmitir sinais para o satélite GSO utilizando o espectro de frequência estendido continuamente quando nenhum satélite NGSO opera no espectro de frequência NGSO e para transmitir sinais para o satélite GSO utilizando apenas o espectro GSO quando um satélite NGO começar a operar no espectro de frequência NGSO.

11. Método, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o satélite GSO é operativo para transmitir sinais convertidos descendentemente de frequência para pelo menos uma área na Terra.

12. Método, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o centro de comando compreende uma unidade de processamento de dados acoplada a uma unidade de memória adaptada para armazenar dados de efemérides orbitais do satélite NGSO.

13. Método, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que os dados de efemérides orbitais são atualizáveis.

14. Método, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o centro de comando está localizado em um local na Terra.

15. Método, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o centro de comando está distribuído entre uma pluralidade de locais na Terra.