ES2882628T3

ES2882628T3 - Sistema de comunicación por satélite de banda ancha que usa enlaces de alimentación ópticos

Info

Publication number: ES2882628T3
Application number: ES19196280T
Authority: ES
Inventors: Aaron Mendelsohn
Original assignee: Viasat Inc
Current assignee: Viasat Inc
Priority date: 2015-12-31
Filing date: 2016-12-30
Publication date: 2021-12-02
Anticipated expiration: 2036-12-30
Also published as: CN113726420A; NZ771357A; DOP2020000254A; BR122020025335B1; MY186707A; AU2020201591B2; CN113726419B; IL309575A; SG10201912681UA; CN108886402A; CA3009795A1; US20190123813A1; JP7037485B2; KR20220041230A; MX2018008156A; PL3611850T3; US20230224029A1; RU2733805C2; ZA202104614B; NZ744209A

Abstract

Un sistema (1400) de comunicación por satélite que comprende: un formador (1406) de haces que comprende: una pluralidad de entradas de formador de haces, cada una configurada para recibir una señal (1407) respectiva a dirigir a un haz puntual de usuario respectivo; una pluralidad de salidas del formador de haces, cada una configurada para emitir una señal (1409) de elemento de haz respectiva; y una salida piloto configurada para emitir una señal (1413) piloto de sincronización; un nodo de acceso por satélite "SAN" (1410) que comprende: una pluralidad de moduladores ópticos (611) teniendo cada uno una entrada eléctrica y una salida óptica, acoplada al menos una de las entradas eléctricas a una salida correspondiente del formador de haces y al menos una de las otras entradas eléctricas configurada para recibir la señal piloto de sincronización; un combinador óptico (609) acoplado a las salidas ópticas de la pluralidad de moduladores ópticos y configurado para emitir una señal óptica compuesta; y una lente óptica (2002) configurada para transmitir la señal óptica compuesta; y un satélite (1408) que comprende: un receptor (1412) óptico de satélite que tiene una lente orientable (1702) que puede apuntarse al SAN y configurado para recibir la señal óptica compuesta, teniendo el receptor óptico de satélite una pluralidad de salidas (1418) de radiofrecuencia "RF"; una pluralidad de amplificadores de potencia "PA" (1714), teniendo cada uno una entrada y una salida, acopladas las entradas a las salidas de RF; y una agrupación (1416) de antenas que tiene una pluralidad de elementos de antena, teniendo cada elemento de antena una entrada acoplada a una salida correspondiente de las salidas de PA.

Description

d e s c r ip c ió n

Sistema de comunicación por satélite de banda ancha que usa enlaces de alimentación ópticos

Campo técnico

Las técnicas descritas se refiere a enlaces de comunicaciones por satélite de banda ancha y más específicamente a satélites que usan enlaces ópticos para comunicación de banda ancha entre nodos de acceso por satélite y los satélites.

Antecedentes

Los sistemas de comunicaciones por satélite proporcionan un medio por el cual los datos, incluidos audio, vídeo y varios otros tipos de datos, pueden comunicarse desde una ubicación a otra. El uso de tales sistemas de comunicaciones por satélite ha ganado popularidad dado que ha crecido la necesidad de comunicaciones de banda ancha. En consecuencia, está creciendo la necesidad de una mayor capacidad para cada satélite.

En los sistemas de satélites, la información se origina en una estación (que en algunos casos es terrestre, pero que puede ser aérea, marítima, etc.) denominada en el presente documento Satellite Access Node (nodo de acceso por satélite - SAN) y se transmite hasta un satélite. En algunas realizaciones, el satélite es un satélite geoestacionario. Los satélites geoestacionarios tienen órbitas que se sincronizan con la rotación de la Tierra, manteniendo el satélite esencialmente estacionario con respecto a la Tierra. Alternativamente, el satélite está en una órbita alrededor de la Tierra que hace que la huella del satélite se mueva sobre la superficie de la Tierra a medida que el satélite recorre su trayectoria orbital.

La información recibida por el satélite se retransmite a un área de cobertura de haces de usuario en la Tierra donde es recibida por una segunda estación (tal como un terminal de usuario). La comunicación puede ser o bien unidireccional (p. ej., desde el SAN hasta el terminal de usuario) o bien bidireccional (es decir, que se origina tanto en el SAN como en el terminal de usuario y que recorre la trayectoria a través del satélite hasta el otro). Proporcionando un número relativamente grande de SAN y de haces puntuales y estableciendo un plan de reutilización de frecuencia que permite que un satélite se comunique en la misma frecuencia con varios SAN diferentes, podría ser posible aumentar la capacidad del sistema. Los haces puntuales de usuario son patrones de antena que dirigen señales a un área de cobertura de usuario particular (p. ej., una antena de múltiples haces en la que múltiples alimentaciones iluminan un reflector común, en donde cada alimentación produce un haz puntual diferente). Sin embargo, cada SAN es caro de construir y mantener. Por lo tanto, es deseable encontrar técnicas que puedan proporcionar una alta capacidad con pocos SAN de este tipo.

Adicionalmente, a medida que aumenta la capacidad de un sistema de comunicación por satélite, aparece una diversidad de problemas. Por ejemplo, si bien los haces puntuales pueden permitir una mayor reutilización de frecuencia (y por lo tanto una mayor capacidad), los haces puntuales puede que no se ajusten bien a la necesidad real de capacidad, al tener algunos haces puntuales un exceso de suscripciones y otros haces puntuales un defecto de suscripciones. La mayor capacidad también tiende a resultar en una mayor necesidad de ancho de banda de enlace de alimentador. Sin embargo, el ancho de banda asignado a los enlaces de alimentador puede reducir el ancho de banda disponible para los enlaces de usuario. En consecuencia, son deseables técnicas mejoradas para proporcionar sistemas de satélites de banda ancha de alta capacidad.

En EP-1482659 A2 se describe un sistema de comunicación por satélite que usa múltiples estaciones terrestres y uno o más satélites de comunicación entre abonados móviles y una red de comunicaciones terrestre, tal como la PSTN o Internet.

En EP-2723001 A1 se describe un sistema de telecomunicaciones por satélite con cobertura de múltiples haces y reutilización de frecuencia.

Breve descripción de los dibujos

Las técnicas descritas, según una o más de las diversas realizaciones, se describen con referencia a las siguientes figuras. Los dibujos se proporcionan únicamente a título ilustrativo y simplemente representan ejemplos de algunas realizaciones de las técnicas descritas. Estos dibujos se proporcionan para facilitar la comprensión del lector de las técnicas descritas. No deben considerarse como limitantes del ámbito, alcance o aplicabilidad de la invención reivindicada. Debería observarse que, por claridad y facilidad de ilustración, estos dibujos no se han hecho necesariamente a escala.

La Fig. 1 es una ilustración de un ejemplo de un sistema de comunicación por satélite que usa señales de radiofrecuencia para comunicarse con el satélite y que tiene un número relativamente grande de satellite access nodes (nodos de acceso por satélite - “SAN” , también conocidos como “puertas de enlace” ) para crear un sistema de alta capacidad.

La Fig. 2 es una ilustración de un satélite simplificado que usa señales de RF para comunicarse con los SAN.

La Fig. 3 es una ilustración simplificada de un ejemplo de los repetidores usados en el enlace directo.

La Fig. 4 es un esquema simplificado de un ejemplo de una primera de las tres arquitecturas de sistema en la que se usa un enlace óptico para la comunicación en el enlace de alimentador.

La Fig. 5 muestra un ejemplo de la relación de señales de IF, canales ópticos y bandas ópticas usados por el sistema en algunas realizaciones.

La Fig. 6 muestra un ejemplo de un transmisor óptico usado para realizar la modulación óptica del flujo de datos binarios en las señales ópticas.

La Fig. 7 es una ilustración de un ejemplo de la trayectoria de retorno para el sistema de la Fig. 4.

La Fig. 8 es un esquema simplificado de un ejemplo de una tercera arquitectura de sistema en la que se usa un enlace óptico para comunicarse en el enlace de alimentador.

La Fig. 9 es una ilustración de un ejemplo de la relación entre subcanales, portadoras y señales ópticas dentro del sistema de la Fig. 8.

La Fig. 10 es una ilustración simplificada de un ejemplo de un SAN.

La Fig. 11 es una ilustración de un ejemplo del enlace de retorno para el sistema de la Fig. 8.

La Fig. 12 es un esquema simplificado de un ejemplo de una arquitectura de sistema en la que un satélite tiene formación de haces integrada.

La Fig. 13 es un diagrama de bloques simplificado de un ejemplo de un módulo ponderador/combinador.

La Fig. 14 es un esquema simplificado de un ejemplo de una arquitectura de sistema en la que una señal óptica se modula por RF en un SAN y se envía a un satélite que tiene capacidad de formación de haces integrada.

La Fig. 15 es una ilustración de un ejemplo de un enlace directo de un sistema de comunicaciones por satélite que usa formación de haces terrestre y que incluye un enlace ascendente directo óptico y un enlace descendente directo de radiofrecuencia.

La Fig. 16 es un ejemplo de un formador de haces directo usado en un sistema que realiza la formación de haces terrestre. La Fig. 17 es una ilustración más detallada de un ejemplo de los componentes de enlace de retorno, dentro del ejemplo de la Fig. 18, es una ilustración simplificada de los componentes de un satélite usado para recibir y transmitir el enlace directo de un sistema ilustrativo que usa formación de haces terrestre.

La Fig. 18 muestra de un ejemplo de los componentes de un satélite con mayor detalle.

La Fig. 19 es una ilustración de un ejemplo de áreas de cobertura de haces de usuario formadas sobre los Estados Unidos continentales.

La Fig. 20 es una ilustración de un ejemplo de un transmisor óptico que tiene un módulo de sincronización para ajustar la sincronización de las señales de elementos de haz y la señal piloto de sincronización.

La Fig. 21 es un sistema en el que cada una de las K señales de entrada de haz directo contiene S subcanales con un ancho de 500 MHz.

La Fig. 22 es un diagrama de bloques simplificado de un ejemplo de un formador de haces.

La Fig. 23 es una ilustración de un ejemplo de un SAN.

La Fig. 24 es una ilustración de un ejemplo de un enlace de retorno para un sistema que tiene formación de haces terrestre.

La Fig. 25 es una ilustración de un ejemplo de uno de los SAN en el enlace de retorno.

La Fig. 26 es un ejemplo de una ilustración de un formador de haces de retorno ilustrativo

Las figuras no pretenden ser exhaustivas o limitar la invención reivindicada a la forma exacta descrita. Debería entenderse que las técnicas descritas pueden ponerse en práctica con modificaciones y alteraciones, y que la invención debería estar únicamente limitada por las reivindicaciones y los equivalentes de las mismas.

Descripción detallada

Inicialmente, se explica un sistema que usa enlaces de comunicación de radiofrecuencia (RF) entre satellite access nodes (nodos de acceso por satélite - SAN) y un satélite. A continuación de esta introducción, se explican varias técnicas de transmisión óptica para satélites con capacidad de banda ancha. A continuación de un análisis introductorio de los sistemas que tienen un enlace de alimentador óptico, se explican tres técnicas para modular señales en un enlace de alimentador óptico. Además, se proporcionan tres arquitecturas para implementar las técnicas.

La Fig. 1 es una ilustración de un sistema 100 de comunicación por satélite en el que un número relativamente grande de estaciones (denominadas en la presente memoria “SAN” , también denominadas “puertas de enlace” ) 102 se comunican con un satélite 104 usando señales de RF tanto en enlaces de alimentador como de usuario para crear un sistema 100 con capacidad relativamente grande. La información se transmite desde los SAN 102 a través del satélite 104 hasta un área de cobertura de haces de usuario en la que puede residir una pluralidad de terminales 106 de usuario. En algunas realizaciones, el sistema 100 incluye miles de terminales 106 de usuario. En algunas de tales realizaciones, cada uno de los SAN 102 es capaz de establecer un enlace 108 ascendente de alimentador al satélite 104 y recibir un enlace 110 descendente de alimentador desde el satélite 104. En algunas realizaciones, los enlaces 108 ascendentes de alimentador desde el SAN 102 hasta el satélite 104 tienen un ancho de banda de 3,5 GHz. En algunas realizaciones, la señal de enlace ascendente de alimentador puede modularse usando 16 quadrature amplitude modulation (modulación de amplitud en cuadratura - QAM). El uso de la modulación 16 QAM produce aproximadamente 3 bits por segundo por hercio. Usando un ancho de banda de 3,5 GHz por haz puntual, cada haz puntual puede proporcionar aproximadamente 10-12 Gbps de capacidad. Utilizando 88 SAN, cada uno capaz de transmitir una señal con un ancho de banda de 3,5 GHz, el sistema tiene aproximadamente un ancho de banda de 308 GHz o una capacidad de aproximadamente 1000 Gbps (es decir, 1 Tbps).

La Fig. 2 es una ilustración de un satélite simplificado que puede usarse en el sistema de la Fig. 1, en donde el satélite usa señales de RF para comunicarse con los SAN. La Fig. 3 es una ilustración simplificada de los repetidores 201 usados en el enlace directo (es decir, que reciben el enlace ascendente de alimentador de RF y transmiten el enlace descendente de usuario de RF) en el satélite de la Fig. 2. Una alimentación 202 dentro de la antena de enlace de alimentador (no mostrada) del satélite 104 recibe una señal de RF desde un SAN 102. Aunque no se muestra en detalle, la antena de enlace de usuario puede ser cualquiera de: una o más agrupación de antenas de múltiples haces (p. ej., múltiples alimentaciones iluminan un reflector compartido), alimentaciones de radiación directa, u otras configuraciones adecuadas. Por otro lado, las antenas de enlace de usuario y alimentador pueden compartir alimentaciones (p. ej., usando transmisión, recepción combinada de banda dual), reflectores o ambos. En una realización, la alimentación 202 puede recibir señales en dos polarizaciones ortogonales (es decir, right-hand circular polarization (polarización circular hacia la derecha - RHCP) y lefthand circular polarization (polarización circular hacia la izquierda - LHCP) o, alternativamente, polarizaciones horizontales y verticales). En tal realización, la salida 203 desde una polarización (p. ej., la RHCP) se proporciona a un primer repetidor 201. La salida se acopla a la entrada de un Low noise amplifier (amplificador de ruido bajo -LNA) 304 (véase la Fig. 3). La salida del l Na 304 se acopla a la entrada de un diplexor 306. El diplexor divide la señal en una primera señal 308 de salida y una segunda señal 310 de salida. La primera señal 308 de salida está a una primera frecuencia de RF. La segunda señal 310 de salida está a una segunda frecuencia de RF. Cada una de las señales 308, 310 de salida se acopla a un convertidor 312, 314 de frecuencia. Un local oscillator (oscilador local - LO) 315 también se acopla a cada uno de los convertidores 312, 314 de frecuencia. Los convertidores de frecuencia desplazan la frecuencia de las señales de salida a una frecuencia de transmisión de enlace descendente de usuario. En algunas realizaciones, la misma frecuencia de LO se aplica a ambos convertidores 312, 314 de frecuencia. La salida de los convertidores 312, 314 de frecuencia se acopla a través de un filtro 316, 318 de canal a un híbrido 320. El híbrido 320 combina la salida de los dos filtros 316, 318 de canal y acopla la señal combinada a un amplificador 322 de canal de linealización.

Combinar las señales dentro del híbrido 320 permite amplificar las señales mediante un traveling wave tube amplifier (amplificador de tubo de ondas progresivas - TWTA) 324. La salida del amplificador 322 de canal de linealización se acopla al TWTA 324. El TWTA 324 amplifica la señal y acopla la salida amplificada a la entrada de un filtro de paso alto y diplexor 326. El filtro de paso alto y el diplexor 326 dividen la señal de vuelta a dos salidas basándose en la frecuencia de las señales, siendo una porción de frecuencia más alta de la señal acoplada a una primera alimentación 328 de antena y una porción de frecuencia más baja de la señal que se acopla a una segunda alimentación 330 de antena. La primera alimentación 328 de antena transmite un haz de enlace descendente de usuario a una primera área de cobertura de haces de usuario U1. La segunda alimentación 330 de antena transmite un haz de enlace descendente de usuario a una segunda área de cobertura de haces de usuario U3.

La salida 331 de la alimentación 202 desde la segunda polarización (p. ej., LHCP) se acopla a un segundo brazo 332 del repetidor. El segundo brazo 332 funciona de manera similar al primer 201, sin embargo, las frecuencias de salida transmitidas a las áreas de cobertura de haces de usuario U2 y U4 serán diferentes de las frecuencias transmitidas a las áreas de cobertura de haces de usuario U1 y U3.

En algunas realizaciones, puede usarse un enlace óptico para aumentar el ancho de banda del enlace 108 ascendente de alimentador desde cada SAN 102 al satélite 104 y el enlace 110 descendente de alimentador desde el satélite hasta cada SAN 102. Esto puede proporcionar numerosos beneficios, que incluyen facilitar más espectro para los enlaces de usuario. Adicionalmente, aumentando el ancho de banda de los enlaces 108, 110 de alimentador, puede reducirse el número de SAN 102. Reducir el número de SAN 102 aumentando el ancho de banda de cada enlace de alimentador hacia/desde cada SAN 102 reduce el coste general del sistema sin reducir la capacidad del sistema. Sin embargo, uno de los desafíos asociados con el uso de señales de transmisión óptica es que las señales ópticas son objeto de una atenuación cuando pasan a través de la atmósfera. En particular, si el cielo no está despejado a lo largo de la trayectoria desde el satélite hasta los SAN, la señal óptica experimentará una pérdida de propagación significativa debido a la atenuación de las señales.

Además de la atenuación debida a la visibilidad reducida, se produce escintilación en condiciones atmosféricas adversas. Por lo tanto, pueden usarse técnicas para mitigar los efectos del desvanecimiento de la señal óptica debido a las condiciones atmosféricas. En particular, como se explicará en mayor detalle a continuación, las lentes integradas en el satélite usadas para recibir las señales ópticas y los láseres integrados en el satélite usados para transmitir señales ópticas pueden dirigirse a uno de varios SAN. Los SAN se dispersan sobre la Tierra de manera que tienden a experimentar condiciones atmosféricas deficientes en diferentes momentos (es decir, cuando el desvanecimiento es probable en la trayectoria entre el satélite y un SAN particular, será relativamente improbable en la trayectoria entre el satélite y cada uno de los otros SAN).

Teniendo en cuenta las diferencias en las condiciones atmosféricas en diferentes partes del país, puede tomarse la decisión, cuando la atmósfera entre el satélite y un SAN particular es desfavorable para la transmisión de una señal óptica, de usar un SAN diferente al que las condiciones atmosféricas son más favorables. Por ejemplo, el suroeste de los Estados Unidos continentales tiene cielos relativamente despejados. En consecuencia, los SAN pueden ubicarse en estos lugares despejados del país para proporcionar un portal para los datos que de otra manera se enviarían a través de los SAN en otras partes del país cuando el cielo entre esos SAN y el satélite está obstruido.

Además de dirigir el satélite para que se comunique con los SAN que tienen una trayectoria atmosférica favorable hacia/desde el satélite, las señales que se reciben/transmiten por el satélite a través de uno de varios receptores/transmisores ópticos pueden dirigirse a una de varias antenas para su transmisión a un área de cobertura de haces de usuario seleccionada. La combinación de flexibilidad en la determinación de la fuente desde la que pueden recibirse señales ópticas en el enlace ascendente óptico y la capacidad de seleccionar la antena particular a través de la que se transmitirán las señales recibidas desde la fuente permite que el sistema mitigue el impacto negativo de las condiciones atmosféricas variables entre los SAN y el satélite.

Como se describe en la presente memoria, pueden usarse al menos tres técnicas diferentes para comunicar información desde los SAN a través de un satélite hasta áreas de cobertura de haces de usuario en las que pueden residir los terminales de usuario. A continuación, se describirán tres de estas técnicas. Se proporciona un sumario muy breve de cada una, seguido de una descripción más detallada de cada arquitectura.

Brevemente, la primera técnica usa una señal óptica modulada binaria en el enlace ascendente. Cada uno de varios SAN recibe información a transmitir a los terminales de usuario que residen dentro de las áreas de cobertura de haces de usuario. La señal óptica se modula con información digital. En algunas realizaciones, cada SAN transmite una señal óptica modulada binaria de este tipo al satélite. La información digital puede ser una representación de la información prevista para transmitirse a un área de cobertura de haces de usuario en la que pueden residir los terminales de usuarios. La señal se detecta en el satélite usando un detector óptico, tal como un fotodiodo. En algunas realizaciones, la señal digital resultante se usa, entonces, para proporcionar una codificación binaria, tal como una binary phase shift keying (modulación por desplazamiento de fase binaria - BPSK) que modula una señal de intermediate frequency (frecuencia intermedia - IF). La señal de IF se convierte ascendentemente entonces en una frecuencia portadora de enlace descendente de RF de satélite. La modulación de la señal de RF con BPSK puede realizarse de manera relativamente simple donde el tamaño, la energía y la adaptación térmica en el satélite es pequeño. Sin embargo, usar BPSK como la modulación de banda base para la señal de RF en el enlace 114 descendente de usuario podría no proporcionar la capacidad máxima del sistema. Es decir, el potencial completo del enlace 114 descendente de usuario de Rf se reduce con respecto al que podría ser posible si se usara un esquema de modulación más denso, tal como 16 QAM en lugar de BPSK en el enlace 114 descendente de usuario de RF.

La segunda técnica también modula la señal óptica en el enlace ascendente usando un esquema de modulación binaria. La señal óptica modulada se detecta mediante un fotodiodo. La señal digital resultante se acopla a un módem. El módem codifica la información digital en una señal de IF usando un esquema de modulación con un ancho de banda relativamente eficiente, tal como una quadrature amplitude modulation (modulación de amplitud en cuadratura - QAM). La QAM se usa en la presente memoria para referirse a formatos de modulación que codifican más de 2 bits por símbolo, incluidos por ejemplo quadrature phase shift keying (modulación por desplazamiento de fase en cuadratura - QPSK), QPSK desplazada, modulación por desplazamiento de fase 8-aria, 16-aria QAM, 32-aria QAM, amplitude phase shift keying (modulación por desplazamiento de fase de amplitud - APSK) y formatos de modulación relacionados. Mientras el uso del esquema q Am más denso proporciona un uso más eficiente del enlace de usuario de RF, usar tal codificación en el enlace 114 descendente de usuario de RF requiere un bloque de conversión digital/intermediate frequency (frecuencia intermedia - IF) relativamente complejo (p. ej., módem). Tal complejidad aumenta el tamaño, la masa, el coste, el consumo de energía y el calor a disipar.

La tercera técnica usa una señal óptica modulada por RF (a diferencia de las señales ópticas moduladas binarias de las primeras dos técnicas). En esta realización, en lugar de modular la señal óptica con información digital a transmitirse al área de cobertura de haces de usuario, se modula directamente una señal de RF (es decir, se modula en intensidad) en la portadora óptica. El satélite necesita entonces detectar únicamente la señal modulada por RF de la señal óptica (es decir, detectar la envolvente de intensidad de la señal óptica) y convertir ascendentemente esa señal a la frecuencia de enlace descendente de usuario, liberando al satélite de la necesidad de un módem complejo. El uso de una señal óptica modulada por RF aumenta la capacidad total del sistema de comunicaciones permitiendo una modulación más densa de la señal de RF de enlace de usuario, mientras reduce la complejidad del satélite. Debido al ancho de banda disponible en la señal óptica, pueden multiplexarse muchas portadoras de RF en una portadora óptica. Sin embargo, las señales ópticas que se modulan en intensidad con una señal de RF son susceptibles a errores debido a varios factores, incluido el desvanecimiento de la señal óptica.

Cada una de estas tres técnicas sufre del hecho de que hay un canal óptico no fiable desde los SAN hacia el satélite. Por lo tanto, se explican tres arquitecturas de sistema para mitigar los problemas de los canales ópticos de enlace de alimentador no fiables. En cada configuración, se usan SAN adicionales para compensar la no fiabilidad inherente de los enlaces ópticos al satélite. Las señales pueden enrutarse desde cualquiera de los SAN a cualquiera de las áreas de cobertura de haces de usuario. El uso de SAN adicionales garantiza que haya un número deseado de SAN disponibles que tienen un enlace óptico de alta calidad al satélite. Adicionalmente, la flexibilidad en el enrutamiento a través del satélite (es decir, denominada en la presente memoria como “diversidad de enlace de alimentador” ) permite que los datos se transmitan desde esos SAN que tienen el canal óptico de calidad deseada al satélite en el enlace de alimentador y a los haces puntuales de usuario en el enlace de usuario de manera flexible.

Cada una de estas tres técnicas se explicará ahora en detalle. Cada una de estas técnicas se explica en el contexto de realizaciones que tienen un número particular de componentes (es decir, SAN, láseres por SAN, transpondedores dentro del satélite, etc.). Sin embargo, tales realizaciones específicas se proporcionan simplemente para clarificar y facilitar la explicación. Adicionalmente, un amplio rango de frecuencias de IF y/o de RF, longitudes de onda ópticas, números de SAN, números de transpondedores en el satélite, etc., están dentro del alcance de las realizaciones descritas. Por lo tanto, las frecuencias particulares, longitudes de onda, elementos de agrupación de antenas y números de canales paralelos similares, componentes, dispositivos, áreas de cobertura de haces de usuario, etc., no deberían tomarse como una limitación de la manera en la que pueden implementarse los sistemas descritos, excepto donde esté expresamente limitado por las reivindicaciones adjuntas a la presente memoria.

La Fig. 4 es un esquema simplificado de una primera de las tres técnicas indicadas anteriormente. Un sistema 600 para implementar la primera técnica incluye una pluralidad de SAN 602, un satélite 604 con al menos una antena 638, 640 con una sola alimentación por haz y una pluralidad de terminales 606 de usuario dentro de las áreas 1801 de cobertura de haces de usuario (véase la Fig. 19). Alternativamente, puede usarse cualquier antena en la que la antena tiene múltiples entradas, cada una de las cuales puede recibir una señal que puede transmitirse en un haz puntual de usuario a un área de cobertura de haces de usuario, tal como antenas radiantes directas, etc. Las antenas 638, 640 pueden ser una agrupación de radiación directa o parte de un sistema de reflector/antena. En algunas realizaciones, el sistema 600 tiene M SAN 602. En el sistema ilustrativo 600 y para cada uno de los sistemas ilustrativos explicados a lo largo de esta descripción, M = 8. Sin embargo, ninguno de los sistemas descritos en la presente memoria debería limitarse a este número. M = 8 es simplemente un ejemplo conveniente, y en otras realizaciones, M puede ser igual a 2, 4, 10, 12, 16, 20, 32, 40 o cualquier otro valor adecuado. En algunas realizaciones, los SAN 602 reciben “tráfico directo” a comunicar a través del sistema desde una fuente (tal como un nodo principal, no mostrado), que puede recibir información de una red de información (p. ej., Internet). Los datos comunicados a un SAN 602 desde el nodo principal pueden proporcionarse en cualquier forma que permita una comunicación eficaz de los datos al SAN 602, incluido un flujo de datos binarios. En algunas realizaciones, los datos se proporcionan como un flujo de datos binarios modulados en una señal óptica y transmitidos al SAN en una fibra óptica. El tráfico directo se recibe en flujos que se identifican con un área 1801 de cobertura de haces de usuario particular. En algunas realizaciones, los datos también pueden estar asociados con un terminal de usuario particular o grupo de terminales de usuario a los que tienen que transmitirse los datos. En algunas realizaciones, los datos están asociados con un terminal basándose en la frecuencia y/o sincronización de la señal que transporta los datos. Alternativamente, una cabecera de datos u otro identificador puede estar provisto de los datos o incluirse en los datos o en los datos.

Una vez que se recibe, el tráfico directo es un flujo 601 de datos binarios. Es decir, en algunas realizaciones, el tráfico directo es una representación binaria, tal como una señal óptica modulada en intensidad o modulada en fase. En realizaciones alternativas, el tráfico directo puede decodificarse en cualquier otra representación binaria.

La Fig. 5 muestra la relación de las señales 903 de IF, los canales ópticos 915 y las bandas ópticas 907, 909, 911, 913 usadas por el sistema en algunas realizaciones. La selección particular de anchos de banda, frecuencias, cantidades de canales y longitudes de onda son simplemente ejemplos proporcionados para facilitar la descripción de los conceptos. Pueden usarse esquemas de modulación alternativos, así como otras longitudes de onda ópticas, cantidades de canales y otros anchos de banda y frecuencias de RF y/o IF. El esquema mostrado se proporciona simplemente para ilustrar un esquema particular que podría usarse. Como se muestra, una pluralidad de señales de IF moduladas binarias con un ancho de 3,5 GHz (p. ej., 64) 903 transportan datos binarios a transmitirse en un haz puntual de usuario. Ejemplos de otros anchos de banda que pueden utilizarse incluyen 500 MHz, 900 MHz, 1,4 GHz, 1,5 GHz, 1,9 GHz, 2,4 GHz o cualquier otro ancho de banda adecuado.

El contenido binario (es decir, digital) modulado en cada señal 903 de IF modulada binaria con un ancho de 3,5 GHz se utiliza para realizar la modulación de intensidad binaria de uno de los 16 canales ópticos dentro de una de las 4 bandas ópticas 905. En algunas realizaciones, las cuatro bandas 907, 909, 911, 913 del espectro óptico son 1100 nm, 1300 nm, 1550 nm y 2100 nm. Sin embargo, se pueden seleccionar bandas que se encuentran en cualquier lugar del espectro óptico útil (es decir, esa porción del espectro óptico que está disponible al menos mínimamente sin excesiva atenuación a través de la atmósfera). En general, se seleccionan bandas ópticas que no tienen más atenuación que las bandas que no se han seleccionado. Es decir, varias bandas ópticas pueden tener menos atenuación que el resto. En tales realizaciones, se seleccionan un subconjunto de esas bandas ópticas. Varias de esas bandas seleccionadas pueden presentar una atenuación muy similar.

En un ejemplo, cada canal óptico está definido por la longitud de onda en el centro del canal y cada canal óptico se separa aproximadamente 0,8 nm (es decir, un ancho de 100 GHz). Mientras la señal 903 de RF que se modula en el canal óptico tiene únicamente un ancho de 3,5 GHz, la separación permite que las señales ópticas se demultiplexen eficazmente. En algunas realizaciones, cada SAN 602 wavelength division multiplexes (multiplexa por división de longitud de onda - WDM) varias (p. ej., 64) señales ópticas 903 de 3,5 GHz (es decir, 4 x 16) juntas en una señal de salida óptica. En consecuencia, el contenido digital de 64 canales ópticos puede enviarse desde un SAN 602.

La Fig. 6 muestra un transmisor óptico 607 usado para realizar la modulación óptica del flujo 601 de datos binarios en las señales ópticas. Según la realización que implementa el esquema mostrado en la Fig. 5, el transmisor óptico 607 incluye cuatro módulos de banda óptica 608a - 608d (se muestran dos por simplicidad) y un combinador óptico 609. Cada uno de los 4 módulos 608 de banda óptica incluye 16 moduladores ópticos 611 (se muestran dos por simplicidad) para un total de 64 moduladores 611. Cada uno de los 64 moduladores 611 emite una señal óptica que reside en uno de los 64 canales ópticos 915 (véase la Fig. 5). Los canales se dividen en 4 bandas ópticas 907, 909, 911,913.

El modulador 611 determina el canal óptico 915 basándose en la longitud de onda A1 de una fuente 654 de luz que produce una señal óptica. Un MZM 652 modula en intensidad la salida de la primera fuente 654 de luz con una intensidad proporcional a la amplitud del flujo 601 de datos binarios. Al flujo 601 de datos binarios se le suma una polarización de CC en un sumador 656. Dado que el flujo 610 de datos binarios es una señal digital (es decir, que tiene únicamente dos amplitudes), la señal óptica resultante es una señal óptica modulada binaria. La salida óptica modulada del modulador MZM 652 se acopla a un combinador óptico 609. Para un sistema que usa un esquema de modulación, tal como el que se ilustra en la Fig. 5, cada una de las 16 fuentes 654 de luz que residen dentro del mismo módulo 608 de banda óptica emite una señal óptica en una de las 16 longitudes de onda diferentes A1. Las 16 longitudes de onda corresponden a los 16 canales ópticos 915 dentro de la primera banda óptica 907. De la misma manera, las fuentes 654 de luz en los moduladores ópticos 611 en cada uno de los otros módulos 608 de banda óptica emiten una señal óptica que tiene una longitud de onda de A1 igual a la longitud de onda de los canales en la correspondiente banda óptica 909, 911, 913. En consecuencia, cada una de las 64 salidas ópticas 915 de los cuatro módulos 608a - 608d de banda óptica tiene una longitud de onda diferente y se encuentra dentro de los 16 canales ópticos de las cuatro bandas que están definidas por las longitudes de onda A1 de las señales generadas por la 64 fuente 654 de luz. El combinador óptico 609 emite una señal 660 óptica multiplexada por wavelength division multiplexed (división de longitud de onda - WDM) que es el compuesto de cada señal 915.

El SAN 602 envía la señal óptica 660 al satélite 604 a través de un enlace 108 ascendente de alimentador óptico (véase la Fig. 4). La señal óptica emitida por el transmisor óptico 607 es recibida por una lente 610 en el satélite 604. En algunas realizaciones, una lente 610 es parte de un telescopio dentro del receptor óptico 622. En algunas realizaciones, la lente 610 es orientable (es decir, puede dirigirse para apuntar a uno cualquiera de los varios SAN 602 dentro del sistema o a uno cualquiera de dentro de un subconjunto). Permitiendo que las lentes 610 apunten a más de uno de los SAN 602, la lente 610 puede apuntarse a un SAN 602 que tiene una trayectoria óptica hasta el satélite que no está sometida actualmente a desvanecimiento de señal. La lente 610 puede apuntarse usando mecanismos de posicionamiento de 2 ejes mecánicos. El apuntar la lente puede lograrse midiendo la intensidad de señal de recepción de una señal transmitida a través del canal óptico y usando la intensidad de señal para identificar cuándo la lente está apuntando a un SAN con un enlace óptico de calidad suficiente (es decir, por encima de un umbral de calidad deseado). Cualquier comando desde tierra o procesamiento integrado puede proporcionar instrucciones a los mecanismos de posicionamiento de lente para apuntar correctamente la lente 610 al SAN 602 deseado.

El receptor óptico 622 incluye además un demultiplexor óptico 650, tal como un filtro o prisma. El receptor óptico 622 tiene una pluralidad de salidas, correspondiendo cada salida a una longitud de onda óptica. Como se muestra en la Fig. 4, el receptor óptico 622 tiene 64 salidas. Sin embargo, como se indicó anteriormente, la frecuencia particular, el número de bandas ópticas y la selección de longitud de onda y, por lo tanto, el número de salidas desde el receptor óptico 622 se proporcionan en la presente memoria simplemente como un ejemplo y no pretenden limitar los sistemas, tales como el sistema 600, a un número particular.

En algunas realizaciones, cada longitud de onda reside dentro de una de las cuatro bandas ópticas 907, 909, 911, 913. Cada longitud de onda óptica está en el centro de un canal óptico. Los canales ópticos dentro de una banda se separan aproximadamente 0,8 nm (es decir, 100 GHz). Hacer que la separación de los canales ópticos sea amplia hace más fácil proporcionar un demultiplexor óptico 650 que pueda demultiplexar la señal óptica para proporcionar cada uno de los 64 canales ópticos en una salida separada. En algunas realizaciones, se proporciona una lente adicional 613 para enfocar la salida del demultiplexor óptico 650 en la entrada de un detector óptico, tal como un fotodiodo 612. El fotodiodo 612 genera una señal eléctrica detectando la envolvente de intensidad de la señal óptica 660 presentada en una entrada óptica al fotodiodo. En algunas realizaciones en las que la señal óptica 660 se moduló en intensidad a uno de dos niveles de intensidad, el primer nivel de intensidad que representa un “ 1” lógico resulta en una señal eléctrica que tiene una primera amplitud que representa, además, un “ 1” lógico. Un segundo nivel de intensidad que representa un “0” lógico resulta en una señal eléctrica con una amplitud que representa un “0” lógico. Por lo tanto, la señal eléctrica se coloca en un primer estado cuando la intensidad de la señal óptica 660 está en un estado que representa un “ 1 ” lógico y se coloca en un segundo estado cuando la intensidad de la señal óptica 660 está en un estado que representa un “0” lógico. En consecuencia, el receptor óptico tiene una pluralidad de salidas digitales 615. La señal eléctrica emitida desde la salida digital 615 del fotodiodo 612 se acopla a un modulador 614, tal como un modulador bifásico. En algunas realizaciones, tales como la realización de la Fig. 4, se proporciona un LNA 617 entre el fotodiodo 612 y el modulador bifásico 614. La salida del modulador bifásico 614 es una señal de IF modulada por BPSK (es decir, señal analógica) que tiene dos fases. El modulador 614 de BPSK emite una señal que tiene una primera fase que representa un “ 1” lógico en respuesta a la señal de entrada eléctrica en la primera amplitud (es decir, en el primer estado). Cuando la entrada al modulador 614 tiene una amplitud que representa un “0” lógico (es decir, el segundo estado), la fase de la salida del modulador de BPSK 614 se desplaza a una segunda fase diferente de la primera fase. La salida del modulador 614 se acopla a la entrada de una matriz 616 de conmutación.

En el esquema simplificado de la Fig. 4, un segundo SAN 602, la lente 610, el receptor óptico 622 y una pluralidad de moduladores bifásicos 614 (es decir, 64) se acoplan a la matriz 616 de conmutación. Si bien se muestran únicamente dos SAN 602 en la Fig. 4, debería entenderse que el satélite puede recibir señales ópticas de varios SAN 602 (p. ej., 8).

En algunas realizaciones, la matriz 616 de conmutación mostrada en la Fig. 4 tiene una pluralidad de (p. ej., 64) entradas para cada lente 610. Es decir, si el satélite 604 tiene 8 lentes 610, la conmutación 616 de matriz tiene 512 entradas, cada una acoplada a uno de los moduladores 614. La matriz 616 de conmutación permite que las señales en las salidas de la matriz 616 de conmutación se acoplen selectivamente a las entradas de la matriz 616 de conmutación. En algunas realizaciones, cualquier entrada puede acoplarse a cualquier salida. Sin embargo, en algunas realizaciones, únicamente una entrada puede acoplarse a cualquier salida. Alternativamente, las entradas y salidas se agrupan juntas de manera que las entradas pueden acoplarse únicamente a las salidas dentro del mismo grupo. Restringir el número de salidas a las que puede acoplarse una entrada reduce la complejidad de la matriz 616 de conmutación a expensas de una flexibilidad reducida en el sistema.

Cada una de las salidas de la matriz 616 de conmutación se acopla a un convertidor elevador 626. El convertidor elevador 626 convierte ascendentemente la señal a la frecuencia de la portadora de enlace descendente de usuario. Por ejemplo, en algunas realizaciones, la señal emitida desde la matriz 616 de conmutación es una señal de IF con un ancho de 3,5 GHz. La señal de IF con un ancho de 3,5 GHz se convierte ascendentemente en una portadora de RF que tiene una frecuencia central de 20 GHz. La salida de cada convertidor elevador 626 se acopla al correspondiente amplificador 630 de energía. La salida de cada amplificador 630 se acopla a una de una pluralidad de entradas de antena, tales como las entradas (p. ej., las alimentaciones de antena no mostradas) de una de las antenas 638, 640. En consecuencia, cada una de las salidas de la matriz 616 de conmutación se acopla eficazmente a la entrada correspondiente de las entradas de antena. En algunas realizaciones, cada entrada de cada antena 638, 640 transmite un haz puntual de usuario a un área 1801 de cobertura de haces de usuario (véase la Fig. 19). La matriz 616 de conmutación es capaz de seleccionar qué entrada (es decir, modulador bifásico 614) se acopla a qué salida (es decir, convertidor elevador 626). En consecuencia, cuando (o antes de) la señal de uno de los SAN 602 se desvanece y los errores se vuelven intolerables, la matriz 616 de conmutación puede acoplar la entrada del convertidor elevador 626 (es decir, la alimentación de antena asociada) a un SAN 602 que está enviando una señal óptica que no está experimentando un desvanecimiento significativo. En algunas realizaciones, la matriz 616 de conmutación permite que el contenido que se proporciona a las entradas de antena se multiplexe por división de tiempo de manera que el contenido desde un SAN particular pueda distribuirse a más de un haz puntual de usuario (es decir, alimentación de antena).

Es decir, cuando cada lente 610 está recibiendo una señal desde el SAN 602 al que está apuntando, cada una de las 64 salidas del receptor óptico 622 asociado con esa lente 610 tendrá una señal. En la realización en la que cada entrada de antena a las antenas 638, 640 transmite un haz puntual de usuario a un área 1801 de cobertura de usuario particular, todas las áreas 1801 de cobertura de usuario recibirán una señal (suponiendo que la matriz 616 de conmutación se correlaciona para acoplar cada entrada a una salida). La matriz 616 de conmutación selecciona qué salida analógica del modulador bifásico 614 tiene que acoplarse a cada entrada de antena (p. ej., transmitirse a cada alimentación de la antena 638, 640 de una sola alimentación por haz) (es decir, en cada haz puntual de usuario). Sin embargo, cuando la señal óptica desde un SAN 602 particular se desvanece, todavía se sigue proporcionando una señal a todas las entradas de antena para garantizar que ninguna de las áreas 1801 de cobertura de usuario pierde cobertura. Multiplexar por tiempo las señales desde un SAN a más de 64 entradas de antena permite que un SAN 602 proporcione señales a más de 64 áreas 1801 de cobertura de usuario. Mientras se reduce la capacidad total del sistema, se mejora la disponibilidad del sistema para proporcionar contenido a cada área de cobertura de usuario. Esto es beneficioso en un sistema con un enlace de alimentador óptico. En algunas realizaciones, tal multiplexación por tiempo se realiza durante un corto tiempo mientras que la lente 610 que se ha dirigido a un SAN 602 que tiene un enlace óptico débil se redirige a otro SAN al que hay un enlace óptico más fuerte. De manera más general, la matriz 616 puede usarse para multiplexar por tiempo las señales analógicas emitidas desde el receptor óptico 622 a más de un haz puntual de usuario, de manera que durante un primer período de tiempo la señal analógica se acopla a una primera entrada de antena (p. ej., alimentación) que transmite un haz puntual de usuario dirigido a una primera área de cobertura de haces de usuario. Durante un segundo período de tiempo, la señal analógica se acopla a una segunda entrada de antena (p. ej., alimentación) que transmite un haz puntual de usuario dirigido a una segunda área de cobertura de haces de usuario.

Una vez que cada lente 610 está recibiendo una señal óptica suficientemente fuerte, la matriz 616 de conmutación puede correlacionar de nuevo cada salida con una salida única en una correspondencia de uno a uno de entrada a salida. En algunas de tales realizaciones, el control de la matriz 616 de conmutación se proporciona mediante una señal de telemetría desde una estación de control. En la mayoría de las realizaciones, dado que todas las 64 señales de IF desde el mismo SAN 602 se degradarán juntas, la matriz 616 de conmutación necesita únicamente ser capaz de seleccionar entre K/64 salidas, donde K es el número de haces puntuales de usuario y 64 es el número de fotodiodos 612 en un receptor óptico 622. Como se indicó anteriormente, el proceso de controlar el enrutamiento a través del satélite para correlacionar los SAN 602 con los haces puntuales de usuario se denomina en la presente memoria diversidad de enlaces de alimentador. Como se explicará a continuación, la diversidad de enlaces de alimentador puede proporcionarse de tres maneras diferentes.

En algunas realizaciones, el satélite 604 tiene más entradas de antena que transpondedores (es decir, trayectorias desde el receptor óptico hasta los conmutadores 634, 636). Es decir, puede usarse un número limitado de transpondedores, que incluyen power amplifiers (amplificadores de potencia - PA) 630, convertidores elevadores 626, etc., para transmitir señales a un número relativamente mayor de áreas de cobertura de haces de usuario. Al compartir transpondedores entre las entradas de antena, la salida de cada fotodiodo 612 puede multiplexarse por tiempo para servir a un número de áreas de cobertura de haces de usuario que es mayor que el número de transpondedores proporcionados en el satélite 604. En esta realización, los conmutadores de RF 634 se usan para dirigir la salida del PA 630 a diferentes entradas de una o ambas de las antenas 638, 640 en diferentes momentos. Los tiempos se coordinan de manera que se pretenda que la información presente en la señal se transmita al área de cobertura de haces de usuario a la que se dirige la entrada (es decir, se apunta a la alimentación). En consecuencia, puede usarse un transpondedor para proporcionar información a varias áreas de cobertura de haces de usuario de una manera multiplexada por tiempo. Configurando los conmutadores 634, 636 para dirigir la señal a una antena particular 638, 640, la señal recibida por cada una de las lentes 610 puede dirigirse a un haz puntual particular. Esto proporciona flexibilidad en la asignación dinámica de capacidad del sistema.

Los conmutadores 634, 636 dirigen la señal a las entradas de cualquiera de las antenas 638, 640 montadas en el satélite. En algunas realizaciones, la salida de los conmutadores 634, 636 puede dirigirse a un subconjunto de las antenas. Cada antena 638, 640 es una antena de una sola alimentación por haz dirigida a un área de cobertura de haces de usuario particular, produciendo de este modo un haz puntual. En realizaciones alternativas, los PA 630 pueden conectarse directamente a las entradas de antena, determinando la conmutación 616 de matriz cuál de las señales detectadas por cada fotodiodo 612 particular se transmitirá a cuál de las áreas de cobertura de haces de usuario. Además, incluso en realizaciones en las que existe un número igual de transpondedores de satélite y entradas de antena, tener conmutadores 634, 636 puede reducir la complejidad de la matriz 616 de conmutación. Es decir, usando una combinación de la matriz 616 de conmutación y los conmutadores 634, 636, no es necesario que la matriz 616 de conmutación sea capaz de acoplar cada entrada a cada salida. En cambio, las entradas de matriz, salidas y entradas de antena pueden agruparse de manera que cualquier entrada de un grupo pueda acoplarse únicamente a cualquier salida de ese mismo grupo. Los conmutadores 634, 636 pueden conmutar entre entradas de antena (p. ej., alimentaciones) para permitir que las salidas de un grupo se acoplen a una entrada de antena de otro grupo.

La matriz 616 de conmutación puede operarse estáticamente o en un modo de acceso múltiple por división de tiempo dinámico. En el modo estático de operación, la configuración de las trayectorias a través de la matriz 616 de conmutación permanece esencialmente fija durante períodos de tiempo relativamente largos. La configuración de la matriz 616 de conmutación se cambia únicamente para acomodar cambios relativamente a largo plazo en la cantidad de tráfico que se transmite, cambios a largo plazo en la calidad de un enlace particular, etc. En contraste, en un modo de acceso múltiple por división de tiempo dinámico, la matriz 616 de conmutación se usa para multiplexar por tiempo los datos entre diferentes entradas de antena de enlace descendente directo. En consecuencia, la matriz 616 de conmutación selecciona qué entradas acoplar a la salida de la matriz 616 de conmutación. Esta selección se basa en si la señal de entrada es lo suficientemente fuerte para garantizar que el número de errores encontrados durante la demodulación de la señal en el terminal 842, 844 de usuario es tolerable. En algunas de tales realizaciones, multiplexar por tiempo las salidas analógicas del receptor óptico 622 a diferentes entradas de antena permite que un SAN 602 sirva a más de un área de cobertura de haces de usuario. Durante un primer período de tiempo, cada una de la una o más señales emitidas desde un receptor óptico 622 puede acoplarse a través de una única de un primer conjunto de entradas de antena (es decir, dirigirse a una única de un primer conjunto de áreas de cobertura de haces de usuario). Durante un segundo período de tiempo, una o más de esas mismas señales pueden acoplarse a través de diferentes entradas de antena (es decir, diferentes áreas de cobertura de haces de usuario). Tal multiplexación por tiempo de las salidas análogas 615 desde el receptor óptico 622 puede realizarse en respuesta a una de las lentes 610 de un receptor óptico 622 que apunta a un SAN “débil” 602 (es decir, un SAN 602 que tiene un enlace óptico que está por debajo de un umbral de calidad). En tal realización, un primer flujo de datos establecido inicialmente hacia el SAN débil 602 puede ser redirigido por el nodo principal a un SAN “fuerte” 602 (es decir, un SAN 602 que tiene un enlace óptico que está por encima del umbral de calidad). El SAN fuerte 602 multiplexa por tiempo esa información de manera que durante una porción del tiempo el SAN fuerte 602 transmite información dirigida a un primer conjunto de áreas de cobertura de haces de usuario a las que se pretende enviar el primer flujo de datos. Durante un segundo período de tiempo, el SAN fuerte 602 transmite un segundo flujo de datos dirigido a un segundo conjunto de áreas de cobertura de haces de usuario. En consecuencia, durante un período de tiempo, la información que se habría bloqueado de alcanzar el satélite 604 por el enlace óptico deficiente entre el SAN débil 602 y el satélite 604 puede transmitirse al satélite 604 a través del SAN fuerte 602. Durante este tiempo, la lente 610 que está apuntando al SAN débil 602 puede redirigirse para que apunte a un SAN fuerte 602 que no esté transmitiendo aún al satélite 604. Como se indicó anteriormente, este proceso de redirigir información desde un SAN débil hasta un SAN fuerte es un aspecto de la diversidad de enlaces de alimentador.

Determinando cuándo una señal de enlace ascendente de alimentador está experimentando un desvanecimiento inaceptable, los datos pueden enrutarse lejos del SAN 602 que está usando el enlace ascendente de alimentador que falla y hacia un SAN 602 que tiene una señal de enlace ascendente de alimentador que tiene un nivel de señal aceptable. Mediante el proceso de diversidad de enlaces de alimentador, la señal transmitida a través del SAN 602 seleccionado puede enrutarse entonces a través de la matriz 616 de conmutación al haz puntual al que se pretende enviar los datos.

El sistema 600 tiene la ventaja de ser relativamente simple de implementar dentro del satélite 604. La conversión de datos ópticos modulados binarios a una señal de IF modulada por BPSK usando fotodiodos 612 y moduladores bifásicos 614 es relativamente simple. Tales moduladores bifásicos son relativamente fáciles y económicos de construir, requieren relativamente poca energía y pueden fabricarse relativamente pequeños y ligeros. Sin embargo, usar la modulación por BPSK en el enlace 114 descendente de usuario de RF no es el uso más eficiente del espectro de RF limitado. Es decir, puede lograrse una mayor capacidad del enlace 114 descendente de usuario de RF (véase la Fig. 1) usando un esquema de modulación más denso, tal como 16 QAM en lugar de BPSK en el enlace 114 descendente de usuario de RF.

Por ejemplo, en una realización alternativa del sistema 600 que implementa la segunda de las tres técnicas indicadas anteriormente, la señal analógica 618 que tiene que transmitirse en el enlace descendente de usuario se modula con un esquema de modulación más denso. Generar la modulación compleja en la señal analógica 618 requiere que el modulador sea un modulador muy complejo que toma el flujo de datos digitales y convierte el flujo de datos a una o más señales moduladas complejas. La señal 618 modulada compleja puede ser una modulación de orden alto tal como 64-QAM, 8psk, QPSK, por ejemplo. Alternativamente, puede usarse cualquier otro esquema de modulación que sea capaz de modular símbolos en una portadora de IF, donde los símbolos representan más de dos estados lógicos. Es decir, la modulación de intensidad binaria de la señal óptica resulta en la salida 615 del receptor óptico 622 que proporciona una señal electrónica que tiene modulación binaria que representa el contenido subyacente. Para modular la señal analógica 618 con un esquema de modulación más complejo, tal como 16 QAM, el modulador 614 es un modulador de QAM y, por lo tanto, realiza modulación por QAM de la señal de IF basándose en el contenido digital emitido desde el fotodiodo 612.

En consecuencia, en algunas realizaciones, el modulador bifásico 614 del sistema 600 se reemplaza con un modulador 614 de QAM (es decir, un modulador en el que cada símbolo representa más de 2 bits). En consecuencia, en lugar de limitar la modulación de las señales 618 de IF a un esquema de modulación binaria (es decir, dos estados lógicos), tal como BPSK, el modulador 614 permite que las señales 618 de IF se modulen con un esquema de modulación más denso (es decir, esquemas en los que los símbolos son capaces de representar más de dos valores, tal como QAM). Mientras el modulador de QAM más complejo proporciona una modulación más eficiente de las señales 618 de IF (QAM frente a BPSK), es más complejo, requiere más energía, es más pesado y más caro que un modulador bifásico.

La Fig. 7 es una ilustración de la trayectoria de retorno para el sistema 600. Los terminales 606 de usuario transmiten una señal modulada binaria al satélite 604. Los conmutadores 402 acoplados a cada elemento de la antena (p. ej,. antenas 404, 406) de un solo haz por alimentación seleccionan entre transpondedores de satélite que comprenden un Low noise amplifier (amplificador de ruido bajo - LNA) 408, convertidor 409 de frecuencia y decodificador digital 410. El convertidor 409 de frecuencia convierte descendentemente la señal recibida desde la frecuencia de enlace ascendente de usuario a IF. Los decodificadores 410 decodifican la modulación binaria en la señal de IF recibida. En consecuencia, la salida de cada decodificador 410 es una señal digital. Los decodificadores digitales 410 se acoplan a las entradas a una matriz 416 de conmutación. La matriz 416 de conmutación permite que las señales que se reciben a través de cada uno de los haces puntuales de usuario se modulen en diferentes enlaces ópticos (es decir, se transmitan a diferentes SAN 602) dependiendo de si hay un desvanecimiento significativo en el enlace descendente óptico a cada SAN 602. Las salidas de la matriz 416 de conmutación se acoplan a las entradas en los transmisores ópticos 607. Cada transmisor óptico 607 es esencialmente idéntico al transmisor óptico 607 mostrado en la Fig. 6 y explicado anteriormente. En algunas realizaciones en las que el espectro óptico se usa esencialmente de la misma manera que se usa en el enlace de alimentador directo (véase la Fig. 5), cada uno de los cuatro módulos 608 de banda óptica recibe 16 salidas desde la conmutación 416 de matriz para un total de 64 entradas al transmisor óptico 607. En algunas realizaciones en las que el satélite puede recibir señales ópticas desde los 8 SAN 602, hay 8 de tales transmisores ópticos 607 que pueden recibir un total de 512 salidas desde la matriz 416 de conmutación. Cada transmisor óptico 607 emite una señal óptica 660. La señal óptica 660 es recibida por una lente 412 dentro de un receptor óptico 414 en un SAN 602. El receptor óptico 414 y la lente 412 son esencialmente idénticos al receptor óptico 622 y la lente 610 dentro del satélite 604, como se describió anteriormente con referencia a la Fig. 4. En consecuencia, la salida del receptor óptico 414 es un flujo de datos binarios. La salida del receptor óptico se envía a una red de información, tal como la red que proporcionó tráfico directo al SAN 602.

En una realización alternativa, el enlace de retorno para el sistema 600, la modulación usada en el enlace ascendente de retorno desde los terminales 606 de usuario al satélite 604 es un esquema de modulación más eficiente que la modulación binaria. En consecuencia, el modulador binario 410 es un modulador 410 más complejo. Los datos binarios emitidos desde el demodulador 410 son el resultado de decodificar los símbolos modulados que han sido modulados en la señal de IF por el terminal 606 de usuario. Por ejemplo, si se usó 16 QAM en el enlace ascendente de usuario, entonces la señal emitida desde el demodulador es una corriente digital de valores representados por el símbolo de 16 QAM. La señal binaria emitida desde el convertidor 502 se acopla a una entrada a la matriz 416 de conmutación. Tanto el demodulador binario como el demodulador complejo 410 emiten un flujo de datos digitales que se usará para realizar la modulación binaria de la señal óptica transmitida en el enlace descendente de alimentador por el transmisor óptico 607.

La Fig. 8 es un esquema simplificado de un sistema 800 para implementar la tercera técnica. En algunas realizaciones del sistema 800, un SAN 802 recibe el tráfico directo como señales de “ banda base” 809 que se acoplan a las entradas de una banda base al convertidor 1605 de IF. En algunas realizaciones, siete subcanales 809 de banda base con un ancho de 500 MHz se combinan en una señal 811 de IF con un ancho de 3,5 GHz. Cada una de las señales 811 con un ancho de 3,5 GHz se transmite a un área 1801 de cobertura de usuario. La Fig. 9 ilustra la relación entre los subcanales 809 de banda base, las señales 811 de IF y las señales ópticas dentro del sistema 800.

Los ejemplos de otros anchos de banda que pueden usarse incluyen 500 MHz (p. ej., un único subcanal de 500 MHz), 900 MHz, 1,4 GHz, 1,5 GHz, 1,9 GHz, 2,4 GHz o cualquier otro ancho de banda adecuado.

La Fig. 10 es una ilustración simplificada de un SAN 802, tal como el SAN 802 mostrado en la Fig. 8. En algunas realizaciones, hay 64 convertidores 1605 de banda base a IF, mostrados organizados en cuatro combinadores 1602 de IF, comprendiendo cada uno 16 convertidores 1605. La agrupación de los convertidores 1605 de banda base a IF dentro de los convertidores 1602 de IF no se muestra en la Fig. 8 en aras de simplificación de la figura. Cada uno de los 64 convertidores 1605 de banda base a IF tiene S entradas, donde S es el número de subcanales 809. En algunas realizaciones en las que el subcanal 809 tiene un ancho de banda de 500 MHz y la señal 811 tiene un ancho de banda de 3,5 GHz, S es igual a 7. Cada entrada acopla uno de los subcanales 809 a un convertidor 1606 de frecuencia correspondiente. Los convertidores 1606 de frecuencia proporcionan un desplazamiento de frecuencia para permitir que un subconjunto (p. ej., S = 7 en la Fig. 10) de los subcanales 809 se sume en un sumador 1608. En consecuencia, en algunas realizaciones, tales como la ilustrada en la Fig. 10, un SAN 802 procesa 64 canales, cada uno con un ancho de 3,5 GHz. En algunas realizaciones, la señal con un ancho de 3,5 GHz puede centrarse en CC (es decir, usando modulación de IF cero). Alternativamente, la señal 811 puede centrarse en una frecuencia de RF particular. En una realización particular, una portadora 811 de RF se centra en la frecuencia de enlace descendente de RF (en cuyo caso el satélite no necesitará convertidores elevadores 626, como se describe adicionalmente más adelante). La salida 811 de cada circuito sumador 1608 es una señal 811 de IF que se acopla a uno de los 64 moduladores ópticos 611. Los 64 moduladores ópticos 611 se agrupan en 4 módulos 608 de banda óptica. Cada modulador óptico 611 opera esencialmente igual que el modulador óptico 611 mostrado en la Fig. 6 y explicado anteriormente. Sin embargo, dado que la entrada 811 a cada modulador óptico 608 es una señal analógica, la señal óptica emitida desde cada modulador óptico 611 es una señal óptica modulada en intensidad que tiene una envolvente de amplitud que sigue la amplitud de la señal Un combinador óptico 609 combina las salidas de cada uno de los 64 moduladores ópticos 611 para generar una señal 1624 óptica compuesta wavelength division multiplexed (multiplexada por división de longitud de onda - WDM). El número de convertidores 1605 de banda base a IF y el número de moduladores ópticos 611 en el módulo 608 de banda óptica pueden variar. Como se muestra en la Fig. 9, los cuatro moduladores ópticos 611 pueden diseñarse para emitir señales ópticas que tengan longitudes de onda centradas a 1100 nanómetros, 1300 nanómetros, 1550 nanómetros y 2100 nanómetros.

En el sistema 800, el transmisor óptico 607 (similar al transmisor óptico 607 de la Fig. 4) emite una señal 1624 óptica compuesta modulada por RF. La señal 1624 óptica compuesta modulada por RF es recibida dentro del satélite 804 por una lente 610 (véase la Fig. 8). La lente 610 puede dirigirse a cualquiera de una pluralidad de SAN 802 con capacidad de transmitir una señal óptica al satélite 804. La salida de la lente 610 se acopla a la entrada de un detector óptico, tal como un fotodiodo 612 (p. ej., un diodo de PIN). El fotodiodo 612 detecta la envolvente (es decir, el contorno de la intensidad) de la señal óptica y convierte la envolvente de la señal óptica en una señal eléctrica. Dado que la señal óptica se modula en intensidad con la señal 811 de IF, la señal eléctrica resultante emitida desde el fotodiodo 612 es esencialmente la misma que la señal 811 de IF que fue modulada por el SAN 802 en la señal 1624 óptica compuesta. El fotodiodo 612 se acopla a un amplificador 808. La señal emitida desde el amplificador 808 se acopla, a continuación, a una entrada de una conmutación 616 de matriz. La conmutación 616 de matriz funciona de la misma manera que la matriz de conmutación 616 explicada anteriormente con respecto a la Fig. 4. En consecuencia, la matriz 616 de conmutación selecciona qué entradas acoplar a la salida de la matriz 616 de conmutación. La salida de la conmutación 616 de matriz se trata igual que en los sistemas 600 descritos anteriormente en las realizaciones en las que la señal 811 está en IF cero. En realizaciones en las que la señal 811 emitida desde el módulo 607 de banda base a IF dentro del SAN está a una frecuencia que tiene que transmitirse directamente desde el satélite 804, entonces el tratamiento será el mismo, salvo por el hecho de que no se requieren los convertidores elevadores 626.

La Fig. 11 es una ilustración del enlace de retorno para el sistema 800. El enlace de retorno para el sistema 800 es esencialmente el mismo que se muestra en la Fig. 7. Sin embargo, en lugar de que los terminales 606 de usuario transmitan una señal que tiene modulación binaria, los terminales 606 de usuario transmiten una señal que tiene una modulación más eficiente (p. ej., 16 QAM en lugar de QPSK). En consecuencia, no es necesario el decodificador 410 digital de salida. El convertidor reductor 850 convierte descendentemente la frecuencia de RF usada en el enlace ascendente de usuario a una frecuencia de IF apropiada. En algunas realizaciones, la señal de frecuencia de IF es una señal de IF cero que tiene un ancho de 3,5 GHz. La salida de cada convertidor reductor 850 se acopla a una entrada de la matriz 416 de conmutación. Por lo tanto, las entradas del modulador de MZM 652 (véase la Fig. 6) reciben una señal analógica desde la matriz 416 de conmutación. En consecuencia, la salida de cada modulador óptico 611 es una señal óptica modulada en intensidad en la que la envolvente de intensidad rastrea la señal emitida desde el convertidor reductor 850. En algunas realizaciones, el modulador óptico 611 modula directamente la frecuencia de enlace ascendente de usuario de RF a la señal óptica. En consecuencia, no es necesario el convertidor 850 de frecuencia. En realizaciones en las que el convertidor reductor 850 reduce la frecuencia de enlace ascendente de usuario a una señal de IF cero, la señal 660 óptica combinada se trata de la misma manera que se explicó con respecto a la Fig. 7. En realizaciones en las que la señal óptica se modula con la frecuencia del enlace ascendente de usuario, puede incluirse un convertidor reductor dentro del módem 418 o antes de acoplar la señal desde el receptor óptico 414 al módem 418.

Habiendo explicado las tres técnicas diferentes para modular señales en el enlace de alimentador, cada una de las cuales usa una primera arquitectura de sistema que tiene un satélite que usa una conmutación 616 de matriz para permitir una asignación flexible de portadoras recibidas a haces puntuales de usuario, se explican una segunda y tercera arquitecturas de sistema. La segunda arquitectura de sistema incluye un satélite que tiene formación de haces integrada. La tercera arquitectura de sistema usa formación de haces terrestre.

La Fig. 12 es un esquema simplificado de un sistema 1000 que usa la técnica mostrada en la Fig. 4 (es decir, modulación del enlace ascendente de alimentador óptico con modulación binaria y uso de ese contenido binario para modular un enlace descendente de usuario de RF). Sin embargo, el sistema 1000 usa la segunda arquitectura de sistema en la que un satélite 1004 es capaz de realizar la formación de haces integrada. El sistema 1000 funciona de manera similar al sistema 600 descrito anteriormente. Sin embargo, la salida de IF desde cada modulador bifásico 614 se acopla a un módulo ponderador/combinador 1006 en lugar de a la matriz 616 de conmutación.

La Fig. 13 es un diagrama de bloques simplificado de un módulo ponderador/combinador 1006 en el que se recibe K señales 1002 de haz directo en el módulo ponderador/combinador 1006 por un módulo 1052 de entrada de formador de haces. Las K señales 1002 se enrutan por el módulo 1052 de entrada a un módulo 1054 de división de N vías. El módulo 1054 de división de N vías divide cada una de las K señales 1002 en N copias de cada señal de haz directo, donde N es el número de elementos en la agrupación de antenas que tiene que usarse para formar K haces puntuales de usuario.

En el ejemplo del sistema descrito anteriormente con respecto a la Fig. 4, hay 8 SAN activos, transmitiendo cada uno una señal óptica que comprende 64 canales ópticos. Cada uno de los 64 canales ópticos transporta una señal de IF de 3,5 GHz (es decir, señal de haz directo). Por lo tanto, hay 512 señales de haz directo (es decir, 8 SAN x 64 señales de IF). En consecuencia, K = 512. En algunas realizaciones, el satélite tiene una agrupación 1008 de antenas que tiene 512 elementos de agrupación. En consecuencia, N = 512.

Cada salida del módulo 1054 de división de N vías se acopla a una entrada correspondiente de uno de los 512 módulos 1056 de ponderación y suma. Cada uno de los 512 módulos 1056 de ponderación y suma comprende 512 circuitos 1058 de ponderación. Cada uno de los 512 circuitos 1058 de ponderación coloca una ponderación (es decir, amplificación y desplazamiento de fase) en una señal correspondiente de las 512 señales emitidas desde el módulo 1054 de división de N vías. Las salidas ponderadas de los circuitos 1058 de ponderación se suman por un sumador 1060 para formar 512 señales 1062 de elementos de haz. Cada una de las 512 señales de elementos 1062 de haz se emite a través de un módulo 1064 de salida de formador de haces. Volviendo a la Fig. 12, cada una de las 512 señales 1062 de elementos de haz emitidas desde el módulo ponderador/combinador 1006 se acopla a un convertidor correspondiente de los 512 convertidores elevadores 626. Los convertidores elevadores 626 se acoplan a los PA 630. Cada una de las salidas de los PA 630 se acopla a un elemento correspondiente de los 512 elementos de antena de la agrupación 1008 de antenas. La agrupación de antenas puede ser cualquiera de: una agrupación radiante directa (donde cada elemento de antena irradia directamente en la dirección deseada), un reflector alimentado por agrupación (donde cada elemento de antena ilumina un reflector compartido por todos los elementos de antena) o cualquier otra configuración de antena adecuada. La combinación de la agrupación 1008 de antenas y el módulo ponderador/combinador 1006 también se denomina antena de elementos de fase.

Las ponderaciones relativas de las señales que se aplican a los elementos en cada una de las ubicaciones dentro de la antena 1008 de elementos de fase resultarán en la pluralidad de señales ponderadas superpuestas entre sí y, por lo tanto, que se combinan coherentemente para formar un haz de usuario.

En consecuencia, aplicando la ponderación deseada a la pluralidad de señales 1002 para generar las señales 1062 de elementos de haz emitidas desde el módulo ponderador/combinador 1006, una señal 1002 aplicada a cada entrada del módulo ponderador/combinador 1006 puede dirigirse a una de la pluralidad de áreas de cobertura de haces de usuario. Ya que el satélite 1004 puede usar el módulo ponderador/combinador 1006 y la agrupación 1008 de antenas para dirigir cualquiera de las señales recibidas hacia cualquiera de las áreas de cobertura de haces de usuario, la información que de otra manera se transmitiría a través de un enlace ascendente de alimentador particular que está experimentando un desvanecimiento intolerable puede enrutarse a uno de los otros SAN. En consecuencia, la información puede transmitirse al satélite 1004 a través de un SAN 602 que no está experimentando un desvanecimiento intolerable para proporcionar diversidad de enlaces de alimentación, como se describió anteriormente en el contexto de la conmutación 616 de matriz. Puede hacerse una multiplexación por división de tiempo similar para transmitir las señales recibidas por una de las lentes 610 en varios haces puntuales de usuario como se describió anteriormente.

Usar un satélite 1004 que tiene formación de haces integrada proporciona flexibilidad para permitir la diversidad de enlaces de alimentador con respecto a las señales recibidas desde la pluralidad de SAN 602. El uso de la formación de haces integrada elimina la necesidad de la matriz 616 de conmutación mostrada en la Fig. 4. Puede emplearse una arquitectura similar en las trayectorias de retorno (es decir, el enlace ascendente de usuario y el enlace descendente de alimentador). Es decir, los terminales 606 terrestres de usuario transmiten una señal de RF hasta el satélite 1004 en el enlace ascendente de usuario. Los elementos de recepción en la agrupación 1008 de antenas reciben la señal de RF. El módulo ponderador/combinador 1006 pondera las señales recibidas que recibe cada elemento de recepción de la antena 1008 para crear un haz de recepción. La salida del módulo ponderador/combinador 1006 se convierte descendentemente de RF a IF.

En algunas realizaciones, los convertidores elevadores 626 se colocan en la entrada del módulo ponderador/combinador 1006, en lugar de en las salidas. Por lo tanto, las señales de RF (p. ej., señales de 20 GHz) se ponderan y suman. Las señales de elementos de haz se transmiten, a continuación, a través de cada uno de los elementos de agrupación de antenas.

En algunas realizaciones, el satélite tiene varios módulos ponderadores/combinadores (no mostrados por simplicidad). Las entradas a cada módulo ponderador/combinador se acoplan a uno o más receptores ópticos 622. En algunas realizaciones, todas las salidas de un receptor óptico 622 se acoplan al mismo módulo ponderador/combinador. Cada módulo ponderador/combinador genera N salidas. Las N salidas de cada módulo ponderador/combinador se acoplan una a una a los elementos de una agrupación de antenas de N elementos (únicamente se muestra uno por simplicidad). En consecuencia, existe una relación de uno a uno entre las agrupaciones 1008 de antenas y los módulos ponderadores/combinadores 1006.

En algunas realizaciones, la segunda arquitectura mostrada en la Fig. 12 (es decir, formación de haces integrada) se usa con un modulador de QAM 614, similar al sistema 600. Sin embargo, el satélite 1104 tiene formación de haces integrada.

La Fig. 14 es un esquema simplificado de un sistema 1200 que usa la técnica explicada con respecto a la Fig. 8 en la que una señal óptica se modula por RF en el SAN 802. Sin embargo, la arquitectura de satélite es similar a la de las Figs. 12 y 11 en la que un satélite 1204 tiene capacidad de formación de haces integrada. Los SAN 802, las lentes 810, los detectores ópticos (tales como los fotodiodos 812), los amplificadores 613 y los convertidores elevadores 626 son similares a los descritos con respecto a la Fig. 8. Sin embargo, el módulo ponderador/combinador 1006 y la agrupación 1008 de antenas son similares a los descritos con respecto a las Figs. 10, 10A y 11. Similar a la arquitectura descrita en la Fig. 12, el ponderador/combinador 1006 y la agrupación 1008 de antenas permiten que el satélite 1004 transmita el contenido de las señales recibidas desde uno o más de los SAN 802 a cualquiera de las áreas de cobertura de haces de usuario, proporcionando por lo tanto diversidad de enlaces de alimentador. Por lo tanto, si uno o más de los enlaces ascendentes de alimentador desde los SAN 802 al satélite tienen un desvanecimiento intolerable, el contenido que de otra manera se enviaría en ese enlace ascendente de alimentador puede enviarse en cambio a través de uno de los otros SAN 802 usando un enlace ascendente de alimentador que no experimenta un desvanecimiento intolerable.

La Fig. 15 es una ilustración de un enlace directo de un sistema 1400 de comunicaciones por satélite que usa la tercera arquitectura de sistema (es decir, formación de haces terrestre) que incluye un enlace 1402 ascendente directo óptico y un enlace 1404 descendente directo de radiofrecuencia. En algunas realizaciones, el sistema 1400 incluye un formador 1406 de haces terrestre de enlace directo, un satélite 1408 y un número relativamente grande (M) de SAN 1410 para crear un sistema de alta fiabilidad y capacidad relativamente grande para comunicarse con los terminales 806 de usuario ubicados dentro de las 512 áreas 1801 de cobertura de haces de usuario (véase la Fig. 19 explicada en detalle a continuación). A lo largo de la explicación del sistema 1400, en el ejemplo se muestra que M = 8 SAN 1410. Sin embargo, M = 8 es simplemente un ejemplo conveniente y no pretende limitar el sistema descrito, tal como el sistema 1400, a un número particular de SAN 1410. Similarmente, se muestran 64 canales ópticos en el ejemplo del sistema 1400. De la misma manera, se muestra que la agrupación de antenas tiene 512 elementos. Como se indicó anteriormente, las frecuencias particulares, longitudes de onda, elementos de agrupación de antenas y números de canales paralelos similares, componentes, dispositivos, áreas de cobertura de haces de usuario, etc., no deberían tomarse como una limitación de la manera en la que pueden implementarse los sistemas descritos, excepto donde esté expresamente limitado por las reivindicaciones adjuntas a la presente memoria.

El tráfico directo (es decir, la señal 1407 de entrada de haz directo) a comunicar a través del sistema 1400 se proporciona inicialmente al formador 1406 de haces desde una fuente, tal como Internet, a través de un equipo de distribución, tal como un nodo principal o entidad similar (no mostrado). El equipo de distribución puede gestionar la asignación de ranuras de frecuencia y/o tiempo para transmisiones a terminales de usuario individuales y agrupar juntos los datos destinados a la transmisión a haces particulares, además de realizar otras funciones. Las señales 1407 de entrada al formador 1406 de haces (o alguna porción de la información transportada por la señal 1407 de entrada de haz directo) pueden representar flujos de datos (o flujos de datos modulados) dirigidos a cada uno de los 512 haces de usuario. En una realización, cada una de las 512 señales 1407 de entrada de haz directo es una señal de IF con un ancho de 3,5 GHz. En algunas realizaciones, la señal 1407 de entrada de haz directo es una portadora compuesta con un ancho de 3,5 GHz que se acopla a la entrada del formador 1406 de haces.

Cada una de las señales 1407 de entrada de haz directo se “dirige” a un área 1801 de cobertura de haces de usuario por el formador 1406 de haces. El formador 1406 de haces dirige la señal 1407 de entrada de haz directo a un área 1801 de cobertura de haces de usuario particular aplicando ponderaciones de haz a las 512 señales 1407 de entrada de haz directo para formar un conjunto de N señales 1409 de elementos de haz (como se describe adicionalmente a continuación con respecto a la Fig. 16). Generalmente, N es mayor o igual que K. En algunas realizaciones, N = 512 y K = 512. Las 512 señales 1409 de elementos de haz se amplifican y convierten en frecuencia para formar señales 1411 de elementos de haz de RF. Cada una se transmite desde un elemento de una agrupación 1416 de antenas de N elementos (es decir, 512 elementos). Las señales 1411 de elementos de haz de RF se superponen entre sí dentro del área 1801 de cobertura de haces de usuario. La superposición de las señales 1411 de elementos de haz de RF transmitidas forma haces de usuario dentro de las áreas 1801 de cobertura de haces de usuario.

En algunas realizaciones, las 512 señales 1409 de elementos de haz se dividen entre varios SAN 1410. En consecuencia, un subconjunto de las señales 1409 de elementos de haz (p. ej., 512/8) se acoplan a cada SAN 1410, donde 8 es el número de SAN 1410. Por lo tanto, la combinación de 8 SAN 1410 transmitirá 512 señales 1409 de elementos de haz desde el formador 1406 de haces al satélite 1408. En algunas realizaciones, el formador 1406 de haces se coubica con uno de los SAN 1410. Alternativamente, el formador 1406 de haces se ubica en otro sitio. Adicionalmente, en algunas realizaciones, el formador 1406 de haces puede distribuirse entre varios sitios. En una de tales realizaciones, una porción del formador 1406 de haces se coubica con cada SAN 1410. Cada una de tales porciones del formador 1406 de haces recibe todo el tráfico directo 1407, pero únicamente aplica ponderaciones de haz a aquellas 64 señales 1409 (es decir, 512/8) a transmitir al SAN 1410 que se coubica con esa porción del formador 1406 de haces. En algunas realizaciones, se proporcionan varios formadores de haces (no mostrados por simplicidad). Cada formador de haces genera N salidas (es decir, señales de elementos de haz). Las N señales de elementos de haz se acoplarán una a una a los elementos de una agrupación de antenas de N elementos en el satélite 1408 (únicamente se muestra uno por simplicidad). En consecuencia, existe una relación de uno a uno entre las agrupaciones 1416 de antenas y los formadores 1406 de haces. En algunas realizaciones en las que todos los elementos de haz de un formador 1406 de haces se transmiten al satélite 1408 a través de un SAN 1410, no es necesario coordinar la sincronización de las transmisiones desde diferentes SAN 1410. Alternativamente, en realizaciones en las que los elementos de haz emitidos desde el mismo formador 1406 de haces se transmiten al satélite 1408 a través de diferentes SAN, la sincronización de las señales de elementos de haz se tiene en consideración usando controles de sincronización como se explica adicionalmente a continuación.

La relación de fase entre cada una de las señales 1411 de elementos de haz de RF transmitidas desde cada uno de los N elementos de una agrupación 1416 de antenas y la amplitud relativa de cada una, determina si las señales de elementos de haz se superpondrán correctamente para formar haces dentro de las áreas 1801 de cobertura de haces de usuario deseadas. En algunas realizaciones en las que hay 8 SAN 1410 (es decir, M = 8) cada SAN 1410 recibe 64 señales 1409 de elementos de haz.

Para mantener la relación de fase y amplitud de cada una de las 512 señales 1411 de elementos de haz de RF entre sí, el formador 1406 de haces emite 8 señales 1413 piloto de sincronización, una a cada SAN 1410, además de las N señales 1409 de elementos de haz. Cada señal 1413 piloto de sincronización se alinea con las otras señales piloto de sincronización al transmitir desde el formador 1406 de haces a cada SAN 1410. Además, la amplitud de cada señal 1413 piloto de sincronización se hace igual.

La Fig. 16 es una ilustración detallada del formador 1406 de haces directo. El formador 1406 de haces directo recibe 512 señales 1407 de haz directo que representan el tráfico directo a enviar a través del sistema 1400. Las señales 1407 las recibe un multiplicador 1501 de matriz. El multiplicador 1501 de matriz incluye un módulo 1502 de entrada de formador de haces, un módulo 1504 de división de 512 vías y 512 módulos 1506 de ponderación y suma. Pueden usarse otras disposiciones, implementaciones o configuraciones de un multiplicador de matriz. Se pretende que cada una de las 512 señales 1407 de haz directo se reciba dentro de un área correspondiente de las 512 áreas 1801 de cobertura de haces de usuario. En consecuencia, existe una relación de uno a uno entre las 512 áreas 1801 de cobertura de haces de usuario y las 512 señales 1407 de haz directo. En algunas realizaciones, el equipo de distribución (p. ej., el nodo principal) que proporciona el tráfico directo hacia el formador 1406 de haces garantiza que la información a transmitirse a un área 1801 de cobertura de haces de usuario particular se incluye dentro de la señal 1407 de entrada de haz directo que corresponde a esa área 1801 de cobertura de haces de usuario.

El módulo 1504 de división de 512 vías divide cada una de las 512 señales 1407 de haz directo en 512 señales idénticas, resultando en 512 x 512 señales (es decir, N x K) que se emiten desde el módulo 1504 de división de 512 vías. Cuando N es igual a 512 y K es igual a 512, el módulo 1504 de división emite 512 x 512 = 524.288 señales. Las 512 señales únicas emitidas desde el módulo 1504 de división se acoplan a cada uno de los 512 módulos 1506 de ponderación y suma. Las señales acopladas a cada uno de los módulos 1506 de ponderación y suma se ponderan (es decir, se desplazan en fase y se ajustan en amplitud) según las ponderaciones de haz calculadas por un generador 1508 de ponderación de haz directo. Cada una de las 512 señales ponderadas que corresponden al mismo elemento de agrupación N se suman en uno de los 512 sumadores 1512.

Ya que cada grupo de 64 salidas de los sumadores 1512 se acoplarán a, y serán transmitidas por, uno diferente de los 8 SAN 1410, se proporciona un módulo 1514 de sincronización. El módulo 1514 de sincronización se ajusta cuando se envían las señales 1409 de elementos de haz desde el formador de haces para garantizar que cada grupo de 64 señales de elementos de haces de IF 1409 llega al área 1801 de cobertura de haces de usuario en el momento apropiado para garantizar que la superposición de las señales 1409 resulta en la formación adecuada del haz de usuario. Alternativamente, las ponderaciones de haz directo pueden generarse teniendo en cuenta las diferencias en las longitudes y las características de las trayectorias desde cada SAN 1410 al satélite 1408. En consecuencia, una señal 2122 se acoplaría al formador 1406 de haces directo. En algunas realizaciones, el módulo 1514 de sincronización genera la señal 1413 piloto de sincronización transmitida desde el formador 1406 de haces directo a cada SAN 1410. En algunas realizaciones, se genera una señal 1413 piloto de sincronización y se divide en 8 copias de igual amplitud, una copia se envía a cada SAN 1410. Alternativamente, la amplitud de las copias puede ser una relación predeterminada. Siempre que se conozca la relación entre las señales 1413 piloto de sincronización, las señales 1411 de elementos de haz de RF pueden igualarse para garantizar que se superpondrán entre sí para formar los haces puntuales de usuario deseados. En algunas realizaciones en las que las correcciones del alineamiento se realizan en el módulo 1514 de sincronización dentro del formador 1406 de haces, cada SAN 1410 devuelve una señal 2122 derivada a partir de la señal 1419 de corrección de sincronización de SAN a una entrada de control de sincronización al formador de haces para permitir que el formador 1406 de haz directo determine correcciones en el alineamiento de las señales para cada SAN 1410. En algunas realizaciones, las señales 1419 de corrección de sincronización de SAN son usadas, a continuación, por el módulo 1514 de sincronización para ajustar la sincronización de las señales 1409 de elementos de haz. En otras realizaciones, la señal 1419 de corrección de sincronización de SAN son usadas por el generador 1508 de ponderación de haz directo para ajustar las ponderaciones de haz para tener en cuenta las diferencias en las trayectorias desde el formador 1406 de haces a través de cada uno de los SAN 1410 al satélite 1408. Como se indicó anteriormente, las correcciones del alineamiento pueden realizarse alternativamente en cada SAN 1410.

Una vez que las señales 1409 de elementos de haz se han ponderado adecuadamente y se han realizado los ajustes de sincronización necesarios, cada una de las 512 señales 1409 se acopla a uno de los SAN 1410. Es decir, cada uno de los 8 SAN 1410 recibe 64 señales 1409 de elementos de haz (es decir, 512/8) desde el formador 1406 de haces directo. Un transmisor óptico 1401 dentro de cada SAN 1410 recibe, multiplexa y modula esas 64 señales 1409 de elementos de haz que recibe en una portadora óptica.

La Fig. 17 es una ilustración de un transmisor óptico 1401 usado en algunas realizaciones del sistema 1400. El transmisor óptico 1401 es similar al transmisor óptico 607 explicado anteriormente con respecto a la Fig. 10. Sin embargo, las señales 1409 de entrada difieren, ya que el formador 1406 de haces las pondera por haz. Adicionalmente, la señal 1413 piloto de sincronización proporcionada por el formador 1406 de haces se acopla a un modulador óptico 611 y se modula en una portadora óptica dentro de la misma banda que la banda de otros moduladores ópticos 611 dentro del mismo módulo 1403 de banda óptica, según se determina por la longitud de onda de la fuente 654 de luz dentro de ese modulador óptico 608. En algunas realizaciones, cada módulo 1403 de banda óptica es idéntico. Sin embargo, la modulación de la señal 1413 piloto de sincronización necesita hacerse únicamente en tal módulo 1403 de banda óptica. Alternativamente, como se muestra en la Fig. 17, únicamente un módulo 1403 de banda óptica está configurado para modular una señal 1413 piloto de sincronización. Los otros módulos 608 de banda óptica pueden ser similares al módulo 608 de banda óptica mostrado en la Fig. 6 y descrito anteriormente. En cualquier realización, en un sistema en el que cada uno de los 8 SAN 1410 recibe 64 señales 1409 de elementos de haz y modulan las mismas en 16 canales ópticos dentro de 4 bandas ópticas diferentes, como se muestra en la Fig. 5, hay cuatro módulos de banda óptica dentro del transmisor óptico 1401 en cada SAN 1410.

La señal 1413 piloto de sincronización sigue la misma trayectoria al satélite que las señales 1409 de elementos de haz de IF. Por lo tanto, comparando el tiempo de llegada de las señales piloto de sincronización enviadas desde cada SAN 1410 al satélite 1408, pueden determinarse las diferencias en los tiempos de llegada de las señales de elementos de haz de IF y pueden generarse y transmitirse las señales de corrección a cada SAN 1410. Similar al transmisor óptico 607, los canales ópticos 915 emitidos por cada modulador óptico 611 mostrado en la Fig. 17 se combinan en un combinador óptico 609. La señal 1624 óptica compuesta se emite desde una lente óptica 2002 dentro del transmisor óptico 1401. La lente óptica 2002 funciona como un transmisor de señal óptica con capacidad de transmitir una señal óptica al satélite 1408.

Una señal 1624 óptica compuesta desde cada uno de los SAN 1410 con las 64 señales 1409 de elementos de haz y la señal 1413 piloto de sincronización se transmite al satélite 1408 en el enlace 1402 ascendente directo óptico y se recibe por uno de los 8 receptores ópticos 1412 dentro del satélite 1408. Cada uno de los 8 receptores ópticos 1412 dentro del satélite 1408 demultiplexa los 64 canales ópticos 915 de la señal 1624 óptica compuesta.

La Fig. 18 muestra los componentes de un satélite 1408 (véase la Fig. 15) con mayor detalle. El satélite 1408 recibe y transmite el enlace directo según algunas realizaciones de un sistema que usa formación de haces terrestre, como se indicó anteriormente con referencia a la Fig. 15. Los componentes del enlace directo del satélite 1408 incluyen 8 receptores ópticos 1412, 8 módulos amplificadores/convertidores 1414 y una agrupación 1416 de antenas de 512 elementos. En algunas realizaciones del sistema 1400, similar a las realizaciones mostradas en las Figs. 9, 13 y 16, en las que hay 8 SAN (es decir, M = 8), la señal 1624 compuesta recibida incluye 64 canales ópticos divididos en 4 bandas de 16 cada una, de las cuales, cada una, transporta un canal de IF con un ancho de 3,5 GHz. Adicionalmente, hay K = 512 áreas 1801 de cobertura de haces de usuario y N = 512 elementos en la agrupación de antenas. Como se indicó en otra parte de la presente explicación, estos números se proporcionan únicamente a modo de ejemplo y para facilitar la explicación.

Cada receptor óptico 1412 se asocia con un módulo amplificador/convertidor 1414 correspondiente. Cada uno de los receptores ópticos 1412 incluye un módulo 1701 de lente y una pluralidad de detectores ópticos, tales como los fotodiodos 1703. El módulo 1701 de lente incluye una lente 1702 (que en algunas realizaciones puede ser similar a la lente 610 descrita anteriormente con respecto a la Fig. 4), un demultiplexor óptico 1704, una pluralidad de demultiplexores ópticos 1706 y una pluralidad de lentes 1708 de salida.

En operación, la señal óptica compuesta 1624 se recibe desde cada uno de los 8 SAN 1410. Se proporciona una lente 1702 para recibir cada señal 1624 óptica compuesta. En algunas realizaciones, las lentes 1702 pueden enfocarse (en algunas realizaciones, apuntarse mecánicamente) a un SAN 1410 desde el que la lente 1702 tiene que recibir una señal 1624 óptica compuesta. La lente 1702 puede reenfocarse posteriormente para apuntar a un SAN 1410 diferente. Debido a que las lentes 1702 pueden enfocarse para recibir la señal óptica compuesta 1624 desde uno de varios SAN 1410, el satélite 1408 puede recibir señales desde 8 SAN 1410 seleccionados de entre un número mayor 8 X SAN 1410. En algunas realizaciones, X = 24. Por lo tanto, 32 SAN 1410 diferentes son capaces de recibir información prevista para comunicarse a las áreas 1801 de cobertura de haces de usuario en el sistema. Sin embargo, solo se seleccionan ocho de los 32 SAN 1410 para tener la información que se transmitirá para que la reciba el satélite 1408.

La trayectoria de señal de una de las señales 1624 ópticas compuestas a través del enlace directo del satélite 1408 se describe ahora en detalle. Debe entenderse que cada una de las 8 trayectorias de señal tomadas por las 8 señales 1624 ópticas compuestas recibidas a través del enlace directo del satélite 1408 opera de forma idéntica. La señal 1624 óptica compuesta que se recibe por la lente 1702 se dirige a un demultiplexor óptico 1704. En un sistema que usa el esquema de modulación ilustrado en la Fig. 9, el demultiplexor óptico 1702 divide la señal 1624 óptica compuesta en las cuatro bandas 907, 909, 911,913 (véase la Fig. 9). Es decir, el demultiplexor óptico 1704 divide la señal 1624 óptica compuesta en las cuatro longitudes de onda ópticas en las que las señales 1407 de elementos de haz fueron moduladas por el SAN 1410 que envió la señal 1624 óptica compuesta. Cada una de las salidas ópticas del demultiplexor óptico 1704 se acopla a un correspondiente demultiplexor óptico 1706. Cada uno de los cuatro demultiplexores ópticos 1706 emite 512/(4 x 8) señales ópticas para un total de 4 x (512/(4 x 8) = 512/8 = 64 señales ópticas. Cada una de las 16 señales ópticas emitidas desde los cuatro demultiplexores ópticos 1706 se dirige a una lente 1708 de salida. Cada una de las lentes 1708 de salida enfoca la correspondiente señal óptica en un correspondiente fotodetector, tal como un fotodiodo 1703. Cada fotodiodo 1703 detecta la envolvente de amplitud de la señal óptica en su entrada y emite una señal 1418 de elemento de haz de transmisión de RF que corresponde a la envolvente de amplitud detectada. En consecuencia, las señales 1418 de elementos de haz de transmisión de RF emitidas desde los receptores ópticos 1412 son esencialmente las señales 1409 de elementos de haz que fueron moduladas en las señales ópticas por los SAN 1410.

Las señales de salida de RF se acoplan, a continuación, al módulo amplificador/convertidor 1414. El módulo amplificador/convertidor 1414 incluye 512/8 trayectorias de señal. En algunas realizaciones, cada trayectoria de señal incluye un Low noise amplifier (amplificador 1710 de ruido bajo - LNA), un convertidor 1712 de frecuencia y un PA 1714. En otras realizaciones, la trayectoria de señal incluye solamente el convertidor 1712 de frecuencia y el PA 1714. Aún en otras realizaciones, la trayectoria de señal incluye solamente el PA 1714 (el convertidor 1712 de frecuencia puede omitirse si las señales de alimentación producidas por los SAN ya están en la frecuencia de enlace descendente directo deseada). El convertidor 1712 de frecuencia convierte en frecuencia las señales de elementos de haz de transmisión de RF 1418 a la frecuencia de portadora de enlace descendente directo. En algunas realizaciones, la salida de cada convertidor elevador 1712 es una portadora de RF a una frecuencia central de 20 GHz. Cada una de las 512 salidas de los 8 módulos amplificadores/convertidores 1414 se acopla a un elemento correspondiente de los 512 elementos de agrupación 1416 de antenas de los 512 elementos. Por lo tanto, la agrupación 1416 de antenas transmite las 512 señales 1718 de elementos de haz de enlace descendente directo.

La Fig. 19 es una ilustración de las áreas 1801 de cobertura de haces de usuario formadas sobre los Estados Unidos continentales según algunas realizaciones. En otras realizaciones, las áreas de cobertura de haces de usuario pueden ubicarse en diferentes ubicaciones y con diferentes separaciones y patrones. En algunas realizaciones, tales como las realizaciones mostradas en las Figs. 4, 8 y 12, cada alimentación de una antena se enfoca para dirigir un haz puntual de usuario a un área de cobertura de haces de usuario. En otras realizaciones, tales como se muestran en las Figs. 10, 11, 12, 14 y 15, las 512 señales 1718 de elementos de haz de enlace descendente directo se superponen entre sí para formar haces de usuario dirigidos a las áreas 1801 de cobertura de haces de usuario. Como se muestra en la Fig. 19, las áreas de cobertura de haces de usuario se distribuyen sobre un área de servicio por satélite que es sustancialmente mayor que las áreas 1801 de cobertura de haces de usuario. La agrupación 1416 de antenas de 512 elementos transmite las señales 1411 de elementos de haz de RF sobre el enlace descendente directo 1404 a cada una de las 512 áreas 1801 de cobertura de haces de usuario. Los terminales 806 de usuario dentro de cada área de cobertura de haces de usuario 1801 reciben el haz de usuario dirigido a esa área 1801 de cobertura de haces de usuario particular mediante la superposición de las señales 1411 de elementos de haz de RF transmitidas desde cada uno de los 512 elementos de la agrupación 1416 de antenas de 512 elementos.

Además de las señales 1418 de elementos de haz de IF emitidas desde cada receptor óptico 1412, cada receptor óptico 1412 demultiplexa una señal 1415 de sincronización de satélite de la señal 1624 óptica compuesta. Una señal 1415 de sincronización de satélite se emite desde cada receptor 1412 y se acopla al correspondiente módulo amplificador/convertidor 1414. Un LNA 1710 dentro del módulo amplificador/convertidor 1414 amplifica la señal 1415 de sincronización de satélite. La salida 1416 del LNA 1710 se acopla a un módulo 1417 de sincronización de satélite. En algunas realizaciones, el módulo 1417 de sincronización de satélite compara la señal 1415 de sincronización de satélite recibida por cada receptor óptico 1412 para determinar si están alineadas. El módulo 1417 de sincronización de satélite emite 8 señales 1419 de corrección de sincronización de SAN, una para ser retornada a cada uno de los 8 SAN 1410. En algunas realizaciones, cada señal 1419 de corrección de sincronización de SAN se acopla a una entrada a un módulo amplificador/convertidor de retorno 1904 (véase la Fig. 24). Cada señal 1419 de corrección de sincronización de SAN se amplifica, se convierte en frecuencia a la frecuencia de enlace descendente directo y se acopla a una entrada a uno de los 8 transmisores ópticos 1401 dentro del satélite 1408, similar al transmisor óptico 1401 proporcionado en el SAN 1410. En algunas realizaciones, uno de los ocho es una referencia para los otros siete. En consecuencia, no se hace ninguna corrección en la sincronización de las señales transmitidas desde el SAN 1410 desde el que se envió la señal de referencia de sincronización de satélite. Por lo tanto, no se envía ninguna señal 1419 de corrección de sincronización de SAN para ese SAN 1410. La señal 1419 de corrección de sincronización de SAN se modula en cada señal óptica compuesta transmitida por el satélite 1408 a cada SAN 1410.

Cada señal 1419 de corrección de sincronización de SAN proporciona información de alineamiento de sincronización que indica cuán desalineada está la señal 1413 piloto de sincronización con respecto a las otras señales piloto de sincronización (p. ej., la señal 1415 de sincronización de satélite de referencia). En algunas realizaciones, la información de sincronización se transmite a través de los SAN 1410 a un módulo 1514 de sincronización (véase la Fig. 16) en el formador 1406 de haces. El módulo 1514 de sincronización ajusta el alineamiento de los elementos de haz antes de enviar los mismos a cada SAN 1410. Alternativamente, cada SAN 1410 usa la información de alineamiento de sincronización para ajustar la sincronización de las transmisiones desde el SAN 1410 para garantizar que las señales de elementos de haz de RF 1411 desde cada SAN 1410 llegan al satélite 1408 en alineamiento. La Fig. 20 es una ilustración de un transmisor óptico 1460 que tiene un módulo 1462 de sincronización para ajustar la sincronización de las señales 1409 de elementos de haz y la señal 1413 piloto de sincronización. El módulo 1462 de sincronización recibe una señal 1464 de corrección de sincronización del satélite 1408 a través del enlace descendente de retorno (explicado adicionalmente a continuación). El módulo de sincronización aplica un retardo apropiado a las señales 1409, 1413 para alinear las señales transmitidas por el SAN 1410 con las señales transmitidas por los otros SAN 1410 del sistema 1400.

En una realización alternativa, los ajustes de sincronización pueden realizarse en las señales 1411 de elementos de haz de RF dentro del satélite basándose en las señales de control generadas por el módulo 1417 de sincronización de satélite. En algunas de tales realizaciones, las señales de control controlan los retardos programables colocados en la trayectoria de señal entre el receptor óptico 1412 y la agrupación 1416 de antenas para cada señal 1411 de elemento de haz de RF.

En una realización alternativa, al menos dos de las señales 1415 de sincronización de satélite se transmiten desde el satélite de vuelta a cada SAN 1410. La primera es una señal 1415 de sincronización de satélite común que se transmite de vuelta a todos los SAN. Es decir, se selecciona una de las señales 1415 de sincronización de satélite recibidas como el estándar con el que se alinearán todas las demás. El segundo es un bucle de retorno de la señal 1415 de sincronización de satélite. Comparando la señal 1415 de sincronización de satélite común con la señal 1415 de sincronización de satélite de bucle de retorno, cada SAN 1410 puede determinar la cantidad de ajuste necesaria para alinear las dos señales y, por lo tanto, alinear las señales 1418 de elementos de haz de IF de cada SAN 1410 dentro del satélite 1410.

La Fig. 21 es un sistema 1450 en el que cada una de las K señales 1452 de entrada de haz directo contiene S subcanales con un ancho de 500 MHz. En algunas realizaciones, K = 512 y S = 7. Por ejemplo, en algunas realizaciones, siete subcanales con un ancho de 500 MHz se transmiten a un área 1801 de cobertura de usuario. La Fig. 22 es una ilustración de un formador 1300 de haces en el que las señales 1452 de entrada de haz directo comprenden siete subcanales con un ancho de 500 MHz, cada uno acoplado a una entrada única al formador 1300 de haces. En consecuencia, como se indicó anteriormente, los subcanales pueden formarse por haces después de combinarse en una portadora de IF, como se muestra en las Figs. 14, 15. Alternativamente, como se muestra en las Figs. 21, 13, los subcanales 1452 pueden formarse por haces antes de combinarse usando el formador 1300 de haces. En consecuencia, el formador 1300 de haces emite S x N señales de elementos de haz, siendo (S x N)/M de tales señales de elementos de haz enviadas a cada SAN 1410. En el sistema ilustrativo 1450, S = 7, N = 512 y M = 8. Como se indicó anteriormente, estos números se proporcionan como un ejemplo conveniente y no pretenden limitar los sistemas, tales como el sistema 1450, a estos valores particulares.

La Fig. 22 es un diagrama de bloques simplificado de un formador 1300 de haces en el que cada portadora comprende S subcanales 1452, donde S = 7. Cada uno de los subcanales 1452 se proporciona como una entrada independiente a un multiplicador 1301 de matriz dentro del formador 1300 de haces. Por lo tanto, 512 x 7 subcanales 1452 se introducen en el multiplicador 1301 de matriz, en el que hay 512 haces puntuales de usuario para formar y 7 es el número de subcanales en cada portadora; es decir, K = 512 y S = 7. El divisor 1304 de 512 vías recibe cada uno de los 512 x 7 subcanales 1407, donde 512 es el número de elementos en la agrupación 1416 de antenas. Alternativamente, N puede ser cualquier número de elementos de antena. Cada subcanal 1452 se divide en 512 vías. En consecuencia, se emiten 512 x 512 x 7 señales desde el divisor 1304 en una matriz tridimensional. Las señales 1, 1, 1 a 1, K, 1 (es decir, 1, 512, 1 donde K = 512) se ponderan y se suman en un módulo 1306 de ponderación y suma. De la misma manera, las señales 1, 1, 7 a 1, 512, 7 se ponderan y suman en un módulo 1313 de ponderación y suma. De manera similar, cada uno de los otros módulos de ponderación y suma pondera las salidas de recepción del divisor 1304, y pondera y suma las salidas. Las 512 x 7 salidas de los módulos 1306, 1313 de ponderación y suma se acoplan a las entradas de un módulo 1514 de sincronización. El módulo de sincronización funciona esencialmente igual que el módulo 1514 de sincronización del formador 1406 de haces explicado anteriormente. El formador 1300 de haces emite 512 x 7 señales de elementos 1454 de haz a los SAN 1410. Cada uno de los 8 SAN 1410 comprende un combinador 1602 de IF.

La Fig. 23 es una ilustración de un SAN 1456 del sistema 1450. En algunas realizaciones, un primer convertidor 805 de banda base a IF opera de manera similar al convertidor 805 de banda base a IF explicado anteriormente con respecto a la Fig. 10. El convertidor 805 emite una señal 811 que es una combinación de siete señales 1454 de elementos de haz de 500 MHz. Además, en algunas realizaciones, al menos uno de los convertidores 1605 de banda base a IF incluye un convertidor 1607 de frecuencia adicional. El convertidor 1607 de frecuencia adicional recibe la señal 1413 piloto de sincronización desde el formador 1300 de haces. La señal 1413 piloto de sincronización se combina con los subcanales 1452 de elementos de haz y se acopla al transmisor óptico 607. Cada una de las señales 811 de IF acopladas al transmisor óptico 607 se combina en los combinadores ópticos 609 de cada SAN 1410 para formar la señal 1624 óptica compuesta transmitida. La señal 1413 piloto de sincronización se acopla a la entrada de un convertidor 1607 de frecuencia. El convertidor 1607 de frecuencia coloca la señal piloto de sincronización en una frecuencia que permite que el sumador 1608 la sume a las señales 1454 de elementos de haz. Alternativamente, la señal 1413 piloto de sincronización puede acoplarse directamente a un modulador 1610 óptico adicional especializado en la modulación de la señal 1413 piloto de sincronización. La salida del modulador adicional 1610 se acopla al combinador 609 y se combina con las otras señales en un canal óptico único dedicado a la señal piloto de sincronización.

La Fig. 24 es una ilustración de un enlace de retorno para el sistema 1400 que tiene formación de haces terrestre. Los terminales 806 de usuario ubicados dentro de una pluralidad de 512 áreas 1801 de cobertura de haces de usuario transmiten señales de RF al satélite 1408. Una agrupación 1902 de antenas de 512 elementos en el satélite 1408 (que puede ser o no la misma que la agrupación 1416 de antenas) recibe las señales de RF de los terminales 806 de usuario. Las 512/8 salidas de la agrupación 1902 de antenas de 512 elementos se acoplan a cada uno de los 8 módulos amplificadores/convertidores 1904. Es decir, cada elemento de la agrupación 1902 de antenas se acopla a un LNA 1906 dentro de uno de los módulos amplificadores/convertidores 1904. La salida de cada LNA 1906 se acopla a la entrada a un convertidor 1908 de frecuencia y a un preamplificador 1910. La salida amplificada del LNA 1906 se convierte descendentemente en frecuencia de enlace ascendente de usuario de RF a IF. En algunas realizaciones, la señal de IF tiene un ancho de banda de 3,5 GHz. En algunas realizaciones, el preamplificador 1910 proporciona una ganancia adicional antes de la modulación en una portadora óptica. Las salidas de cada módulo amplificador/convertidor 1904 se acoplan a las correspondientes entradas a uno de los 8 transmisores ópticos 1401, similares al transmisor óptico 607 de la Fig. 4. Cada uno de los 8 transmisores ópticos 1401 emite y transmite una señal óptica a un correspondiente SAN 1410. El SAN 1410 recibe la señal óptica. El SAN 1410 emite 512/8 señales 1914 de elementos de haz de retorno a un formador 1916 de haces de enlace descendente. El formador 1916 de haces de enlace descendente procesa las señales 1914 de elementos de haz de retorno y emite 512 señales 1918 de haz, correspondiendo cada una con una de las 512 áreas 1801 de cobertura de haces de usuario.

Cada una de las señales de IF proporcionadas al transmisor óptico 607 desde el módulo amplificador/convertidor 1904 se acopla a uno de los 512/8 moduladores ópticos 611. Por ejemplo, si hay 512 elementos en la agrupación 1902 de antenas (es decir, N = 512) y hay 8 SAN 1410 en el sistema 1900, entonces 512/8 = 64. En un sistema en el que las señales de IF se modulan en longitudes de onda divididas en 4 bandas, tal como se muestra en la Fig. 9, los moduladores ópticos 611 se agrupan juntos en el módulo 608 de banda óptica que tiene 512/(4 x 8) moduladores ópticos 611.

Cada modulador óptico 611 es esencialmente el mismo que los módulos 611 ópticos de enlace ascendente del SAN 1410 mostrados en la Fig. 10, descritos anteriormente. Cada modulador óptico 611 dentro del mismo módulo 608 de banda óptica tiene una fuente 654 de luz que produce una señal óptica que tiene una de 16 longitudes de onda A. En consecuencia, la salida de cada modulador óptico 611 estará a una longitud de onda diferente. Aquellas señales ópticas generadas dentro del mismo módulo 608 de banda óptica tendrán longitudes de onda que están en la misma banda óptica (es decir, en el caso mostrado en la Fig. 9, por ejemplo, las bandas ópticas son 1100 nm, 1300 nm, 1550 nm y 2100 nm). Cada una de esas señales ópticas estará en uno de los 16 canales ópticos dentro de la banda basándose en las longitudes de onda A 2. Las salidas ópticas de cada modulador óptico 611 se acoplan a un combinador óptico 609. La salida del combinador óptico 609 es una señal óptica compuesta que se transmite a través de una lente óptica 2016 a uno de los SAN 1410. La lente óptica 2016 puede dirigirse a uno de varios SAN 1410. En consecuencia, cada uno de los 8 transmisores ópticos transmite una de las 8 señales ópticas a uno de los 8 SAN 1410. El conjunto particular de 8 SAN puede seleccionarse de un grupo más grande de SAN candidatos dependiendo de la calidad del enlace óptico entre el satélite y cada SAN candidato.

La Fig. 25 es una ilustración de uno de los SAN 1410 en el enlace de retorno. Un receptor óptico 622 comprende la lente 2102 que recibe señales ópticas dirigidas al SAN 1410 desde el satélite por la lente 2016. Un demultiplexor 2104 de banda óptica separa las señales ópticas en bandas ópticas. Por ejemplo, en algunas realizaciones en las que hay cuatro de tales bandas, cada una de las cuatro salidas ópticas 2106 se acopla a un demultiplexor 2108 de canal óptico. El demultiplexor 2108 de canal óptico separa las 512/(4 x 8) señales que se combinaron en el satélite 1408. Cada una de las salidas de los cuatro demultiplexores 2108 de canal óptico se acopla a una lente 2110 correspondiente que enfoca la salida óptica de los demultiplexores 2108 de canal óptico a un detector óptico, tal como un fotodiodo 2112. Cada una de las señales 2116 de salida de los fotodiodos 2112 se acopla a uno de los 512/8 LNA 2114. La salida de cada LNA 2114 se acopla al formador 1916 de haces de enlace de retorno (véase la Fig. 24). Además, una salida de canal desde el receptor óptico 622 emite una señal 1464 de corrección de sincronización que es esencialmente la señal 1419 de corrección de sincronización de SAN (véase la Fig. 18) que fue proporcionada por el módulo de sincronización de satélite al módulo 1414 amplificador/convertidor de retorno. En algunas realizaciones, la señal 1464 de corrección de sincronización se acopla a un módem 2120 piloto de sincronización. El módem piloto de sincronización emite una señal 2122 que se envía al formador 1406 de haces directo. En otras realizaciones, la señal 1464 de corrección de sincronización se acopla a una entrada de control de sincronización del módulo 1462 de sincronización (véase la Fig. 20) explicado anteriormente.

La Fig. 26 ilustra con mayor detalle un formador 1916 de haces de retorno según algunas realizaciones de las técnicas descritas. Cada una de las 512 señales 2116 de salida se recibe mediante el formador 1916 de haces de retorno desde cada uno de los SAN 1410. El formador de haces de retorno comprende un módulo 2203 de entrada de formación de haces, un módulo 2201 de sincronización, un multiplicador 2200 de matriz y un módulo 2205 de salida de formador de haces. El multiplicador 2200 de matriz incluye un módulo 2202 de división de Kvías y 512 módulos 2204 de ponderación y suma. El multiplicador 2200 de matriz multiplica un vector de señales de haz por una matriz de ponderación. Pueden usarse otras disposiciones, implementaciones o configuraciones de un multiplicador 2200 de matriz. El formador 1916 de haces recibe cada señal 2116 en el módulo de entrada del formador 2203 de haces y se acopla al módulo 2201 de sincronización. El módulo 2201 de sincronización garantiza que se tenga en cuenta cualquier diferencia en la longitud y las características de la trayectoria desde el satélite hasta el SAN 1410 y desde el SAN 1410 hasta el formador 1916 de haces de retorno. En algunas realizaciones, esto puede hacerse transmitiendo una señal piloto desde el formador 1916 de haces de retorno a cada SAN 1410, hasta el satélite y retransmitiendo la señal piloto de vuelta a través del SAN 1410 al formador 1916 de haces de retorno.

Pueden medirse y tenerse en cuenta las diferencias en las trayectorias entre el formador 1916 de haces de retorno y el satélite.

La salida del módulo de sincronización se acopla a un divisor 2202 de K vías que divide cada señal en 512 señales idénticas. Se aplican 512 señales únicas a cada uno de los 512 circuitos 2204 de ponderación y suma. Cada una de las 512 señales únicas se pondera (es decir, se ajustan la fase y la amplitud) dentro de un circuito 2206 de ponderación, de manera que cuando se suman en un circuito 2208 de suma con cada una de las otras 512 señales ponderadas, se forma un haz de usuario de enlace de retorno en la salida del formador de haces de retorno.

Cada una de las arquitecturas descritas anteriormente se muestra para un enlace ascendente óptico al satélite. Además, un enlace descendente óptico desde el satélite hasta los SAN en la Tierra opera esencialmente al revés de los enlaces ascendentes ópticos descritos. Por ejemplo, con respecto a la arquitectura mostrada en la Fig. 4, un enlace descendente óptico desde el satélite 602 al SAN 604 proporciona un enlace descendente de banda ancha. En lugar de las lentes 610 para recibir el enlace ascendente óptico, se proporcionan láseres para transmitir un enlace descendente óptico. Adicionalmente, en lugar de que el modulador bifásico 614 genere una señal modulada por BPSK a transmitir en una portadora de RF, el modulador bifásico modula la señal óptica usando un esquema de modulación binaria óptica. Similarmente, puede proporcionarse un enlace descendente óptico usando una arquitectura similar a la mostrada en la Fig. 4. En esta realización, el modulador 614 sería, en cambio, un demodulador de QAM que recibe una señal de RF o de IF modulada por QAM y que demodula los bits de cada símbolo y que usa la modulación óptica binaria de una señal óptica para la transmisión en el enlace descendente óptico. En la realización de la arquitectura mostrada en la Fig. 8, puede usarse una arquitectura similar en la que el enlace descendente de alimentador desde el satélite hasta el SAN es óptico, las señales de RF recibidas desde los terminales 842, 844 de usuario se dirigen mediante una conmutación de matriz hacia un láser apuntado al SAN particular seleccionado para recibir la señal. La señal de RF se modula por RF a la señal óptica similar a la manera en que la señal óptica de enlace ascendente de alimentador es modulada por RF por el módem de banda base/RF 811 en el SAN 802.

En algunas realizaciones, los láseres usados para transmitir una señal óptica de enlace descendente de alimentador se apuntan a uno de varios SAN. Los SAN se seleccionan basándose en la cantidad de desvanecimiento de señal en la trayectoria óptica desde el satélite hasta cada SAN disponible, similar a la manera en la que se seleccionan los SAN de las Figs. 4, 8 y 12.

Aunque las técnicas descritas se han descrito anteriormente en términos de varios ejemplos de realizaciones e implementaciones, debería entenderse que las características, aspectos y funcionalidad particulares descritos en una o más de las realizaciones individuales no se limitan en su aplicabilidad a la realización particular con la que se describen. Por lo tanto, el ámbito y el alcance de la invención reivindicada no deberían quedar limitados por ninguno de los ejemplos proporcionados para describir las realizaciones descritas anteriormente.

Los términos y expresiones usados en este documento, así como las variaciones de los mismos, a menos que se indique expresamente de cualquier otra manera, deben interpretarse como abiertos en lugar de limitantes. A modo de ejemplos de lo anterior: el término “que incluye” debe interpretarse en el sentido de “que incluye, sin limitación” o similar; el término “ejemplo” se usa para proporcionar ejemplos de instancias del artículo que se explica, no una lista exhaustiva o limitante de las mismas; los términos “un” o “una” deben interpretarse en el sentido de “al menos uno” , “uno o más” o similar; y adjetivos tales como “convencional” , “tradicional” , “ normal” , “estándar” , “conocido” y términos con un sentido similar no deben interpretarse como limitantes del artículo descrito a un período de tiempo dado o a un artículo disponible a partir de un tiempo dado, sino que deben interpretarse para abarcar tecnologías convencionales, tradicionales, normales o estándar que pueden estar disponibles o conocerse ahora o en cualquier momento en el futuro. De la misma manera, cuando este documento se refiere a tecnologías que serían evidentes o conocidas por un experto en la técnica, tales tecnologías abarcan aquellas evidentes o conocidas por el experto en la materia ahora o en cualquier momento en el futuro.

En un grupo de artículos vinculados con la conjunción “y” no debería interpretarse que es necesario que todos y cada uno de esos artículos estén presentes en la agrupación, sino más bien debe interpretarse como “y/o” a menos que se indique expresamente de otra manera. Similarmente, en un grupo de artículos vinculados con la conjunción “o” no debería interpretarse que es necesaria una exclusividad mutua entre los artículos de ese grupo, sino que también debería interpretarse como “y/o” a menos que se indique expresamente de otra manera. Adicionalmente, aunque los artículos, elementos o componentes de las técnicas descritas pueden describirse o reivindicarse en singular, se contempla que el plural esté dentro del alcance de las mismas a menos que se indique explícitamente la limitación al singular.

La presencia de palabras o expresiones de ampliación tales como “ uno o más” , “al menos” , “pero no se limita a” u otras expresiones similares en algunos casos, no deberá interpretarse en el sentido de que se pretenda o requiera el caso más limitado en los casos donde tales expresiones de ampliación pudieran estar ausentes. El uso del término “ módulo” no implica que los componentes o funcionalidad descritos o reivindicados como parte del módulo estén todos configurados en un paquete común. De hecho, cualquiera o la totalidad de los diversos componentes de un módulo, ya sea lógica de control u otros componentes, pueden combinarse en un solo paquete o mantenerse por separado y pueden distribuirse, además, en múltiples agrupaciones o paquetes o a través de múltiples ubicaciones.

Adicionalmente, las diversas realizaciones expuestas en la presente memoria se describen con la ayuda de diagramas de bloques, diagramas de flujo y otras ilustraciones. Como será evidente para un experto en la técnica después de leer este documento, las realizaciones ilustradas y sus diversas alternativas pueden implementarse sin quedar limitadas a los ejemplos ilustrados. Por ejemplo, los diagramas de bloques y la descripción que los acompaña no deben interpretarse como una imposición de una arquitectura o configuración particular.

Claims

r e iv in d ic a c io n e s

Un sistema (1400) de comunicación por satélite que comprende:

un formador (1406) de haces que comprende:

una pluralidad de entradas de formador de haces, cada una configurada para recibir una señal (1407) respectiva a dirigir a un haz puntual de usuario respectivo;

una pluralidad de salidas del formador de haces, cada una configurada para emitir una señal (1409) de elemento de haz respectiva; y

una salida piloto configurada para emitir una señal (1413) piloto de sincronización;

un nodo de acceso por satélite “ SAN” (1410) que comprende:

una pluralidad de moduladores ópticos (611) teniendo cada uno una entrada eléctrica y una salida óptica, acoplada al menos una de las entradas eléctricas a una salida correspondiente del formador de haces y al menos una de las otras entradas eléctricas configurada para recibir la señal piloto de sincronización;

un combinador óptico (609) acoplado a las salidas ópticas de la pluralidad de moduladores ópticos y configurado para emitir una señal óptica compuesta; y una lente óptica (2002) configurada para transmitir la señal óptica compuesta; y

un satélite (1408) que comprende:

un receptor (1412) óptico de satélite que tiene una lente orientable (1702) que puede apuntarse al SAN y configurado para recibir la señal óptica compuesta, teniendo el receptor óptico de satélite una pluralidad de salidas (1418) de radiofrecuencia “ RF” ; una pluralidad de amplificadores de potencia “ PA” (1714), teniendo cada uno una entrada y una salida, acopladas las entradas a las salidas de RF; y

una agrupación (1416) de antenas que tiene una pluralidad de elementos de antena, teniendo cada elemento de antena una entrada acoplada a una salida correspondiente de las salidas de PA.

El sistema de la reivindicación 1, en donde la lente orientable puede colocarse por rotación alrededor de al menos dos ejes en respuesta a comandos terrestres.

El sistema de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la lente orientable puede colocarse por rotación alrededor de al menos dos ejes en respuesta a un procesamiento integrado.

El sistema de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un segundo SAN, comprendiendo el segundo SAN:

una pluralidad de segundos moduladores ópticos (611) teniendo cada uno una entrada eléctrica y una salida óptica, acoplada al menos una de las entradas eléctricas a una salida correspondiente del formador de haces y al menos una de las otras entradas eléctricas configurada para recibir la señal piloto de sincronización;

un segundo combinador óptico (609) acoplado a las salidas ópticas de la pluralidad de segundos moduladores ópticos y configurado para emitir una segunda señal óptica compuesta; y una segunda lente óptica (2002) configurada para transmitir la segunda señal óptica compuesta; en donde el satélite comprende:

un segundo receptor (1412) óptico de satélite que tiene una segunda lente orientable (1702) que puede apuntarse al segundo SAN y configurado para recibir la segunda señal óptica compuesta, teniendo el segundo receptor óptico de satélite una pluralidad de segundas salidas (1418) de radiofrecuencia “ RF” ; y

una pluralidad de segundos amplificadores de potencia “ PA” (1714), teniendo cada uno una entrada y una salida, acopladas las entradas a las segundas salidas de RF, en donde la agrupación de antenas tiene una segunda pluralidad de elementos de antena, teniendo cada elemento de antena de la segunda pluralidad de elementos de antena una entrada acoplada a una salida correspondiente de las segundas salidas de PA.

El sistema de la reivindicación 4, en donde cada uno de los SAN tiene un receptor (622) óptico de SAN configurado para recibir una señal óptica del satélite y para demultiplexar y demodular una señal (1464) de corrección de sincronización de la señal óptica.

6. El sistema de la reivindicación 5, en donde el formador de haces comprende un módulo (1514) de sincronización que tiene una entrada de control de sincronización, y en donde cada SAN comprende un módem (2120) piloto de sincronización acoplado al receptor óptico de SAN, teniendo el módem piloto de sincronización una salida acoplada a la entrada de control de sincronización de formador de haces, opcionalmente en donde el módulo de sincronización dentro del formador de haces genera un retardo en la transmisión de señales de elementos de haz en respuesta a las señales presentadas a la entrada de control de sincronización.

7. El sistema de la reivindicación 5, en donde el SAN comprende un módulo (1462) de sincronización acoplado entre el formador de haces y cada modulador óptico, teniendo el módulo de sincronización una entrada de control de sincronización acoplada para recibir la señal de corrección de sincronización desde el receptor óptico de SAN, opcionalmente en donde el módulo de sincronización dentro del SAN genera un retardo en la transmisión de señales de elementos de haz en respuesta a las señales presentadas a la entrada de control de sincronización.

8. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde los patrones de antena de al menos algunos de los elementos de antena se solapan de manera que las señales transmitidas desde los mismos se superpondrán entre sí y por lo tanto se combinarán coherentemente para formar un haz puntual de usuario.

9. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el receptor óptico de satélite comprende un demultiplexor óptico (1706) que tiene una entrada y una pluralidad de salidas, asociada cada salida con una longitud de onda óptica correspondiente, opcionalmente en donde las longitudes de onda asociadas con las salidas del demultiplexor óptico se agrupan en bandas ópticas y opcionalmente en donde las longitudes de onda en la misma banda óptica definen canales ópticos únicos.

10. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el receptor óptico de satélite comprende una pluralidad de detectores (1703) ópticos de receptor de satélite teniendo cada uno una salida de RF acoplada a una salida correspondiente de RF del receptor óptico de satélite.

11. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la señal de RF emitida desde el detector de receptor de satélite tiene una amplitud que está configurada para rastrear la intensidad de la señal óptica aplicada a la entrada de detector óptico de receptor de satélite.

12. El sistema de la reivindicación 11, en donde el detector óptico de receptor de satélite es un fotodiodo.

13. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende al menos un convertidor (1712) de frecuencia acoplado entre una salida correspondiente de las salidas de RF de receptor óptico y una entrada correspondiente de las entradas de elemento de antena.

14. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde cada uno de la pluralidad de moduladores ópticos comprende al menos una fuente de luz que opera a una longitud de onda óptica dentro de una de cuatro bandas ópticas, opcionalmente en donde las cuatro bandas ópticas están centradas a aproximadamente 1100 nm, 1300 nm, 1550 nm y 2100 nm, opcionalmente en donde la longitud de onda de cada fuente de luz dentro de la misma banda óptica está separada por aproximadamente 100 GHz, y opcionalmente en donde la entrada eléctrica a la pluralidad de moduladores ópticos está configurada para recibir una señal que tiene un ancho de banda de aproximadamente 3,5 GHz.

15. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo el SAN una pluralidad de convertidores (1605) de banda base a IF, teniendo cada uno:

una entrada acoplada a una salida correspondiente de la pluralidad de salidas del formador de haces; y

una salida acoplada a la entrada eléctrica de un modulador correspondiente de la pluralidad de moduladores ópticos.

16. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo el SAN un receptor óptico de SAN configurado para recibir una señal óptica y emitir una pluralidad de señales de elementos de haz.

17. El sistema de la reivindicación 16, en donde el receptor óptico de SAN está configurado para emitir al menos una señal de corrección de sincronización.

18. Un método de transmisión de información a través de un satélite de un sistema de comunicaciones por satélite, que comprende:

recibir, en cada una de una pluralidad de entradas de formador de haces de un formador de haces, una señal (1407) respectiva a dirigir a un haz puntual de usuario respectivo;

emitir, desde cada una de una pluralidad de salidas del formador de haces del formador de haces, una señal (1409) de elemento de haz respectiva;

emitir, por una salida piloto del formador de haces, una señal (1413) piloto de sincronización; recibir, en un nodo de acceso por satélite “SAN” , las señales de elementos de haz y la señal piloto de sincronización;

modular, mediante una pluralidad de moduladores ópticos (611) del SAN, teniendo cada uno una entrada eléctrica y una salida óptica, al menos una de las entradas eléctricas acopladas a una salida correspondiente del formador de haces y al menos una de las otras entradas eléctricas configurada para recibir la señal piloto de sincronización, las señales de elementos de haz recibidas y la señal piloto de sincronización;

emitir, mediante un combinador óptico (609) del SAN, el combinador óptico acoplado a las salidas ópticas de la pluralidad de moduladores ópticos, una señal óptica compuesta; transmitir, mediante una lente óptica (2002) del SAN, la señal óptica compuesta a un satélite, comprendiendo el satélite:

un receptor (1412) óptico de satélite que tiene una lente orientable (1702) que se puede apuntar al SAN, teniendo el receptor óptico de satélite una pluralidad de salidas de radiofrecuencia “ RF” (1418);

una pluralidad de amplificadores de potencia “ PA” (1714), teniendo cada uno una entrada y una salida, acopladas las entradas a las salidas de RF; y

una agrupación (1416) de antenas que tiene una pluralidad de elementos de antena, teniendo cada elemento de antena una entrada acoplada a una salida correspondiente de las salidas de PA; y

recibir, en el receptor (1412) óptico de satélite, la señal óptica compuesta.

19. El método de la reivindicación 18, que comprende:

transmitir la señal piloto de sincronización junto con las señales de elementos de haz a un primer SAN y a un segundo SAN;

recibir señales piloto de sincronización dentro del primer SAN y el segundo SAN;

modular las señales piloto de sincronización recibidas en la primera y segunda portadoras ópticas en el primer y segundo SAN respectivamente;

transmitir la primera y segunda portadora óptica desde los correspondientes SAN; recibir en el satélite la primera y segunda portadora óptica desde el primer y el segundo SAN; demodular la primera y segunda portadora óptica para obtener una primera y segunda señal piloto de sincronización correspondiente en el satélite;

determinar una diferencia de tiempo entre la primera señal piloto de sincronización y la segunda señal piloto de sincronización, y generar una señal de corrección de sincronización basándose en la diferencia de tiempo; y

transmitir la señal de corrección de sincronización al primer y segundo SAN.

20. El método de la reivindicación 19, que incluye retardar la transmisión de las señales de elementos de haz desde uno o ambos de los SAN para reducir la diferencia de tiempo.

21. El método de cualquiera de las reivindicaciones 18 a 20, que incluye generar las señales de elementos de haz basándose en la calidad de los enlaces ópticos entre el satélite y el SAN.

22. El método de la reivindicación 19, en donde cada uno del primer y el segundo SAN recibe un subconjunto de las señales de elementos de haz.

23. El método de la reivindicación 19, que comprende colocar las lentes dentro del satélite para recibir señales ópticas desde un subconjunto de los SAN, en donde los SAN se incluyen en el subconjunto basándose en la atenuación de las señales ópticas transmitidas a través del enlace óptico entre cada uno de los SAN y el satélite.

24. El método de la reivindicación 23, en donde colocar las lentes comprende además redirigir una lente lejos del primer SAN y apuntar la lente al segundo SAN si el satélite no está recibiendo actualmente una señal óptica desde el segundo SAN y el enlace óptico entre el satélite y el segundo SAN tiene menos atenuación que el enlace óptico entre el satélite y el primer SAN.