DE102021117173A1

DE102021117173A1 - System und verfahren zur bereitstellung mehrerer antennen zur verfolgung einer satellitenbewegung

Info

Publication number: DE102021117173A1
Application number: DE102021117173.3A
Authority: DE
Inventors: James Alexander Morris Tuchel; Andrew Louis Burks
Original assignee: Space Exploration Technologies Corp
Current assignee: Space Exploration Technologies Corp
Priority date: 2020-07-13
Filing date: 2021-07-02
Publication date: 2022-01-13
Also published as: US11237242B1; US20220011395A1

Abstract

Ein beispielhaftes System kann eine erste Antenne mit einer ersten Ausrichtung, eine zweite Antenne mit einer zweiten Ausrichtung und ein Steuersystem aufweisen, das mit der ersten Antenne und der zweiten Antenne kommuniziert. Das Steuersystem führt Operationen durch, die das Bestimmen einer Bahn eines Satelliten, das Vergleichen der Bahn mit einem ersten Strahlungsmuster der ersten Antenne und einem zweiten Strahlungsmuster der zweiten Antenne, wobei die erste Antenne und die zweite Antenne jeweils so positioniert sind, dass sich ein erster Schmalkegel der ersten Antenne nicht mit einem zweiten Schmalkegel der zweiten Antenne überschneidet, um einen Vergleich zu erhalten, und basierend auf dem Vergleich das Auswählen der ersten Antenne oder der zweiten Antenne, um mit dem Satelliten entlang der Bahn zu kommunizieren, umfassen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung stellt einen Lösungsansatz zum Aufstellen einer Gruppe aus Antennen vor, um einen Satelliten zu verfolgen, während er sich in einer Weise bewegt, die das Schmalkegelproblem für jede Antenne löst.
HINTERGRUND
Eine Satellitenkommunikation ermöglicht die direkte Kommunikation zwischen einem einzelnen Satelliten und einem Gateway-System auf der Erde. Das Gateway-System verfügt über einen Punkt-zu-Punkt- oder einen Eins-zu-Eins-Kommunikationsrahmen zum Senden und Empfangen von Signalen mit dem Satelliten und wird in der Regel verwendet, um Benutzer-Endgeräte, die separat mit dem Satelliten kommunizieren, einen Zugang zum Internet oder anderen Netzwerken zu ermöglichen. Das Gateway ist eine Bodenstation, die Daten zum/vom Satelliten überträgt und mit einem separaten Netzwerk wie z.B. dem Internet kommuniziert. Im Gateway befinden sich Antennen und Geräte, die Hochfrequenz-(HF)-Signale in ein Internetprotokoll-(IP)-Signal für die terrestrische Verbindung umwandeln.
Das Schmalkegelproblem im Kontext eines Gateways bezieht sich auf die Schwierigkeiten, auf die Antennensysteme bei der Kommunikation mit einem Satelliten stoßen, wenn dieser eine Zenitposition oder den Punkt direkt über der Antenne überquert. Das Schmalkegelproblem kann durch die Verwendung eines Kardansystems an einer Antenne angegangen werden, um die Antenne und damit die Position des Schmalkegels physisch zu bewegen. Ein Kardansystem ist eine mit der Antenne konfigurierte, schwenkbare Halterung, die eine Drehung der Antenne um eine Achse ermöglicht. Es können auch zweiachsige Kardansysteme eingesetzt werden.
Figurenliste
Um die Art und Weise zu beschreiben, in der die verschiedenen Vorteile und Merkmale der Offenbarung erreicht werden können, erfolgt nun eine genauere Beschreibung der oben beschriebenen Prinzipien durch Bezugnahme auf deren spezifische Ausführungsformen, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. Vor dem Hintergrund, dass diese Zeichnungen nur beispielhafte Ausführungsformen der Offenbarung darstellen und nicht als Einschränkung ihres Umfangs zu betrachten sind, werden die Prinzipien hierin mit zusätzlicher Spezifität und Detailgenauigkeit durch die Verwendung der Zeichnungen beschrieben und erläutert. In diesen:

1 veranschaulicht das Schmalkegelproblem für eine Antenne, die mit einem Satelliten kommuniziert;
2 veranschaulicht einen Satelliten in Kommunikation mit verschiedenen Benutzer-Endgeräten und einem Gateway;
3 veranschaulicht zwei Antennen, die jeweils eine entsprechende Neigung haben, um die jeweiligen Schmalkegel für jede Antenne an einer bestimmten Stelle zu positionieren;
4 veranschaulicht sich überschneidende Strahlungsmuster für zwei geneigte Antennen einschließlich des jeweiligen Schmalkegels für jede Antenne;
5 veranschaulicht ein 3x3-Raster aus Antennen, die jeweils so positioniert oder geneigt sind, dass das Schmalkegelproblem gelöst wird;
6 veranschaulicht eine Seitenansicht eines 3x3-Rasters aus Antennen, die jeweils so positioniert oder geneigt sind, dass das Schmalkegelproblem gelöst wird;
7 veranschaulicht eine Satellitenbewegung über den Himmel hinweg, wobei Schmalkegelbereiche gezeigt sind;
8A veranschaulicht eine Verfahrensausführungsform, die das Schmalkegelproblem unter Verwendung mehrerer Antennen löst;
8B veranschaulicht eine weitere Verfahrensausführungsform, die das Schmalkegelproblem unter Verwendung mehrerer Antennen löst; und
9 veranschaulicht eine beispielhafte Architektur einer Rechnervorrichtung gemäß einigen Beispielen der vorliegenden Offenbarung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Bestimmte Aspekte und Ausführungsformen dieser Offenbarung werden im Folgenden dargetan. Einige dieser Aspekte und Ausführungsformen können unabhängig voneinander angewendet werden, und einige von ihnen können in Kombination angewendet werden, wie es für den Fachmann offensichtlich ist. In der folgenden Beschreibung werden zu Erklärungszwecken spezifische Details dargelegt, um ein umfassendes Verständnis der Ausführungsformen der Anmeldung zu ermöglichen. Es sollte jedoch klar sein, dass verschiedene Ausführungsformen auch ohne diese spezifischen Details in die Praxis umgesetzt werden können. Die Figuren und die Beschreibung sind nicht als einschränkend zu verstehen.
Die nachfolgende Beschreibung stellt nur beispielhafte Ausführungsformen zur Verfügung und soll den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der Offenbarung nicht einschränken. Vielmehr soll die nachfolgende Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen dem Fachmann eine Anleitung zur Umsetzung einer beispielhaften Ausführungsform geben. Es versteht sich von selbst, dass verschiedene Änderungen an Funktion und Anordnung von Elementen vorgenommen werden können, ohne vom Wesen und Umfang der Anmeldung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen dargelegt sind, abzuweichen.
ÜBERSICHT
1 veranschaulicht das Schmalkegelproblem. Das System 100 von 1 zeigt eine Antenne 102 als Teil eines Gateways auf einer Bodenfläche 110. Ein Strahlungsmuster 104 der Antenne 102 ist gezeigt. Die Antenne 102 kommuniziert mit einem Satelliten 108. Das Strahlungsmuster 104 enthält einen „Schmalkegel“ 106 oder einen blinden Bereich, in dem die Antenne nicht mit dem Satelliten 108 kommunizieren kann.
Mehrere frühere Lösungsansätze zur Beseitigung des Schmalkegelproblems stehen in Verbindung mit einer Azimut-Elevations-Kardanantenne. Bei einer Lösung dreht sich der Azimutmotor der Kardanantenne sehr schnell, wenn der Satellit 108 eine Position nahe dem Zenit durchläuft. Die Antenne kann an einem der Elevationsachsengelenke nach oben gekippt werden, wenn die Antenne auf ihre Zenitposition oder ungefähr auf ihre Zenitposition zeigt, so dass der Richtwinkel ausgehend von der Zenitposition um einen vorbestimmten Winkel, z. B. um etwa 0,5 Grad bis 1 Grad, verändert werden kann. Ein zweiter Lösungsansatz beinhaltet, einen Sekundärreflektor einer Parabolantenne so zu neigen, dass die Zeigerichtung der Antenne um einen vorbestimmten Winkel geändert werden kann. Bei diesen Lösungsansätzen müssen die Antenne oder Reflektoren in der Antenne physisch in die Richtung des Strahlungsmusters oder Strahlenbündels bewegt werden. Die zum Bewegen der Antenne benötigte Ausrüstung umfasst zusätzliche mechanische Komponenten, die gewartet werden müssen.
Die vorliegende Offenbarung führt ein neues Steuersystem und ein Rahmenwerk aus mehreren Antennen ein, um das oben beschriebene Schmalkegelproblem zu lösen. Ein Vorteil des hierin offenbarten Lösungsansatzes ist, dass die Antennen in dem Rahmenwerk in bestimmten Positionen fixiert sein können, wodurch die Notwendigkeit eines komplizierten kardanischen Systems zur physischen Einstellung einer Antenne zur Lösung des Schmalkegelproblems entfällt. Zwei oder mehr Antennen können konfiguriert werden, jede mit einer bestimmten Position, so dass ein erster Schmalkegel von einer ersten Antenne sich nicht mit einem zweiten Schmalkegel von einer zweiten Antenne überschneidet. Ein Steuersystem kann die Bahn eines Satelliten beim Überflug auswerten und dem jeweiligen Satelliten eine oder mehrere Antennen so zuweisen, dass ein Schmalkegel vermieden wird. Der Satellit kann auf der gesamten über die Antennen führenden Bahn verfolgt werden, ohne dass es zu Signalverlusten kommt. Die vorgeschlagene Konfiguration schafft die Notwendigkeit der oben beschriebenen mechanischen Strukturen aus der Welt, die zum Bewegen oder Kippen einer Antenne erforderlich wären, um die Position des Schmalkegels anzupassen, damit die Kommunikation mit einem Satelliten aufrechterhalten werden kann.
Zu den Ausführungsformen gehören Verfahren, Systeme und computerlesbare Speichervorrichtungen. Die Systeme können ein Steuersystem zur Führung einer Mehrzahl von Antennen oder einer Gruppe aus Antennen umfassen, die wie hier offenbart konfiguriert sind und betrieben werden.
Ein beispielhaftes Verfahren umfasst das Bestimmen einer Bahn eines Satelliten und das Vergleichen der Bahn mit einem ersten Strahlungsmuster einer ersten Antenne auf der Erde und einem zweiten Strahlungsmuster einer zweiten Antenne auf der Erde. Die erste Antenne und die zweite Antenne sind jeweils so positioniert oder ausgerichtet, dass sich ein erster Schmalkegel der ersten Antenne nicht mit einem zweiten Schmalkegel der zweiten Antenne überschneidet. Bei dem Ergebnis des Bestimmungsschritts kann es sich um einen Vergleich oder um Daten handeln, die eine Abbildung der Strahlungsmuster und Schmalkegel jeweiliger Antennen beschreiben. Das Verfahren umfasst das Auswählen, basierend auf dem Vergleich, der ersten Antenne und/oder zweiten Antenne, um mit dem Satelliten entlang der Bahn zu kommunizieren.
Der Schritt des Auswählens der ersten Antenne oder der zweiten Antenne basierend auf dem Vergleich, um mit dem Satelliten entlang der Bahn zu kommunizieren, kann darüber hinaus das Auswählen der ersten Antenne umfassen. Die erste Antenne kann auf der Grundlage des Vergleichs ausgewählt werden, bei dem bestimmt wird, dass die Bahn des Satelliten den ersten Schmalkegel der ersten Antenne umgeht. Zusätzliche Antennen können in Gruppen sowie auch in Konfigurationen wie einer 3x3-Matrix, einer linearen Anordnung aus zwei oder mehr Antennen oder in anderen Konfigurationen organisiert werden. In einigen Fällen kann die Konfiguration durch den für die Gruppe aus Antennen verfügbaren Platz, behördliche Vorschriften, das Gelände, die Kosten, die Anzahl der zu versorgenden Satelliten oder andere Faktoren vorgegeben sein.
In einem Aspekt kann die erste Antenne mit einer ersten Neigung und die zweite Antenne mit einer zweiten Neigung ausgerichtet sein, und zwar derart, dass sich der erste Schmalkegel und der zweite Schmalkegel nicht überschneiden. Die erste Neigung kann die gleiche sein wie die zweite Neigung und die erste Antenne und die zweite Antenne können in unterschiedliche Richtungen geneigt sein. In einem Aspekt sind die erste Antenne und die zweite Antenne jeweils in einer nicht-vertikalen Richtung so ausgerichtet, dass sich der erste Schmalkegel und der zweite Schmalkegel nicht überschneiden. In einem anderen Beispiel könnte eine der Antennen in einer vertikalen Richtung konfiguriert sein, während die andere Antenne mit einer Neigung konfiguriert ist.
Ein beispielhaftes System kann eine erste Antenne mit einer ersten Ausrichtung, eine zweite Antenne mit einer zweiten Ausrichtung und ein Steuersystem aufweisen, das mit der ersten Antenne und der zweiten Antenne kommuniziert. Das Steuersystem führt Operationen durch, die das Bestimmen einer Bahn eines Satelliten und das Vergleichen der Bahn mit einem ersten Strahlungsmuster der ersten Antenne und einem zweiten Strahlungsmuster der zweiten Antenne umfassen können. Die erste Antenne und die zweite Antenne können jeweils so positioniert oder ausgerichtet sein, dass sich ein erster Schmalkegel der ersten Antenne nicht mit einem zweiten Schmalkegel der zweiten Antenne überschneidet. Bei einem Ergebnis der Analyse kann es sich um einen Vergleich oder andere resultierende Daten handeln. Das System kann, basierend auf dem Vergleich, die erste Antenne oder zweite Antenne auswählen, um mit dem Satelliten entlang der Bahn zu kommunizieren.
In einem anderen Aspekt kann ein System einen Prozessor und eine computerlesbare Speichervorrichtung umfassen, die Anweisungen speichert, die, wenn sie vom Prozessor ausgeführt werden, den Prozessor zur Durchführung von Operationen veranlassen. Das System kann ein Steuersystem sein, das mit zwei oder mehr Antennen kommuniziert, die wie hierin beschrieben mit Ausrichtungen konfiguriert sind, die nicht dazu führen, dass sich jeweilige Schmalkegel überschneiden. In einem anderen Aspekt kann das System das Steuersystem und zwei oder mehr Antennen umfassen.
Das System kann den Prozessor dazu veranlassen, Operationen durchzuführen, die das Bestimmen einer Bahn eines Satelliten und das Vergleichen der Bahn mit einem ersten Strahlungsmuster einer ersten Antenne auf der Erde und einem zweiten Strahlungsmuster einer zweiten Antenne auf der Erde umfassen. Die erste Antenne und die zweite Antenne können jeweils so positioniert oder ausgerichtet sein, dass sich ein erster Schmalkegel der ersten Antenne nicht mit einem zweiten Schmalkegel der zweiten Antenne überschneidet. Basierend auf dem Vergleich kann die erste Antenne oder zweite Antenne ausgewählt oder zugewiesen werden, um mit dem Satelliten entlang der Bahn zu kommunizieren. Das System kann auch mehr als zwei Antennen umfassen.
Diese Offenbarung liefert nun mehr Details bezüglich neuer Strukturen und Verfahren zur Lösung des Schmalkegelproblems in einer Satellit-zu-Gateway-Kommunikation. Wie oben erwähnt, konzentrieren sich die aktuellen Lösungen auf die mechanische Einstellung einer Antenne, um den Bereich des Schmalkegels physisch so zu verschieben, dass die Kommunikation zwischen der Antenne und dem Satelliten aufrechterhalten werden kann. Die mechanische Lösung bringt Komplexität in die Antenne und die tragende Struktur ein, einschließlich mechanischer Steuersysteme, die im Feld gewartet werden müssen. Diese Offenbarung führt einen neuen Lösungsansatz ein, bei dem zwei oder mehr Antennen konfiguriert werden, von denen jede mit einem gewählten Neigungswinkel oder einer gewählten Neigungsausrichtung konfiguriert ist, oder mindestens eine mit einer Neigung. Jede Antenne steht auch in Kommunikation mit dem Steuersystem. Eine Bahn des zu verfolgenden Satelliten wird identifiziert, und das Steuersystem wählt eine oder mehrere der Antennen aus, um mit dem Satelliten zu kommunizieren. Es kann eine Antenne mit einem Schmalkegel, der nicht in der Bahn des Satelliten liegt, gewählt werden, so dass kein Kommunikationsverlust auftritt, wenn der Satellit darüber hinwegfliegt. Die zwei oder mehr Antennen können an einem einzigen Standort konfiguriert werden, und das Steuersystem kann eine der Antennen zur Kommunikation mit einem jeweiligen Satelliten zuweisen, wenn dieser über sie hinwegfliegt.
In einem anderen Aspekt kann das Steuersystem, um einen Schmalkegel zu umgehen, eine Antenne dazu veranlassen, den Satelliten für einen Teil eines Überflugs über den Himmel hinweg zu verfolgen, und eine andere Antenne, die Verfolgung des Satelliten über den Himmel hinweg zu vervollständigen. Dieser Lösungsansatz kann verwendet werden, wenn ein Lastausgleich erforderlich ist oder eine Antenne zu einer bestimmten Zeit nicht betriebsbereit ist, oder aus anderen Gründen. In diesem Zusammenhang kann das Steuersystem für einen bestimmten Überflug eines Satelliten einen Zeitplan der Antennen erstellen, die den Satelliten verfolgen sollen, und der Zeitplan kann zwischen den Antennen zu verschiedenen Zeiten umschalten.
Das System kann auch eine bestimmte Konfiguration einer Mehrzahl von Antennen umfassen, z. B. fünf Antennen in einer linearen Konfiguration, einer kreisförmigen Anordnung aus einer Mehrzahl von Antennen oder einer 3x3-Matrix aus Antennen, von denen jede eine bestimmte Neigung hat. Es können auch andere Konfigurationen verwendet werden, einschließlich Konfigurationen, die asymmetrisch sind. Im Allgemeinen können die verschiedenen hier offenbarten Ausführungsformen zwei oder mehr Antennen mit unterschiedlichen Ausrichtungen und ein Steuersystem umfassen, das mindestens eine Antenne zur Verfolgung eines Satelliten zuweist, um das Schmalkegelproblem zu vermeiden. Der Begriff „Neigung“ kann bedeuten, dass die Ausrichtung einer Antenne zumindest bis zu einem gewissen Grad von einer Zenitposition oder einer Ausrichtung gerade nach oben abweicht. Wie hier erwähnt, kann jedoch in einer beispielhaften Konfiguration eine Antenne in einer Zenit- oder vertikalen Richtung ausgerichtet sein und eine oder mehrere andere Antennen können eine Neigung haben, die sie so ausrichtet, dass sie sich von einer Zenit- oder vertikalen Richtung unterscheidet.
In einem anderen Beispiel kann eine Gruppe aus Antennen linear, in Reihen, versetzt oder in einer anderen Konfiguration konfiguriert sein, wobei mindestens zwei Antennen der Gruppe eine unterschiedliche Ausrichtung haben. Die Antennen können auch auf einer oder mehreren unterschiedlichen Höhenlagen in der Gruppe aus Antennen konfiguriert sein. Um beispielsweise die richtige Abbildung der Schmalkegelpositionen am Himmel zu erhalten, kann eine Antenne auf einer höheren Lage als eine andere Antenne in der Gruppe positioniert werden. So kann die Höhenlage einer oder mehrerer Antennen in der Gruppe zumindest teilweise auf der Grundlage des Geländes, der gewünschten Ausrichtung und Positionierung der Antenne und ihres Schmalkegels, einer Anzahl von Antennen in der Gruppe und/oder anderer Faktoren eingestellt oder ausgewählt werden.
In einem Beispiel kann zum Erreichen der Fähigkeit, das Schmalkegelproblem zu bewältigen, eine Schwellenanzahl von Antennen eingesetzt werden. Der Schwellenwert kann zum Beispiel drei, fünf oder sieben Antennen betragen. Es können auch andere Zahlen gewählt werden. Die Gruppe aus Antennen kann zwei oder mehr Antennen umfassen, die die Gruppe bilden. Die Schwellenanzahl der Antennen kann auch durch die gewünschte Abbildung der Schmalkegel am Himmel in Verbindung mit einer Anzahl von Satelliten, die bedient werden müssen, bestimmt werden. In einem Beispiel kann die Gruppe aus Antennen (in einer linearen Gruppe, zwei oder mehr Reihen, oder einer anderen Konfiguration) neun Antennen umfassen. Andere Parameter können ebenfalls verwendet werden, um die Schwellenanzahl oder eine gewünschte Anzahl von Antennen sowie die Gruppenkonfiguration, wie hier offenbart, zu identifizieren oder zu bestimmen. Ein oder mehrere Parameter, die verwendet werden können, um zu bestimmen, wie viele Antennen eingesetzt werden sollen, können beispielsweise eine Durchsatzanforderung, eine Dienstgüteanforderung, Redundanz, einen vorhergesagten Datenverkehr und so weiter umfassen.
In noch einem weiteren Beispiel kann die jeweilige Neigung für jede Antenne in einer Gruppe unabhängig von der besonderen Anordnung der Gruppe festgelegt werden. Zum Beispiel kann für eine Gruppe aus neun Antennen die jeweilige Neigung jeder Antenne wie hier beschrieben bestimmt werden, und dann kann die Gruppierung in einer 3x3-Matrix oder in einem linearen Muster oder in Reihen, einer Kastenform oder einer anderen Konfiguration konfiguriert werden. Der Satellit, der mit der Gruppe aus Antennen kommuniziert, kann 500 km entfernt sein, womit sich durch die besondere Konfiguration auf der Erde die Abbildung der Schmalkegel am Himmel nicht groß verändern wird.
Die vorliegenden Technologien werden in der Offenbarung wie folgt beschrieben. 1 wurde oben eingeführt und identifiziert das grundlegende Schmalkegelproblem in Bezug auf das Strahlungsmuster einer Antenne. Die Erörterung beginnt mit einer Beschreibung von beispielhaften Systemen und -technologien für die drahtlose Kommunikation und die Mehrbenutzerkommunikation mit einem Satellit-zu-Gateway-System, wie in 2 dargestellt. Die 3-7 veranschaulichen verschiedene Aspekte von Mehrfachantennenkonfigurationen mit unterschiedlichen Neigungen für die Antennen und ein Steuersystem zur Lösung des Schmalkegelproblems. Die 8A und 8B veranschaulichen verschiedene Verfahrensausführungsformen. 9 veranschaulicht Computerkomponenten, die von jeder hier offenbarten Vorrichtung verwendet werden können. Die Offenbarung wendet sich nun 2 zu, um das neue Antennensystem zur Lösung des Schmalkegelproblems zu beschreiben.
2 ist ein Blockdiagramm, das ein beispielhaftes drahtloses Kommunikationssystem 200 in Übereinstimmung mit einigen Beispielen der vorliegenden Offenbarung darstellt. In diesem Beispiel umfasst das drahtlose Kommunikationssystem 200 einen oder mehrere Satelliten (SATs) 202A bis 202N(zusammen „202“), ein oder mehrere Satellitenzugangsgateways (SAGs) 204A bis 204N(zusammen „204“), Benutzer-Endgeräte (UTs) 212A bis 212N(zusammen „212“), Benutzernetzwerkvorrichtungen 214A bis 214N(zusammen „214“) und ein terrestrisches Netzwerk 220 in Kommunikation mit dem Internet 230. Wie oben erwähnt, bietet diese Offenbarung verschiedene Verbindungsanpassungsalgorithmen für die Kommunikation von einem Satelliten zu einem Benutzer-Endgerät sowie vom Satelliten zum Gateway.
Die SATs 202A-N können orbitale Kommunikationssatelliten umfassen, die mit anderen drahtlosen Vorrichtungen oder Netzwerken (z. B. 204, 212, 214, 220, 230) über Funktelekommunikationssignale kommunizieren können. Die SATs 202 können Kommunikationskanäle wie z. B. Hochfrequenz-(HF)-Verbindungen (z. B. 206, 208, 216) zwischen den SATs 202 und anderen drahtlosen Vorrichtungen bereitstellen, die sich an verschiedenen Orten auf der Erde und/oder im Orbit befinden. In einigen Beispielen können die SATs 202A-N Kommunikationskanäle für Internet, Radio, Fernsehen, Telefon, Funk, Militär und/oder andere Anwendungen aufbauen.
Die Benutzer-Endgeräte 212 können beliebige elektronische Vorrichtungen und/oder physische Einrichtungen umfassen, die die HF-Kommunikation zu und von den SATs 202 unterstützen. In ähnlicher Weise können die SAGs 204 Gateways oder Bodenstationen umfassen, die die HF-Kommunikation zu und von den SATs 202 unterstützen. Die Benutzer-Endgeräte 212 und die SAGs 204 können Antennen für die drahtlose Kommunikation mit den SATs 202 umfassen. Die Benutzer-Endgeräte 212 und die SAGs 204 können auch Satellitenmodems zur Modulation und Demodulation von Funkwellen umfassen, die zur Kommunikation mit den SATs 202 verwendet werden. In einigen Beispielen können die Benutzer-Endgeräte 212 und/oder die SAGs 204 einen oder mehrere Server-Computer, Router, Bodenempfänger, Bodenstationen, Computerausrüstung, Antennensysteme und/oder jede geeignete Vorrichtung oder Ausrüstung umfassen. In einigen Fällen können die Benutzer-Endgeräte 212 und/oder die SAGs 204 eine Phased-Array-Strahlformung und digitale Verarbeitung durchführen, um hochgradig zielgerichtete, gelenkte Antennenstrahlenbündel zu unterstützen, die die SATs 202 verfolgen. Darüber hinaus können die Benutzer-Endgeräte 212 und/oder die SAGs 204 ein oder mehrere Frequenzbänder verwenden, um mit den SATs 202 zu kommunizieren, z. B. das Ku- und/oder Ka-Frequenzband. Es können auch andere Frequenzbänder verwendet werden.
Die Benutzer-Endgeräte 212 können dazu verwendet werden, die Benutzernetzwerkvorrichtungen 214 mit den SATs 202 und schließlich dem Internet 230 zu verbinden. Die SAGs 204 können verwendet werden, um das terrestrische Netzwerk 220 und das Internet 230 mit den SATs 202 zu verbinden. Beispielsweise können die SAGs 204 Kommunikationen vom terrestrischen Netzwerk 220 und/oder aus dem Internet 230 an die SATs 202 weiterleiten, und Kommunikationen von den SATs 202 (z. B. Kommunikationen, die von den Benutzernetzwerkvorrichtungen 214, den Benutzer-Endgeräten 212 oder den SATs 202 stammen) an das terrestrische Netzwerk 220 und/oder das Internet 230 weiterleiten.
Die Benutzernetzwerkvorrichtungen 214 können beliebige elektronische Vorrichtungen mit Netzwerkfähigkeiten und/oder eine beliebige Kombination von elektronischen Vorrichtungen wie ein Computernetzwerk umfassen. Die Benutzernetzwerkvorrichtungen 214 können beispielsweise Router, Netzwerkmodems, Vermittlungsstellen, Zugangspunkte, Laptop-Computer, Server, Tablet-Computer, Set-Top-Boxen, Internet-of-Things-(IoT)-Geräte, intelligente tragbare Vorrichtungen (z. B. am Kopf zu tragende Anzeigen (HMDs), intelligente Uhren usw.), Spielkonsolen, intelligente Fernsehgeräte, Medien-Streaming-Vorrichtungen, autonome Fahrzeuge, Robotervorrichtungen, Benutzernetzwerke usw. umfassen. Das terrestrische Netzwerk 220 kann ein oder mehrere Netzwerke und/oder Datenzentren umfassen. Das terrestrische Netzwerk 220 kann beispielsweise eine öffentliche Cloud, eine private Cloud, eine Hybrid-Cloud, ein Unternehmensnetzwerk, ein Service-Provider-Netzwerk, ein firmeneigenes Netzwerk und/oder ein beliebiges anderes Netzwerk umfassen.
In einigen Fällen können die SATs 202 HF-Verbindungen 216 zwischen den SATs 202 und den Benutzer-Endgeräten 212 herstellen. Die HF-Verbindungen 216 können Kommunikationskanäle zwischen den SATs 202 und den Benutzer-Endgeräten 212 bereitstellen. In einigen Beispielen können die Benutzer-Endgeräte 212 (z. B. über drahtgebundene und/oder drahtlose Verbindungen) mit den Benutzernetzwerkvorrichtungen 214A verbunden sein. Somit können die HF-Verbindungen 216 zwischen den SATs 202 und den Benutzer-Endgeräten 212 die Kommunikation zwischen den Benutzernetzwerkvorrichtungen 214A und den SATs 202 ermöglichen. In einigen Beispielen kann jeder SAT 202A bis 202/VBenutzer-Endgeräte 212 bedienen, die über eine oder mehrere Zellen 210A bis 210/V(zusammen „210“) verteilt sind. Die Zellen 210 können Landbereiche darstellen, die von den SATs 202 bedient und/oder abgedeckt werden. Zum Beispiel kann jede Zelle die Satelliten-Ausleuchtzone der von einem SAT ausgestrahlten Funkstrahlenbündel darstellen. In einigen Fällen kann ein SAT eine einzelne Zelle abdecken. In anderen Fällen kann ein SAT mehrere Zellen abdecken. In einigen Beispielen kann eine Mehrzahl von SATs 202 zu einem beliebigen Zeitpunkt gleichzeitig in Betrieb sein (auch als Satellitenkonstellation bezeichnet). Außerdem können verschiedene SATs verschiedene Zellen und Sätze von Benutzer-Endgeräten bedienen.
Die SATs 202 können auch HF-Verbindungen 206 untereinander aufbauen, um die Kommunikation zwischen Satelliten zu unterstützen. Außerdem können die SATs 202 HF-Verbindungen 208 mit den SAGs 204 herstellen. In einigen Fällen können die HF-Verbindungen 216 zwischen den SATs 202 und den Benutzer-Endgeräten 212 und die HF-Verbindungen zwischen den SATs 202 und den SAGs 204 es den SAGs 204 und den Benutzer-Endgeräten 212 ermöglichen, einen Kommunikationskanal zwischen den Benutzernetzwerkvorrichtungen 214, dem terrestrischen Netzwerk 220 und schließlich dem Internet 230 aufzubauen. Zum Beispiel können die Benutzer-Endgeräte 212 die Benutzernetzwerkvorrichtungen 214 mit den SATs 202 über die RF-Verbindungen 216 zwischen den SATs 202 und den Benutzer-Endgeräten 212 verbinden. Die SAGs 204 können die SATs 202 mit dem terrestrischen Netzwerk 220 verbinden, das die SAGs mit dem Internet 230 verbinden kann. Somit können die HF-Verbindungen 208 und 216, die SATs 202, die SAGs 204, die Benutzer-Endgeräte 212 und das terrestrische Netzwerk 220 den Benutzernetzwerkvorrichtungen 214 ermöglichen, sich mit dem Internet 230 zu verbinden.
In einigen Beispielen kann ein Benutzer eine Internetverbindung und/oder eine Kommunikation vermittels einer der Benutzernetzwerkvorrichtungen 214 initiieren. Die Benutzernetzwerkvorrichtung kann eine Netzwerkverbindung zu einem Benutzer-Endgerät von den Benutzer-Endgeräten 212 haben, die es verwenden kann, um einen Uplink-(UL)-Pfad zum Internet 230 herzustellen. Das Benutzer-Endgerät kann drahtlos mit einem bestimmten SAT von den SATs 202 kommunizieren, und der bestimmte SAT kann drahtlos mit einer bestimmten SAG von den SAGs 204 kommunizieren. Das bestimmte SAG kann mit dem terrestrischen Netzwerk 220 und im weiteren Sinne mit dem Internet 230 in Kommunikation stehen (z. B. drahtgebunden und/oder drahtlos). Somit kann das bestimmte SAG die Internetverbindung und/oder die Kommunikation von der Benutzernetzwerkvorrichtung zum terrestrischen Netzwerk 220 und im weiteren Sinne zum Internet 230 ermöglichen.
In einigen Fällen können der jeweilige SAT und das bestimmte SAG auf der Grundlage der Signalstärke, der Sichtlinie und dergleichen ausgewählt werden. Wenn ein SAG nicht sofort verfügbar ist, um Kommunikationen von dem bestimmten SAT zu empfangen, kann der bestimmte SAT so konfiguriert werden, dass er mit einem anderen SAT kommuniziert. Der zweite SAT kann seinerseits den Kommunikationsweg zu einem bestimmten SAG fortsetzen. Sobald Daten aus dem Internet 230 für die Netzwerkvorrichtung des Benutzers erhalten wurden, kann der Kommunikationsweg unter Verwendung desselben oder eines anderen SAT und/oder desselben oder eines anderen SAG wie im UL-Pfad umgekehrt werden. Die hier beschriebenen Pfade, die es einem Benutzer-Endgerät ermöglichen, über einen SAT und ein SAG auf das Internet zuzugreifen, können basierend auf den hier offenbarten Anpassungsalgorithmen ausgewählt werden.
In einigen Beispielen können die HF-Verbindungen 206, 208 und 216 im drahtlosen Kommunikationssystem 200 mit orthogonalem Frequenzmultiplex-Vielfachzugriff (OFDMA) sowohl im Zeitbereichs- als auch im Frequenzbereichs-Multiplexing arbeiten. OFDM, auch bekannt als Mehrfachträgermodulation, überträgt Daten über eine Reihe von orthogonalen Teilträgerfrequenzen, die harmonisch durch eine Grundträgerfrequenz verbunden sind. Eine beispielhafte Konfiguration eines OFDM-Funkrahmens, der für Kommunikationen im drahtlosen Kommunikationssystem 200 verwendet werden kann, ist in 2 dargestellt und wird im Folgenden mit Bezug auf 2 beschrieben. Darüber hinaus können in einigen Fällen aus Gründen der Berechnungseffizienz schnelle Fourier-Transformationen (FFT) für die Modulation und Demodulation verwendet werden.
Während das drahtlose Kommunikationssystem 200 so dargestellt ist, dass es bestimmte Elemente und Komponenten enthält, wird ein Fachmann verstehen, dass das drahtlose Kommunikationssystem 200 mehr oder weniger Elemente und Komponenten als die in 2 gezeigten umfassen kann. Zum Beispiel kann das drahtlose Kommunikationssystem 200 in einigen Fällen Netzwerke, Mobilfunkmasten, Kommunikationsteilstrecken oder -pfade, Netzwerkvorrichtungen und/oder andere elektronische Vorrichtungen umfassen, die in 2 nicht dargestellt sind.
3 veranschaulicht ein beispielhaftes System oder Gateway und einen Satelliten 300 gemäß den hier offenbarten Prinzipien. Das beispielhafte System oder Gateway und der Satellit 300 können eine erste Antenne 302 mit einer ersten Ausrichtung oder Neigung 306 umfassen. Ein erstes Antennensteuersystem 310 kann die verschiedenen elektrischen Komponenten für die Kommunikation von Signalen zu und von der Antenne umfassen, wie sie in der Technik bekannt sind. Eine zweite Antenne 304 kann eine zweite Ausrichtung oder Neigung 308 haben. Ein zweites Antennensteuersystem 312 kann mit der zweiten Antenne 304 konfiguriert sein. Wie oben erwähnt, sind die hier offenbarten Prinzipien im Allgemeinen so, dass die Ausrichtungen 306, 308 für die verschiedenen Antennen 302, 304 so festgelegt werden, dass sich ihre Schmalkegel nicht überschneiden. Eine Antenne könnte senkrecht stehen, während eine andere geneigt ist. Die einzelnen Winkel der jeweiligen Antennen sind nicht relevant, solange sich ihre jeweiligen Schmalkegelbereiche nicht vollständig überschneiden. In einem Aspekt könnten sich die Bereiche teilweise überschneiden.
Ein zentrales Steuersystem 318 kommuniziert mit der ersten Antenne 302 und der zweiten Antenne 304 über deren jeweilige Antennensteuersysteme 310, 312. Daten, die an den jeweiligen Antennen 302, 304 empfangen werden, und Daten, die von den jeweiligen Antennen gesendet werden, können über die jeweiligen Antennensteuersysteme 310, 312 zum und vom Steuersystem 318 kommuniziert werden.
Das Steuersystem 318 kann Operationen durchführen, die das Bestimmen einer Bahn 322 eines Satelliten 320 und das Vergleichen der Bahn 322 mit einem ersten Strahlungsmuster oder ersten Schmalkegel 314 der ersten Antenne 302 und einem zweiten Strahlungsmuster oder zweiten Schmalkegel 316 der zweiten Antenne 304 umfassen können. Die erste Antenne 302 und die zweite Antenne 304 sind jeweils so positioniert oder ausgerichtet, dass ein erster Schmalkegel 314 der ersten Antenne 302 sich nicht vollständig mit einem zweiten Schmalkegel 316 der zweiten Antenne 304 überschneidet. Ein Ergebnis des Vergleichsschritts sind Daten, die als Vergleich bezeichnet werden können. Das System oder Gateway 300 kann basierend auf dem Vergleich die erste Antenne 302 oder zweite Antenne 304 oder beide auswählen, um mit dem Satelliten 320 entlang der Bahn 322 zu kommunizieren. In einem Beispiel kann die erste Antenne 302 zugewiesen werden, um den Satelliten 320 entlang eines Teils der Bahn 322 zu verfolgen, und die zweite Antenne 304 kann zugewiesen werden, um den Satelliten 320 durch einen anderen Teil der Bahn 322 zu verfolgen.
3 zeigt den Satelliten 320 mit seiner Bahn 322 durch den Himmel. Die Bahn 322 kann den Weg darstellen, den der Satellit zurücklegt, wenn er sich im Weltraum über einen Bereich bewegt, der von den Antennen 302, 304 versorgt wird.
Das Steuersystem 318 ist so gezeigt, dass es mit dem ersten Antennensteuersystem 310 und zweiten Antennensteuersystem 312 in Kommunikation steht. Das Steuersystem 318 kann Daten von den jeweiligen Antennen 302, 304 empfangen, so dass das Steuersystem 318 einen jeweiligen Satelliten 320 identifizieren kann, der in seinen Abdeckungsbereich kommt, und es eine dem Satelliten 320 zugeordnete Bahn 322 identifizieren oder vorhersagen kann. Der besondere Mechanismus, durch den das Steuersystem 318 die Bahn 322 für den Satelliten 320 identifiziert, kann variieren. Zum Beispiel kann das Steuersystem 318 Daten von einem anderen Fernsteuersystem (nicht gezeigt) empfangen, das mit einem Satelliten oder einer Antenne assoziiert ist. Das Fernsteuersystem kann eine Analyse der Bewegung des Satelliten 320 von einer Position zu einer anderen in einem Bereich außerhalb des Abdeckungsbereichs der Antennen 302, 304 durchführen, so dass das Steuersystem 318 Kenntnis von der Bewegung des Satelliten 320 und seiner vorhergesagten oder erwarteten Bahn 322 hat, wenn er in den Abdeckungsbereich der Antennen 302, 304 eintritt.
Zunächst kann eine der Antennen 304 mit dem Satelliten 320 kommunizieren, wenn dessen Bahn 322 in einen Erfassungsbereich eintritt. Dann, nachdem der Satellit 320 identifiziert wurde, kann das Steuersystem 318 seine Bahn auswerten oder Daten vom Satelliten 320 über dessen Bahn empfangen und dieselbe Antenne 304 zur Verfolgung des Satelliten 320 zuweisen oder eine andere Antenne 302 zur Verfolgung in Betracht ziehen und zuweisen. Es könnte auch ein Verfolgungsmuster oder -zeitplan für die Bahn festgelegt werden, das bzw. der einen Zeitrahmen oder einen Satellitenstandort für die Verfolgung eines Teils der Bahn 322 an einer Antenne und dann den Wechsel zu einer anderen Antenne zu einer anderen Zeit oder einem anderen Ort des Satelliten 320 entlang der Bahn beinhaltet.
In einem Beispiel ist die Bahn 322 des Satelliten bekannt oder bereits im Steuersystem 318 gespeichert. In diesem Fall verwendet das System die gespeicherten Bahndaten, um zu bestimmen oder zuzuweisen, welche Antenne mit dem Satelliten kommunizieren soll. Da verschiedene Satelliten jeden Tag nach einem geplanten oder erwarteten Muster vorbeiziehen können, kann das Steuersystem 318 schließlich einen Zeitplan der Antennen erstellen und festlegen, welche Satelliten ihnen zugewiesen sind, wenn verschiedene Satelliten darüber hinwegfliegen.
Das Steuersystem 318 kann Daten bezüglich der Konfiguration des ersten Schmalkegels 314 und des zweiten Schmalkegels 316 umfassen. Das Steuersystem 318 kann einen Algorithmus, ein Verfahren oder ein Modul gemäß in einer computerlesbaren Speichervorrichtung gespeicherten Programmanweisungen implementieren, die die Durchführung von Operationen veranlassen können, bei denen die Bahn 322 des Satelliten 320 im Zusammenhang mit der physischen Konfiguration des ersten Schmalkegels 314 und zweiten Schmalkegels 316 ausgewertet werden kann. Das Steuersystem 318 kann bestimmen, ob die Bahn 322 durch einen der Bereiche verläuft, die durch den ersten und zweiten Schmalkegel 314, 316 definiert sind. Das Ergebnis des Vorgangs kann eine Bestimmung oder einen Vergleich beinhalten, die/der eine bevorzugte Bahn 322 oder eine ausgewählte Bahn 322 identifiziert, die eine ununterbrochene Kommunikation ermöglicht, wenn der Satellit 320 über den von den Antennen 302, 304 abgedeckten Bereich hinwegfliegt. Wenn zum Beispiel erwartet wird, dass die Bahn 322 durch den Bereich verläuft, der durch den Schmalkegel 314 der Antenne 302 abgedeckt wird, dann kann das Steuersystem 318 die Antenne 304 zuweisen, um mit dem Satelliten 320 zu kommunizieren, wenn er den Schmalkegel 314 der Antenne 302 durchläuft.
Das Steuersystem 318 kann einen Zeitplan für den Satelliten 320 erstellen, der eine oder mehrere Antennen umfassen kann, die der Verfolgung des Satelliten 320 entlang seiner Bahn 322 zugewiesen sind. Der Vorteil dieses Lösungsansatzes ist, dass die Antennen 302, 304 nach ihrer Ausrichtung nicht physisch bewegt oder eingestellt werden müssen, um das Schmalkegelproblem zu beheben. In einem Aspekt kann die Neigung 306, 308 der jeweiligen Antennen feststehend sein, so dass keine mechanische Struktur für ein Steuersystem erforderlich ist, um eine der Antennen 302, 304 physisch zu bewegen oder neu auszurichten.
In einem anderen Aspekt kann die eine bzw. können die mehreren Antennen 302, 304 alternativ mit einem Kardansystem für ein- oder zweiachsige Einstellungen oder Bewegungen konfiguriert sein. Solche Bewegungen können der anfänglichen Ausrichtung oder der Verfolgung eines Satelliten 320 dienen und können, müssen aber nicht, der Bewegung der Antenne dienen, um das Schmalkegelproblem während der Kommunikation zu beheben. In diesem Szenario kann die vom Steuersystem 318 durchgeführte Analyse in Bezug auf die Bahn 322 des Satelliten 320 die Fähigkeit der Antennen 302, 304 berücksichtigen, sich um ihre jeweilige Achse zu drehen, was eine Bewegung in ihren jeweiligen Schmalkegeln 314, 316 verursachen würde. Somit kann jede Bewegung der Antennen 302, 304, während sie einem Satelliten 320 folgen, vom Steuersystem 318 berücksichtigt werden, wenn es auswählt, welche Antenne zu wählen ist, damit die Bahn 322 des Satelliten 320 nicht auf einen Schmalkegel stößt, wenn er über sie hinwegfliegt.
Wenn ein Antennenplan für den Satelliten 320 erstellt wird, kann der Zeitplan das Bewegen einer oder mehrerer Antennen 302, 304 beinhalten, wenn diese Möglichkeit besteht. Beispielsweise kann eine erste Antenne 304 zugewiesen werden, um den Satelliten 320 für 5 Minuten zu verfolgen, und dann kann vor einer Übergabe an die Antenne 302 die Antenne 302 physisch so eingestellt werden, dass sie sich in einer Neigung befindet, die für diesen speziellen Zeitplan zur Verfolgung des Satelliten 320 gewählt wurde.
In einem anderen Aspekt kann das Steuersystem 318 zunächst einen Satelliten 320 identifizieren, wenn er in den Abdeckungsbereich für die Gruppe aus Antennen 302, 304 eintritt. Daten bezüglich der Bewegung des Satelliten 320 können vom Steuersystem 318 ausgewertet werden, um die durch den Abdeckungsbereich führende Bahn 322 vorherzusagen oder zu identifizieren. So kann sich die Auswertung, die vom Steuersystem 318 durchgeführt wird, auf eine vorhergesagte Bahn 322, eine berechnete Bahn 322 oder eine bekannte Bahn beziehen, die auf früheren Daten, gemeldeten Daten oder historischen Daten bezüglich der Bewegung des Satelliten 320 basiert.
In einem anderen Aspekt kann ein Steuersystem 318 oder System einen Prozessor und eine computerlesbare Speichervorrichtung umfassen, die Anweisungen speichert, die, wenn sie vom Prozessor ausgeführt werden, den Prozessor dazu veranlassen, Operationen durchzuführen. Das System kann das Steuersystem 318 in Kommunikation mit zwei oder mehr Antennen 302, 304 sein, die wie hierin beschrieben mit Ausrichtungen konfiguriert sind, die nicht dazu führen, dass sich die jeweiligen Schmalkegel 314, 316 überschneiden. Das System kann den Prozessor dazu bringen, Operationen durchzuführen, die einen oder mehrere der folgenden Vorgänge umfassen: Bestimmen einer Bahn eines Satelliten und Vergleichen oder Auswerten der Bahn des Satelliten mit einem ersten Strahlungsmuster einer ersten Antenne auf der Erde und einem zweiten Strahlungsmuster einer zweiten Antenne auf der Erde. Die erste Antenne 302 und die zweite Antenne 304 können jeweils so positioniert oder ausgerichtet werden, dass sich ein erster Schmalkegel 314 der ersten Antenne 302 nicht mit einem zweiten Schmalkegel 316 der zweiten Antenne 304 überschneidet. Bei dem Ergebnis der Verarbeitung kann es sich um einen Vergleich, eine Bewertung oder ein Resultat handeln. Das Steuersystem 318 kann dann, basierend auf dem Vergleich, die erste Antenne 302 oder zweite Antenne 304 auswählen, um mit dem Satelliten 320 entlang der Bahn 322 zu kommunizieren.
In einem anderen Aspekt kann das System eine erste Antenne 302 mit einer ersten Ausrichtung 306, eine zweite Antenne 304 mit einer zweiten Ausrichtung 308 und ein Steuersystem 318 umfassen, das mit der ersten Antenne 302 und der zweiten Antenne 304 kommuniziert. Das Steuersystem 318 kann eine oder mehrere Operationen durchführen, um die Zuweisung oder Zeitplanung von Antennen zu verwalten, um einen Satelliten 320 in seiner Bahn 322 zu verfolgen. Die Operationen können das Bestimmen einer Bahn eines Satelliten 320 und das Vergleichen der Bahn mit einem ersten Strahlungsmuster 314 der ersten Antenne 302 und einem zweiten Strahlungsmuster 316 der zweiten Antenne 304 umfassen. Die erste Antenne 302 und die zweite Antenne 304 können jeweils so positioniert oder ausgerichtet werden, dass sich ein erster Schmalkegel 314 der ersten Antenne 302 nicht mit einem zweiten Schmalkegel 316 der zweiten Antenne 304 überschneidet. Bei dem Ergebnis der Verarbeitung kann es sich um einen Vergleich oder ein Resultat einer Auswertung oder auch um einen maschinellen Lernalgorithmus handeln. Das Steuersystem 318 kann dann basierend auf dem Vergleich den Vorgang des Auswählens oder Einplanens der ersten Antenne 302 und/oder zweiten Antenne 304 durchführen, um mit dem Satelliten 320 entlang der Bahn 322 zu kommunizieren. Mehrere Antennen können auch Teil des Antennen-Rahmenwerks an einem Gateway sein.
4 veranschaulicht zwei sich überschneidende Strahlungsmuster 400. Die erste und zweite Antenne 402 und 404 befinden sich nahe beieinander. Daher erscheinen sie aus der Perspektive eines Hunderte von Kilometern entfernten Satelliten so, als ob sie sich überschneiden würden. Eine erste Antenne 402 erzeugt ein erstes Strahlungsmuster 406. Ein Schmalkegel 412 ist als Teil des Strahlungsmusters 406 dargestellt. Ein Bereich 412A ist als der Bereich gezeigt, in dem der Satellit 414 nicht mit der Antenne 402 kommunizieren könnte. Die Antenne 402 ist unter einem Neigungswinkel konfiguriert, so dass sie nicht vertikal konfiguriert ist. In einem anderen Aspekt könnte die Antenne 402 auch vertikal konfiguriert sein.
Eine zweite Antenne 404 ist mit ihrem Strahlungsmuster 408 dargestellt. Ein Schmalkegel 410 ist als Teil des Strahlungsmusters für die Antenne 404 gezeigt. Ein Bereich 410A ist als Teil des Schmalkegels 410 dargestellt, in dem der Satellit 416 nicht mit der Antenne 404 kommunizieren könnte, da er sich im toten Winkel des Schmalkegelbereichs 410A befindet. Die Antenne 404 ist auch mit einer Neigung konfiguriert oder ausgerichtet, so dass sie nicht in einer vertikalen Position konfiguriert ist. In einem anderen Aspekt kann eine der Antennen 402 und 404 in einer vertikalen Richtung konfiguriert sein, während die anderen Antennen nicht in der vertikalen Richtung konfiguriert sind, so dass sich die jeweiligen Schmalkegel 410, 412 nicht überschneiden.
Der Neigungswinkel, der hier verwendet wird, muss nicht für jede Antenne gleich sein. Die Neigung kann z. B. um 80 Grad von einer horizontalen Ebene abweichen oder in einem Bereich von 60 Grad bis einschließlich89,5 Grad liegen. Eine Antenne könnte auch vertikal bei 90 Grad liegen. In einem anderen Beispiel könnte das System zwei oder mehr Antennen in einer Vielzahl von Konfigurationen umfassen.
5 veranschaulicht zum Beispiel ein 3x3-System oder -Raster 500 aus Antennen. Ein Steuersystem 318 kann mit jeder Antenne einer Gruppe aus Antennen (504, 506, 508, 510, 512, 514, 516, 518, 520) über drahtgebundene oder drahtlose Kommunikation in Verbindung stehen 502. Es ist eine zentrale Antenne 504 gezeigt, die mit einer Neigung konfiguriert sein kann, aber auch in vertikaler Richtung angeordnet sein könnte. In dieser Beispielanordnung umgeben die Antennen (506, 508, 510, 512, 514, 516, 518, 520) die zentrale Antenne 504 und können jeweils nach innen zur zentralen Antenne 504 hin geneigt sein.
In der Konfiguration von 5 sind mehrere Variationen denkbar. Zum Beispiel kann in einem Aspekt jede der umgebenden Antennen (506, 508, 510, 512, 514, 516, 518, 520) zur zentralen Antenne 504 den gleichen Neigungswinkel, aber eine unterschiedliche Ausrichtung zur zentralen Antenne 504 haben. In einem anderen Aspekt können die verschiedenen Antennen (506, 508, 510, 512, 514, 516, 518, 520) unterschiedliche Neigungswinkel oder unterschiedliche Ausrichtungen haben. Ein unterschiedlicher Neigungswinkel und/oder eine unterschiedliche Ausrichtung oder Richtung der jeweiligen Antennen (504, 506, 508, 510, 512, 514, 516, 518, 520) kann zu einer unterschiedlichen Schmalkegelkarte am Himmel führen, die in 7 näher vorgestellt wird.
Das für die Gruppe aus Antennen in 5 verwendete Steuersystem 318 hat mehr Daten auszuwerten als eine Zwei-Antennen-Konfiguration. Eine jeweilige Schmalkegelkonfiguration für jede jeweilige Antenne (504, 506, 508, 510, 512, 514, 516, 518, 520) kann in einer Schmalkegelkarte positioniert werden, so dass die Auswertung einer Satellitenbahn 322 durch eine solche Schmalkegelkarte komplizierter ist, da es hier neun Schmalkegel zu navigieren gibt und das Steuersystem 318 neun Antennen hat, aus denen es für die Zuweisung oder Planung der Nachführungsverantwortung für den Satelliten 320 auswählen kann. Die Verwendung von neun Antennen ist nur beispielhaft, und andere Konfigurationen und Anzahlen von Antennen können variieren.
6 veranschaulicht eine Seitenansicht 600 der Antennenstruktur 500 aus 5. Die Antennen (510, 512, 514, 516, 518) sind in der Seitenansicht dargestellt, wobei Neigungen für die jeweiligen Antennen (510, 512, 516, 518) gezeigt sind. Das Steuersystem 318 ist in Kommunikation mit jeder Antenne (510, 512, 514, 516, 518) gezeigt. Während 5 und 6 ein 3x3-System aus Antennen (504, 506, 508, 510, 512, 514, 516, 518, 520) zeigen, ist eine solche Konfiguration nicht als einschränkend zu verstehen. Die Antennenstruktur kann zwei oder mehr Antennen umfassen, die auf beliebige Weise organisiert oder gruppiert sind. Zum Beispiel können die Antennenstruktur und das System fünf Antennen in einer linearen, quadratischen, rechteckigen, kreisförmigen oder anderen Konfiguration umfassen. In jeder solchen Konfiguration kann/können eine Antenne eine erste Neigung und die verbleibende(n) Antenne(n) eine zweite Neigung haben. Die Antennenstruktur selbst kann für jede Antenne in der Gruppe gleich oder unterschiedlich sein. Die Antennen können unterschiedlich groß sein und auch unterschiedliche Strahlungsmuster haben. Die hier offenbarten Prinzipien gelten für jede Antennenkonfiguration.
In einem Beispiel kann/können eine oder mehrere der Antennen (504, 506, 508, 510, 512, 514, 516, 518, 520) eine kardanische Struktur zur Einstellung ihrer Ausrichtung haben. Das Steuersystem 318 kann auch über Daten bezüglich eines oder mehrerer Satelliten 320 verfügen, wenn diese darüber hinwegfliegen. Das Steuersystem 318 kann einen Antennenzuweisungszeitplan auf der Grundlage eines oder mehrerer der folgenden Parameter für die Verwaltung des Schmalkegelprogramms erstellen: Zeit, Standort der jeweiligen Satelliten, historische Daten, Anpassung einer jeweiligen Antennenposition, Gruppierungen von Satelliten und jeweilige Satellitenbewegungsbahnen, Bandbreite, vorhergesagte Datenlast, Wetterbedingungen, Benutzer-Endgerätedaten, welche Antennen die Fähigkeit haben, sich zu bewegen oder anzupassen, aktuelle Ereignisse, die sich auf die Datennutzung auswirken können, andere vorhergesagte Ereignisse, und so weiter. Zum Beispiel kann für eine Gruppe aus 5 Satelliten, die sich darüber hinwegbewegen, ein koordinierter Zeitplan zugewiesener Antennen für bestimmte Zeiten und eine Bewegung einer oder mehrerer Antennen zu bestimmten Zeiten durch das Steuersystem 318 basierend auf einem oder mehreren der oben beschriebenen Parameter bestimmt werden.
7 illustriert eine Schmalkegelkarte 700, die ein Beispiel für einen Bereich im Weltraum veranschaulicht, in dem sich Satelliten 702, 706, 710 auf entsprechenden Bahnen 704, 708, 712 bewegen, die die toten Winkel oder Schmalkegelbereiche für jeweilige Antennen überqueren können. Zum Beispiel kann der Schmalkegelbereich 512A Teil des Strahlungsmusters der Antenne 512 in 5 sein. In ähnlicher Weise können jeweilige Schmalkegelbereiche 504A, 516A, 510A, 504A, 518A, 508A, 506A, 520A den jeweiligen Antennen 504, 516, 510, 504, 518, 508, 506, 520 entsprechen.
In dem in 7 dargestellten Beispiel ist der Satellit 702 mit einer durch die Schmalkegelbereiche 516A, 504A und 508A führenden Bahn 704 dargestellt. In einem Beispiel kann das Steuersystem 318 die Informationen über die Bahn 704 nutzen und die Antenne 506 auswählen oder zuweisen, um den Satelliten 702 zu verfolgen, da die Bahn 704 nicht durch den Schmalkegel 506A von Antenne 506 verläuft. Das Steuersystem 318 könnte auch eine andere Antenne oder andere Antennen mit entsprechendem Schmalkegel auswählen oder planmäßig zuweisen, die sich von der Bahn 704 fernhält bzw. fernhalten. Die Auswahl der Antenne für die Kommunikation mit dem Satelliten 702 kann auch auf einem Abstand von der Bahn 704 zu einem jeweiligen Schmalkegelbereich basieren. Zum Beispiel ist der Abstand 714 von der Bahn 704 zum Schmalkegelbereich 506A kürzer als der Abstand 716 von der Bahn 704 zum Schmalkegelbereich 520A. Das Steuersystem 318 kann diesen Abstand berücksichtigen und eine Antenne auswählen, deren jeweiliger Schmalkegelbereich näher an der Bahn 704 eines Satelliten 702 liegt oder weiter davon entfernt ist.
Wie oben erwähnt, kann das Steuersystem 318 auch verschiedene Antennen zu verschiedenen Zeiten einplanen, wenn der Satellit 702 seine Bahn 704 durchläuft. Die Antenne 514 kann einen Teil der Bahn 704 abdecken, während die Antenne 506 so eingeplant werden kann, dass sie einen anderen Teil der Bahn 704 abdeckt. Das in 7 gezeigte Muster kann sich auch ändern, wenn eine oder mehrere Antennen 504, 516, 510, 504, 518, 508, 506, 520 kardanisch aufgehängt und somit beweglich ist bzw. sind. So könnte z. B. die Antenne 504, deren Schmalkegel 504A im Verlauf der Bahn 704 liegt, physisch bewegt und dem Satelliten 702 zugewiesen oder für dessen Verfolgung eingeplant werden.
Der Satellit 710 hat eine Bahn 712, die keinen der Schmalkegelbereiche (512A, 504A, 516A, 510A, 504A, 518A, 508A, 506A, 520A) kreuzt, weshalb das Steuersystem 318 in einem Aspekt nicht umzuschalten oder eine separate Zuweisung für eine jeweilige Antenne zur Verfolgung des Satelliten 710 vorzunehmen braucht. Bei der Zuweisung oder Einplanung einer Antenne oder einer Gruppe aus Antennen zur Verfolgung des Satelliten 702 können auch andere Faktoren berücksichtigt werden, wie z. B. Lastausgleich an jeweiligen Antennen, Anforderungen an die Dienstqualität, Prioritätsdaten, Tageszeit oder andere Faktoren. Wenn beispielsweise eine bestimmte Antenne oder ein Satz Antennen mit der Datenkommunikation mit der Mehrzahl von Satelliten überlastet ist, könnte angesichts der Tatsache, dass der Satellit 710 keinen der Schmalkegelbereiche durchquert, eine beliebige der Antennen in der Gruppe zugewiesen werden, einschließlich einer Antenne, die unterhalb ihrer Kommunikationskapazität arbeitet, um diesen Satelliten 710 entlang seiner Bahn 712 zu verfolgen.
Der Satellit 706 ist auch mit seiner Kommunikationsbahn 708 dargestellt, die durch drei Schmalkegelbereiche (520A, 504A, 516A) verläuft. Das Steuersystem 318 kann eine der anderen verbleibenden Antennen, die keinem dieser Schmalkegelbereiche (520A, 504A, 516A) zugeordnet sind, mit der Verfolgung des Satelliten 706 beauftragen.
8A veranschaulicht ein beispielhaftes Verfahren 800, das von einem System ausgeführt werden kann, das mindestens zwei Antennen umfasst, die jeweils eine Ausrichtung haben, die zu einem ersten jeweiligen Schmalkegel führt, der sich nicht mit einem zweiten jeweiligen Schmalkegel überschneidet. Jeder Schritt oder alle Schritte des Verfahrens können von einem wie hier beschriebenen Prozessor ausgeführt werden. Das Verfahren kann einen oder mehrere Schritte, in beliebiger Reihenfolge, des Bestimmens einer Bahn eines Satelliten (802) und des Vergleichens der Bahn mit einem ersten Strahlungsmuster einer erdgebundenen ersten Antenne und einem zweiten Strahlungsmuster einer erdgebundenen zweiten Antenne auf der Erde umfassen, wobei die erste Antenne und die zweite Antenne jeweils so positioniert oder ausgerichtet sind, dass sich ein erster Schmalkegel der ersten Antenne nicht mit einem zweiten Schmalkegel der zweiten Antenne überschneidet, um einen Vergleich zu erhalten (804). Das Verfahren kann das Auswählen, basierend auf dem Vergleich, der ersten Antenne oder der zweiten Antenne umfassen, um mit dem Satelliten entlang der Bahn zu kommunizieren (806).
Der Schritt des Auswählens, basierend auf dem Vergleich, der ersten Antenne oder zweiten Antenne, um mit dem Satelliten entlang der Bahn zu kommunizieren, kann weiterhin das Auswählen der ersten Antenne beinhalten. Die erste Antenne kann basierend auf dem Vergleich ausgewählt werden, bei dem bestimmt wird, dass die Bahn des Satelliten den ersten Schmalkegel der ersten Antenne umgeht. Zusätzliche Antennen können auch in Gruppen in Konfigurationen wie einer 3x3-Matrix, einem Kreis, einem Quadrat, einem Rechteck, einer linearen Anordnung von zwei oder mehr Antennen oder anderen Konfigurationen organisiert sein. In einigen Fällen kann die Konfiguration durch den für die Gruppe aus Antennen verfügbaren Platz, das Gelände, staatliche Vorschriften oder andere Faktoren bestimmt sein.
8B veranschaulicht ein weiteres beispielhaftes Verfahren 820 aus der Sicht eines Satelliten 320. In diesem Beispiel kann ein Verfahren einen oder mehrere Schritte in beliebiger Reihenfolge der Übertragung von Bahndaten an ein Gateway umfassen, wobei ein mit dem Gateway assoziiertes Steuersystem die Bahndaten auswertet und basierend auf der Umgehung eines Schmalkegels eine Antenne aus einer Mehrzahl von mit dem Gateway assoziierten Antennen zuweist, um mit einer zugewiesenen Antenne zu kommunizieren (822), und eine Anweisung zur Kommunikation mit der zugewiesenen Antenne zu empfangen (824). Das Verfahren kann die Kommunikation mit der zugewiesenen Antenne über einen Abdeckungsbereich des Gateways umfassen (826). Dieses Verfahren umfasst Operationen, die vom Standpunkt des Satelliten 320 aus durchgeführt werden. Wenn der Satellit 320 beispielsweise in einen Abdeckungsbereich des Gateways mit beispielsweise einer ersten Antenne 302 und der zweiten Antenne 304 eintritt, könnte der Satellit zunächst mit beispielsweise der zweiten Antenne 304 kommunizieren. Als Teil der anfänglichen Kommunikation kann der Satellit 320 Bahndaten übertragen, die die Bahn 322 als die erwartete Bahn identifizieren können, die der Satellit 320 über den Abdeckungsbereich für das Gateway 300 hinweg zurücklegen würde, der die erste Antenne 302 und die zweite Antenne 304 umfasst. In einem anderen Aspekt kann die Identifizierung der Bahn 322 passiv sein und aus den Bewegungsdaten bestimmt werden, die mit dem Satelliten 320 assoziiert sind, der von dem System oder Gateway 300 erfasst wird. Das Steuersystem kann auch Bahndaten von einem anderen Steuersystem oder von einer anderen Einheit empfangen.
Wenn festgestellt wird, dass die Bahn 322 über den Schmalkegel 316 der zweiten Antenne 304 verläuft, kann das Steuersystem 318 basierend auf einer Auswertung auf die erste Antenne 302 als Teil des Systems oder Gateways 300 umschalten, die in der Lage ist, den Satelliten 320 über den Abdeckungsbereich hinweg zu verfolgen, ohne dass die Satellitenbahn 322 durch einen der Schmalkegel 314, 360 verläuft. Ein solcher Wechsel kann einen Handshake- oder einen Übergabe-Vorgang beinhalten, wenn die Kommunikation zwischen dem Satelliten 320 und der zweiten Antenne 304 zur ersten Antenne 302 stattfindet.
Diese und andere Funktionen können am Satelliten auftreten, und alle Übertragungen von Daten und der Empfang von Daten am Satelliten 324 am System oder Gateway 300, darunter Steuersignale, Bestätigungssignale, Datensignale, Anweisungssignale, Übergabesignale usw., sind vom Standpunkt des Satelliten 320 oder einer beliebigen Komponente des Systems oder Gateways 300 aus gesehen im Rahmen dieser Offenbarung enthalten.
In noch einem weiteren Aspekt kann das Verfahren das Bereitstellen einer Anweisung an den Satelliten beinhalten, seine Position zu verändern, um einen Schmalkegel zu umgehen. Es sei z.B. angenommen, dass keine Antenne verfügbar oder in der Lage ist, einen Auftrag zur Kommunikation mit dem Satelliten zu empfangen, außer einer Antenne mit einem Schmalkegel in der Bahn des Satelliten. In einem Beispiel kann das Steuersystem 318 eine Anweisung an einen Satelliten geben, seine Umlaufbahn zu ändern, um den Schmalkegel der Antenne zu umgehen, die in der Lage ist, mit dem Satelliten zu kommunizieren.
9 veranschaulicht beispielhafte Computervorrichtungen, die in Verbindung mit einem der hier offenbarten Systeme verwendet werden können. In diesem Beispiel veranschaulicht 9 ein Computersystem 900 mit Komponenten, die über eine Verbindung 905, z. B. einen Bus, elektrisch miteinander kommunizieren. Das System 900 enthält eine Verarbeitungseinheit (CPU oder Prozessor) 910 und eine Systemverbindung 905, die verschiedene Systemkomponenten einschließlich des Systemspeichers 915, wie etwa einen Festwertspeicher (ROM) 920 und Direktzugriffsspeicher (RAM) 925, mit dem Prozessor 910 koppelt. Das System 900 kann einen Cache aus Hochgeschwindigkeitsspeicher umfassen, der direkt mit dem Prozessor 910 verbunden ist, sich in dessen unmittelbarer Nähe befindet oder als Teil des Prozessors 910 integriert ist. Das System 900 kann Daten aus dem Speicher 915 und/oder der Speichervorrichtung 930 in den Cache 912 kopieren, um einen schnellen Zugriff durch den Prozessor 910 zu ermöglichen. Auf diese Weise kann der Cache eine Leistungssteigerung bieten, die Verzögerungen des Prozessors 910 beim Warten auf Daten vermeidet. Diese und andere Module können den Prozessor 910 so steuern oder für dessen Steuerung so konfiguriert sein, dass er verschiedene Aktionen ausführt. Es kann auch ein anderer Systemspeicher 915 zur Verfügung stehen. Der Speicher 915 kann mehrere verschiedene Speichertypen mit unterschiedlichen Leistungsmerkmalen umfassen. Der Prozessor 910 kann einen beliebigen Allzweckprozessor und einen Hardware- oder Softwaredienst oder ein Modul, wie z. B. Dienst-(Modul) 1 932, Dienst-(Modul) 2 934 und Dienst-(Modul) 3 936, die in der Speichervorrichtung 930 untergebracht und zur Steuerung des Prozessors 910 konfiguriert sind, sowie einen Spezialprozessor umfassen, bei dem Softwareanweisungen in das eigentliche Prozessordesign integriert sind. Der Prozessor 910 kann ein vollständig in sich geschlossenes Rechensystem sein, das mehrere Kerne oder Prozessoren, einen Bus, einen Speichercontroller, einen Cache usw. enthält. Ein Multi-Core-Prozessor kann symmetrisch oder asymmetrisch sein.
Um eine Interaktion des Benutzers mit der Vorrichtung 900 zu ermöglichen, kann eine Eingabevorrichtung 945 eine beliebige Anzahl von Eingabemechanismen darstellen, wie z. B. ein Mikrofon für Sprache, ein berührungsempfindlicher Bildschirm für Gesten- oder grafische Eingaben, eine Tastatur, eine Maus, Bewegungseingabe, Sprache und so weiter. Eine Ausgabevorrichtung 935 kann auch einer oder mehrere aus einer Reihe von Ausgabemechanismen sein, die dem Fachmann bekannt sind. In einigen Fällen können multimodale Systeme es einem Benutzer ermöglichen, mehrere Arten von Eingaben vorzunehmen, um mit der Vorrichtung 900 zu kommunizieren. Die Kommunikationsschnittstelle 940 kann im Allgemeinen die Benutzereingabe und die Systemausgabe steuern und verwalten. Es gibt keine Einschränkung in Bezug auf den Betrieb auf einer bestimmten Hardware-Anordnung und daher können die grundlegenden Funktionen hier leicht durch verbesserte Hardware- oder Firmware-Anordnungen ersetzt werden, wenn sie entwickelt sind.
Die Speichervorrichtung 930 ist ein nichtflüchtiger Speicher, und es kann sich bei ihr um eine Festplatte oder andere Arten von computerlesbaren Medien handeln, die Daten speichern können, auf die ein Computer zugreifen kann, wie z. B. Magnetkassetten, Flash-Speicherkarten, Festkörperspeichervorrichtungen, Digital Versatile Disks, Kassetten, RAMs (Random Access Memory) 925, ROMs (Read Only Memory) 920 und Mischformen davon.
Die Speichervorrichtung 930 kann Dienste oder Module 932, 934, 936 zur Steuerung des Prozessors 910 umfassen. Andere Hardware- oder Software-Module sind denkbar. Die Speichervorrichtung 930 kann mit dem Systemanschluss 905 verbunden sein. In einem Aspekt kann ein Hardwaremodul, das eine bestimmte Funktion ausführt, die in einem computerlesbaren Medium gespeicherte Softwarekomponente in Verbindung mit den erforderlichen Hardwarekomponenten wie dem Prozessor 910, dem Anschluss 905, der Ausgabevorrichtung 935 usw. umfassen, um die Funktion auszuführen.
In einigen Fällen kann eine solche Rechenvorrichtung oder -einrichtung einen Prozessor, Mikroprozessor, Mikrocomputer oder eine andere Komponente einer Vorrichtung umfassen, die so konfiguriert ist, dass sie die Schritte der oben offenbarten Verfahren ausführt. In einigen Beispielen kann eine solche Rechenvorrichtung oder -einrichtung eine oder mehrere Antennen zum Senden und Empfangen von HF-Signalen umfassen. In einigen Beispielen kann eine solche Rechenvorrichtung oder -einrichtung eine Antenne und ein Modem zum Senden, Empfangen, Modulieren und Demodulieren von HF-Signalen umfassen, wie zuvor beschrieben.
Die Komponenten der Rechenvorrichtung können in Schaltkreisen implementiert sein. Beispielsweise können die Komponenten elektronische Schaltungen oder andere elektronische Hardware umfassen und/oder unter Verwendung von elektronischen Schaltungen oder anderer elektronischer Hardware implementiert sein, die eine oder mehrere programmierbare elektronische Schaltungen (z. B. Mikroprozessoren, Grafikverarbeitungseinheiten (GPUs), digitale Signalprozessoren (DSPs), zentrale Verarbeitungseinheiten (CPUs) und/oder andere geeignete elektronische Schaltungen) umfassen können, und/oder sie können Computersoftware, Firmware oder eine beliebige Kombination davon umfassen bzw. unter Verwendung von diesen implementiert werden, um die verschiedenen hier beschriebenen Vorgänge durchzuführen. Die Rechenvorrichtung kann ferner eine Anzeige (als Beispiel für die Ausgabevorrichtung oder zusätzlich zur Ausgabevorrichtung), eine Netzwerkschnittstelle, die für die Kommunikation und/oder den Empfang der Daten konfiguriert ist, eine beliebige Kombination davon und/oder eine oder mehrere andere Komponenten umfassen. Die Netzwerkschnittstelle kann so konfiguriert sein, dass sie auf dem Internetprotokoll (IP) basierende Daten oder andere Arten von Daten kommuniziert und/oder empfängt.
Die oben beschriebenen Verfahren sind als logisches Flussdiagramm dargestellt, dessen Operationen eine Abfolge von Vorgängen darstellen, die in Form von Hardware, Computeranweisungen oder einer Kombination davon implementiert sein können. Im Kontext von Computeranweisungen stellen die Operationen computerausführbare Anweisungen dar, die auf einem oder mehreren computerlesbaren Speichermedien gespeichert sind und bei Ausführung durch einen oder mehrere Prozessoren die genannten Operationen durchführen. Im Allgemeinen umfassen computerausführbare Anweisungen Routinen, Programme, Objekte, Komponenten, Datenstrukturen und dergleichen, die bestimmte Funktionen durchführen oder bestimmte Datentypen implementieren. Die Reihenfolge, in der die Operationen beschrieben sind, ist nicht als Einschränkung zu verstehen, und eine beliebige Anzahl der beschriebenen Operationen kann in beliebiger Reihenfolge und/oder parallel kombiniert werden, um die Prozesse zu implementieren.
Darüber hinaus können die hier offenbarten Verfahren unter der Steuerung eines oder mehrerer Computersysteme durchgeführt werden, die mit ausführbaren Anweisungen konfiguriert sind, und können als Code (z. B. ausführbare Anweisungen, ein oder mehrere Computerprogramme oder eine oder mehrere Anwendungen) implementiert werden, die gemeinsam auf einem oder mehreren Prozessoren, durch Hardware oder Kombinationen davon ausgeführt werden. Wie oben erwähnt, kann der Code auf einem computerlesbaren oder maschinenlesbaren Speichermedium gespeichert sein, z. B. in Form eines Computerprogramms, das eine Mehrzahl von Anweisungen umfasst, die von einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt werden können. Das computerlesbare oder maschinenlesbare Speichermedium kann nichtflüchtig sein.
Der Begriff „computerlesbares Medium“ umfasst, ist aber nicht beschränkt auf tragbare oder nicht tragbare Speichervorrichtungen, optische Speichervorrichtungen und verschiedene andere Medien, die in der Lage sind, Anweisungen und/oder Daten zu speichern, zu enthalten oder zu übertragen. Ein computerlesbares Medium kann ein nichtflüchtiges Medium umfassen, in dem Daten gespeichert werden können und das keine Trägerwellen und/oder flüchtige elektronische Signale enthält, die sich drahtlos oder über drahtgebundene Verbindungen ausbreiten. Beispiele für ein nichtflüchtiges Medium können unter anderem eine Magnetplatte oder ein Magnetband, optische Speichermedien wie eine Compact Disk (CD) oder Digital Versatile Disk (DVD), Flash-Speicher, Speicher oder Speichervorrichtungen umfassen. Auf einem computerlesbaren Medium können Code und/oder maschinenausführbare Anweisungen gespeichert sein, die eine Prozedur, eine Funktion, ein Unterprogramm, ein Programm, eine Routine, eine Subroutine, ein Modul, ein Softwarepaket, eine Klasse oder eine beliebige Kombination von Anweisungen, Datenstrukturen oder Programmanweisungen darstellen können. Ein Codesegment kann mit einem anderen Codesegment oder einer Hardwareschaltung gekoppelt sein, indem es Informationen, Daten, Argumente, Parameter oder Speicherinhalte weitergibt und/oder empfängt. Informationen, Argumente, Parameter, Daten usw. können über jedes geeignete Mittel weitergegeben, weitergeleitet oder übertragen werden, einschließlich gemeinsame Speichernutzung, Nachrichtenweitergabe, Token-Weitergabe, Netzwerkübertragung oder dergleichen.
In einigen Ausführungsformen können die computerlesbaren Speichervorrichtungen, -medien und -speicher ein kabelgebundenes oder drahtloses Signal umfassen, das einen Bitstrom und Ähnliches enthält. Wenn jedoch erwähnt, schließen nichtflüchtige computerlesbare Speichermedien ausdrücklich Medien wie Energie, Trägersignale, elektromagnetische Wellen und Signale per se aus.
Spezifische Details sind in der obigen Beschreibung angegeben, um ein umfassendes Verständnis der hier angegebenen Ausführungsformen und Beispiele zu ermöglichen. Einem Fachmann wird jedoch klar sein, dass die Ausführungsformen auch ohne diese spezifischen Details in die Praxis umgesetzt werden können. Zur Verdeutlichung kann die vorliegende Technologie in einigen Fällen so dargestellt sein, dass sie einzelne Funktionsblöcke umfasst, die Vorrichtungen, Vorrichtungskomponenten, Schritte oder Routinen in einem Verfahren aufweisen, das in Software oder Kombinationen aus Hardware und Software verkörpert ist. Es können auch andere als die in den Figuren dargestellten und/oder hier beschriebenen Komponenten verwendet werden. Beispielsweise können Schaltungen, Systeme, Netzwerke, Prozesse und andere Komponenten als Komponenten in Blockdiagrammform dargestellt sein, um die Ausführungsformen nicht durch unnötige Details unklar zu machen. In anderen Fällen können bekannte Schaltungen, Prozesse, Algorithmen, Strukturen und Techniken ohne unnötige Details veranschaulicht sein, um die Ausführungsformen nicht zu verunklaren.
Einzelne Ausführungsformen können oben als Prozess oder Verfahren beschrieben sein, der/das als Ablaufplan, Flussdiagramm, Datenflussdiagramm, Strukturdiagramm oder Blockdiagramm dargestellt wird. Obwohl ein Ablaufplan die Vorgänge als einen sequenziellen Prozess beschreiben kann, können viele der Vorgänge parallel oder gleichzeitig ausgeführt werden. Außerdem kann die Reihenfolge der Operationen neu angeordnet werden. Ein Prozess ist beendet, wenn seine Operationen abgeschlossen sind, kann aber zusätzliche Schritte haben, die nicht in einer Figur enthalten sind. Ein Prozess kann einem Verfahren, einer Funktion, einer Prozedur, einer Subroutine, einem Unterprogramm usw. entsprechen. Wenn ein Prozess einer Funktion entspricht, kann seine Beendigung einer Rückgabe der Funktion an die aufrufende Funktion oder die Hauptfunktion entsprechen.
Prozesse und Verfahren gemäß den oben beschriebenen Beispielen können unter Verwendung von computerausführbaren Anweisungen implementiert sein, die auf computerlesbaren Medien gespeichert oder anderweitig über diese verfügbar sind. Solche Anweisungen können z. B. Anweisungen und Daten umfassen, die einen Allzweckcomputer, einen Spezialcomputer oder eine Verarbeitungsvorrichtung dazu veranlassen oder anderweitig konfigurieren, eine bestimmte Funktion oder eine Gruppe aus Funktionen auszuführen. Teile der verwendeten Computerressourcen können über ein Netzwerk zugänglich sein. Bei den computerausführbaren Anweisungen kann es sich z. B. um Binärdateien, Anweisungen im Zwischenformat wie Assemblersprache, Firmware oder Quellcode handeln. Beispiele für computerlesbare Medien, die zum Speichern von Anweisungen, verwendeten Informationen und/oder Informationen verwendet werden können, die während der Verfahren gemäß den beschriebenen Beispielen erstellt werden, umfassen magnetische oder optische Platten, Flash-Speicher, USB-Vorrichtungen, die mit nichtflüchtigem Speicher ausgestattet sind, vernetzte Speichervorrichtungen usw.
Vorrichtungen, die Prozesse und Verfahren gemäß diesen Offenbarungen implementieren, können Hardware, Software, Firmware, Middleware, Mikrocode, Hardware-Beschreibungssprachen oder eine beliebige Kombination davon umfassen und können eine Mehrzahl von Formfaktoren annehmen. Bei einer Implementierung in Software, Firmware, Middleware oder Mikrocode können der Programmcode oder Codesegmente zur Durchführung der erforderlichen Aufgaben (z. B. ein Computerprogrammprodukt) in einem computerlesbaren oder maschinenlesbaren Medium gespeichert sein. Ein oder mehrere Prozessoren können die erforderlichen Aufgaben ausführen. Typische Beispiele für Formfaktoren sind Laptops, Smartphones, Mobiltelefone, Tablet-Vorrichtungen oder andere Personal Computer mit kleinem Formfaktor, Personal Digital Assistants, Rackmount-Vorrichtungen, autarke Vorrichtungen und so weiter. Die hier beschriebene Funktionalität kann auch in Peripheriegeräten oder Add-in-Karten verkörpert sein. Eine solche Funktionalität kann auch auf einer Leiterplatte zwischen verschiedenen Chips oder verschiedenen Prozessen implementiert sein, die in einer einzigen Vorrichtung ausgeführt werden, um ein weiteres Beispiel zu nennen.
Die Anweisungen, Medien zur Übermittlung solcher Anweisungen, Rechenressourcen zu deren Ausführung und andere Strukturen zur Unterstützung solcher Rechenressourcen sind beispielhafte Mittel zur Bereitstellung der in der Offenbarung beschriebenen Funktionen.
In der vorangehenden Beschreibung sind Aspekte der Anmeldung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben, aber der Fachmann wird erkennen, dass die Anmeldung nicht darauf beschränkt ist. Während illustrative Ausführungsformen der Anmeldung hier im Detail beschrieben wurden, sollte klar sein, dass die erfindungsgemäßen Konzepte auf andere Weise verkörpert und verwendet werden können, und dass die beigefügten Ansprüche so ausgelegt werden sollen, dass sie solche Variationen einschließen, sofern sie nicht durch den Stand der Technik eingeschränkt sind. Verschiedene Merkmale und Aspekte der oben beschriebenen Anmeldung können einzeln oder gemeinsam verwendet werden. Darüber hinaus können die Ausführungsformen in einer beliebigen Anzahl von Umgebungen und Anwendungen über die hierin beschriebenen hinaus verwendet werden, ohne vom weiter gefassten Wesen und Umfang der Spezifikation abzuweichen. Die Beschreibung und die Zeichnungen sind daher eher als illustrativ denn als einschränkend zu betrachten. Zum Zwecke der Veranschaulichung wurden Verfahren in einer bestimmten Reihenfolge beschrieben. Es sollte beachtet werden, dass in alternativen Ausführungsformen die Verfahren in einer anderen Reihenfolge als der beschriebenen durchgeführt werden können.
Wenn Komponenten als „konfiguriert“ beschrieben sind, um bestimmte Operationen auszuführen, kann eine solche Konfiguration z. B. durch den Entwurf elektronischer Schaltungen oder anderer Hardware zur Ausführung der Operation, durch die Programmierung programmierbarer elektronischer Schaltungen (z. B. Mikroprozessoren oder andere geeignete elektronische Schaltungen) zur Ausführung der Operation oder durch eine beliebige Kombination davon erreicht werden.
Der Ausdruck „gekoppelt mit“ bezieht sich auf jede Komponente, die physisch entweder direkt oder indirekt mit einer anderen Komponente verbunden ist, und/oder auf jede Komponente, die mit einer anderen Komponente in Kommunikation steht (z. B. über eine drahtgebundene oder drahtlose Verbindung und/oder eine andere geeignete Kommunikationsschnittstelle), entweder direkt oder indirekt.
Anspruchsformulierungen oder andere Formulierungen, die sich auf „mindestens ein/e/n“ einer Menge und/oder „ein/e oder mehrere“ einer Menge beziehen, bedeuten, dass ein Mitglied der Menge oder mehrere Mitglieder der Menge (in beliebiger Kombination) den Anspruch erfüllen. Zum Beispiel bedeutet die Formulierung „mindestens eines von A und B“ oder „mindestens eines von A oder B“ A, B oder A und B. In einem anderen Beispiel bedeutet die Formulierung „mindestens eines von A, B und C“ oder „mindestens eines von A, B oder C“ A, B, C oder A und B oder A und C oder B und C oder A und B und C. Die Formulierung „mindestens ein/e von“ einer Menge und/oder „ein/e oder mehrere“ einer Menge beschränkt die Menge nicht auf die in der Menge aufgeführten Elemente. Zum Beispiel kann die Anspruchsformulierung „mindestens ein/e von A und B“ oder „mindestens ein/e von A oder B“ A, B oder A und B bedeuten und kann zusätzlich Elemente einschließen, die nicht in der Menge von A und B aufgeführt sind.

Claims

Verfahren, das Folgendes umfasst: Bestimmen einer Bahn eines Satelliten; Vergleichen der Bahn, über einen Prozessor, mit einem ersten Strahlungsmuster einer ersten Antenne auf der Erde und einem zweiten Strahlungsmuster einer zweiten Antenne auf der Erde, wobei die erste Antenne und die zweite Antenne jeweils so ausgerichtet sind, dass sich ein erster Schmalkegel der ersten Antenne nicht mit einem zweiten Schmalkegel der zweiten Antenne überschneidet, um einen Vergleich zu erhalten; und Auswählen, über den Prozessor und basierend auf dem Vergleich, der ersten Antenne oder der zweiten Antenne, um mit dem Satelliten entlang der Bahn zu kommunizieren.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Auswählen der ersten Antenne oder der zweiten Antenne über den Prozessor und basierend auf dem Vergleich, um mit dem Satelliten entlang der Bahn zu kommunizieren, darüber hinaus das Auswählen der ersten Antenne umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die erste Antenne auf der Grundlage des Vergleichs ausgewählt wird, bei dem festgestellt wird, dass die Bahn des Satelliten den ersten Schmalkegel der ersten Antenne umgeht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Auswählen darüber hinaus das Auswählen der ersten Antenne, der zweiten Antenne oder einer oder mehrerer zusätzlicher Antennen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Antenne mit einer ersten Neigung und die zweite Antenne mit einer zweiten Neigung ausgerichtet ist, und zwar derart, dass sich der erste Schmalkegel und der zweite Schmalkegel nicht überschneiden.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die erste Neigung die gleiche ist wie die zweite Neigung und die erste Antenne und die zweite Antenne in unterschiedliche Richtungen geneigt sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Antenne und die zweite Antenne jeweils in einer nicht-vertikalen Richtung so ausgerichtet sind, dass sich der erste Schmalkegel und der zweite Schmalkegel nicht überschneiden.
System, das Folgendes aufweist: eine erste Antenne mit einer ersten Ausrichtung; eine zweite Antenne mit einer zweiten Ausrichtung; ein Steuersystem, das mit der ersten Antenne und der zweiten Antenne kommuniziert, wobei das Steuersystem Operationen durchführt, die Folgendes umfassen: Bestimmen einer Bahn eines Satelliten; Vergleichen der Bahn mit einem ersten Strahlungsmuster der ersten Antenne und einem zweiten Strahlungsmuster der zweiten Antenne, wobei die erste Antenne und die zweite Antenne jeweils so positioniert sind, dass sich ein erster Schmalkegel der ersten Antenne nicht mit einem zweiten Schmalkegel der zweiten Antenne überschneidet, um einen Vergleich zu erhalten; und Auswählen, basierend auf dem Vergleich, der ersten Antenne oder der zweiten Antenne, um mit dem Satelliten entlang der Bahn zu kommunizieren.
System nach Anspruch 8, wobei es sich bei der ersten Antenne und zweiten Antenne um einen Teil entweder eines 3x3-Antennensystems, einer Gruppe aus zwei oder mehr Antennen oder einer linearen Anordnung aus zwei oder mehr Antennen handelt.
System nach Anspruch 9, wobei die erste Antenne auf der Grundlage des Vergleichs ausgewählt wird, bei dem festgestellt wird, dass die Bahn des Satelliten den ersten Schmalkegel der ersten Antenne umgeht.
System nach Anspruch 8, wobei das Auswählen darüber hinaus das Auswählen der ersten Antenne, der zweiten Antenne oder einer oder mehrerer zusätzlicher Antennen umfasst.
System nach Anspruch 8, wobei die erste Antenne mit einer ersten Neigung und die zweite Antenne mit einer zweiten Neigung ausgerichtet ist, und zwar derart, dass sich der erste Schmalkegel und zweite Schmalkegel nicht überschneiden.
System nach Anspruch 12, wobei die erste Neigung die gleiche ist wie die zweite Neigung und die erste Antenne und die zweite Antenne in unterschiedliche Richtungen geneigt sind.
System nach Anspruch 8, wobei die erste Antenne und die zweite Antenne jeweils in einer nicht-vertikalen Richtung so ausgerichtet sind, dass sich der erste Schmalkegel und der zweite Schmalkegel nicht überschneiden.
System, aufweisend: einen Prozessor; und eine computerlesbare Speichervorrichtung, die Anweisungen speichert, die, wenn sie vom Prozessor ausgeführt werden, den Prozessor zur Durchführung von Operationen veranlassen, die Folgendes umfassen: Übertragen von mit einer Bahn des Systems assoziierten Bahndaten an ein Gateway, wobei ein mit dem Gateway assoziiertes Steuersystem die Bahndaten auswertet und basierend auf der Umgehung eines Schmalkegels eine Antenne aus einer Mehrzahl von mit dem Gateway assoziierten Antennen zur Kommunikation mit einer zugewiesenen Antenne zuweist; Empfangen einer Anweisung, mit der zugewiesenen Antenne zu kommunizieren; und Kommunizieren mit der zugewiesenen Antenne über einen Abdeckungsbereich des Gateways.
System nach Anspruch 15, wobei das Steuersystem eine erste Antenne oder eine zweite Antenne aus der Mehrzahl von Antennen zur Kommunikation mit dem System entlang der Bahn zuweist.
System nach Anspruch 16, wobei die erste Antenne von dem Steuersystem auf der Grundlage eines Vergleichs ausgewählt wird, bei dem bestimmt wird, dass die Bahn des Systems einen ersten Schmalkegel der ersten Antenne umgeht.
System nach Anspruch 15, wobei die Mehrzahl der Antennen mindestens drei Antennen umfasst.
System nach Anspruch 17, wobei die erste Antenne mit einer ersten Neigung und die zweite Antenne mit einer zweiten Neigung ausgerichtet ist, und zwar derart, dass sich der erste Schmalkegel und zweite Schmalkegel nicht überschneiden.
System nach Anspruch 19, wobei die erste Neigung die gleiche ist wie die zweite Neigung und die erste Antenne und die zweite Antenne in unterschiedliche Richtungen geneigt sind.