ES2901210T3

ES2901210T3 - Ajuste de zonas de cobertura para adaptar comunicaciones vía satélite

Info

Publication number: ES2901210T3
Application number: ES17718703T
Authority: ES
Inventors: Aaron Mendelsohn; Donald Runyon
Original assignee: Viasat Inc
Current assignee: Viasat Inc
Priority date: 2017-04-10
Filing date: 2017-04-10
Publication date: 2022-03-21
Anticipated expiration: 2037-04-10
Also published as: US12052087B2; CR20190505A; CN111052503A; AU2017409520B2; KR102309131B1; PE20200277A1; US20200274611A1; EP3955384A2; MX2019012213A; WO2018190794A1; CN111052503B; US20230224024A1; CA3054698A1; RU2741489C1; US10985833B2; IL269781A; IL269781B1; JP7127053B2; US20210211189A1; JP7470747B2

Abstract

Un método para realizar comunicaciones a través de un satélite de comunicaciones (120) que tiene un conjunto de antena (121) con una pluralidad de elementos de alimentación de antena (128), comprendiendo el método: proporcionar un servicio de comunicaciones a través de una primera pluralidad de haces puntuales formados mediante formación de haces (125), estando la primera pluralidad de haces puntuales formados mediante formación de haces (125) basada al menos en parte en una primera configuración de formación de haces dispuesta para proporcionar unas ubicaciones flexibles de unas respectivas zonas de cobertura de haces puntuales (126) y en un primer patrón de antena nativo (220) del conjunto de antena (121), el primer patrón de antena nativo (220) basado al menos en parte en una primera posición desenfocada de un conjunto de agrupaciones de alimentación del conjunto de antena con relación a un reflector del conjunto de antena, y comprendiendo el primer patrón de antena nativo un patrón compuesto de unos primeros patrones de elemento de alimentación nativos (210) de la pluralidad de elementos de alimentación de antena (128); ordenar al satélite de comunicaciones (120) que cambie del primer patrón de antena nativo (220) del conjunto de antena (121) a un segundo patrón de antena nativo (220) del conjunto de antena (121), estando el segundo patrón de antena nativo (220) basado al menos en parte en una segunda posición desenfocada del conjunto de agrupaciones de alimentación con relación al reflector, y comprendiendo el segundo patrón de antena nativo un patrón compuesto de unos segundos patrones de elemento de alimentación nativos (210) de la pluralidad de elementos de alimentación de antena (128), en donde un elemento de alimentación de antena (128) dado de la pluralidad de elementos de alimentación de antena (128) está asociado a uno de los primeros patrones de elemento de alimentación nativos (210) y a uno de los segundos patrones de elemento de alimentación nativos (210), y en donde el uno de los segundos patrones de elemento de alimentación nativos (210) es diferente del uno de los primeros patrones de elemento de alimentación nativos (210); y proporcionar el servicio de comunicaciones a través de una segunda pluralidad de haces puntuales formados mediante formación de haces (125), estando la segunda pluralidad de haces puntuales formados mediante formación de haces (125) basada al menos en parte en una segunda configuración de formación de haces dispuesta para proporcionar unas ubicaciones flexibles de unas respectivas zonas de cobertura de haces puntuales (126) y en el segundo patrón de antena nativo (220).

Description

DESCRIPCIÓN

Ajuste de zonas de cobertura para adaptar comunicaciones vía satélite

Antecedentes

Los satélites de comunicaciones incluyen por regla general uno o más conjuntos de antena (antenna assembly) para comunicarse con varios dispositivos de destino en tierra, que pueden incluir terminales de nodo de acceso en tierra o terminales de usuario, cualquiera de los cuales puede ser estacionario (p. ej., instalado en un emplazamiento de instalación permanente, moverse de un emplazamiento de instalación fijo a otro, etc.) o móvil (p. ej., instalado en un vehículo, un barco, un avión, etc.). Un conjunto de antena de un satélite de comunicaciones puede estar configurado para transmitir señales de enlace descendente (p. ej., señales de enlace directo a los terminales de usuario, señales de enlace de retorno a nodos de acceso) y/o recibir señales de enlace ascendente (p. ej., señales de enlace directo procedentes de nodos de acceso, señales de enlace de retorno procedentes de terminales de usuario). El conjunto de antena puede estar asociado a una zona de cobertura de servicio dentro de la cual se puede proporcionar a los dispositivos un servicio de comunicaciones a través del conjunto de antena. El satélite puede ser un satélite geoestacionario, en cuyo caso la órbita del satélite está sincronizada con la rotación de la Tierra, lo que mantiene la zona de cobertura de servicio básicamente estacionaria con respecto a la Tierra. En otros casos, el satélite está en una órbita alrededor de la Tierra que hace que la zona de cobertura de servicio se mueva a lo largo de la superficie de la Tierra a medida que el satélite recorre su trayectoria orbital.

Algunos sistemas de comunicación vía satélite heredados emplean satélites de “tubo doblado" que retransmiten señales entre terminales ubicados en la misma área del haz de la antena (p. ej., la zona de cobertura de servicio), por ejemplo, los Estados Unidos continentales. En circunstancias en las que las zonas de cobertura de transmisión y de recepción se solapan, pueden utilizarse bandas de frecuencia y/o polarizaciones separadas para el enlace ascendente (al satélite) y el enlace descendente (procedente del satélite). La denominación “tubo doblado” se refiere al hecho de que las señales repetidas se retransmiten eficazmente después de que las señales son recibidas por el satélite, como si fuesen redireccionadas a través de un tubo doblado. Los datos en las señales retransmitidas no se desmodulan o remodulan como en una arquitectura satelital "regenerativa” o de procesamiento. Más bien, la manipulación de señales en el satélite en una arquitectura de tubo doblado está por lo general restringida a funciones tales como la traducción, el filtrado, la amplificación, etc. de frecuencias.

Otros sistemas de comunicación vía satélite se desarrollaron en torno a satélites que emplean innovaciones tales como la canalización digital y el encaminamiento de señales, la desmodulación/encaminamiento/remodulación de los datos en las señales retransmitidas, haces puntuales con áreas del haz de antena estrechos para permitir la reutilización de frecuencias, y antenas en fase (phased array antenna) para permitir la colocación dinámica de zonas de cobertura.

Por ejemplo, los satélites para servicios móviles por satélite (MSS, por sus siglas en inglés) emplean por regla general zonas de cobertura de haces puntuales con un mayor grado de reutilización de frecuencias. Los ejemplos de satélites para MSS incluyen los satélites Inmarsat-4 y los satélites Thuraya. Por regla general, estos satélites cuentan con una gran cantidad de haces puntuales estrechos que cubren una zona compuesta de gran tamaño y permiten la asignación flexible y configurable de ancho de banda. Sin embargo, el ancho de banda total del sistema es muy pequeño (tal como una asignación de 34 MHz en la banda L), y el servicio se califica generalmente como de "banda estrecha” (p. ej., anchos de banda de portadora de cientos de KHz), lo que permite realizar la asignación de ancho de banda flexible y configurable usando técnicas digitales de formación de haces. Estos satélites usan un reflector grande con una matriz de alimentación activa. Las señales asociadas a cada elemento de alimentación de antena se digitalizan, y la flexibilidad de formación de haces y de ancho de banda es proporcionada por un procesador de señales digitales. La formación digital de haces se realiza en canales de banda estrecha, lo que permite que cualquier canal de banda estrecha que esté en el enlace alimentador se coloque en cualquier frecuencia para cualquier forma de haz puntual.

El Wideband InterNetworking Engineering Test and Demonstration Satellite (WINDS) es un sistema de satélite en la banda Ka experimental. El satélite implementa tanto haces puntuales fijos utilizando una antena de múltiples haces (MBA, por sus siglas en inglés) fija como haces orientables utilizando una antena en fase activa (APAA). La MBA produce haces fijos, y el enlace de comunicaciones puede conmutarse con el tiempo en un patrón que consiste en combinaciones de haces receptores y transmisores. La APAA se ha desarrollado como una antena de haces conmutables con una posible área de servicio que cubre casi toda la región visible de la Tierra desde el satélite. La APAA puede abastecer las comunicaciones entre usuarios arbitrarios usando dos haces dirigibles independientemente entre sí para cada una de las antenas de transmisión y recepción. La dirección de haces se logra al actualizar direcciones de apuntamiento a través del control de desfasadores digitales en ranuras de intervalo de conmutación tan cortas como 2 ms en modo de Satellite Switched Time Division Multiple Access (SS-TDMA), donde el tiempo de permanencia del haz más corto corresponde al tiempo de ranura del sistema SS-TDMA. La conmutación de haces a alta velocidad es soportada por hasta ocho ubicaciones por haz. Los patrones de conmutación para la MBA y la APAA se cargan desde un centro de administración de red.

Spaceway es un sistema de satélite en la banda Ka que presta servicio a 112 haces de enlace ascendente y a casi 800 haces de enlace descendente en los Estados Unidos. El satélite Spaceway usa un procesador de satélite integrado regenerativo para enrutar paquetes de datos de uno de los 112 haces de enlace ascendente a uno de los casi 800 haces de enlace descendente posibles. En todo momento el enlace descendente consiste en hasta 24 haces conmutables. El programador del enlace descendente determina qué haces deben transmitir ráfagas para cada ranura de tiempo del enlace descendente dependiendo de las restricciones de energía e interferencia y de la cola de tráfico del enlace descendente de cada haz.

El satélite Wideband Global SATCOM (WGS), anteriormente conocido como Wideband Gapfiller Satellite, es un satélite del gobierno de los Estados Unidos que emplea haces puntuales orientables en la banda Ka y una formación de haces en la banda X. Los haces puntuales en la banda Ka se dirigen mecánicamente. Se forman hasta ocho haces en la banda X por las series (array) de transmisión y de recepción en la banda X usando ajustes en amplitud y en fase programables aplicados a módulos de formación de haces (BFM, por sus siglas en inglés) en cada elemento de alimentación de antena. La asignación de ancho de banda es flexible y configurable utilizando un canalizador digital de banda ancha, que no está implicado en la formación de haces.

Las arquitecturas de satélite más recientes han dado como resultado más aumentos de la capacidad de sistema. Por ejemplo, ViaSat-1 y las arquitecturas de satélite de haces puntuales en la banda Ka descritos en Dankberg y col. Solicitud de patente de Estados Unidos con n.° de publicación 2009-0298416, pueden proporcionar más de 150 Gbps de capacidad de capa física. Esta arquitectura de haces puntuales proporciona un aumento en capacidad de más de un orden de magnitud por encima de los satélites en la banda Ka anteriores. Otros satélites, por ejemplo KA-SAT y Jupiter, utilizan arquitecturas similares para lograr capacidades similarmente altas. La arquitectura utilizada en todos estos satélites es una arquitectura radial de “tubos doblados” que incluye pequeños haces puntuales dirigidos a ubicaciones fijas. Cada haz puntual puede usar una gran cantidad de espectro, típicamente 250-1000 MHz. La gran capacidad resultante es un producto de varias características del sistema de satélite, que incluyen, por ejemplo, (a) el gran número de haces puntuales, típicamente de 60 a 80 o más, (b) la alta directividad de la antena asociada con los haces puntuales (dando como resultado, por ejemplo, balances de enlace ventajosos), y (c) la cantidad relativamente grande de ancho de banda usado dentro de cada haz puntual.

Las arquitecturas de satélite de gran capacidad mencionadas anteriormente son valiosas, pero todavía pueden estar limitadas en ciertos aspectos. Por ejemplo, escalar la arquitectura para soportar capacidades más altas mientras se mantiene la misma asignación de espectro y de balance de potencia se logra típicamente utilizando reflectores de mayor tamaño para crear haces puntuales con diámetros más pequeños. El uso de haces puntuales con diámetros más pequeño puede aumentar la directividad (o ganancia) de la antena de satélite, mejorando así la relación señal/ruido (S/R) y la capacidad del enlace. Sin embargo, los haces puntuales más pequeños reducen necesariamente la zona de cobertura de servicio (p. ej., la zona de cobertura para la que se puede proporcionar un servicio de comunicaciones). Estas arquitecturas satelitales, por lo tanto, requieren una compensación inherente entre capacidad y área de cobertura.

Además, estas arquitecturas típicamente colocan todos los haces puntuales, tanto los haces de usuarios como los haces de puerta de enlace (GW), en ubicaciones fijas. Generalmente no hay capacidad para mover los haces puntuales y adaptarse a los cambios de la zona de cobertura de servicio. Además, las arquitecturas básicamente proporcionan una capacidad uniformemente distribuida en toda la zona de cobertura de servicio. La capacidad por haz puntual, por ejemplo, está fuertemente relacionada con el ancho de banda asignado por haz puntual, que está predeterminado para cada haz puntual y permite poca o ninguna flexibilidad o capacidad de ajuste.

Aunque estas arquitecturas de comunicaciones vía satélite son valiosas cuando la zona de cobertura de servicio deseada es bien conocida y la demanda de capacidad está uniformemente distribuida a través de toda la zona de cobertura, la inflexibilidad de las arquitecturas mencionadas anteriormente puede ser limitante para ciertas aplicaciones. Por ejemplo, a un satélite de comunicaciones se le puede dar otra tarea, o las condiciones de despliegue (p. ej., la posición orbital, etc.) pueden cambiar. Además, un servicio de comunicaciones vía satélite puede experimentar cambios de demandas de usuario (p. ej., usuarios móviles frente a fijos, etc.). Aunque las técnicas de procesamiento de señales tal como la formación de haces pueden proporcionar cierta capacidad para adaptar la disposición de haces puntuales o la zona de cobertura de servicio, puede desearse tener una flexibilidad adicional en la adaptación de la zona de cobertura de servicio y la disposición de haces puntuales. Por ejemplo, puede ser deseable que una arquitectura de sistema de comunicaciones vía satélite soporte la flexibilidad en las ubicaciones y los tamaños de las zonas de cobertura de haces puntuales, las ubicaciones de los terminales de usuario y de los terminales de nodo de acceso, la distribución espacial de la capacidad del servicio de comunicaciones y la asignación de capacidades del servicio de comunicaciones. Además, puede ser deseable admitir tal flexibilidad junto con cambios de posición orbital de un satélite de comunicaciones o permitir mover un satélite de comunicaciones a otra posición orbital durante la duración de la misión.

En el documento US 2004/0189538 A1 se divulga un método, un aparato, un artículo de fabricación y una estructura de memoria para generar haces reconfigurables.

En el documento 2012/0274507 A1 se divulga una arquitectura de comunicación por antena para el seguimiento óptimo y simultáneo de múltiples terminales de satélite de banda ancha en apoyo de operaciones tácticas y aplicaciones de despliegue rápido, y métodos en relación con las mismas.

Resumen

Se expone una invención en las reivindicaciones independientes.

En vista de lo anterior, se describen medios para proporcionar comunicaciones vía satélite flexibles.

Un ejemplo de sistema de comunicaciones vía satélite de tubo doblado y radial incluye: múltiples terminales de usuario; múltiples terminales de nodo de acceso configurados para comunicarse con los múltiples terminales de usuario; un controlador configurado para especificar datos para controlar operaciones satelitales de acuerdo con una definición de trama, incluyendo la definición de trama múltiples ranuras de tiempo para una trama y definiendo una asignación de capacidades entre un tráfico directo, desde al menos un terminal de nodo de acceso hasta múltiples terminales de usuario, y un tráfico de retorno, desde múltiples terminales de usuario hasta al menos un terminal de nodo de acceso; y un satélite de comunicaciones, que incluye: múltiples rutas; al menos un amplificador de ruido bajo (LNA, por sus siglas en inglés), en donde una salida del al menos un LNA está configurada para acoplarse a una ruta de las múltiples rutas y para amplificar señales de haz de enlace ascendente de acuerdo con la asignación de capacidades entre el tráfico directo y el tráfico de retorno definida por la definición de trama; y al menos un amplificador de alta potencia (HPA, por sus siglas en inglés), en donde una entrada del al menos un HPA está configurada para acoplarse a la ruta de las múltiples rutas y para amplificar señales de haz de enlace descendente de acuerdo con la asignación de capacidades entre el tráfico directo y el tráfico de retorno definido por la definición de trama, y en donde la definición de trama especifica una configuración de al menos una ruta de las múltiples rutas como una ruta directa para al menos una ranura de tiempo en la trama, y una configuración de al menos una ruta como una ruta de retorno para al menos otra ranura de tiempo en la trama.

Un sistema de comunicaciones vía satélite de este tipo puede incluir una o más de las siguientes características. El satélite de comunicaciones incluye, además, una o más redes de formación de haces configuradas para acoplar la salida del al menos un LNA a la ruta de las múltiples rutas y para acoplar la entrada del al menos un HPA a la ruta de las múltiples rutas. El satélite de comunicaciones incluye, además, una agrupación en fase de elementos de alimentación de antena, y una entrada del al menos un LNA está configurada para acoplarse a una salida de un elemento de alimentación de antena de la agrupación en fase. El satélite de comunicaciones incluye, además, una agrupación en fase de elementos de alimentación de antena, y al menos un filtro armónico, en donde una salida del al menos un filtro armónico está configurada para acoplarse a una entrada de un elemento de alimentación de antena de la agrupación en fase, y una salida del al menos un HPA está configurada para acoplarse a una entrada del al menos un filtro armónico.

Un ejemplo de un método para comunicaciones vía satélite de tubo doblado y radial mediante el uso de un satélite de comunicaciones que contiene múltiples rutas y está en comunicación con múltiples terminales de usuario y múltiples terminales de nodo de acceso incluye: en un controlador, especificar datos para controlar operaciones de satélite de comunicaciones de acuerdo con una definición de trama, incluyendo la definición de trama múltiples ranuras de tiempo para una trama y definiendo una asignación de capacidades entre un tráfico directo, desde al menos un terminal de nodo de acceso hasta múltiples terminales de usuario, y un tráfico de retorno, desde múltiples terminales de usuario hasta al menos un terminal de nodo de acceso; y en el satélite de comunicaciones, recibir señales de haz de enlace ascendente y transmitir señales de haz de enlace descendente de acuerdo con la asignación de capacidades entre el tráfico directo y el tráfico de retorno definido por la definición de trama, y en donde la definición de trama especifica una configuración de al menos una ruta de las múltiples rutas como una ruta directa para al menos una ranura de tiempo en la trama, y una configuración de al menos una ruta como una ruta de retorno para al menos otra ranura de tiempo en la trama.

Un ejemplo de satélite de comunicaciones para comunicaciones vía satélite de tubo doblado y radial incluye: múltiples rutas; al menos un amplificador de ruido bajo (LNA), en donde una salida del al menos un LNA está configurada para acoplarse a una ruta de las múltiples rutas y para amplificar señales de haz de enlace ascendente de acuerdo con una asignación de capacidades entre un tráfico directo, desde al menos un terminal de nodo de acceso hasta múltiples terminales de usuario, y un tráfico de retorno, desde múltiples terminales de usuario hasta al menos un terminal de nodo de acceso, definido por una definición de trama, incluyendo la definición de trama múltiples ranuras de tiempo para una trama; y al menos un amplificador de alta potencia (HPA, por sus siglas en inglés), en donde una entrada del al menos un HPA está configurada para acoplarse a la ruta de las múltiples rutas y para amplificar señales de haz de enlace descendente de acuerdo con la asignación de capacidades entre el tráfico directo y el tráfico de retorno definido por la definición de trama, y en donde la definición de trama especifica una configuración de al menos una ruta de las múltiples rutas como una ruta directa para al menos una ranura de tiempo en la trama, y una configuración de al menos una ruta como una ruta de retorno para al menos otra ranura de tiempo en la trama.

Un satélite de este tipo puede incluir una o más de las siguientes características. El satélite de comunicaciones incluye, además, una o más redes de formación de haces configuradas para acoplar la salida del al menos un LNA a la ruta de las múltiples rutas y para acoplar la entrada del al menos un HPA a la ruta de las múltiples rutas. El satélite de comunicaciones incluye, además, una agrupación en fase de elementos de alimentación de antena, en donde una entrada del al menos un LNA está configurada para acoplarse a una salida de un elemento de alimentación de antena de la agrupación en fase. El satélite de comunicaciones incluye, además, una agrupación en fase de elementos de alimentación de antena, y al menos un filtro armónico, en donde una salida del al menos un filtro armónico está configurada para acoplarse a una entrada de un elemento de alimentación de antena de la agrupación en fase, y una salida del al menos un HPA está configurada para acoplarse a una entrada del al menos un filtro armónico.

Un ejemplo de un método para comunicaciones vía satélite de tubo doblado y radial mediante el uso de un satélite de comunicaciones que contiene múltiples rutas y está en comunicación con múltiples terminales de usuario y múltiples terminales de nodo de acceso, donde el método se realiza en el satélite de comunicaciones, incluye: recibir señales de haz de enlace ascendente; y transmitir señales de haz de enlace descendente, en donde la recepción de las señales de haz de enlace ascendente y la transmisión de las señales de haz de enlace descendente están de acuerdo con una asignación de capacidades entre un tráfico directo, desde al menos un terminal de nodo de acceso hasta múltiples terminales de usuario, y un tráfico de retorno, desde múltiples terminales de usuario hasta al menos un terminal de nodo de acceso, definido por una definición de trama, incluyendo la definición de trama múltiples ranuras de tiempo para una trama, y en donde la definición de trama especifica una configuración de al menos una ruta de las múltiples rutas como una ruta directa para al menos una ranura de tiempo en la trama, y una configuración de al menos una ruta como una ruta de retorno para al menos otra ranura de tiempo en la trama.

En algunos ejemplos, un satélite de comunicaciones puede estar configurado para proporcionar un servicio de comunicaciones a través de uno o más conjuntos de antena de acuerdo con distintos patrones de antena nativos, donde cada patrón de antena nativo puede referirse a un compuesto de los patrones de elemento de alimentación nativos para cada uno de la pluralidad de elementos de alimentación de antena de un respectivo conjunto de antena en un estado de funcionamiento dado. Tales conjuntos de antena pueden incluir un conjunto de agrupaciones de alimentación (p. ej., una agrupación en fase de elementos de alimentación de antena), un reflector, y un accionador acoplado entre el conjunto de agrupaciones de alimentación y el reflector. El reflector puede tener un punto focal o una región focal donde se concentran las señales de radiofrecuencia (RF) cuando se reciben de una fuente distante. El conjunto de agrupaciones de alimentación puede tener una pluralidad de elementos de alimentación de antena para comunicar señales asociadas a un servicio de comunicaciones, y el reflector puede estar configurado para reflejar las señales transmitidas entre el conjunto de agrupaciones de alimentación y uno o más dispositivos de destino (p. ej., terminales de usuario y/o terminales de nodo de acceso). El accionador puede ser un accionador lineal que tiene una longitud ajustable o, de lo contrario, puede proporcionar un ajuste en una distancia relativa entre el conjunto de agrupaciones de alimentación y el reflector.

Un conjunto de agrupaciones de alimentación puede situarse (p. ej., usando el accionador lineal) en una región entre la región focal y la superficie del reflector para funcionar como un sistema desenfocado en donde las señales de RF de una fuente distante iluminan una pluralidad de elementos de alimentación de antena. Mediante el ajuste de la posición del reflector en relación con el conjunto de agrupaciones de alimentación de un primer estado de funcionamiento desenfocado a un segundo estado de funcionamiento desenfocado, el satélite puede por lo tanto proporcionar un servicio de comunicaciones a un respectivo conjunto de antena según distintos patrones de antena nativos. La adaptación de los patrones de antena nativos mediante el cambio, en parte, del estado de funcionamiento desenfocado puede mejorar la versatilidad del satélite de comunicaciones al admitir una ajustabilidad adicional a la hora de proporcionar una zona de cobertura deseada, unas características de haz de usuario deseadas, una posición orbital de funcionamiento deseada u otros aspectos de cobertura deseados.

Lo anterior ha señalado de manera bastante general las características y las ventajas técnicas de ejemplos según la divulgación para que pueda comprenderse mejor la descripción detallada que viene a continuación. De aquí en adelante se describirán características y ventajas adicionales. La concepción y los ejemplos específicos divulgados pueden utilizarse fácilmente como base para modificar o diseñar otras estructuras para llevar a cabo los mismos propósitos de la presente invención. Las características de los conceptos divulgados en la presente memoria, tanto su organización como su método de funcionamiento, junto con las ventajas asociadas, se comprenderán mejor a partir de la siguiente descripción cuando se considere en relación con las figuras adjuntas. Cada una de las figuras se proporciona únicamente con fines ilustrativos y descriptivos, y no como definición de los límites de las reivindicaciones.

Breve descripción de los dibujos

Puede lograrse una mayor comprensión de la naturaleza y ventajas de la presente descripción haciendo referencia a los siguientes dibujos. En las figuras adjuntas, componentes o características similares pueden tener la misma etiqueta de referencia. Además, pueden distinguirse diversos componentes del mismo tipo al seguir a la etiqueta de referencia de un guion y una segunda etiqueta que distingue entre componentes similares. Si solo se usa la primera etiqueta de referencia en la memoria descriptiva, la descripción es aplicable a uno cualquiera de los componentes similares que tienen la misma primera etiqueta de referencia independientemente de la segunda etiqueta de referencia.

En la figura 1A se muestra un diagrama de un sistema de comunicaciones vía satélite que admite una formación de haces flexible de comunicaciones vía satélite, de acuerdo con aspectos de la presente invención;

la figura 1B ilustra un conjunto de antena de un satélite de comunicaciones que admite una formación de haces flexible de comunicaciones vía satélite, de acuerdo con aspectos de la presente invención;

la figura 1C ilustra un conjunto de agrupaciones de alimentación de un conjunto de antena que admite una formación de haces flexible de comunicaciones vía satélite, de acuerdo con aspectos de la presente invención;

las figuras 2A a 2D ilustran ejemplos de características de antena para un conjunto de antena que tiene un conjunto de agrupaciones de alimentación ubicadas en una región focal de un reflector conformado, de acuerdo con aspectos de la presente invención;

las figuras 3A a 3D ilustran ejemplos de características de antena para un conjunto de antena que tiene un conjunto de agrupaciones de alimentación que funciona en una posición desenfocada, de acuerdo con aspectos de la presente invención;

las figuras 4A y 4B ilustran un ejemplo de formación de haces para formar zonas de cobertura de haces puntuales a partir de una zona de cobertura de patrón de antena nativo proporcionada por un conjunto de antena que funciona en un estado desenfocado, de acuerdo con aspectos de la presente invención;

las figuras 5A a 5E ilustran un ejemplo de ubicaciones de zonas de cobertura de haces puntuales de una zona de cobertura de servicio durante distintas ranuras de tiempo del servicio de comunicaciones, de acuerdo con aspectos de la presente invención;

la figura 6 muestra una trama de salto de haces ilustrativa, de acuerdo con aspectos de la presente invención; la figura 7 muestra un diagrama de bloques para parte de la arquitectura satelital ilustrativa, de acuerdo con aspectos de la presente invención;

la figura 8 muestra un diagrama de bloques de una polarización de una red de formación de haces de recepción ilustrativa, de acuerdo con aspectos de la presente invención;

la figura 9 muestra un diagrama de bloques de una polarización de una red de formación de haces de transmisión ilustrativa, de acuerdo con aspectos de la presente invención;

la figura 10 muestra un diagrama de bloques de un sistema ilustrativo para la formación de haces en tierra para la transmisión de señales de enlace directo, de acuerdo con aspectos de la presente invención;

la figura 11 muestra un diagrama de bloques de un sistema ilustrativo para la formación de haces en tierra para la recepción de señales de enlace de retorno, de acuerdo con aspectos de la presente invención;

la figura 12 muestra un diagrama de bloques de un sistema que emplea un procesador de pesos de haz ilustrativo; las figuras 13A a 13C ilustran un ejemplo de un satélite de comunicaciones que tiene K = 4 rutas, de acuerdo con aspectos de la presente invención;

la figura 14 ilustra un proceso ilustrativo para admitir una comunicación vía satélite, de acuerdo con aspectos de la presente invención;

la figura 15A muestra una asignación de ranuras de tiempo sincronizada ilustrativa, de acuerdo con unos aspectos de la presente invención;

la figura 15B muestra una tabla de definiciones de ranura de tiempo ilustrativa y unas rutas de ranura de tiempo ilustrativas, de acuerdo con aspectos de la presente invención;

la figura 16A muestra una asignación de ranuras de tiempo entrelazada ilustrativa, de acuerdo con aspectos de la presente invención;

la figura 16B muestra una tabla de definiciones de ranura de tiempo ilustrativa y unas rutas de ranura de tiempo ilustrativas, de acuerdo con aspectos de la presente invención;

la figura 17A muestra una asignación de ranuras de tiempo entrelazada ilustrativa, de acuerdo con aspectos de la presente invención;

la figura 17B muestra una tabla de definiciones de ranura de tiempo ilustrativa y unas rutas de ranura de tiempo ilustrativas, de acuerdo con aspectos de la presente invención;

la figura 18A muestra una asignación de rutas especializada ilustrativa, de acuerdo con aspectos de la presente invención; la figura 18B muestra una tabla de definiciones de ranura de tiempo ilustrativa y unas rutas de ranura de tiempo ilustrativas, de acuerdo con aspectos de la presente invención;

la figura 18C muestra una tabla de definiciones de ranura de tiempo ilustrativa, de acuerdo con aspectos de la presente invención;

la figura 18D muestra una tabla de definiciones de ranura de tiempo ilustrativa, de acuerdo con aspectos de la presente invención;

la figura 18E muestra unas rutas de ranura de tiempo ilustrativas, de acuerdo con aspectos de la presente invención; la figura 19 muestra una gráfica ilustrativa del número de terminales de nodo de acceso requeridos frente al número de rutas directas asignadas, de acuerdo con aspectos de la presente invención;

la figura 20A muestra zonas de cobertura de servicio de enlace directo y de retorno no congruentes ilustrativas, de acuerdo con aspectos de la presente invención;

la figura 20B muestra unas rutas de ranura de tiempo ilustrativas, de acuerdo con aspectos de la presente invención; la figura 21A muestra un patrón de saltos de haces ilustrativo de un único haz para los tiempos de permanencia en ranura de tiempo de una trama de salto de haces, de acuerdo con aspectos de la presente invención;

la figura 21B muestra una tabla de tiempos de permanencia en ranura de tiempo ilustrativa, de acuerdo con aspectos de la presente invención;

la figura 21C muestra una trama de salto de haces ilustrativa, de acuerdo con aspectos de la presente invención; la figura 22A muestra ubicaciones de terminal de nodo de acceso y ubicaciones de haz puntual de usuario ilustrativas, de acuerdo con aspectos de la presente invención;

la figura 22B muestra una tabla de terminales de nodo de acceso ilustrativa, de acuerdo con aspectos de la presente invención;

la figura 22C muestra colocaciones ilustrativas de ubicaciones de terminal de nodo de acceso, de acuerdo con aspectos de la presente invención;

la figura 23 es un diagrama simplificado de un sistema de comunicaciones vía satélite ilustrativo, de acuerdo con aspectos de la presente invención;

las figuras 24A a 24E ilustran cambios en zonas de cobertura de patrón de antena nativo que pueden ser admitidos por un conjunto de antena, de acuerdo con aspectos de la presente invención;

las figuras 25A a 25D ilustran satélites de comunicaciones que admiten el ajuste de una posición relativa entre un conjunto de agrupaciones de alimentación y un reflector para admitir un cambio de patrones de antena nativos, de acuerdo con aspectos de la presente invención;

las figuras 26A a 26F ilustran ejemplos de satélites de comunicaciones que tienen conjuntos de antena con distintos tipos de accionadores que pueden admitir cambios de patrones de antena nativos, de acuerdo con aspectos de la presente invención;

la figura 27 ilustra un diagrama de bloques de un satélite de comunicaciones que admite proporcionar un servicio de comunicaciones según una pluralidad de patrones de antena nativos, de acuerdo con aspectos de la presente invención; la figura 28 muestra un diagrama de bloques de un controlador de satélite que admite proporcionar un servicio de comunicaciones según una pluralidad de patrones de antena nativos, de acuerdo con aspectos de la presente invención; la figura 29 muestra un diagrama de bloques de un gestor de servicio de comunicaciones que admite proporcionar un servicio de comunicaciones según una pluralidad de patrones de antena nativos, de acuerdo con aspectos de la presente invención;

la figura 30 muestra un diagrama de bloques de un controlador de servicios de comunicaciones 3005 que admite proporcionar un servicio de comunicaciones según una pluralidad de patrones de antena nativos, de acuerdo con aspectos de la presente invención; y

la figura 31 ilustra un diagrama de flujo de un método de ejemplo que admite proporcionar un servicio de comunicaciones a través de un satélite de comunicaciones según una pluralidad de patrones de antena nativos, de acuerdo con aspectos de la presente invención.

Descripción detallada

Un satélite de comunicaciones puede estar configurado para proporcionar un servicio de comunicaciones entre dispositivos de destino terrestres (p. ej., terminales), que pueden ser fijos (p. ej., instalados en un emplazamiento de instalación permanente, moverse de un emplazamiento de instalación fijo a otro, etc.) o móviles (p. ej., instalados en un vehículo, un barco, un avión, etc.). El servicio de comunicaciones puede incluir, por ejemplo, un servicio de acceso de red bidireccional entre los terminales de nodo de acceso y los terminales de usuario. Para admitir el servicio de comunicaciones, uno o más conjuntos de antena del satélite de comunicaciones pueden configurarse para transmitir comunicaciones de enlace descendente (p. ej., a terminales de usuario o terminales de nodo de acceso), recibir comunicaciones de enlace ascendente (p. ej., de terminales de usuario o terminales de nodo de acceso), o tanto transmitir comunicaciones de enlace descendente como recibir comunicaciones de enlace ascendente (p. ej., funcionando como transceptores).

Los conjuntos de antena de un satélite de comunicaciones pueden incluir un conjunto de agrupaciones de alimentación, tal como agrupaciones en fase de elementos de alimentación de antena, que pueden utilizarse para dirigir haces puntuales formados mediante formación de haces a zonas de cobertura de haces puntuales deseadas (p. ej., células) en toda una cierta geografía de cobertura de sistema (p. ej., zonas muy pobladas en Norteamérica). Los haces puntuales formados mediante formación de haces pueden formarse a partir de transmisiones y/o de recepciones a través de una pluralidad de elementos de alimentación de antena, y usar características de fase y de amplitud de las transmisiones y/o de las recepciones para proporcionar la transmisión y la recepción direccional asociada a cada uno de los haces puntuales formados mediante formación de haces.

Según ejemplos de la presente invención, los haces puntuales formados mediante formación de haces pueden saltar de ubicación a ubicación según unos vectores de pesos de un conjunto de pesos de formación de haces y unas definiciones de ranura de tiempo de saltos de haces incluidas en una definición de trama de salto de haces. Las definiciones de ranura de tiempo de salto de haces incluyen tiempos de permanencia y ganancias de ruta asociados para todos los haces puntuales durante una ranura de tiempo. Las definiciones de ranura de tiempo de salto de haces incluidas en una definición de trama de salto de haces pueden repetirse automáticamente hasta que se reciba una nueva definición de trama de salto de haces o se indique una interrupción, lo que permite realizar cambios dinámicos en la zona de cobertura de servicio de enlace descendente, en la zona de cobertura de servicio de enlace ascendente y en las ubicaciones de zona de cobertura de haces puntuales.

Un conjunto de agrupaciones de alimentación puede tener múltiples elementos de alimentación para comunicar señales (p. ej., señales asociadas a un servicio de comunicaciones, señales de diagnóstico y/o de configuración para el satélite de comunicaciones, etc.). Cada elemento de alimentación del conjunto de agrupaciones de alimentación puede estar asociado a un patrón de elemento de alimentación nativo respectivo (p. ej., un haz de componente nativo), que puede proporcionar una zona de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo proyectada (p. ej., tal y como se proyecta sobre una superficie terrestre, un plano y/o volumen un después de reflejarse desde el reflector). La colección de zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo para un conjunto de agrupaciones de alimentación de un conjunto de antena puede denominarse patrón de antena nativo.

Pueden ser deseables distintas características de los patrones de antena nativos para diversas condiciones de funcionamiento. Por ejemplo, con zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo más amplias, una mayor cantidad de elementos de alimentación de antena de un conjunto de agrupaciones de alimentación pueden ser capaces de admitir una zona de cobertura de haces puntuales particular. Además, patrones de elemento de alimentación nativos más amplios también pueden permitir que cada elemento de alimentación de antena de un conjunto de agrupaciones de alimentación admita una mayor cantidad de haces puntuales formados mediante formación de haces. Sin embargo, los patrones de elemento de alimentación nativos más amplios pueden tener una menor densidad de potencia de radiación y, por lo tanto, en algunos casos, puede ser deseable utilizar patrones de elemento de alimentación nativos más estrechos. En algunos ejemplos, un patrón de antena nativo deseado puede basarse al menos en parte en la posición orbital de un satélite de comunicaciones.

Según aspectos de la presente invención, un conjunto de antena de un satélite de comunicaciones puede admitir funcionar en uno de múltiples patrones de antena nativos. Por ejemplo, el satélite de comunicaciones puede proporcionar un servicio de comunicaciones según un primer patrón de antena nativo de un conjunto de antena, y un accionador asociado al conjunto de antena puede ajustarse posteriormente para proporcionar un segundo patrón de antena nativo del mismo conjunto de antena. Después del ajuste al accionador, el satélite de comunicaciones puede proporcionar, por lo tanto, el servicio de comunicaciones según un segundo patrón de antena nativo, diferente del primer patrón de antena nativo. En varios ejemplos, el segundo patrón de antena nativo puede estar asociado a un tamaño de zona de cobertura de patrón de antena nativo diferente, una posición y/o un tamaño de zona de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo diferente (p. ej., el ancho de haz de patrón de elemento de alimentación nativo), un grado de solapamiento de zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo diferente, un tamaño de haz puntual diferente (p. ej., el ancho de haz), una posición y/o un tamaño de zona de cobertura de haces puntuales diferente, un grado de solapamiento de haces puntuales diferente, conjuntos de pesos de formación de haces diferentes, o cualquier combinación de los mismos, en lugar de a los del primer patrón de antena nativo.

En algunos ejemplos, un conjunto de antena de un satélite de comunicaciones puede incluir un conjunto de agrupaciones de alimentación, un reflector y un accionador acoplado entre el conjunto de agrupaciones de alimentación y el reflector. El reflector puede estar conformado para tener una región focal (p. ej., un punto focal), y el reflector puede estar configurado para reflejar las señales transmitidas entre el conjunto de agrupaciones de alimentación y uno o más dispositivos de destino (p. ej., terminales de nodo de acceso y/o terminales de usuario). El accionador puede incluir, por ejemplo, un accionador lineal que proporciona un cambio de longitud, proporcionando así un cambio de posición relativa entre el conjunto de agrupaciones de alimentación y el reflector (p. ej., una posición diferente con referencia a la región focal del reflector). En algunos ejemplos, un satélite de comunicaciones puede incluir tanto un accionador lineal como un segundo accionador para proporcionar un grado de libertad adicional entre el conjunto de agrupaciones de alimentación y el reflector. En tales ejemplos, se puede ordenar al segundo accionador que provoque un cambio de posición relativa entre el conjunto de agrupaciones de alimentación y el reflector alrededor de un eje distinto de un eje del accionador lineal, donde un cambio así se combina con el ajuste del accionador lineal para proporcionar el cambio de patrón de antena nativo.

El conjunto de agrupaciones de alimentación puede ubicarse operativamente entre la superficie del reflector y la región focal del reflector (p. ej., en una posición desenfocada). En algunos ejemplos, el accionador puede proporcionar un ajuste de la distancia relativa entre el reflector y el conjunto de agrupaciones de alimentación de un satélite de comunicaciones (p. ej., utilizando un accionador lineal), que a su vez puede admitir el funcionamiento en uno de los múltiples patrones de antena nativos. En algunos ejemplos, después de un cambio de posición relativa entre el conjunto de agrupaciones de alimentación y el reflector, puede aplicarse un conjunto de pesos de formación de haces diferente como parte del segundo patrón de antena nativo (p. ej., para adaptar un tamaño y/o una posición de las zonas de cobertura de haces puntuales, adaptar un grado de solapamiento entre una pluralidad de zonas de cobertura de haces puntuales, adaptar un conjunto de elementos de alimentación de antena del conjunto de agrupaciones de alimentación utilizado para uno o más haces puntuales satelitales, etc.).

Tal y como se emplea en la presente memoria, la expresión “ región focal” se refiere a una, dos o tres regiones dimensionales delante de un reflector (p. ej., un reflector esférico o un reflector parabólico) en la o las cuales el reflector reflejará la energía electromagnética recibida desde una dirección particular. Para un reflector parabólico ideal, la región focal es un solo punto en el escenario límite de alta frecuencia. Esto a menudo se denomina punto focal de la “óptica geométrica” en el caso del reflector parabólico ideal. En implementaciones en el mundo real, las superficies de incluso los reflectores más avanzados incluyen errores, distorsiones y desviaciones con respecto al perfil de la superficie ideal. Los errores, distorsiones o desviaciones no correlacionados en la superficie de un reflector de cualquier tamaño significativo pueden provocar una distribución de puntos focales en una región focal bidimensional o tridimensional. Del mismo modo, en el caso de un reflector esférico, en el que la superficie ideal se traduce en una línea de puntos focales en lugar de en un punto focal único, los errores, distorsiones o desviaciones en la superficie de los reflectores esféricos del mundo real con respecto a la superficie esférica ideal se traducen en un aumento tridimensional de la región focal lineal. En algunas realizaciones, la región focal asociada al reflector se determina en función de rayos que están en el eje de mira, o son paralelos al eje óptico, del reflector. En otras realizaciones, la región focal puede definirse en relación con una dirección de referencia que está fuera del eje de mira del reflector. Un sistema de dos o más reflectores también puede ser alimentado por una agrupación en fase, teniendo el sistema una región focal.

Operacionalmente, el posicionamiento de un conjunto de agrupaciones de alimentación entre la superficie de un reflector conformado y una región focal del reflector conformado (p. ej., el conjunto de agrupaciones de alimentación que tiene una superficie de referencia de las aberturas de apertura del elemento de alimentación de antena ubicada entre el reflector conformado y la región focal a lo largo de un eje de referencia del reflector, etc.) corresponde a una posición desenfocada. Una disposición así puede tener como resultado un patrón de elemento de alimentación nativo más amplio (p. ej., un ancho de haz de elemento de alimentación nativo más amplio) que cuando el conjunto de agrupaciones de alimentación se posiciona en la región focal del reflector conformado, lo cual puede mejorar la versatilidad para formar haces puntuales formados mediante formación de haces mediante el uso de múltiples patrones de elemento de alimentación nativos.

Son posibles varias otras configuraciones para proporcionar un cambio de patrón de antena nativo para proporcionar un servicio de comunicaciones. Por ejemplo, un conjunto de antena puede incluir más de un reflector, y uno o más accionadores pueden estar ubicados entre el conjunto de agrupaciones de alimentación y uno de los reflectores, y/o entre un primer reflector y un segundo reflector. En algunos ejemplos, un reflector puede tener su propio accionador, que puede cambiar las características de reflexión del reflector p. ej., cambiar la ubicación de una región focal, cambiar la región focal de una región focal unidimensional a una región bidimensional, cambiar de un único punto focal a múltiples puntos focales, cambiar la forma de una región focal, etc.). Adicionalmente o como alternativa, un conjunto de agrupaciones de alimentación puede incluir un accionador, que puede proporcionar un cambio de posición y/o de orientación para uno o más elementos de alimentación del conjunto de agrupaciones de alimentación (p. ej., cambiar un conjunto de agrupaciones de alimentación de tener aperturas de elemento de alimentación en una superficie plana a tener aperturas de elemento de alimentación en una superficie arqueada o esférica, mover un subconjunto de aperturas de elemento de alimentación con respecto a otro subconjunto de aperturas de elemento de alimentación, expandir o contraer un patrón de elementos de alimentación, etc.). En varios ejemplos, un conjunto de antena puede incluir cualquier combinación de los conjuntos de accionador descritos para proporcionar varios cambios de patrón de antena nativo para adaptar un servicio de comunicaciones.

Se puede ordenar de varias maneras a un accionador de un satélite de comunicaciones que proporcione un ajuste al patrón de antena nativo de un conjunto de antena. Por ejemplo, un controlador central o un operador central (p. ej., un gestor de servicio de comunicaciones) puede proporcionar una indicación del ajuste al satélite de comunicaciones por medio de una señalización inalámbrica recibida en el satélite de comunicaciones. En algunos ejemplos, el cambio puede ser ordenado por un controlador del propio satélite de comunicaciones. Ordenar el ajuste al accionador puede incluir proporcionar una indicación de una nueva posición del accionador, una diferencia en la distancia relativa entre el reflector y el conjunto de agrupaciones de alimentación, una posición deseada del reflector, una posición deseada del conjunto de agrupaciones de alimentación, una longitud del accionador, un parámetro de un nuevo patrón de antena nativo, un valor de búsqueda asociado a un nuevo patrón de antena nativo o cualquier otro parámetro o indicación adecuado.

En algunos ejemplos, el ordenamiento de un ajuste al patrón de antena nativo puede ser desencadenado por, o basarse de otro modo en, una posición orbital o un cambio de posición orbital del satélite de comunicaciones (p. ej., una posición o trayectoria orbital desplegada que es distinta de una posición diseñada, una desviación con respecto a una posición o trayectoria deseada a lo largo del tiempo, etc.). En algunos ejemplos, esta flexibilidad puede permitir diseñar un conjunto de antena sin conocimiento previo de una posición orbital desplegada y/o sin conocimiento previo de una zona de cobertura de servicio deseada y/o para admitir el funcionamiento en una pluralidad de posiciones orbitales o zonas de cobertura de servicio. En consecuencia, una vez desplegado en una posición orbital particular, puede ordenarse a un conjunto de antena de este tipo proporcionar un patrón de antena nativo que admita un servicio de comunicaciones en toda una zona de cobertura de servicio deseada según la posición orbital desplegada. Adicionalmente o como alternativa, puede ordenarse al satélite de comunicaciones que se mueva a una posición orbital diferente (p. ej., una ranura orbital diferente) junto con la orden para ajustar el patrón de antena nativo, y proporcionar el servicio de comunicaciones desde una nueva posición orbital. En algunos ejemplos, el ordenamiento del ajuste del patrón de antena nativo puede desencadenarse en función de, al menos en parte, diversas otras condiciones, tales como un nivel de tráfico de comunicaciones asociado al servicio de comunicaciones, niveles relativos de tráfico entre una pluralidad de haces puntuales formados mediante formación de haces, características de calidad de señal (p. ej., intensidad de señal, relación señal-ruido (SNR), relación señal-interferencia más ruido (SINR, por sus siglas en inglés), características de calidad de señal de un patrón de elemento de alimentación nativo, características de calidad de señal de un haz puntual, etc.), una indisponibilidad u otro fallo de uno de más elementos de alimentación de antena, una indisponibilidad (p. ej., una pérdida de comunicaciones), una adición (p. ej., un inicio de comunicaciones con) u otro cambio de servicio de uno o más terminales de nodo de acceso, una expansión térmica y/u otra distorsión que cambie una posición relativa entre un conjunto de agrupaciones de alimentación y un reflector, etc.

Esta descripción proporciona ejemplos, y no pretende limitar el alcance, la capacidad de aplicación o la configuración de las realizaciones de los principios descritos en la presente memoria. Más bien, la siguiente descripción proporcionará a los expertos en la técnica una descripción que permita implementar las realizaciones de los principios descritos en la presente memoria. Se pueden hacer varios cambios en la función y en la disposición de los elementos.

Por lo tanto, diversas realizaciones pueden omitir, sustituir o agregar diversos procedimientos o componentes según proceda. Por ejemplo, debe apreciarse que los métodos pueden realizarse en un orden diferente al descrito, y que se pueden añadir, omitir o combinar varias etapas. Además, los aspectos y los elementos descritos con respecto a ciertas realizaciones pueden combinarse en varias otras realizaciones. Debe apreciarse también que los siguientes sistemas, métodos, dispositivos, y software pueden ser individualmente o colectivamente componentes de un sistema más grande, en el que otros procedimientos pueden tomar precedencia sobre o de cualquier otra forma modificar su aplicación.

En la figura 1A se muestra un diagrama de un sistema de comunicaciones vía satélite 100 que admite una formación de haces flexible de comunicaciones vía satélite, de acuerdo con aspectos de la presente invención. El sistema de comunicaciones vía satélite 100 puede utilizar varias arquitecturas de red que constan de un segmento espacial 101 y un segmento terrestre 102. El segmento espacial puede incluir uno o más satélites de comunicaciones 120. El segmento terrestre puede incluir uno o más terminales de usuario 150 y uno o más terminales de nodo de acceso 130 (p. ej., terminales de puerta de enlace), así como unos dispositivos de red 141, tales como centros de operaciones de red (NOC, por sus siglas en inglés) y centros de control de terminales satelitales y de puerta de enlace. Los terminales del sistema de comunicaciones vía satélite 100 (p. ej., los terminales de nodo de acceso 130) pueden conectarse entre sí, y/o a una o más redes 140, a través de una red de malla, una red en estrella o una red similar.

El satélite de comunicaciones 120 puede ser cualquier tipo adecuado de satélite de comunicaciones configurado para una comunicación inalámbrica con los uno o más terminales de nodo de acceso 130 y los uno o más terminales de usuario 150. En algunos ejemplos, el satélite de comunicaciones 120 puede estar desplegado en una órbita geoestacionaria, de manera que su posición orbital con respecto a los dispositivos terrestres sea relativamente fija o fija dentro de una tolerancia de funcionamiento u otra ventana orbital (p. ej., dentro de una ranura orbital). En otros ejemplos, el satélite de comunicaciones 120 puede funcionar en cualquier órbita apropiada (p. ej., una órbita terrestre baja (LEO, por sus siglas en inglés), una órbita terrestre media (MEO, por sus siglas en inglés), etc.). En algunos ejemplos, el satélite de comunicaciones 120 puede tener una posición orbital indeterminada, que puede estar asociada a que el satélite de comunicaciones 120 se haya diseñado antes de determinar un despliegue de posición orbital, a que se haya desplegado en una de un rango de posibles posiciones orbitales (p. ej., una ranura orbital que tiene un rango de posiciones orbitales, o a que se haya desplegado en uno de un conjunto de ranuras orbitales), un rango de trayectorias orbitales, y/o a que, después de su despliegue, vague con el tiempo hasta una posición orbital y/o hasta una trayectoria orbital no intencionadas. En varios ejemplos, al satélite de comunicaciones 120 se le puede asignar otra tarea (p. ej., moverse a una ranura orbital geoestacionaria diferente, ajustarse a una trayectoria orbital LEO o MEO diferente, etc.), en donde tal cambio de tarea puede ser ordenado por el satélite de comunicaciones 120 propiamente dicho y/o ser ordenado por señales recibidas en el satélite de comunicaciones 120 (p. ej., procedentes de un terminal de nodo de acceso 130, procedentes de un dispositivo de red 141, etc.).

El satélite de comunicaciones 120 puede usar un conjunto de antena 121, tal como un conjunto de antena en fase, una antena de reflector alimentado en fase (PAFR, por sus siglas en inglés) o cualquier otro mecanismo conocido en la técnica para la transmisión y/o la recepción de señales de un servicio de comunicaciones. El satélite de comunicaciones 120 puede recibir señales de enlace ascendente directo 132 procedentes de uno o más terminales de nodo de acceso 130 y proporcionar correspondientes señales de enlace descendente directo 172 a uno o más terminales de usuario 150. El satélite de comunicaciones 120 puede recibir también una o más señales de enlace ascendente de retorno 173 procedentes de uno o más terminales de usuario 150 y reenviar correspondientes señales de enlace descendente de retorno 133 a uno o más terminales de nodo de acceso 130. El satélite de comunicaciones 120 puede utilizar una variedad de técnicas de modulación y de codificación de transmisión en capa física para la comunicación de señales entre los terminales de nodo de acceso 130 y los terminales de usuario 150 (p. ej., una codificación y modulación adaptativa (ACM, por sus siglas en inglés), etc.).

En algunas realizaciones, se utiliza un esquema de acceso múltiple por división de tiempo y multifrecuencia (MF-TDMA, por sus siglas en inglés) para las señales de enlace ascendente directas 132 y las señales de enlace ascendente de retorno 173, lo que permite tener una retransmisión eficiente del tráfico al tiempo que se mantiene la flexibilidad en la capacidad de asignación entre terminales de usuario 150. En estas realizaciones, se asigna un número de canales de frecuencia que pueden ser fijos, o que pueden asignarse de manera más dinámica. También se puede emplear un esquema de acceso múltiple por división de tiempo (TDMA, por sus siglas en inglés) en cada canal de frecuencia. En este esquema, cada canal de frecuencia puede dividirse en varias ranuras de tiempo que pueden asignarse a una conexión (p. ej., a un terminal de usuario 150 concreto). En otras realizaciones, una o más de las señales de enlace ascendente directo 132 y de las señales de enlace ascendente de retorno 173 pueden configurarse utilizando otros esquemas, tales como el de acceso múltiple por división de frecuencia (FDMA, por sus siglas en inglés), el de acceso múltiple por división de frecuencia ortogonal (OFDMA, por sus siglas en inglés), el de acceso múltiple por división de código (CDMA, por sus siglas en inglés) o toda una serie de esquemas híbridos o distintos conocidos en la técnica. En varias realizaciones, las técnicas de capa física pueden ser las mismas para cada una de las señales 132, 133, 172 y 173, o en algunas de las señales se pueden usar técnicas de capa física distintas de las de otras señales.

El conjunto de antena 121 puede admitir una comunicación a través de uno o más haces puntuales formados mediante formación de haces 125, que, por lo demás, pueden denominarse haces de servicio, haces satelitales o cualquier otra expresión adecuada. Las señales pueden hacerse pasar a través del conjunto de antena 121 para formar el patrón de radiación electromagnética espacial de los haces puntuales 125. Un haz puntual 125 puede usar una sola portadora, es decir, una frecuencia o un rango de frecuencias contiguo, por haz puntual. En algunos ejemplos, un haz puntual 125 puede estar configurado para admitir únicamente terminales de usuario 150, en cuyo caso el haz puntual 125 puede denominarse haz puntual de usuario o haz de usuario (p. ej., haz puntual de usuario 125-a). Por ejemplo, un haz puntual de usuario 125-a puede estar configurado para admitir una o más señales de enlace descendente directo 172 y/o una o más señales de enlace ascendente de retorno 173 entre el satélite de comunicaciones 120 y terminales de usuario 150. En algunos ejemplos, un haz puntual 125 puede estar configurado para admitir únicamente terminales de nodo de acceso 130, en cuyo caso el haz puntual 125 puede denominarse haz puntual de nodo de acceso, haz de nodo de acceso o haz de puerta de enlace (p. ej., haz puntual de nodo de acceso 125-b). Por ejemplo, un haz puntual de nodo de acceso 125-b puede estar configurado para admitir una o más señales de enlace ascendente directo 132 y/o una o más señales de enlace descendente de retorno 133 entre el satélite de comunicaciones 120 y terminales de nodo de acceso 130. En otros ejemplos, un haz puntual 125 puede estar configurado para prestar servicio tanto a terminales de usuario 150 como a terminales de nodo de acceso 130 y, por tanto, un haz puntual 125 puede admitir cualquier combinación de señales de enlace descendente directo 172, señales de enlace ascendente de retorno 173, señales de enlace ascendente directo 132 y/o señales de enlace descendente de retorno 133 entre el satélite de comunicaciones 120 y los terminales de usuario 150 y los terminales de nodo de acceso 130.

Un haz puntual 125 puede admitir el servicio de comunicaciones entre dispositivos de destino (p. ej., terminales de usuario 150 y/o terminales de nodo de acceso 130) dentro de una zona de cobertura de haces puntuales 126. Una zona de cobertura de haces puntuales 126 puede estar definida por una zona del patrón de radiación electromagnética del haz puntual 125 asociado, tal y como se proyecta en el suelo o en alguna otra superficie de referencia, que tiene una potencia de señal (p. ej., SNR, SINR, etc.) del haz puntual 125 por encima de un umbral. Una zona de cobertura de haces puntuales 126 puede cubrir cualquier zona de servicio adecuada (p. ej., circular, elíptica, hexagonal, local, regional, nacional, etc.) y puede admitir un servicio de comunicaciones con cualquier número de dispositivos de destino ubicados en la zona de cobertura de haces puntuales 126 (que puede incluir dispositivos de destino ubicados dentro del haz puntual asociado 125, pero no necesariamente en la superficie de referencia de una zona de cobertura de haces puntuales 126, tal como terminales aerotransportados o subacuáticos).

En algunos ejemplos, el satélite de comunicaciones 120 puede admitir múltiples haces puntuales formados mediante formación de haces 125 que cubren zonas de cobertura de haces puntuales 126 respectivas, cada una de las cuales puede solaparse o no a zonas de cobertura de haces puntuales 126 adyacentes. Por ejemplo, el satélite de comunicaciones 120 puede admitir una zona de cobertura de servicio (p. ej., una zona de cobertura regional, una zona de cobertura nacional, etc.) formada por la combinación de cualquier número (p. ej., decenas, cientos, miles, etc.) de zonas de cobertura de haces puntuales 126. El satélite de comunicaciones 120 puede admitir un servicio de comunicaciones por medio de una o más bandas de frecuencia, y cualquier número de subbandas de las mismas. Por ejemplo, el satélite de comunicaciones 120 puede admitir operaciones en las bandas Ku, K o Ka, la banda C, la banda X, la banda S, banda L, la banda V y bandas similares de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU, por sus siglas en inglés).

Una zona de cobertura de servicio puede definirse generalmente como una zona de cobertura desde la cual, y/o a la cual, o bien una fuente de transmisión terrestre, o bien un receptor terrestre, puede participar en (p. ej., transmitir y/o recibir señales asociadas a) un servicio de comunicaciones a través del satélite de comunicaciones 120, y puede estar definida por una pluralidad de zonas de cobertura de haces puntuales 126. En algunos sistemas, la zona de cobertura de servicio para cada enlace de comunicaciones (p. ej., una zona de cobertura del enlace ascendente directo, una zona de cobertura del enlace descendente directo, una zona de cobertura del enlace ascendente de retorno, y/o una zona de cobertura del enlace descendente de retorno) puede ser diferente. Si bien la zona de cobertura de servicio solo puede estar activa cuando el satélite de comunicaciones 120 está en servicio (p. ej., en una órbita de servicio), el satélite de comunicaciones 120 puede tener (p. ej., estar diseñado para tener) un patrón de antena nativo que está basado en los componentes físicos del conjunto de antena 121, y sus posiciones relativas, por ejemplo. Un patrón de antena nativo del satélite de comunicaciones 120 puede referirse a una distribución de energía con respecto a un conjunto de antena 121 de un satélite (p. ej., energía transmitida desde y/o recibida por el conjunto de antena 121).

En algunas zonas de cobertura de servicio, las zonas de cobertura de haces puntuales 126 adyacentes pueden tener algún grado de solapamiento. En algunos ejemplos, puede utilizarse un patrón multicolor (p. ej., de dos, tres o cuatro colores), en donde “color” se refiere a una combinación de recursos de comunicaciones ortogonales (p. ej., recursos de frecuencia, una polarización, etc.). En un ejemplo de un patrón de cuatro colores, a cada una de varias zonas de cobertura de haces puntuales 126 solapadas se le puede asignar uno de los cuatro colores, y a cada color se le puede asignar una combinación única de frecuencia (p. ej., un rango o unos rangos de frecuencia, uno o más canales, etc.) y/o polarización de señal [p. ej., una polarización circular derecha (RHCP, por sus siglas en inglés), una polarización circular izquierda (LHCP, por sus siglas en inglés), etc.]. Al asignar colores diferentes a zonas de cobertura de haces puntuales 126 respectivas que tienen regiones solapadas, puede haber relativamente poca interferencia mutua entre los haces puntuales 125 asociados a aquellas zonas de cobertura de haces puntuales 126 solapadas. Estas combinaciones de frecuencia y polarización de antena pueden reutilizarse en consecuencia en el patrón de reutilización de “cuatro colores” no solapado y repetitivo. En algunos ejemplos, puede proporcionarse un servicio de comunicación deseado utilizando más o menos colores. Adicionalmente o como alternativa, puede utilizarse una división de tiempo entre haces puntuales 125 y/u otras técnicas de mitigación de interferencia. Por ejemplo, los haces puntuales 125 pueden usar simultáneamente los mismos recursos (la misma polarización y rango de frecuencia) con la interferencia mitigada mediante el uso de técnicas de mitigación de interferencia tales como ACM, supresión de interferencia, codificación de espaciotiempo y técnicas similares.

En algunos ejemplos, el satélite de comunicaciones 120 puede estar configurado como un satélite “de tubo doblado” . En una configuración de tubo doblado, el satélite de comunicaciones 120 puede realizar una conversión de frecuencia y de polarización de las señales portadoras recibidas antes de retransmitir las señales a su destino. En algunos ejemplos, el satélite de comunicaciones 120 puede admitir una arquitectura de tubo doblado no procesada, en la que se utilizan antenas en fase para producir haces puntuales 125 pequeños (p. ej., a modo de formación de haces en tierra (GBBF, por sus siglas en inglés)). El satélite de comunicaciones 120 contiene K rutas genéricas, cada una de las cuales puede asignarse como una ruta directa o una ruta de retorno en cualquier momento. Los reflectores de gran tamaño pueden ser iluminados por una agrupación en fase de elementos de alimentación de antena, lo cual proporciona la capacidad de hacer diversos patrones de haces puntuales 125 dentro de las restricciones establecidas por el tamaño del reflector y el número y la colocación de los elementos de alimentación de antena. Se pueden emplear reflectores alimentados por agrupación en fase tanto para recibir señales de enlace ascendente 132 o 173, o de ambos tipos, como para transmitir señales de enlace descendente 133 o 172 o de ambos tipos.

El satélite de comunicaciones 120 puede funcionar en modo de múltiples haces puntuales, transmitiendo varios haces puntuales estrechos 125 dirigidos a distintas regiones de la Tierra. Esto puede permitir la segregación de los terminales de usuario 150 en los diversos haces puntuales estrechos 125. Las redes de formación de haces (BFN, por sus siglas en inglés) asociadas a las redes en fase de recepción (Rx) y de transmisión (Tx) pueden ser dinámicas, lo que permite un movimiento frecuente de las ubicaciones tanto de los haces puntuales de Tx 125 (p. ej., haces puntuales de enlace descendente 125) como de los haces puntuales de Rx 125 (p. ej., haces puntuales de enlace ascendente 125). Las BFN dinámicas pueden utilizarse para hacer saltar rápidamente las posiciones tanto de los haces puntuales de Tx como de los de Rx 125. La BFN puede permanecer en un patrón de salto de haces (p. ej., tanto haces puntuales de Tx como de Rx 125) durante un período de tiempo denominado tiempo de permanencia en ranura de tiempo. Las ranuras de tiempo individuales pueden asociarse todas ellas con el mismo tiempo de permanencia o diferentes tiempos de permanencia. Un número Q de estas ranuras de tiempo, donde cada ranura de tiempo asociada a un patrón de ubicaciones de haces de Rx y de Tx potencialmente diferente, se dispone en una secuencia denominada trama de salto de haces. Estas tramas pueden repetirse, pero también pueden ser dinámicas y variables en el tiempo. La duración y la ubicación de los haces de Rx y de Tx asociados a las ranuras de tiempo de saltos de haces también pueden variar, tanto entre tramas como dentro de una trama.

Los terminales de usuario 150 pueden incluir cualquier número de dispositivos configurados para comunicar señales con el satélite de comunicaciones 120, que puede incluir terminales fijos (p. ej., terminales estacionarias en tierra) o terminales móviles tales como terminales en barcos, aeronaves, vehículos en tierra y similares. Un terminal de usuario 150 puede comunicar datos e información a través del satélite de comunicaciones 120, lo cual puede incluir comunicaciones a través de un terminal de nodo de acceso 130 a un dispositivo de destino, tal como un dispositivo de red 141 o algún otro dispositivo o servidor distribuido asociado a una red 140. Un terminal de usuario 150 puede comunicar señales según diversas técnicas de modulación y de codificación de transmisiones de capa física, incluidas, por ejemplo, las definidas con los estándares DVB-S2, WiMAX, LTE, y DOCSIS.

Un terminal de usuario 150 puede incluir una antena de terminal de usuario 152 configurada para recibir señales de enlace descendente directo 172 procedentes del satélite de comunicaciones 120. La antena de terminal de usuario 152 también puede estar configurada para transmitir señales de enlace ascendente de retorno 173 al satélite de comunicaciones 120. Por lo tanto, un terminal de usuario 150 puede estar configurado para realizar comunicaciones unidireccionales o bidireccionales con el satélite de comunicaciones 120 a través de un haz puntual 125 (p. ej., el haz puntual de usuario 125-a). En algunos ejemplos, la antena de terminal de usuario 152 puede ser direccional. Por ejemplo, la antena de terminal de usuario 152 puede tener una ganancia de cresta a lo largo de un eje primario (p. ej., una dirección de eje de mira de antena), que puede proporcionarse por medio de una configuración fija de elementos de enfoque y/o reflectantes, y/o por medio de una formación de haces electrónicamente configurable.

Una antena de terminal de usuario 152 puede ser parte de un conjunto de antena de terminal de usuario 153, que también puede incluir varios componentes físicos para montar las antenas de terminal de satélite. Un conjunto de antena de terminal de usuario 153 también puede incluir circuitos y/o procesadores para convertir (p. ej., realizar una conversión de frecuencia, una modulación/desmodulación, una multiplexación/demultiplexación, un filtrado, un reenvío, etc.) entre señales de comunicación vía satélite de radiofrecuencia (RF) (p. ej., señales de enlace descendente directo 172 y/o señales de enlace ascendente de retorno 173) las señales de comunicaciones de terminal de usuario 157 transmitidas entre la antena de terminal de usuario 152 y un receptor de terminal de usuario 158. Tales circuitos y/o procesadores pueden incluirse en un conjunto de comunicación de antena, que también puede denominarse conjunto integrado de transmisión y de recepción (TRIA, por sus siglas en inglés). Adicionalmente o como alternativa, el receptor de terminal de usuario 158 puede incluir circuitos y/o procesadores para realizar diversas operaciones de señal de RF (p. ej., recepción, realización de una conversión de frecuencia, modulación/desmodulación, multiplexación/demultiplexación, etc.). El conjunto de antena de terminal de usuario 153 también puede recibir el nombre de unidad satelital de exterior (ODU, por sus siglas en inglés), y el receptor terminal de usuario 158 puede recibir el nombre de unidad satelital de interior (IDU, por sus siglas en inglés). En algunos ejemplos, la antena de terminal de usuario 152 y el receptor de terminal de usuario 158 comprenden juntos un terminal de muy pequeña apertura (VSAT, por sus siglas en inglés), donde la antena de terminal de usuario 152 tiene un diámetro de aproximadamente 0,6 m y una potencia de aproximadamente 2 vatios. En otras realizaciones, se pueden utilizar diversos otros tipos de antena de terminal de usuario 152 en los terminales de usuario 150 para recibir señales de enlace descendente directo 172 procedentes del satélite de comunicaciones 120. Cada uno de los terminales de usuario 150 puede comprender un único terminal de usuario o, de forma alternativa, puede comprender un concentrador o encaminador (no mostrado) que se acopla a múltiples terminales de usuario 150.

Un terminal de usuario 150 puede conectarse a través de una conexión cableada o inalámbrica 161 a uno o más equipos de instalaciones del consumidor (CPE, por sus siglas en inglés) 160 y puede proporcionar un servicio de acceso a la red (p. ej., un acceso a Internet, etc.) u otros servicios de comunicación (p. ej., radio y televisión, etc.) a los CPE 160 a través del sistema de comunicaciones vía satélite. El(los) CPE 160 puede(n) incluir dispositivos de usuario tales como, pero sin limitación, ordenadores, redes de área local, dispositivos de Internet, redes inalámbricas, teléfonos móviles, asistentes digitales personales (PDA, por sus siglas en inglés), otros dispositivos portátiles, miniordenadores portátiles, ordenadores de tableta, ordenadores portátiles, dispositivos de visualización (p. ej., televisores, pantallas de ordenador, etc.), impresoras y dispositivos similares. El(los) CPE 160 también puede(n) incluir cualquier equipo ubicado en las instalaciones de un abonado, incluidos encaminadores, cortafuegos, conmutadores, centralitas privadas (PBX, por sus siglas en inglés), puertas de enlace de protocolo de voz por Internet (VoIP, por sus siglas en inglés) y equipos similares. En algunos ejemplos, el terminal de usuario 150 proporciona comunicaciones bidireccionales entre el(los) CPE 160 y la(s) red(es) 140 a través del satélite de comunicaciones 120 y el(los) terminal(es) de nodo de acceso 130.

Un terminal de nodo de acceso 130 puede prestar servicio a señales de enlace ascendente directo 132 y a señales de enlace descendente de retorno 133 hacia y procedentes del satélite de comunicaciones 120. Los terminales de nodo de acceso 130 también pueden denominarse estaciones terrestres, puertas de enlace, terminales de puerta de enlace o concentradores. Un terminal de nodo de acceso 130 puede incluir un sistema de antena de terminal de nodo de acceso 131 y un receptor de nodo de acceso 135. El sistema de antena de terminal de nodo de acceso 131 puede ser capaz de realizar comunicaciones bidireccionales y haberse diseñado con una potencia de transmisión y una sensibilidad de recepción adecuadas para comunicarse de manera fiable con el satélite de comunicaciones 120. En una realización, el sistema de antena de terminal de nodo de acceso 131 puede comprender un reflector parabólico con una gran directividad en la dirección del satélite de comunicaciones 120 y con poca directividad en otras direcciones. El sistema de antena de terminal de nodo de acceso 131 puede comprender diversas configuraciones alternativas e incluir características de funcionamiento tales como un gran aislamiento entre polarizaciones ortogonales, una alta eficacia en las bandas de frecuencia de funcionamiento, bajo ruido y características similares.

Un terminal de nodo de acceso 130 puede programar el tráfico a terminales de usuario 150. Como alternativa, la programación puede realizarse en otras partes del sistema de comunicaciones vía satélite 100 (p. ej., en uno o más dispositivos de red 141, que puede(n) incluir centros de operaciones de red (NOC, por sus siglas en inglés) y/o centros de control de puertas de enlace). Aunque en la figura 1A solo se muestra un terminal de nodo de acceso 130, pueden implementarse realizaciones de la presente invención en sistemas de comunicaciones vía satélite que tengan una pluralidad de terminales de nodo de acceso 130, cada uno de los cuales puede estar acoplado a los demás y/o a una o más redes 140.

En algunos sistemas de comunicaciones vía satélite, puede haber una cantidad limitada de espectro de frecuencia disponible para la transmisión. Los enlaces de comunicación entre terminales de nodo de acceso 130 y el satélite de comunicaciones 120 pueden usar frecuencias iguales, solapadas o diferentes como enlaces de comunicación entre el satélite de comunicaciones 120 y los terminales de usuario 150. Los terminales de nodo de acceso 130 también pueden estar ubicados lejos de los terminales de usuario 150 para facilitar la reutilización de frecuencias.

El satélite de comunicaciones 120 puede comunicarse con un terminal de nodo de acceso 130 mediante la transmisión de señales de enlace descendente de retorno 133 y/o la recepción de señales de enlace ascendente directo 132 a través de uno o más haces puntuales 125 (p. ej., un haz puntual de nodo de acceso 125-b, que puede estar asociado a una respectiva zona de cobertura de haces puntuales de nodo de acceso 126-b). El haz puntual de nodo de acceso 125-b puede, por ejemplo, admitir un servicio de comunicaciones para uno o más terminales de usuario 150 (p. ej., retransmitido por el satélite de comunicaciones 120), o cualesquiera otras comunicaciones entre el satélite de comunicaciones 120 y el terminal de nodo de acceso 130.

El terminal de nodo de acceso 130 puede proporcionar una interfaz entre la red 140 y el satélite de comunicaciones 120 y puede estar configurado para recibir datos e información dirigidos entre la red 140 y uno o más terminales de usuario 150. El terminal de nodo de acceso 130 puede formatear los datos y la información para su suministro a terminales de usuario 150 respectivos. De manera similar, el terminal de nodo de acceso 130 puede estar configurado para recibir señales procedentes del satélite de comunicaciones 120 (p. ej., procedentes de uno o más terminales de usuario 150) dirigidas a un destino accesible a través de la red 140. El terminal de nodo de acceso 130 también puede formatear las señales recibidas para su transmisión por la red 140.

La(s) red(es) 140 puede(n) ser cualquier tipo de red y puede(n) incluir, por ejemplo, Internet, una red IP, una intranet, una red de área extensa (WAN, por sus siglas en inglés), una red de área local (LAN, por sus siglas en inglés), una red privada virtual (VPN, por sus siglas en inglés), una red LAN virtual (VLAN, por sus siglas en inglés), una red de fibra óptica, una red híbrida coaxial/fibra, una red por cable, red telefónica pública conmutada (PSTN, por sus siglas en inglés), una red pública de datos conmutada (PSDN, por sus siglas en inglés), una red móvil terrestre pública y/o cualquier otro tipo de red que admita comunicaciones entre dispositivos tales como los descritos en la presente memoria. La(s) red(es) 140 puede(n) incluir tanto conexiones cableadas como inalámbricas, así como enlaces ópticos. La(s) red(es) 140 puede(n) conectar el terminal de nodo de acceso 130 a otros terminales de nodo de acceso que pueden estar en comunicación con el satélite de comunicaciones 120 o con otros satélites.

Uno o más dispositivos de red 141 pueden acoplarse al terminal de nodo de acceso 130 y pueden controlar aspectos del sistema de comunicaciones vía satélite 100. En varios ejemplos, un dispositivo de red 141 puede ocupar la misma posición que, o, si no, estar ubicado cerca de, el terminal de nodo de acceso 130, o puede ser una instalación remota que se comunica con el terminal de nodo de acceso 130 y/o la(s) red(es) 140 a través de enlace(s) de comunicaciones cableado(s) y/o inalámbrico(s).

La figura 1B ilustra un conjunto de antena 121 de un satélite de comunicaciones 120 que admite una formación de haces flexible de comunicaciones vía satélite, de acuerdo con aspectos de la presente invención. Tal y como se muestra en la figura 1B, el conjunto de antena 121 puede incluir un conjunto de agrupaciones de alimentación 127 y un reflector 122 que está conformado para tener una región focal 123 en la que se concentran señales electromagnéticas (p. ej., unas señales electromagnéticas entrantes 180) cuando se reciben de una fuente distante. Igualmente, una señal emitida por un conjunto de agrupaciones de alimentación 127 y ubicada en la región focal 123 será reflejada por el reflector 122 en una onda plana saliente (p. ej., unas señales electromagnéticas salientes 180). El conjunto de agrupaciones de alimentación 127 y el reflector 122 pueden estar asociados a un patrón de antena nativo formado por el compuesto de patrones de elemento de alimentación nativos para cada uno de una pluralidad de elementos de alimentación 128 del conjunto de agrupaciones de alimentación 127.

Un satélite de comunicaciones 120 puede funcionar según un patrón de antena nativo del conjunto de antena 121 cuando el satélite de comunicaciones 120 está en una órbita de servicio, tal y como se describe en la presente memoria. El patrón de antena nativo puede basarse, al menos en parte, en un patrón de elementos de alimentación 128 de un conjunto de agrupaciones de alimentación 127, una posición relativa (p. ej., una distancia de separación focal 129) de un conjunto de agrupaciones de alimentación 127 con respecto a un reflector 122, etc. El patrón de antena nativo 220 puede estar asociado a una zona de cobertura de patrón de antena nativo. Los conjuntos de antena 121 descritos en la presente memoria pueden diseñarse para admitir una zona de cobertura de servicio concreta con la zona de cobertura de patrón de antena nativo de un conjunto de antena 121, y pueden determinarse diversas características de diseño computacionalmente (p. ej., por análisis o simulación) y/o medirse experimentalmente (p. ej., en un rango de prueba de antena o durante el uso real).

Tal y como se muestra en la figura 1B, el conjunto de agrupaciones de alimentación 127 del conjunto de antena 121 está ubicado entre el reflector 122 y la región focal 123 del reflector 122. Específicamente, el conjunto de agrupaciones de alimentación 127 está ubicado a una distancia de separación focal 129 de la región focal 123. En consecuencia, el conjunto de agrupaciones de alimentación 127 del conjunto de antena 121 puede estar ubicado en una posición desenfocada con respecto al reflector 122. El conjunto de antena 121 también puede incluir un accionador 124, que puede prever un cambio de patrón de antena nativo como el que se describe en la presente memoria. Por ejemplo, el accionador 124 puede ser un accionador lineal acoplado entre el reflector 122 y el conjunto de agrupaciones de alimentación 127, que proporciona un cambio en la distancia de separación focal 129 para proporcionar el cambio de patrón de antena nativo. Un accionador lineal 124 puede estar limitado para moverse en una dirección, que en algunos ejemplos puede estar alineada a lo largo de una dirección que se encuentra predominantemente entre un centro del reflector conformado 122 y la región focal 123 del reflector conformado 122. Aunque en la figura 1B se ilustra como un conjunto de agrupaciones de alimentación de separación directa 127, se puede utilizar un conjunto de agrupaciones de alimentación frontal 127, así como otros tipos de configuraciones, incluido el uso de un reflector secundario (p. ej., una antena de Cassegrain, etc.).

La figura 1C ilustra un conjunto de agrupaciones de alimentación 127 de un conjunto de antena 121 que admite una formación de haces flexible de comunicaciones vía satélite, de acuerdo con aspectos de la presente invención. Tal y como se muestra en la figura 1C, el conjunto de agrupaciones de alimentación 127 puede tener múltiples elementos de alimentación de antena 128 para comunicar señales (p. ej., señales asociadas a un servicio de comunicaciones, señales asociadas a una configuración o control del satélite de comunicaciones 120, etc.).

Tal y como se emplea en la presente memoria, un elemento de alimentación 128 puede referirse a un elemento de antena de recepción, a un elemento de antena de transmisión, o a un elemento de antena configurado para admitir tanto la transmisión como la recepción (p. ej., un elemento transceptor). Un elemento de antena de recepción puede incluir un transductor físico (o transductor de RF) que convierte una señal electromagnética en una señal eléctrica, y la expresión elemento de antena de transmisión puede referirse a un elemento que incluye un transductor físico que emite una señal electromagnética cuando es excitado por una señal eléctrica. En algunos casos, el mismo transductor físico puede utilizarse para transmisión y recepción.

Cada elemento de alimentación 128 puede incluir, por ejemplo, una bocina de alimentación, un transductor de polarización (p. ej., una bocina polarizada con septo, que puede funcionar como dos elementos combinados con polarizaciones diferentes), un bocina multibanda y multipuerto (p. ej., una doble banda de 20 GHz/30 GHz con doble polarización LHCP/RHCP), una ranura alojada en una cavidad, una antena F invertida, una guiaondas ranurada, una antena Vivaldi, una antena helicoidal, una antena de bucle, una antena de parche o cualquier otra configuración de un elemento de antena o combinación de subelementos interconectados. Cada uno de los elementos de alimentación 128 también puede incluir, o, si no, estar acoplado a, un transductor de señal de RF, un amplificador de bajo ruido (LNA, por sus siglas en inglés) o un amplificador de potencia (PA, por sus siglas en inglés), y puede acoplarse con transpondedores en el satélite de comunicaciones 120 que pueden realizar otro procesamiento de señales tal como una conversión de frecuencia, un procesamiento de formación de haces y procesamientos similares.

El reflector 122 puede estar configurado para reflejar las señales transmitidas entre el conjunto de agrupaciones de alimentación 127 y uno o más dispositivos de destino (p. ej., unos terminales de usuario 150, unos terminales de nodo de acceso 130, etc.). Cada elemento de alimentación 128 del conjunto de agrupaciones de alimentación 127 puede estar asociado a un patrón de elemento de alimentación nativo respectivo, que puede estar asociado, además, a una zona de cobertura de patrón de alimentación nativo proyectada (p. ej., según se proyecta sobre una superficie terrestre, un plano o un volumen después de su reflexión desde el reflector 122). La colección de zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo para una antena de múltiples alimentadores puede denominarse patrón de antena nativo. El conjunto de agrupaciones de alimentación 127 puede incluir cualquier número de elementos de alimentación 128 (p. ej., decenas, cientos, miles, etc.), que pueden estar dispuestos en cualquier disposición adecuada (p. ej., un sistema lineal, un sistema arqueado, un sistema plano, un sistema en panal de abeja, un sistema poliédrico, un sistema esférico, un sistema elipsoidal o combinaciones de los mismos). Aunque en la figura 1C cada elemento de alimentación 128 se muestra como si fuera circular, los elementos de alimentación 128 pueden tener otras formas, tales como cuadrada, rectangular, hexagonal y otras.

Las figuras 2A a 2D ilustran ejemplos de características de antena para un conjunto de antena 121-a que tiene un conjunto de agrupaciones de alimentación 127-a ubicado en una región focal 123 de un reflector conformado 122-a, de acuerdo con aspectos de la presente invención.

En la figura 2A se muestra un diagrama 201 de patrones de elemento de alimentación nativos 210-a asociados a los elementos de alimentación 128-a del conjunto de agrupaciones de alimentación 127-a. Específicamente, el diagrama 201 ilustra unos patrones de elemento de alimentación nativos 210-a-1, 210-a-2 y 210-a-3 asociados a unos elementos de alimentación 128-a-1, 128-a-2 y 128-a-3, respectivamente. Los patrones de elemento de alimentación nativos 210-a pueden representar el patrón de radiación espacial asociado a cada uno de los respectivos elementos de alimentación 128. Por ejemplo, cuando el elemento de alimentación 128-a-2 está transmitiendo, las señales electromagnéticas transmitidas pueden salir rebotadas del reflector 122-a y propagarse en un patrón de elemento de alimentación nativo generalmente cónico 210-a-2 (aunque son posibles otras formas dependiendo de las características de un elemento de alimentación 128 y/o del reflector 122). Aunque solo se muestran tres patrones de elemento de alimentación nativos 210-a para el conjunto de antena 121-a, cada uno de los elementos de alimentación 128 de un conjunto de antena 121 está asociado a un respectivo patrón de elemento de alimentación nativo 210. El patrón compuesto de los patrones de elemento de alimentación nativos 210-a asociados al conjunto de antena 121-a (p. ej., los patrones de elemento de alimentación nativos 210-a-1, 210-a-2 y 210-a-3 otros patrones de elemento de alimentación nativos 210-a que no se ilustran) puede denominarse patrón de antena nativo 220-a.

Cada uno de los elementos de alimentación 128-a también puede estar asociado a una zona de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211-a (p. ej., las zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211 -a-1, 211-a-2 y 211-a-3 asociadas a los elementos de alimentación 128-a-1, 128-a-2 y 128-a-3, respectivamente), que representa la proyección de los patrones de elemento de alimentación nativos 210-a en una superficie de referencia (p. ej., el suelo o algún otro plano o superficie de referencia). Una zona de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211 puede representar una zona en la cual varios dispositivos (p. ej., terminales de nodo de acceso 130 y/o terminales de usuario 150) pueden recibir señales transmitidas por un elemento de alimentación 128 respectivo. Adicionalmente o como alternativa, una zona de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211 puede representar una zona en la cual las transmisiones procedentes de varios dispositivos pueden ser recibidas por un elemento de alimentación 128 respectivo. Por ejemplo, un dispositivo ubicado en una zona de interés 230-a, ubicada dentro de la zona de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211-a-2, puede recibir señales transmitidas por el elemento de alimentación 128-a-2 y puede tener transmisiones recibidas por el elemento de alimentación 128-a-2. La zona compuesta de las zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211-a asociadas al conjunto de antena 121-a (p. ej., las zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211 -a-1, 211-a-2 y 211-a-2 y otras zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211-a que no se ilustran) puede denominarse zona de cobertura de patrón de antena nativo 221-a. Cabe entenderse que el diagrama 201 no está dibujado a escala y que las zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211 son cada una, en general, mucho más grandes que el reflector 122-a. Al estar el conjunto de agrupaciones de alimentación 127-a ubicado en una región focal 123 del reflector 122-a, los patrones de elemento de alimentación nativos 210-a no se solapan sustancialmente en la región de la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221-a y, por tanto, las zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211-a no se solapan sustancialmente. Por lo tanto, cada posición en la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221-a está asociada a uno o a un pequeño número (p. ej., 3 o menos) de elementos de alimentación 128.

En la figura 2B se muestra un diagrama 202 que ilustra la recepción de señales del conjunto de antena 121-a para las transmisiones 240-a procedentes del punto de interés 230-a. Las transmisiones 240-a procedentes del punto de interés 230-a pueden iluminar todo el reflector 122-a, o alguna parte del reflector 122-a, y luego enfocarse y dirigirse hacia el conjunto de agrupaciones de alimentación 127-a según la forma del reflector 122-a y el ángulo de incidencia de la transmisión 240 en el reflector 122-a. Al estar el conjunto de agrupaciones de alimentación 127-a ubicado en una región focal 123 del reflector 122-a, las transmisiones 240-a pueden enfocarse en un solo elemento de alimentación (p. ej., el elemento de alimentación 128-a-2, asociado a la zona de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211-a-2 en la cual está ubicado el punto de interés 230-a), o, si está ubicado en una zona de solapamiento de las zonas de cobertura de patrón de alimentación nativo 211-a, a un pequeño número (p. ej., 3 o menos) de elementos de alimentación 128-a.

En la figura 2C se muestra un diagrama 203 de unos perfiles de ganancia de patrón de elemento de alimentación nativo 250-a asociados a tres elementos de alimentación de antena 128-a del conjunto de agrupaciones de alimentación 127-a, con referencia a ángulos medidos con respecto a un ángulo de desfase cero 235-a. Por ejemplo, unos perfiles de ganancia de patrón de elemento de alimentación nativo 250- a-1, 250-a-2 y 250-a-3 pueden estar asociados a unos elementos de alimentación de antena 128-a-1, 128-a-2 y 128-a-3, respectivamente, y, por lo tanto, pueden representar los perfiles de ganancia de los patrones de elemento de alimentación nativos 210-a-1, 210-a-2 y 210- a-3. Tal y como se muestra en el diagrama 203, la ganancia de cada perfil de ganancia de patrón de elemento de alimentación nativo 250 puede atenuarse en ángulos de desfase en cualquier dirección de la ganancia máxima. En el diagrama 203, un nivel de contorno de haz 255-a puede representar un nivel de ganancia deseado (p. ej., para proporcionar una velocidad de información deseada, etc.) para admitir un servicio de comunicaciones a través del conjunto de antena 121-a, que puede utilizarse por lo tanto para definir un límite de las respectivas zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211-a (p. ej., las zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211 -a-1,211 -a-2 y 211 -a-3). El nivel de contorno de haz 255-a puede representar, por ejemplo, una atenuación de -1 dB, -2 dB o -3 dB de la ganancia máxima, o puede definirse por una intensidad de señal absoluta, nivel de SNR o de SINR. Aunque solo se muestran tres perfiles de ganancia de patrón de elemento de alimentación nativo 250-a, otros perfiles de ganancia de patrón de elemento de alimentación nativo 250-a pueden estar asociados a otros elementos de alimentación de antena 128-a.

En la figura 2D se muestra un diagrama 204 que ilustra una agrupación bidimensional de zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo idealizadas 211 de varios elementos de alimentación 128 del conjunto de agrupaciones de alimentación 127-a (p. ej., incluidos los elementos de alimentación 128-a-1, 128-a-2 y 128-a-3). Las zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211 pueden ilustrarse con respecto a una superficie de referencia (p. ej., un plano a una distancia del satélite de comunicaciones, un plano a cierta distancia del suelo, una superficie esférica a cierta elevación, una superficie del suelo, etc.) y pueden incluir, adicionalmente, un volumen adyacente a la superficie de referencia (p. ej., un volumen sustancialmente cónico entre la superficie de referencia y el satélite de comunicaciones, un volumen por debajo de la superficie de referencia, etc.). Las múltiples zonas de cobertura de patrón de alimentación nativo 211-a pueden formar colectivamente la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221-a. Aunque solo se ilustran ocho zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211- a, un conjunto de agrupaciones de alimentación 127 puede tener cualquier número de elementos de alimentación 128 (p. ej., menos de ocho o más de ocho), cada uno asociado a una zona de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211.

Los límites de cada zona de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211 pueden corresponder al patrón de elemento de alimentación nativo 210 respectivo en el nivel de contorno de haz 255-a, y la ganancia máxima de cada zona de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211 puede tener una ubicación designada con una ‘x’. Las zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211 -a-1, 211 -a-2 y 211-a-3 pueden corresponder a la proyección de los patrones de elemento de alimentación nativos asociados a los perfiles de ganancia de patrón de elemento de alimentación nativo 250-a-1, 250-a-2 y 250-a-3, respectivamente, donde el diagrama 203 ilustra los perfiles de ganancia de patrón de elemento de alimentación nativo 250 a lo largo de un plano de corte 260-a del diagrama 204. En el diagrama 204, como el conjunto de agrupaciones de alimentación 127-a está ubicado en una región focal del reflector 122-a, solo una parte relativamente pequeña de cada zona de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211 se solapa con una zona de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211 adyacente. Además, las ubicaciones que están generalmente dentro de una zona de cobertura de servicio (p. ej., una zona de cobertura total de una pluralidad de haces puntuales de un satélite de comunicaciones) caen dentro de la zona de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211 de dos o menos elementos de alimentación de antena 128. Por ejemplo, el conjunto de antena 121-a puede estar configurado para que se minimice la zona en la que se solapan más de dos zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211 (p. ej., pueden configurarse tres zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211 para intersecarse en o cerca de un punto, tal y como se muestra en la figura 2D, etc.). En algunos ejemplos, también puede decirse que esta condición tiene unos elementos de alimentación 128 de un conjunto de agrupaciones de alimentación 127, o zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211, en mosaico. En la presente memoria, las zonas de cobertura de patrón de alimentación nativo 211 se denominan idealizadas porque las zonas de cobertura se muestran siendo circulares en aras de la simplicidad. Sin embargo, en diversos ejemplos, una zona de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211 puede tener una forma distinta de un círculo (p. ej., una elipse, un hexágono, un rectángulo, etc.). Por lo tanto, las zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo en mosaico 211 pueden solaparse más entre sí (p. ej., en algunos casos pueden solaparse más de tres zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211) que lo que se muestra en el diagrama 204.

Las figuras 3A a 3D ilustran ejemplos de características de antena para un conjunto de antena 121-b que tiene un conjunto de agrupaciones de alimentación 127-b que funciona en una posición desenfocada, de acuerdo con aspectos de la presente invención. Cuando el conjunto de agrupaciones de alimentación 127-b no está ubicado en una región focal 123 de un conjunto de antena 121, puede entenderse que el conjunto de antena 121 funciona en un estado desenfocado. En un estado desenfocado, un conjunto de antena 121 difunde las transmisiones recibidas de una ubicación dada a más de los elementos de alimentación de antena 128, y difunde la potencia transmitida desde un elemento de alimentación 128 en una zona más grande. Así, cada patrón de elemento de alimentación nativo 210 tiene un ancho de haz mayor, y hay una mayor cantidad de solapamiento entre patrones de elemento de alimentación nativos 210. Según el ejemplo de las figuras 3A a 3D, el estado desenfocado puede proporcionarse ubicando el conjunto de agrupaciones de alimentación 127-b entre el reflector 122-b y una región focal 123 del reflector 122-b (p. ej., separado por la distancia de separación focal 129), tal y como se muestra en la figura 1B.

En la figura 3A se muestra un diagrama 301 de patrones de elemento de alimentación nativos 210-a asociados a elementos de alimentación 128-a del conjunto de agrupaciones de alimentación 127-a. Específicamente, el diagrama 301 ilustra unos patrones de elemento de alimentación nativos 210-a-1, 210-a-2 y 210-a-3 asociados a unos elementos de alimentación 128-a-1, 128-a-2 y 128-a-3, respectivamente. Aunque solo se muestran tres patrones de elemento de alimentación nativos 210-b para el conjunto de antena 121-b, cada uno de los elementos de alimentación 128 de un conjunto de antena 121 está asociado a un respectivo patrón de elemento de alimentación nativo 210. El patrón compuesto de los patrones de elemento de alimentación nativos 210-a asociados al conjunto de antena 121-b (p. ej., los patrones de elemento de alimentación nativos 210-b-1, 210-b-2 y 210-b-2 y otros patrones de elemento de alimentación nativos 210-b que no se ilustran) puede denominarse patrón de antena nativo 220-b.

Cada uno de los elementos de alimentación 128-b también puede estar asociado a una zona de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211-a (p. ej., unas zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211 -b-1, 211 -b-2 y 211 -b-3 asociadas a unos elementos de alimentación 128-b-1, 128-b-2 y 128-b-3, respectivamente), que representa la proyección de los patrones de elemento de alimentación nativos 210-b en una superficie de referencia (p. ej., el suelo o algún otro plano o superficie de referencia). La zona compuesta de las zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211-b asociadas al conjunto de antena 121-b (p. ej., las zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211 -b-1,211 -b-2, 211 -b-2 y otras zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211-b que no se ilustran) pueden denominarse zona de cobertura de patrón de antena nativo 221-b. Debido a que el conjunto de agrupaciones de alimentación 127-b está funcionando en una posición desenfocada con respecto al reflector 122-b, los patrones de elemento de alimentación nativos 210-b, y, por tanto, las zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211-b, se solapan sustancialmente. Por lo tanto, cada posición en la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221-b puede estar asociada a una pluralidad de elementos de alimentación 128.

En la figura 3B se muestra un diagrama 302 que ilustra la recepción de señales del conjunto de antena 121-b para unas transmisiones 240-b procedentes de un punto de interés 230-b. Las transmisiones 240-b procedentes del punto de interés 230-b pueden iluminar todo el reflector 122-b, o alguna parte del reflector 122-b, y después enfocarse y dirigirse hacia el conjunto de agrupaciones de alimentación 127-b según la forma del reflector 122-b y el ángulo de incidencia de la transmisión 240 en el reflector 122-b. Debido a que el conjunto de agrupaciones de alimentación 127-b está funcionando en una posición desenfocada con respecto al reflector 122-b, las transmisiones 240-b pueden enfocarse en una pluralidad de elementos de alimentación 128 (p. ej., los elementos de alimentación 128-b-1, 128-b-2 y 128-b-3, asociados a las zonas de cobertura de patrón de alimentación nativo 211 -b-1, 211-b- 2 y 211 -b-3, cada una de las cuales contiene el punto de interés 230-b).

En la figura 3C se muestra un diagrama 303 de unos perfiles de ganancia de patrón de elemento de alimentación nativo 250-a asociados a tres elementos de alimentación de antena 128-a del conjunto de agrupaciones de alimentación 127-a, con referencia a unos ángulos medidos con respecto a un ángulo de desfase cero 235-a. Por ejemplo, unos perfiles de ganancia de patrón de elemento de alimentación nativo 250-a-1, 250-a-2 y 250-a-3 pueden estar asociados a unos elementos de alimentación de antena 128-a-1, 128-a-2 y 128-a-3, respectivamente, y, por lo tanto, pueden representar los perfiles de ganancia de los patrones de elemento de alimentación nativos 210-a-1, 210-a-2 y 210-a-3. Tal y como se muestra en el diagrama 303, la ganancia de cada perfil de ganancia de patrón de elemento de alimentación nativo 250-b puede atenuarse en unos ángulos desfasados en cualquiera de las direcciones con respecto a la ganancia máxima. En el diagrama 303, un nivel de contorno de haz 255-b puede representar un nivel de ganancia deseado (p. ej., para proporcionar una velocidad de información deseada, etc.) para admitir un servicio de comunicaciones a través del conjunto de antena 121 -b, que por lo tanto puede utilizarse para definir un límite de las respectivas zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211-b (p. ej., las zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211-b-1,211 -b-2 y 211 -b-3). El nivel de contorno de haz 255-b puede representar, por ejemplo, una atenuación de -1 dB, -2 dB o -3 dB de la ganancia máxima, o puede definirse por una intensidad de señal absoluta, nivel de SNR o de SINR. Aunque solo se muestran tres perfiles de ganancia de patrón de elemento de alimentación nativo 250-b, otros perfiles de ganancia de patrón de elemento de alimentación nativo 250-b pueden estar asociados a otros elementos de alimentación de antena 128-b.

Tal y como se muestra en el diagrama 303, cada uno de los perfiles de ganancia de patrón de elemento de alimentación nativo 250-b puede intersecarse con otro perfil de ganancia de patrón de elemento de alimentación nativo 250-b en una parte sustancial del perfil de ganancia por encima del nivel de contorno de haz 255-b. En consecuencia, el diagrama 303 ilustra una disposición de perfiles de ganancia de patrón de elementos de alimentación nativo 250 en la que múltiples elementos de alimentación de antena 128 de un conjunto de agrupaciones de alimentación 127 pueden admitir un servicio de comunicaciones en un ángulo particular (p. ej., en una dirección particular del patrón de antena nativo 220-b). En algunos ejemplos, puede decirse que este estado tiene unos elementos de alimentación 128 de un conjunto de agrupaciones de alimentación 127, o zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211, con un alto grado de solapamiento.

En la figura 3D se muestra un diagrama 304 que ilustra una agrupación bidimensional de zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo idealizadas 211 de varios elementos de alimentación 128 del conjunto de agrupaciones de alimentación 127-a (p. ej., incluidos los elementos de alimentación 128-a-1, 128-a-2 y 128-a-3). Las zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211 pueden ilustrarse con respecto a una superficie de referencia (p. ej., un plano a una distancia del satélite de comunicaciones, un plano a cierta distancia del suelo, una superficie esférica a cierta elevación, una superficie del suelo, etc.) y pueden incluir, adicionalmente, un volumen adyacente a la superficie de referencia (p. ej., un volumen sustancialmente cónico entre la superficie de referencia y el satélite de comunicaciones, un volumen por debajo de la superficie de referencia, etc.). Las múltiples zonas de cobertura de patrón de alimentación nativo 211-b pueden formar colectivamente la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221-b. Aunque solo se ilustran ocho zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211-b, un conjunto de agrupaciones de alimentación 127 puede tener cualquier número de elementos de alimentación 128 (p. ej., menos de ocho o más de ocho), cada uno asociado a una zona de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211.

Los límites de cada zona de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211 pueden corresponder al patrón de elemento de alimentación nativo 210 respectivo en el nivel de contorno de haz 255-b, y la ganancia máxima de cada zona de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211 puede tener una ubicación designada con una ‘x’. Las zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211 -b-1, 211 -b-2 y 211 -b-3 pueden corresponder a la proyección de los patrones de elemento de alimentación nativos asociados a los perfiles de ganancia de patrón de elemento de alimentación nativo 250-b-1, 250-b-2 y 250-b-3, respectivamente, donde el diagrama 303 ilustra los perfiles de ganancia de haz a lo largo de un plano de corte 260-b del diagrama 304. En el diagrama 304, debido a que el conjunto de agrupaciones de alimentación 127-a está ubicado en una posición desenfocada con respecto al reflector 122-b, una parte sustancial (p. ej., una mayor parte) de cada zona de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211 se solapa con una zona de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211 adyacente. Además, las ubicaciones que están generalmente dentro de una zona de cobertura de servicio (p. ej., una zona de cobertura total de una pluralidad de haces puntuales de un satélite de comunicaciones) caen dentro de la zona de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211 de dos o más elementos de alimentación de antena 128. Por ejemplo, el conjunto de antena 121-b puede estar configurado para que se maximice la zona donde se solapan más de dos zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211. En algunos ejemplos, también puede decirse que este estado tiene unos elementos de alimentación 128 de un conjunto de agrupaciones de alimentación 127, o zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211, con un alto grado de solapamiento. Aunque solo se ilustran ocho zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211, un conjunto de agrupaciones de alimentación 127 puede tener cualquier número de elementos de alimentación de antena 128, asociados a las zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211 de una manera similar.

En algunos casos, para un conjunto de agrupaciones de alimentación 127 que funciona en una posición desenfocada, una cantidad sustancial (p. ej., más de la mitad) de una zona de cobertura de servicio (p. ej., una zona de cobertura total de una pluralidad de haces puntuales de un satélite de comunicaciones) se encuentra dentro de los límites de las zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211 de varios (p. ej., más de 2 o más de 3) elementos de alimentación de antena 128. En un caso así, al menos un punto está dentro de los límites de al menos el 50 % de las zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211 del conjunto de agrupaciones de alimentación 127. En otro caso, al menos un 10 por ciento de una zona de cobertura de servicio se encuentra dentro de los límites de al menos el 25 % de las zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211. En otro caso, al menos el 20 % de una zona de cobertura de servicio se encuentra dentro de los límites de al menos el 20 % de las zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211. En otro caso, al menos el 30 % de la zona de cobertura de servicio se encuentra dentro de los límites de al menos el 10 % de las zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211. En otro caso, al menos el 50 % de la zona de cobertura de servicio se encuentra dentro de los límites de al menos 4 zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211 distintas. Por ejemplo, para una zona de cobertura de servicio de 160,934 kilómetros cuadrados (100 millas cuadradas) y 200 elementos de alimentación 128, al menos un punto puede estar dentro de 100 zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211, al menos 16,093 kilómetros cuadrados 10 millas cuadradas pueden estar dentro de 50 zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211, al menos 32,187 kilómetros cuadrados (20 millas cuadradas) pueden estar dentro de 40 zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211, al menos 48,28 kilómetros cuadrados (30 millas cuadradas) pueden estar dentro de 20 zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211 o al menos 80,4672 kilómetros cuadrados (50 millas cuadradas) pueden estar dentro de 4 o más de las zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211. Sin embargo, en algunos casos, más de una de estas relaciones puede cumplirse.

En algunos casos, puede utilizarse un único conjunto de antena 121 para transmitir y recibir señales entre los terminales de usuario 150 o los terminales de nodo de acceso 130. En otros ejemplos, un satélite de comunicaciones 120 puede incluir conjuntos de antena 121 independientes para recibir señales y transmitir señales. Un conjunto de antena de recepción 121 de un satélite de comunicaciones 120 puede apuntar generalmente a la misma zona de cobertura de servicio que un conjunto de antena de transmisión 121 del satélite de comunicaciones 120. Así, algunas zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211 para los elementos de alimentación de antena 128 configurados para la recepción pueden corresponder naturalmente a zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211 para los elementos de alimentación de antena 128 configurados para la transmisión. En estos casos, los elementos de alimentación de antena de recepción 128 pueden correlacionarse de manera similar a sus correspondientes elementos de alimentación de antena de transmisión 128 (p. ej., con patrones de agrupación similares de distintos conjuntos de agrupaciones de alimentación 127, con conexiones cableadas y/o de circuito similares al soporte físico de procesamiento de señales, configuraciones y/o algoritmos informáticos similares, etc.), lo cual produce un procesamiento de señales y unas rutas de señal similares para transmitir y recibir zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211. En algunos casos, sin embargo, puede resultar ventajoso asignar los elementos de alimentación de antena de recepción 128 y los elementos de alimentación de antena de transmisión 128 de maneras diferentes.

En algunos ejemplos, una pluralidad de patrones de elemento de alimentación nativos 210 con un alto grado de solapamiento puede combinarse mediante formación de haces para proporcionar uno o más haces puntuales 125. La formación de haces para obtener un haz puntual 125 puede realizarse ajustando la fase de señal (o retardo de tiempo) y/o la amplitud de señal de señales transmitidas y/o recibidas por múltiples elementos de alimentación 128 de uno o más conjuntos de agrupaciones de alimentación 127 que tienen zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211 solapadas. Para las transmisiones (p. ej., procedentes de unos elementos de alimentación transmisores 128 de un conjunto de agrupaciones de alimentación 127), se ajustan las fases relativas, y a veces las amplitudes, de las señales transmitidas para que la energía transmitida por los elementos de alimentación 128 se superponga constructivamente en una ubicación deseada (p. ej., en una ubicación de una zona de cobertura de haces puntuales 126). Este ajuste de fase y/o de amplitud se denomina habitualmente aplicar pesos de haz (p. ej., coeficientes de formación de haces) a las señales transmitidas. Para la recepción (p. ej., por unos elementos de alimentación de antena receptores 128 de un conjunto de agrupaciones de alimentación 127, etc.), se ajustan las fases relativas, y a veces las amplitudes, de las señales recibidas (p. ej., mediante la aplicación de pesos de haz iguales o diferentes) para que la energía recibida procedente de una ubicación deseada (p. ej., en una ubicación de una zona de cobertura de haces puntuales 126, etc.) por los elementos de alimentación de antena 128 se superponga constructivamente para una zona de cobertura de haces puntuales 126 determinada. La expresión formación de haces puede utilizarse para referirse a la aplicación de pesos de haz, ya sea para la transmisión, la recepción o ambas. Los formadores de haces adaptables incluyen la función de cálculo dinámico de los pesos de haz. Calcular los pesos de haz puede requerir el descubrimiento directo o indirecto de las características del canal de comunicación. Los procesos de cálculo de pesos de haz y de aplicación de pesos de haz pueden realizarse en los mismos o en distintos componentes de sistema.

Los haces puntuales 125 pueden orientarse, formarse selectivamente y/o, si no, reconfigurarse mediante la aplicación de distintos pesos de haz. Por ejemplo, pueden variarse en el tiempo un número de patrones de elemento de alimentación nativos activos, unas zonas de cobertura de haces puntuales 126, un tamaño de haces puntuales, una ganancia relativa de patrones de elemento de alimentación nativos y/o de haces puntuales 125 y otros parámetros. Tal versatilidad resulta deseable en ciertas situaciones. Los conjuntos de antena 121 que aplican formación de haces pueden formar generalmente unos haces puntuales relativamente estrechos 125, y pueden ser capaces de formar haces puntuales 125 que tienen características de ganancia mejoradas. Los haces puntuales estrechos 125 pueden permitir que las señales transmitidas en un haz se distingan de las señales transmitidas en otros haces puntuales 125 para evitar interferencias, por ejemplo. En consecuencia, los haces puntuales estrechos 125 pueden permitir que la frecuencia y la polarización se reutilicen en mayor medida que cuando se forman haces puntuales más grandes 125. Por ejemplo, los haces puntuales 125 que se forman de manera estrecha pueden dar servicio a dos zonas de cobertura de haces puntuales discontinuas 126 que no están solapadas, mientras que puede hacerse que los haces puntuales solapados 125 sean ortogonales en frecuencia, polarización o tiempo. Una mayor reutilización mediante el uso de haces puntuales 125 más pequeños puede aumentar la cantidad de datos transmitidos y/o recibidos. Adicionalmente o como alternativa, la formación de haces puede utilizarse para proporcionar una atenuación progresiva de ganancia más nítida en el borde de haz puede permitir una mayor ganancia de haz a través de una parte más grande de un haz puntual 125. Por tanto, las técnicas de formación de haces pueden ser capaces de proporcionar una mayor reutilización de frecuencias y/o una mayor capacidad del sistema para una cantidad dada de ancho de banda del sistema.

Algunos satélites de comunicaciones 120 pueden usar una formación de haces incorporada (OBBF, por sus siglas en inglés) para orientar electrónicamente señales transmitidas y/o recibidas a través de una agrupación de elementos de alimentación 128. Por ejemplo, un satélite de comunicaciones 120 puede tener una capacidad de formación de haces incorporada de alimentación múltiple de agrupación en fase por haz (MFPB, por sus siglas en inglés). Los pesos de haz pueden calcularse en un centro de cálculo en tierra (p. ej., en un terminal de nodo de acceso 130, en un dispositivo de red 141, en un gestor de servicio de comunicaciones, etc.) y luego transmitirse al satélite de comunicaciones 120, o pueden preconfigurarse en el satélite de comunicaciones 120 para su aplicación a bordo.

En algunos casos, puede ser necesaria una capacidad de procesamiento significativa en el satélite de comunicaciones 120 para controlar la fase y la ganancia de cada elemento de alimentación 128 que se utilice para formar haces puntuales 125. Tal capacidad de procesamiento puede aumentar la complejidad de un satélite de comunicaciones 120. Así, en algunos casos, los satélites de comunicaciones 120 pueden funcionar con una formación de haces en tierra (GBBF, por sus siglas en inglés) para reducir la complejidad del satélite de comunicaciones 120 mientras todavía se aporta la ventaja de formar electrónicamente haces puntuales estrechos 125.

Las figuras 4A y 4B ilustran un ejemplo de formación de haces para formar zonas de cobertura de haces puntuales 126 a partir de una zona de cobertura de patrón de antena nativo 221-c proporcionada por un conjunto de antena 121 que funciona en un estado desenfocado, de acuerdo con aspectos de la presente invención. En la figura 4A, el diagrama 400 ilustra la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221-c, que incluye múltiples zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211 proporcionadas mediante el uso de un conjunto de antena de alimentación múltiple desenfocado 121. Cada una de las zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211 puede estar asociada a un elemento de alimentación 128 respectivo de un conjunto de agrupaciones de alimentación 127 del conjunto de antena 121. En la figura 4B, el diagrama 450 muestra un patrón de zonas de cobertura de haces puntuales 126 en una zona de cobertura de servicio 410 de los Estados Unidos continentales. Las zonas de cobertura de haces puntuales 126 pueden proporcionarse mediante la aplicación de coeficientes de formación de haces a señales transportadas a través de los elementos de alimentación 128 asociados a las múltiples zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211 de la figura 4A.

Cada una de las zonas de cobertura de haces puntuales 126 puede tener un haz puntual 125 asociado que puede admitir un servicio de comunicaciones dentro de las zonas de cobertura de haces puntuales 126 respectivas. Cada uno de los haces puntuales 125 puede formarse a partir de un compuesto de señales transportadas a través de múltiples elementos de alimentación 128 para aquellas zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211 que incluyan la zona de cobertura de haces puntuales 126 respectiva. Por ejemplo, un haz puntual 125 asociado a la zona de cobertura de haces puntuales 126-c que se muestra en la figura 4B puede ser un compuesto de señales de los ocho elementos de alimentación 128 asociados a las zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211-c mostradas con líneas continuas oscuras en la figura 5A. En varios ejemplos, los haces puntuales 125 con zonas de cobertura de haces puntuales 126 solapadas pueden ser ortogonales en frecuencia, polarización y/o tiempo, mientras que los haces puntuales 125 no solapados pueden no ser ortogonales entre sí (p. ej., un patrón de reutilización de frecuencias en mosaico). En otros ejemplos, los haces puntuales no ortogonales 125 pueden tener distintos grados de solapamiento, con técnicas de mitigación de interferencias tales como la codificación y modulación adaptable (ACM, por sus siglas en inglés), la supresión de interferencias o la codificación espacio-tiempo utilizada para gestionar la interferencia entre haces. Aunque se han analizado en general como haces puntuales de enlace descendente 125 generados mediante la aplicación de pesos de haz apropiados a las señales transmitidas desde los elementos de alimentación 128, los haces puntuales 125 para recibir comunicaciones de enlace ascendente también pueden procesarse por medio de formación de haces.

La formación de haces puede aplicarse a las señales transmitidas a través del satélite usando rutas de señal de recepción/transmisión OBBF o GBBF. En el caso de un enlace directo de la zona de cobertura de servicio 410, uno o más terminales de nodo de acceso 130 pueden transmitir respectivas señales de enlace ascendente directo 132 a un satélite de comunicaciones 120, que puede luego retransmitir múltiples señales de enlace descendente directo 172 a múltiples terminales de usuario 150 dentro de la zona de cobertura de servicio 410. Así, el servicio de comunicaciones proporcionado a las zonas de cobertura de haces puntuales 126 ilustradas en la figura 4B puede basarse en la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221-c del conjunto de antena, así como en los pesos de haz aplicados.

Aunque la zona de cobertura de servicio 410 se ha ilustrado como que se proporciona a través de un patrón sustancialmente uniforme de zonas de cobertura de haces puntuales 126 (p. ej., que tienen tamaños y cantidades de zona de cobertura de haces iguales o sustancialmente iguales), en algunos ejemplos, las zonas de cobertura de haces puntuales 126 para una zona de cobertura de servicio 410 pueden ser no uniformes. Por ejemplo, las zonas con mayor densidad de población pueden recibir servicio de haces puntuales 125 más pequeños, mientras que las zonas con menor densidad de población pueden recibir servicio de haces puntuales 125 más grandes. En algunos casos, los haces puntuales adyacentes 125 pueden solaparse sustancialmente entre sí. Por ejemplo, unos haces puntuales 125 adyacentes pueden configurarse para solaparse en una zona de gran densidad de población, lo que proporciona, por lo tanto, múltiples opciones para dar servicio a un gran número de usuarios. Adicionalmente o como alternativa, múltiples haces puntuales 125 de diferentes tamaños pueden configurarse para dar servicio a una zona, donde solo un subconjunto de los haces puntuales 125 está activo en un momento determinado. Así, las comunicaciones para unos terminales de usuario 150 particulares pueden asignarse a unos haces puntuales 125 que pueden llevar las comunicaciones con mayor eficacia (p. ej., admitir mejor modulación y tasa de codificación, etc.).

Las figuras 5A a 5E ilustran un ejemplo de ubicaciones de zonas de cobertura de haces puntuales 126 de una zona de cobertura de servicio 410-a durante distintas ranuras de tiempo del servicio de comunicaciones, de acuerdo con aspectos de la presente invención. En este ejemplo, el espectro asignado es W Hz, y hay disponibles dos polarizaciones (p. ej., LHCP y RHCP). En cualquier momento, pueden estar activos 40 haces puntuales 125 que tienen zonas de cobertura de haces puntuales 126 asociadas, 20 LHCP y 20 RHCP, aunque en implementaciones reales puede haber activos más o menos haces puntuales 125. Cada haz puntual 125 puede utilizar todos los W Hz del espectro asignado, pero solo una polarización. En otras realizaciones, cada haz puntual 125 puede utilizar solo una parte del espectro asignado. En el ejemplo descrito, una trama consiste en Q = 4 ranuras de tiempo, aunque las implementaciones reales pueden usar tramas con más o menos ranuras de tiempo. Durante cada ranura de tiempo, los haces puntuales de recepción y de transmisión para el usuario 125 pueden estar en distintas ubicaciones. El patrón de conmutación se puede repetir automáticamente al concluir cada trama o puede aplicarse una nueva definición de trama para variar el patrón de conmutación.

La figura 5A incluye un mapa de haces 500 que muestra ubicaciones ilustrativas de zonas de cobertura de haces puntuales 126 durante la primera ranura de tiempo de la trama. Una zona de cobertura de haces puntuales 126 marcada con una “L” en el centro indica un haz puntual LHCP 125, y una zona de cobertura de haces puntuales 126 marcada con una “ R” indica un haz puntual RHCP 125, aunque en otras realizaciones puede utilizarse cualquier número de otras polarizaciones (p. ej., polarizaciones lineales). Debido a los pequeños diámetros de zona de cobertura de haces puntuales, la gran extensión deseada de la zona de cobertura de servicio 410-a y el número relativamente pequeño de haces puntuales 125 activos en un momento dado, los haces que emplean la misma polarización durante una ranura de tiempo determinada pueden estar muy espaciados relativamente entre sí. Esto puede dar lugar a bajos niveles de interferencia entre los haces puntuales 125. La gran relación portadora/interferencia (P/I) resultante puede contribuir a aumentar la capacidad por haz puntual 125. La figura 5B incluye un mapa de haces 510 que muestra ubicaciones ejemplares de zonas de cobertura de haces puntuales 126 durante la segunda ranura de tiempo de la trama. La figura 5C incluye un mapa de haces 520 que muestra ubicaciones ejemplares de zonas de cobertura de haces puntuales 126 durante la tercera ranura de tiempo de la trama. La figura 5D incluye un mapa de haces 530 que muestra ubicaciones ejemplares de zonas de cobertura de haces puntuales 126 durante la cuarta ranura de tiempo de la trama. Tal y como se describe con mayor detalle más adelante, cada zona de cobertura de haces puntuales 126 que se muestra en las figuras 5A-5D puede ser parte de una ruta de recepción especializada, una ruta de transmisión especializada o una ruta de transmisión/recepción híbrida.

En cada uno de los mapas de haces mostrados en las figuras 5A-5D, los haces puntuales 125 de la misma polarización generalmente están muy espaciados entre sí (p. ej., a la distancia máxima posible). Este espaciado permite tener grandes valores de P/I al minimizar la interferencia por parte de otros haces puntuales activos de la misma polarización. La selección de las ubicaciones reales para las zonas de cobertura de haces puntuales 126 puede depender de factores tales como una zona de cobertura de servicio 410 deseada, el diámetro de diversas zonas de cobertura de haces puntuales 126, el número de polarizaciones utilizadas y el número de ranuras de tiempo por trama. En las figuras 5A-5D se proporciona tan solo un ejemplo.

La figura 5E incluye un mapa de haces 540 que muestra una transparencia superpuesta compuesta de todas las zonas de cobertura de haces puntuales 126 durante las cuatro ranuras de tiempo (p. ej., la zona de cobertura de servicio 410-a). En la figura 5E, solo los haces puntuales 125 de la misma ranura de tiempo están activos al mismo tiempo. Solo los haces puntuales 125 de la misma ranura de tiempo y de la misma polarización (p. ej., LHCP o RHCP) tienen el potencial para interferir significativamente. Tal y como se ha mencionado anteriormente, la ubicación de estas zonas de cobertura de haces puntuales 126 puede seleccionarse para maximizar su separación espacial. Se pueden usar varios modelos geométricos para maximizar la separación de haces puntuales 125 de polarizaciones similares.

En la figura 6 se muestra una trama de salto de haces ilustrativa 600, de acuerdo con aspectos de la presente invención. En el ejemplo representado, hay Q = 16 ranuras de tiempo por trama, y cada ranura de tiempo ocupa un intervalo de 1,5 ms, lo cual da como resultado una duración de trama de salto de haces total de 24 ms. Un haz puntual 125, por lo tanto, puede estar activo en una zona de cobertura de haces puntuales 126 determinada durante un mínimo de 1,5 ms o 1 ranura de tiempo, aunque un haz puntual 125 puede estar activo en la misma célula durante más de 1 ranura de tiempo consecutiva dependiendo de las definiciones de ranura de tiempo incluidas en la definición de trama de saltos de haces. En algunas realizaciones, una sola región dentro de la zona de cobertura de servicio 410, denotada como una célula, podría tener solamente un haz puntual activo 125 en la región para una ranura de tiempo en la trama de salto de haces. La longitud de la trama de haces conmutables, por lo tanto, puede representar la posible duración de espera antes de que pueda transmitirse o recibirse la información. Puede ser deseable usar esta arquitectura para aplicaciones de baja latencia, tal como la voz, de tal manera que este retardo de la trama de haces conmutables debería hacerse insignificante con respecto a otros retardos inevitables. Por ejemplo, para un satélite en una órbita geosíncrona (GSO, por sus siglas en inglés), el retardo de ruta unidireccional (p. ej., un retardo de propagación de señales) es de aproximadamente 250 ms y es un retardo inevitable. Por lo tanto, la selección de una longitud de la trama de haces conmutables de aproximadamente 1/10 de este valor o menor hace que el retardo de la trama sea insignificante con respecto al tiempo de retardo inevitable de la ruta unidireccional. Por lo tanto para un satélite GSO un tamaño de trama del orden de 25 ms es generalmente adecuado. Unos tamaños de trama más cortos pueden no cambiar significativamente el retardo total experimentado, ya que está gobernado por el retardo de ruta unidireccional, y por lo general darán como resultado una mayor sobrecarga y un aumento de la complejidad debido al hecho de que los haces puntuales 125 están saltando más rápidamente. Por lo tanto, para la mayoría de las aplicaciones es adecuado un tamaño de trama de haces conmutables de aproximadamente 25 ms.

En otras realizaciones, más de un haz puntual 125 puede estar activo en una célula durante una sola trama. Por ejemplo, pueden asignarse prioridades a las regiones o células indicativas del máximo retardo aceptable para las aplicaciones soportadas con la región o célula. A continuación, pueden utilizarse unas prioridades asignadas, al menos en parte, para determinar el número de haces puntuales 125 activos en una región o célula particular por trama. Por ejemplo, para soportar aplicaciones de mayor ancho de banda o de latencia más baja dentro de una región o célula, se puede asignar a la región o célula una prioridad más alta que una región o célula que soporta un ancho de banda inferior o aplicaciones de latencia más alta. Las células o regiones que tienen asignadas prioridades más altas pueden tener más de un haz puntual 125 activo cubriendo esa célula o región en una sola trama. Se puede definir cualquier número de prioridades correspondientes a cualquier número de haces puntuales 125 activos para una célula individual por trama. Una sola célula puede tener un máximo de Q haces puntuales de transmisión 125 y de Q haces puntuales de recepción 125 activos en esa célula en una sola trama (p. ej., los haces están activos en la célula durante todas las ranuras de tiempo). En algunas realizaciones, un haz puntual de transmisión 125 y un haz puntual de recepción 125 pueden estar activos en la misma célula durante la misma ranura de tiempo, lo que permite tanto la transmisión como la recepción de datos en la misma ranura de tiempo.

En la figura 7 se muestra un diagrama de bloques para parte de una arquitectura satelital 700 ilustrativa, de acuerdo con aspectos de la presente invención. La arquitectura satelital 700 incluye un satélite 120-a con un primer conjunto de antena 121-c y un segundo conjunto de antena 121 -d, cada uno con unos respectivos conjuntos de agrupaciones de alimentación 127 que tienen una pluralidad de elementos de alimentación de antena 128. Los elementos de alimentación de antena 128 se muestran tanto para una polarización LHCP como para una polarización RHCP para admitir múltiples polarizaciones. En algunas realizaciones (no mostradas), la arquitectura satelital puede admitir solamente una única polarización. En otras realizaciones, la arquitectura satelital puede funcionar con una única polarización a pesar de que admita múltiples polarizaciones.

En la arquitectura satelital ilustrativa 700 se emplean dos conjuntos de antena 121-c y 121-d distintos, uno para la Rx (p. ej., el conjunto de antena 121 -c) y otro para la Tx p. ej., (el conjunto de antena 121 -c), pero también podría utilizarse un conjunto de antena de Tx/Rx integradas 121. Cada conjunto de antena incluye un reflector 122, que está iluminado por un conjunto de agrupaciones de alimentación 127 respectivo (p. ej., una agrupación en fase) que consta de L elementos de alimentación 128 en el conjunto de agrupaciones de alimentación 127. La arquitectura satelital 700 utiliza un reflector alimentado por agrupación en fase como su sistema satelital, pero, en otras realizaciones, puede utilizarse un conjunto de antena basado en una agrupación radiante directa (DRA, por sus siglas en inglés) o en cualquier otro tipo de agrupación en fase 121 que utilice una red de formación de haces. El conjunto de antena de Rx 121-c incluye un conjunto de agrupaciones de alimentación 127-c que tiene Lrx elementos de alimentación 128-c en la agrupación en fase, y la salida de cada puerto de elemento de alimentación (p. ej., señales de Rx de elemento de alimentación) puede estar conectada a un amplificador de bajo ruido (LNA, por sus siglas en inglés). Cada LNA puede ubicarse cerca del elemento de alimentación 128-c asociado para minimizar la temperatura de ruido de sistema. Idealmente, los LNA pueden estar unidos directamente a los elementos de alimentación 128-c, lo que dará como resultado una cifra óptima de ruido. La salida de cada uno de los 2 x Lrx LNA se encamina a la red de formación de haces (BFN, por sus siglas en inglés) de Rx 710-a, que está compuesta tanto por una sección LHCP como por una sección RHCP. Dado que la cifra de ruido del sistema está prácticamente determinada por los LNA, la BFN de Rx 710-a puede estar ubicada lejos de los LNA, con una interconexión de, por ejemplo, un cable coaxial o un guiaondas. La BFN de Rx 710-a podría tomar las 2 x Lrx entradas y proporcionar K señales de salida, cada una correspondiente a uno de los K haces puntuales de Rx 125. En este ejemplo, la BFN de Rx 710-a puede funcionar a la frecuencia de Rx y puede no proporcionar una traslación de frecuencia.

Las K salidas de la BFN de Rx 710-a tanto de la sección de LHCP como de la de RHCP pueden alimentarse a través de K secciones de hardware de ruta de señal. En algunas realizaciones se usa el mismo número de rutas para cada polarización disponible (p. ej., LHCP y RHCP), aunque en general puede haber un número diferente de rutas conectadas a las señales de cada polarización recibidas. Cada ruta de la arquitectura de tubo doblado consiste por lo general en un proceso de conversión de frecuencia, filtrado, y amplificación de ganancia seleccionable. Cuando se emplea una arquitectura de tubo doblado, no se realizan otras formas de procesamiento (p. ej., desmodulación, remodulación o reelaboración de las señales recibidas, como en un sistema “ regenerativo” ). Por ejemplo, en una arquitectura de tubo doblado, puede ser necesaria la conversión de frecuencia para convertir la señal de haz puntual a la frecuencia de enlace ascendente en una frecuencia de enlace descendente aparte. El filtrado consiste generalmente en un filtrado previo antes del reductor de frecuencia y filtrado posterior tras el reductor de frecuencia y está presente para establecer el ancho de banda de la señal a ser transmitida así como para eliminar los productos de intermodulación del mezclador no deseados. El amplificador de canal de ganancia seleccionable puede proporcionar ajustes de ganancia independientes para cada una de las K rutas en el ejemplo de la figura 7.

La BFN de Tx 710-b, que puede incluir tanto una sección de LHCP como una sección de RHCP, puede generar 2 x salidas Ltx a partir de las K señales de salida de ruta. En algunas realizaciones, a las señales de salida de ruta que se derivan de un haz puntual de recepción de LHCP 125 se les puede dar salida en un haz puntual de transmisión de RHCP 125, y viceversa. En otras realizaciones, a las señales de salida de ruta que se derivan de un haz puntual de recepción LHCP 125 se les puede dar salida en un haz puntual de transmisión LHCP 125. En este ejemplo, la BFN de Tx 710-b puede funcionar a la frecuencia de Tx y puede no proporcionar ninguna traslación de frecuencia. Las salidas de la BFN de Tx 710-b se encaminan a 2 x amplificadores de alta potencia (HPA, por sus siglas en inglés). Los filtros armónicos (HF, por sus siglas en inglés) conectados a la salida de cada HPA pueden realizar un filtrado de paso bajo para proporcionar la supresión de las frecuencias armónicas de 2 ° orden y de órdenes superiores, por ejemplo, a partir de la salida de los HPA. La salida de los filtros armónicos (p. ej., unas señales de Tx de elemento de alimentación) puede entonces introducirse en los 2 x Ltx elementos de alimentación 128-d en el conjunto de agrupaciones de alimentación de Tx 127-d. Cada HPA y cada filtro armónico puede ubicarse cerca del elemento de alimentación de Tx 128-d asociado para minimizar las pérdidas. Idealmente, los HPA/HF se pueden unir directamente a los elementos de alimentación de Tx 128-d, lo que puede producir una potencia radiada óptima.

Tal y como se muestra en la figura 7, para los haces puntuales de Tx y de Rx 125 pueden utilizarse reflectores independientes (p. ej., unos reflectores 122-c y 122-d) y conjuntos de agrupaciones de alimentación independientes (p. ej., los conjuntos de agrupaciones de alimentación 127-c y 127-d). Sin embargo, tal y como se ha descrito anteriormente, en algunas realizaciones se puede utilizar un solo reflector 122 y un solo conjunto de agrupaciones de alimentación 127 para realizar tanto la función de Tx como la de Rx. En estas realizaciones, cada elemento de alimentación 128 puede incluir dos puertos, uno para la Tx y uno para la Rx. En el caso de un sistema en el que se emplean dos polarizaciones (p. ej., RHCP y LHCP), se puede incluir un elemento de alimentación de 4 puertos (2 para la Tx y 2 para la Rx). Para mantener un aislamiento aceptable entre la Tx y la Rx, en tal planteamiento de un solo reflector 122 se pueden emplear también diplexores u otros elementos de filtrado en algunos o en todos los elementos de alimentación 128. Estos elementos filtrantes pueden pasar la banda de Rx mientras proporcionan supresión en la banda de Tx. El mayor número de elementos de alimentación 128 y los requisitos de coincidencia de fase para las BFN 710 pueden hacer que este planteamiento sea más difícil de implementar, pero puede reducir los costes asociados a tener múltiples reflectores 122 y múltiples conjuntos de agrupaciones de alimentación 127.

En algunas realizaciones, la BFN de Rx 710-a, la BFN de Tx 710-b o ambas puede(n) usar conjuntos de pesos de haz variables con el tiempo para saltar entre ubicaciones de zona de cobertura de haces puntuales de recepción, ubicaciones de zona de cobertura de haces puntuales de transmisión o ubicaciones de ambos tipos a lo largo del tiempo. Estos conjuntos de pesos de haz se pueden almacenar en un procesador de pesos de haz (BWP, por sus siglas en inglés) 714. El BWP 714 también puede proporcionar la lógica de control para generar los pesos de haz adecuados en los instantes apropiados. El BWP 714 puede estar conectado a tierra mediante un enlace de datos bidireccional 716, que puede estar en banda con los datos de tráfico o fuera de banda con su propio conjunto de antena 121 y su propio transceptor. En el ejemplo de la figura 7, el enlace de datos bidireccional 716 se muestra como siendo bidireccional para garantizar que el BWP 714 ha recibido los conjuntos de pesos de formación de haces correctos. Como tal, utilizando el enlace bidireccional se pueden admitir técnicas de detección y/o de corrección de errores, que incluyen solicitudes de retransmisión. En otras realizaciones, se usa un enlace unidireccional con detección y/o corrección de errores. En algunas realizaciones, se puede cargar un conjunto de pesos de formación de haces inicial en la memoria del BWP 714 antes de su lanzamiento.

El enlace de datos 716 puede utilizarse, por ejemplo, para recibir pesos de haz precalculados y suministrar tales pesos al BWP 714. En algunas realizaciones, los pesos de haz se generan en tierra en un dispositivo de red 199, tal como una entidad de gestión de red o un centro operacional de red (NOC). Las ubicaciones deseadas de cada uno de los K haces de Tx y de Rx, junto con los patrones de elemento de alimentación nativos 210, pueden utilizarse para generar los valores de peso de haz. Existen diversas técnicas para generar pesos de haz apropiados en función de las ubicaciones de zona de cobertura de haces puntuales deseadas. Por ejemplo, en un planteamiento, los pesos de haces pueden generarse en tierra en tiempo no real. Los pesos dinámicos se pueden cargar entonces en el BWP 714 por medio de un enlace de datos 716 y luego aplicarse a las BFN de una manera dinámica para producir haces de salto tanto en el enlace ascendente de Rx como en el enlace descendente de Tx.

La parte de enlace descendente del enlace de datos 716 puede utilizarse para informar del estado de las BFN 710 y para proporcionar una confirmación de la recepción correcta de los pesos de haz de enlace ascendente. La recepción correcta de los pesos de haz se puede determinar mediante el uso de un código CRC tradicional, por ejemplo. Por ejemplo, en caso de una recepción incorrecta, tal como supondría que un código CRC que no pasase la comprobación, se podría retransmitir la transmisión de enlace descendente de los conjuntos de pesos de haz (o de la parte de los conjuntos de pesos de haz que se haya considerado incorrecta o inválida). En algunas realizaciones, este proceso puede controlarse mediante un protocolo de retransmisión de solicitud de repetición automática (ARQ, por sus siglas en inglés) (tal como, por ejemplo, un protocolo ARQ de repetición selectiva, un protocolo ARQ de parada y espera o un protocolo ARQ de vuelta a N, o cualquier otro protocolo de retransmisión, de detección de errores o de corrección de errores adecuado) entre la estación terrestre y el BWP 714.

En general, la arquitectura satelital 700 proporciona K rutas de salto genéricas. Cada ruta consiste funcionalmente en un haz puntual de Rx 125 y en un haz puntual de Tx 125 conectados entre sí a través de componentes electrónicos y sistemas de circuitos que proporcionan un acondicionamiento de señal, tal como uno o más de un filtrado, una conversión de frecuencia, una amplificación y similares. Las rutas pueden estar representadas cada una como transpondedores de tubo doblado que pueden usarse en una configuración radial o una configuración en malla. Por ejemplo, en una realización con una configuración en malla, una ruta transporta señales entre una primera pluralidad de terminales y una segunda pluralidad de terminales vía satélite. De acuerdo con los sistemas y los métodos descritos en la presente memoria, los puntos de terminación (p. ej., la ubicación de zona de cobertura de haces puntuales de Tx y la ubicación zona de cobertura de haces puntuales de Rx) para cada ruta pueden ser dinámicos y programables, lo que da como resultado una arquitectura de comunicaciones vía satélite muy flexible.

En la figura 8 se muestra el diagrama de bloques 800 de una polarización de una BFN de Rx 710-c ilustrativa, de acuerdo con aspectos de la presente invención. La BFN de recepción 710-c puede aceptar señales de Rx de elemento de alimentación procedentes de Lrx elementos de alimentación 128 y proporciona las señales de haz puntual de Kp haces puntuales formados de LHCP y de RHCP 125 como salidas. En este ejemplo, hay Kp = K/2 haces puntuales de recepción de LHCP 125 y K/2 haces puntuales de recepción de RHCP 125, aunque en otras realizaciones pueden utilizarse números diferentes de haces puntuales de recepción 125 de cada polarización.

Cada señal de Rx de elemento de alimentación procedente de un elemento de alimentación 128 se divide primero, a través de unos divisores 802, en K copias idénticas, una para cada haz puntual 125. A continuación, se realizan Kp formadores de haces paralelos. Cada formador de haces puede incluir, entre otros componentes, unos sistemas de circuitos de ajuste de amplitud y de fase 804 y un sumador 806. Cada instancia de sistemas de circuitos de ajuste de amplitud y de fase 804 puede aceptar una señal de entrada procedente de uno de los Lrx divisores y proporcionar un ajuste de amplitud y de fase a la señal (p. ej., a través de unos pesos de haz de recepción de un vector de pesos de formación de haces de recepción asociado a un haz puntual de Rx 125). Las Lrx señales ajustadas en amplitud y en fase pueden sumarse entonces utilizando el sumador 806 para producir la señal de haz puntual procedente de un haz puntual formado 125. A continuación, cada señal de haz puntual de Rx puede introducirse en una de las Kp rutas de señal independientes, tal y como se analiza en la presente memoria. Los coeficientes de vector de formación de haces utilizados para crear la señal de haz puntual de Rx de una ruta 1 del conjunto de antena 121 se muestran mediante una línea discontinua 808 en la figura 8.

El proceso de ajustar la amplitud y la fase de las señales se puede describir matemáticamente como la multiplicación de la representación compleja en banda base de la señal por un número complejo (p. ej., un peso complejo). Siendo representado el número complejo w = I jQ, la magnitud de w es el ajuste de amplitud y la fase de w es el ajuste de fase. En la práctica el ajuste de amplitud y fase puede realizarse en un cierto número de maneras. Dos técnicas comunes utilizadas en los conjuntos de antena en fase 121 son los circuitos multiplicadores de vectores, que aceptan como entrada los valores de I y de Q, y los circuitos que tienen mecanismos de ajuste de fase y de amplitud independientes y aceptan como entrada los ajustes de amplitud y de fase deseados. Se reconocerá I jQ como las coordenadas rectangulares del número complejo, w, y la amplitud/fase como las coordenadas polares del número complejo, w. La BFN de Rx 710-c puede proporcionar valores de peso de haz complejos dinámicos (cambiantes) y programables en cada uno de los K formadores de haz en ambas mitades de la BFN de Rx 710-c. En la práctica, una BFN de Rx 710-c por lo general puede tener unas etapas de amplificación dentro de la estructura BFN de Rx para tener en cuenta algunas de o todas las pérdidas de inserción de los dispositivos utilizados para realizar las funciones de la BFN de Rx (p. ej., división, ponderación y combinación).

El procesamiento de señales de la BFN de Rx 710-c puede llevarse a cabo en el dominio de señales analógicas y/o digitales. Por ejemplo, cuando el procesamiento de señales es realizado por la BFN de Rx 710-c en el dominio digital, la BFN de Rx 710-c puede incluir uno o más convertidores analógico-digitales (p. ej., que conviertan las Lrx señales de Rx de elemento de alimentación al dominio digital). En otros ejemplos, cada uno de los elementos de alimentación 128 puede estar asociado a sus propios convertidores analógico-digitales, que proporcionan una señal digital a la BFN de Rx 710-c. En varios ejemplos que incluyen un procesamiento en el dominio digital, el hardware de ruta puede proporcionar señales de haz puntual en el dominio digital, o puede incluir uno o más convertidores digital-analógicos para convertir las señales de haz puntual del hardware de ruta al dominio analógico. En otros ejemplos, el procesamiento de señales de la BFN de Rx 710-c puede realizarse completamente en el dominio analógico, de manera que las Lrx señales de elemento de alimentación se reciben en el dominio analógico y las señales procesadas permanecen en el dominio analógico a través del hardware de ruta que proporciona las señales de haz puntual en el dominio analógico.

En la figura 9 se muestra un diagrama de bloques 900 de una polarización de una BFN de Tx 710-d ilustrativa, que puede denominarse red formadora de alimentación (FFN, por sus siglas en inglés), de acuerdo con aspectos de la presente invención. La BFN de Tx 710-d acepta señales procedentes de Kp rutas de señal (p. ej., K/2 rutas de LHCP y K/2 rutas de RHCP) y proporciona señales de Tx de elemento de alimentación a cada uno de los Ltx elementos de alimentación 128. Cada señal de entrada procedente de una ruta se divide primero, a través de unos divisores 902, en Ltx copias idénticas, una para cada elemento de alimentación 128. A continuación, se realizan Ltx “formadores de alimentación” paralelos. Cada formador de alimentación puede incluir unos sistemas de circuitos de ajuste de amplitud y de fase 904 y un sumador 906. Los sistemas de circuitos de ajuste de amplitud y de fase 904 pueden aceptar una señal de entrada de haz puntual procedente de uno de los Kp divisores y proporcionar un ajuste de amplitud y de fase (p. ej., a través de unos pesos de haz de transmisión de un vector de pesos de haz de transmisión asociado a un haz puntual de Tx 125). Las Ltx señales ajustadas en amplitud y en fase se suman a continuación con el sumador 906 para producir la señal de Tx de elemento de alimentación para su transmisión por parte de un elemento de alimentación 128.

El proceso de ajuste de la amplitud y la fase de la señal se puede describir matemáticamente como la multiplicación de la representación compleja en banda base de la señal por un número complejo (p. ej., un peso complejo). Siendo representado el número complejo w = I jQ, la magnitud de w es el ajuste de amplitud y la fase de w es el ajuste de fase. En la práctica, el ajuste de amplitud y de fase puede realizarse de varias maneras (p. ej., tal y como se describió anteriormente con respecto a la figura 8). Los coeficientes de vector de formación de haces primero y último utilizados para formar el haz puntual Tx 125 de la ruta 1 del satélite se muestran mediante una línea discontinua 908. Los coeficientes restantes no se muestran explícitamente en el ejemplo de la figura 9.

El procesamiento de señales de la BFN de Tx 710-d puede llevarse a cabo en el dominio de señales analógicas y/o digitales. Por ejemplo, cuando el procesamiento de señales es realizado por la BFN de Tx 710-d en un dominio digital, la BFN de Tx 710-d puede incluir uno o más convertidores analógicos-digitales (p. ej., que conviertan las K señales de haz puntual al dominio digital). En otros ejemplos, cada una de las K señales de haz puntual puede ser proporcionada por el hardware de ruta a la BFN de Tx 710-d como una señal digital. En varios ejemplos que incluyen el procesamiento en el dominio digital, la BFN de Tx 710-d puede proporcionar las Ltx señales de Tx de elemento de alimentación en el dominio digital (p. ej., para ser convertidas en señales analógicas en un respectivo elemento de alimentación 128 por un convertidor digital-analógico asociado) o puede incluir uno o más convertidores digital-analógicos para convertir las señales de Tx de elemento de alimentación al dominio analógico. En otros ejemplos, el procesamiento de señales de la BFN de Rx 710-d puede realizarse completamente en el dominio analógico, de manera que las K señales de haz puntual se reciben en el dominio analógico y las señales procesadas permanecen en el dominio analógico a través del hardware de formación de haces que proporciona las señales de elemento de alimentación en el dominio analógico.

Tal y como se describió anteriormente con respecto a la BFN de Rx 710-c, la BFN de Tx 710-d puede proporcionar valores de peso de haz complejo dinámicos (cambiantes) y programables en cada uno de los K formadores de alimentación en la BFN de Tx 710-d. En la práctica, la BFN de Tx 710-d también tendrá etapas de amplificación dentro de la estructura de BFN de Tx para compensar algunas o todas las pérdidas de inserción de los dispositivos empleados para realizar las funciones de BFN de Tx (p. ej., división, ponderación y combinación).

En la figura 10 se muestra un diagrama de bloques de un sistema ilustrativo 1000 para la GBBF para la transmisión de señales de enlace directo, de acuerdo con aspectos de la presente invención. Los componentes del sistema 1000 pueden estar distribuidos entre un segmento terrestre 102-a (p. ej., que incluye terminal(es) de nodo de acceso 130, dispositivo(s) de red 141, etc.) y un segmento espacial 101-a (p. ej., que incluye satélite(s) de comunicaciones 120-b) e ilustran un ejemplo de implementación de una red de formación de haces de transmisión en un segmento terrestre.

El segmento terrestre 102-a del sistema 1000 puede recibir, como entrada, un tráfico de servicio de comunicaciones 1005 que está destinado a uno o más terminales de usuario 150. El tráfico de servicio de comunicaciones 1005 puede recibirse de una o más redes 140, de uno o más dispositivos de red 141 y/o de uno o más terminales de nodo de acceso 130. El tráfico de servicio de comunicaciones 1005 puede proporcionarse a uno o más gestores de tráfico 1020, que pueden asignar partes del tráfico de servicio de comunicaciones 1005 a uno o más haces puntuales 125. El gestor de tráfico 1020 puede tener información de ubicación para los dispositivos de destino y puede asignar partes del tráfico de servicio de comunicaciones 1005 a haces puntuales 125 en función de las ubicaciones del dispositivo de destino previsto (p. ej., el(los) terminal(es) de usuario de destino 150) en relación con las zonas de cobertura de haces puntuales 126 (p. ej., asignando tráfico de servicio de comunicaciones 1005 para un dispositivo de destino dado a un haz puntual 125 para el cual el dispositivo de destino dado está ubicado dentro de la zona de cobertura de haces puntuales 126 correspondiente). En varios ejemplos, el segmento terrestre 102-a del sistema 1000 puede tener un gestor de tráfico 1020 para todo el tráfico de servicio de comunicaciones 1005 (p. ej., en una entidad de gestión de red u otro dispositivo de red 141), o el segmento terrestre 102-a del sistema 1000 puede tener una pluralidad distribuida de gestores de tráfico 1020 (p. ej., ubicados en el mismo sitio que una pluralidad de terminales de nodo de acceso 130).

El gestor de tráfico 1020 genera K señales de haz puntual de Tx 1025 que contienen las partes del tráfico de servicio de comunicaciones 1005 destinadas a los diversos dispositivos de destino, donde K puede ser el número de haces puntuales 125 admitidos simultáneamente por el sistema 1000. Las señales de haz puntual de Tx 1025 pueden proporcionarse por rutas de hardware digitales o analógicos distintas (p. ej., la sección de hardware de K rutas de señal que se describió con referencia a la figura 7) o pueden ser canales lógicos incorporados en el software. Las señales de haz puntual de Tx 1025 pueden proporcionarse a una BFN de Tx 710-e, que puede estar ubicada en el mismo sitio que el gestor de tráfico 1020 (p. ej., en un dispositivo de red 141 o en un terminal de nodo de acceso 130 que incluye el gestor de tráfico 1020) o pueden estar ubicadas en otro dispositivo del segmento terrestre 102-a (p. ej., un terminal de nodo de acceso transmisor 130 que no incluye el gestor de tráfico 1020).

La BFN de Tx 710-e puede ser un ejemplo de BFN de Tx 710 como la que se describe en la presente memoria, y estar acoplada entre las K rutas de señal de haz puntual y un dispositivo transmisor tal como un terminal de nodo de acceso 130. La BFN de Tx 710-e genera Ltx señales de componente de elemento de alimentación 1028, donde Ltx puede ser el número de elementos de alimentación de antena 128 empleados por el satélite de comunicaciones 120-b para admitir transmisiones de enlace directo del servicio de comunicaciones. La BFN de Tx 710-e puede recibir un conjunto de pesos de formación de haces 1027 procedente de un BWP 714-a y aplicar pesos de haz a las señales de haz puntual de Tx 1025 recibidas para generar las señales de componente de elemento de alimentación 1028 que se utilizarán para formar los haces puntuales 125 respectivos. El BWP 714-a puede proporcionar un conjunto de pesos de formación de haces 1027 según cualquiera de las técnicas descritas en la presente memoria, que incluye la aplicación de pesos de haz según ranuras de tiempo de una configuración de salto de haces, la realización de ajustes según un patrón de antena nativo, la realización de ajustes según una posición orbital del satélite de comunicaciones 120-b y combinaciones de las mismas.

El proceso de aplicación de pesos de haz para generar las respectivas señales de componente de elemento de alimentación 1028 puede ser similar al proceso para generar señales de Tx de elemento de alimentación descrito con referencia a la figura 9. Sin embargo, debido a que las señales de componente de elemento de alimentación 1028 no se transmiten directamente por los elementos de alimentación del segmento terrestre 102-a, no se requiere que las señales de componente de elemento de alimentación 1028 tengan las mismas características (p. ej., frecuencia, polarización, sincronización de tiempo, etc.) que las que se transmiten por un satélite de comunicaciones 120-b del segmento espacial 101-a. Más bien, las señales de componente de elemento de alimentación 1028 solo necesitan formatearse de una manera en la que puedan utilizarse posteriormente para generar señales de Tx de elemento de alimentación transmitidas por el satélite de comunicaciones 120-b del segmento espacial 101-a (p. ej., señales de Tx de elemento de alimentación 1085).

Las señales de componente de elemento de alimentación 1028 pueden proporcionarse a un multiplexor 1030, que puede combinar las señales de componente de elemento de alimentación 1028 para generar una señal de enlace ascendente multiplexada 1035. El multiplexor 1030 puede estar ubicado en el mismo sitio que la BFN de Tx 710-e (p. ej., en un dispositivo de red 141 o en un terminal de nodo de acceso 130) o puede estar ubicado en otro dispositivo transmisor del segmento terrestre 102-a (p. ej., un terminal de nodo de acceso transmisor 130). Las señales de componente de elemento de alimentación 1028 pueden combinarse por multiplexación por división de frecuencia, multiplexación por división de tiempo, multiplexación por división de código o cualquier otra forma de multiplexación que admita la comunicación de la información de señales de componente de elemento de alimentación 1028 de una manera separable. La señal de enlace ascendente multiplexada 1035 puede proporcionarse a un transmisor 1040 del segmento terrestre 102-a, que puede ser un ejemplo de un sistema de antena de terminal de nodo de acceso 131 descrito con referencia a la figura 1. El transmisor 1040 transmite la señal de enlace ascendente multiplexada 1035 en una señal de enlace ascendente alimentadora 1045 (p. ej., a través de una antena de terminal de nodo de acceso 131, etc.) al satélite de comunicaciones 120-b.

El satélite de comunicaciones 120-b recibe, a través de una antena (p. ej., un conjunto de antena 121 u otro tipo de antena), la señal de enlace ascendente alimentadora 1045 en un receptor 1060. El receptor 1060 puede realizar varias operaciones, que incluyen una desmodulación y una conversión descendente (p. ej., a una frecuencia intermedia o a una frecuencia de banda base, etc.), para generar una señal de enlace ascendente multiplexada 1065 recibida. La señal de enlace ascendente multiplexada 1065 recibida puede proporcionarse a un demultiplexor 1070, que separa la señal de enlace ascendente multiplexada 1065 recibida en Ltx señales de componente de Tx de elemento de alimentación 1075, donde Ltx es el número de elementos de alimentación 128-e de un conjunto de agrupaciones de alimentación 127-e utilizados por un conjunto de antena 121-e para transmitir señales de enlace directo. El demultiplexor 1070 puede admitir la demultiplexación por división de frecuencia, la demultiplexación por división de tiempo, la demultiplexación por división de código o cualquier otra demultiplexación que pueda separar las señales de componente de Tx de elemento de alimentación 1075 de la señal de enlace ascendente multiplexada 1065 recibida.

En algunos ejemplos, un satélite de comunicaciones 120-b puede tener más de un receptor 1060, cada uno de los cuales puede estar asociado a una señal de enlace ascendente alimentadora 1045 diferente, y cada receptor 1060 puede estar asociado a un demultiplexor 1070 distinto. En algunos ejemplos, diferentes señales de enlace ascendente alimentadoras 1045 pueden ser transmitidas por terminales de nodo de acceso 130 independientes del segmento terrestre 102-a, y distintas señales de enlace ascendente de conexión 1045 pueden estar asociadas a conjuntos diferentes de haces puntuales 125. Por ejemplo, cada señal de enlace ascendente alimentadora 1045 puede incluir señales de componente de Tx 1075 para un subconjunto de haces puntuales admitidos por la arquitectura de GBBF. En un ejemplo, cada señal de enlace ascendente alimentadora 1045 se asocia a un “color” particular, tal y como se describe en la presente memoria (p. ej., las señales de enlace ascendente alimentadoras 1045 y 1045-a son colores diferentes entre sí o, si no, ortogonales entre sí). En otros ejemplos, cada señal de enlace ascendente alimentadora 1045 está asociada a señales de componente de Tx 1075 que corresponden a diferentes conjuntos de haces puntuales (p. ej., que pueden ser ortogonales o no ortogonales en frecuencia y en polarización). Por ejemplo, el satélite de comunicaciones 120-b puede incluir un segundo receptor 1060-a y un segundo demultiplexor 1070-a, que puede proporcionar un segundo conjunto de señales de componente de Tx de elemento de alimentación 1075-a. En varios ejemplos, el receptor 1060 y unos receptores 1060 adicionales (p. ej., el receptor 1060-a) pueden estar asociados a antenas distintas (p. ej., conjuntos de antena 121 distintos) o pueden estar asociados a partes distintas de la misma antena.

En algunos ejemplos, el conjunto de señales de componente de Tx de elemento de alimentación 1075 puede combinarse con el segundo conjunto de señales de componente de Tx de elemento de alimentación 1075-a, para cada elemento de alimentación 128 respectivo, por una pluralidad de sumadores 1080 (p. ej., unos sumadores 1080-a-1 a 1080-a-Ltx asociados a unos elementos de alimentación 128-e-1 a 128-e-Ltx, tal y como se muestra). Los sumadores 1080 pueden proporcionar un conjunto de señales de Tx de elemento de alimentación 1085 al conjunto de agrupaciones de alimentación 127- e para su transmisión. En los ejemplos con un solo receptor 1060, que recibe una sola señal de enlace ascendente alimentadora 1045 procedente de un solo terminal de nodo de acceso 130, las señales de componente de Tx de elemento de alimentación 1075 pueden ser sustancialmente equivalentes a las señales de Tx de elemento de alimentación 1085 descritas en la presente memoria. En algunos ejemplos, las señales de Tx de elemento de alimentación 1085 pueden ser una salida de un procesador de señales (p. ej., un procesador de señales analógicas o un procesador de señales digitales) del satélite de comunicaciones 121-e que incluye un(os) demultiplexor(es) 1070, el(los) sumador(es) 1080 y/o cualquier otro componente para proporcionar las señales de Tx de elemento de alimentación 1085, que puede ser un procesador de señales de transmisión especializado, o puede compartir componentes con un procesador de señales de recepción (p. ej., el procesador de señales descrito con referencia al sistema ilustrativo 1100 de la figura 11). En otros ejemplos, cada señal de enlace ascendente alimentadora 1045 está asociada a señales de componente de Tx 1075 para un conjunto diferente de elementos de Tx 128-e. En este ejemplo, el sistema de GBBF 1000 no incluye los sumadores 1080, y las señales de componente de Tx 1075 están acopladas a un primer subconjunto de elementos de alimentación 128-e, mientras que las señales de componente de Tx 1075-a están acopladas a un segundo subconjunto de elementos de alimentación 128-e.

Las señales de Tx de elemento de alimentación 1085 pueden proporcionarse a los elementos de alimentación 128 (p. ej., los elementos de alimentación 128-e-1 a 128-e-Ltx) del conjunto de agrupaciones de alimentación 127-e, que pueden convertir las señales de Tx de elemento de alimentación eléctricas 1085 en energía de onda electromagnética de transmisiones de señal de elemento de alimentación 1095, lo que proporciona así el tráfico de servicio de comunicaciones 1005 para llegar a los diversos dispositivos de destino. Como resultado de la formación de haces aplicada a las señales de haz puntual de Tx 1025 por la BFN de Tx 710-e, las transmisiones de señal de elemento de alimentación 1095 pueden formar haces puntuales 125 y llegar a los dispositivos de destino ubicados en las zonas de cobertura de haces puntuales 126 asociadas. Así, el satélite de comunicaciones 120-b puede transmitir el tráfico de servicio de comunicaciones 1005 a través de los elementos de alimentación 128- e, según haces puntuales 125 asignados por el segmento terrestre 102-a, y un conjunto de pesos de formación de haces 1027 aplicado en el segmento terrestre 102-a. Al realizarse tal formación de haces en el segmento terrestre 102-a, el satélite de comunicaciones 120-e puede ser menos complejo que un satélite de comunicaciones 120 que realiza la formación de haces en el satélite de comunicaciones 120 (p. ej., el satélite de comunicaciones 120-a descrito con referencia a la figura 7). Esta complejidad reducida proporcionada por la GBBF puede reducir, por ejemplo, el peso de despliegue del satélite, el coste del satélite, el consumo energético del satélite y/o los modos de fallo del satélite, mientras se proporciona un servicio comparable al de un satélite de comunicaciones que realiza una OBBF.

En la figura 11 se muestra un diagrama de bloques de un sistema ilustrativo 1100 para la GBBF para la transmisión de señales de enlace directo de retorno, de acuerdo con aspectos de la presente invención. Los componentes del sistema 1100 pueden estar distribuidos entre un segmento terrestre 102-b (p. ej., que incluye terminal(es) de nodo de acceso 130, dispositivo(s) de red 141, etc.) y un segmento espacial 101-b (p. ej., que incluye satélite(s) de comunicaciones 120-c) e ilustran un ejemplo de implementación de una red de formación de haces de recepción en un segmento terrestre. En algunos ejemplos, el segmento terrestre 102-b puede compartir componentes con un segmento terrestre 102-a, tal y como se ha descrito con referencia a la figura 10 (p. ej., que admite la GBBF para el enlace directo y el enlace de retorno en un terminal de nodo de acceso común 130 que comparte un gestor de tráfico común 1020 o 1120, etc.). Del mismo modo, en algunos ejemplos, el segmento espacial 101-b puede compartir componentes con un segmento espacial 101-a, tal y como se describió con referencia a la figura 10 (p. ej., que admite comunicaciones de enlace directo y de enlace de retorno en el mismo satélite de comunicaciones 120). En otros ejemplos, pueden utilizarse satélites de comunicaciones independientes para realizar comunicaciones de enlace directo y de enlace de retorno (p. ej., el satélite de comunicaciones 120-b para las comunicaciones de enlace directo y un satélite de comunicaciones 120-c diferente para las comunicaciones de enlace de retorno).

El segmento espacial 101-b del sistema 1100 puede recibir (p. ej., en un conjunto de antena 121-f del satélite de comunicaciones 120-c) señales de comunicaciones de enlace de retorno 1195 de un servicio de comunicaciones y asociadas al tráfico de servicio de comunicaciones 1105, donde las señales de comunicaciones de enlace de retorno 1195 pueden haber sido transmitidas por uno o más dispositivos de origen (p. ej., unos terminales de usuario 150). Las señales de comunicaciones de enlace de retorno 1195 pueden recibirse en una pluralidad de elementos de alimentación de antena 128-f (p. ej., los elementos de alimentación 128-f-1 a 128-f-Lrx) del conjunto de agrupaciones de alimentación 127-f y convertirse de energía de onda electromagnética en Lrx señales de Rx de elemento de alimentación eléctrica 1185, donde Lrx es el número de elementos de alimentación 128-f utilizados para recibir comunicaciones de enlace de retorno. En algunos ejemplos, el conjunto de agrupaciones de alimentación 127-f empleado para realizar las comunicaciones de enlace de retorno puede compartir componentes con un conjunto de agrupaciones de alimentación 127 empleado para realizar las comunicaciones de enlace directo (p. ej., mediante el uso de transceptores en unos elementos de alimentación 128 comunes, como un conjunto de agrupaciones de alimentación 127-e descrito con referencia a la figura 10). En otros ejemplos, el conjunto de agrupaciones de alimentación 127-f empleado para realizar las comunicaciones de enlace de retorno puede ser un conjunto completamente diferente de un conjunto de agrupaciones de alimentación 127 empleado para realizar las comunicaciones de enlace directo (p. ej., un conjunto de agrupaciones de alimentación 127-f para la recepción es independiente de un conjunto de agrupaciones de alimentación 127-e para la transmisión, tal y como se describió con referencia a la figura 10).

Aunque diversos componentes de las señales de comunicaciones de enlace de retorno 1195 pueden haber sido transmitidos por una pluralidad de dispositivos de origen desde varias ubicaciones de una zona de cobertura de servicio de enlace de retorno 410, los componentes de las señales de comunicaciones de enlace de retorno 1195 todavía no están asociados a haces puntuales 125 particulares. Más bien, las señales de comunicaciones de enlace de retorno 1195 pueden ser recibidas por respectivos elementos de alimentación 128-f-1 a 128-f-Lrx de una manera en la que las señales de una frecuencia y/o de una polarización particular(es) pueden tener desfases de fase y/o de amplitud característicos que pueden utilizarse para determinar una dirección desde la que se transmitieron componentes particulares de las transmisiones de enlace de retorno 1095, asociando de esta manera componentes particulares de las transmisiones de enlace de retorno 1095 a un haz puntual 125 particular y proporcionar un grado espacial de ortogonalidad para la recepción de señales. Debido a que los cálculos de formación de haces de recepción no se realizan en el satélite de comunicaciones 120-c, las señales de Rx de elemento de alimentación 1185 se mantienen aparte (p. ej., mediante cableados independientes) y se proporcionan a un multiplexor 1170.

En algunos ejemplos, el multiplexor 1170 puede combinar las señales de Rx de elemento de alimentación 1185 para generar una señal de enlace descendente multiplexada 1165, que se proporciona a un transmisor 1160. Las señales de Rx de elemento de alimentación 1185 pueden combinarse por multiplexación por división de frecuencia, multiplexación por división de tiempo, multiplexación por división de código o cualquier otra forma de multiplexación que admita la comunicación de información de señales de elemento de alimentación 1185 de una manera separable. En algunos ejemplos, el multiplexor 1170 empleado para realización las comunicaciones de enlace de retorno puede compartir componentes con un demultiplexor 1070 empleado para comunicaciones de enlace directo, tal y como se ha descrito con referencia a la figura 10, y en otros ejemplos, un multiplexor 1170 y un demultiplexor 1070 pueden ser componentes completamente independientes de un satélite de comunicaciones 120 (p. ej., cadenas de procesamiento de señales independientes). En algunos ejemplos, la(s) señal(es) de enlace descendente multiplexada(s) 1165 puede(n) ser una salida de un procesador de señales (p. ej., un procesador de señales analógicas o un procesador de señales digitales) del satélite de comunicaciones 121-f que incluye el(los) divisor(es) 1180, el(los) multiplexor(es) 1070 y/u otros componentes para proporcionar la(s) señal(es) de enlace descendente multiplexada(s) 1165, que puede(n) ser un procesador de señales de recepción especializado o puede(n) compartir componentes con un procesador de señales de transmisión (p. ej., el procesador de señales descrito con referencia al sistema ilustrativo 1000 de la figura 10).

El satélite de comunicaciones 120-c transmite la señal de enlace descendente multiplexada 1165 en una señal de enlace descendente alimentadora 1145 al segmento terrestre 102-b a través de un transmisor 1160 (p. ej., mediante un conjunto de antena 121 u otro tipo de antena). En algunos ejemplos, el transmisor 1160 empleado para realizar comunicaciones de enlace de retorno puede compartir componentes con un receptor 1060 empleado para realizar comunicaciones de enlace directo (p. ej., mediante el uso de un transceptor de una antena común). En otros ejemplos, el transmisor 1160 empleado para realizar comunicaciones de enlace de retorno puede ser un conjunto completamente diferente de un receptor 1060 empleado para realizar comunicaciones de enlace directo (p. ej., mediante el uso de conjuntos de antena 121 independientes, mediante el uso de un transmisor y un receptor independientes que comparten un reflector común, etc.).

En algunos ejemplos, el satélite de comunicaciones 120-c puede incluir unos divisores 1180-a que dividen las señales de Rx de elemento de alimentación 1185 en las señales de Rx de elemento de alimentación 1175 para alimentar una pluralidad de multiplexores 1170 (p. ej., un primer multiplexor 1170 y un segundo multiplexor 1170-a). Los divisores 1180-a pueden dividir las señales de Rx de elemento de alimentación 1185 en, por ejemplo, componentes de frecuencia o de polarización diferentes, que pueden estar asociados a distintos colores como los descritos en la presente memoria. En algunos ejemplos, el segundo multiplexor 1170-a puede generar una segunda señal de enlace descendente multiplexada 1165-a, que puede proporcionarse a un segundo transmisor 1160-a (aunque en algunos ejemplos, los transmisores 1160 y 1160-a pueden ser el mismo transmisor o, si no, compartir componentes de un transmisor común 1160). El segundo transmisor 1160-a puede transmitir la segunda señal de enlace descendente multiplexada 1165-a en una segunda señal de enlace descendente alimentadora 1145-a, que puede ser una señal de enlace descendente alimentadora asociada a un color diferente de la señal de enlace descendente de conexión 1145. En algunos ejemplos, distintos terminales de nodo de acceso 130 pueden estar asociados a comunicaciones de colores diferentes y, por tanto, las señales de enlace descendente alimentadoras 1145 y 1145-a pueden proporcionarse a distintos terminales de nodo de acceso 130. En otros ejemplos, unos multiplexores 1170 diferentes pueden estar acoplados a subconjuntos diferentes de elementos de alimentación 128-f, de manera que las señales de enlace descendente alimentadoras 1145 diferentes están asociadas a haces puntuales 125 admitidos por subconjuntos diferentes de elementos de alimentación 128-f.

El segmento terrestre 102-b puede recibir, como entrada, la señal de enlace descendente alimentadora 1145 en un receptor 1140, lo cual puede ser un ejemplo de un sistema de antena de terminal de nodo de acceso 131. En algunos ejemplos, el receptor 1140 empleado para realizar comunicaciones de enlace de retorno puede compartir componentes con un transmisor 1040 empleado para realizar comunicaciones de enlace directo (p. ej., utilizando un transceptor de un terminal de nodo de acceso 130 común). En otros ejemplos, un receptor 1140 empleado para realizar comunicaciones de enlace de retorno puede ser un conjunto completamente diferente de un transmisor 1040 empleado para realizar comunicaciones de enlace directo (p. ej., mediante el uso de sistemas de antena de terminal de nodo de acceso 131 independientes en el mismo terminal de nodo de acceso 130, el uso de un transmisor y un receptor independientes que comparten un reflector común de un sistema de antena de terminal de nodo de acceso 131, el uso de un terminal de nodo de acceso 130 completamente independiente, etc.).

La señal de enlace descendente multiplexada 1135 recibida puede proporcionarse a un demultiplexor 1130, que separa la señal de enlace descendente multiplexada 1165 recibida en Lrx señales de componente de elemento de alimentación 1128. El demultiplexor 1070 puede admitir la demultiplexación por división de frecuencia, la demultiplexación por división de tiempo, la demultiplexación por división de código o cualquier otra demultiplexación que pueda separar las señales de componente de elemento de alimentación 1128 de la señal de enlace descendente multiplexada 1135 recibida. En algunos ejemplos, el demultiplexor 1130 empleado para realización las comunicaciones de enlace de retorno puede compartir componentes con un multiplexor 1030 empleado para comunicaciones de enlace directo, tal y como se ha descrito con referencia a la figura 10, y en otros ejemplos, un demultiplexor 1130 y un multiplexor 1030 pueden ser componentes completamente independientes de un satélite de comunicaciones 120 (p. ej., cadenas de procesamiento de señales independientes). El demultiplexor 1130 puede proporcionar posteriormente las señales de componente de elemento de alimentación 1128 a una BFN de Rx 710-f.

La BFN de Rx 710-f puede ser un ejemplo de BFN de Rx 710 como la que se describe en la presente memoria, y puede estar acoplada entre el receptor 1140 y las K rutas de señal de haz puntual. La BFN de Rx 710-f genera K señales de haz puntual de Rx 1125 que contienen partes de tráfico de servicio de comunicaciones 1105, tal como se reciben de los diversos dispositivos de origen, donde K puede ser la cantidad de haces puntuales 125 admitidos simultáneamente por el sistema 1100 para realizar transmisiones de enlace de retorno del servicio de comunicaciones. La BFN de Rx 710-f puede recibir un conjunto de pesos de formación de haces 1127 procedente de un BWP 714-b y aplicar pesos de haz a las señales de componente de elemento de alimentación 1128 para generar las señales de haz puntual de Rx 1125. El BWP 714-b puede proporcionar un conjunto de pesos de formación de haces 1127 según cualquiera de las técnicas descritas en la presente memoria, que incluyen la aplicación de pesos de haz según ranuras de tiempo de una configuración de salto de haces, la realización de ajustes según un patrón de antena nativo, la realización de ajustes según una posición orbital del satélite de comunicaciones 120-c y combinaciones de las mismas.

El proceso de aplicación de pesos de haz para generar las respectivas señales de haz puntual de Rx 1125 puede ser similar al proceso para generar señales de haz puntual de Rx descrito con referencia a la figura 8. Sin embargo, debido a que las señales de componente de elemento de alimentación 1028 no son recibidas directamente por los elementos de alimentación del segmento terrestre 102-b, no se requiere que las señales de componente de elemento de alimentación 1128 tengan las mismas características (p. ej., frecuencia, polarización, sincronización de tiempo, etc.) que las que son recibidas por el satélite de comunicaciones 120-c del segmento espacial 101-b. Más bien, las señales de componente de elemento de alimentación 1028 pueden haberse convertido de una manera que facilite la multiplexación/demultiplexación, la transmisión del enlace de conexión y/o la conversión por parte de la b Fn de Rx 710-f.

Las señales de haz puntual de Rx 1125 pueden ser proporcionadas posteriormente por la BFN Rx 710-f a un gestor de tráfico 1120. Las señales de haz puntual de Rx 1125 pueden proporcionarse por rutas de hardware digitales o analógicos distintas (p. ej., las K secciones de hardware de rutas de señal que se describieron con referencia a la figura 7) o pueden ser canales lógicos incorporados en el software. Como resultado de la formación de haces de Rx aplicada a las señales de componente de elemento de alimentación 1128, la información transportada por componentes de las señales de comunicaciones de enlace de retorno 1195 puede identificarse según unos haces puntuales 125 independientes, separándose así las señales de comunicaciones según una zona de cobertura de haces puntuales 126 asociada y admitiéndose la reutilización de recepción de frecuencia en toda una zona de cobertura de servicio de enlace de retorno 410. El gestor de tráfico 1120 puede proporcionar posteriormente el tráfico de servicio de comunicaciones 1105 a, por ejemplo, uno o más dispositivos y/o redes distintos, tales como las redes 140 y/o los dispositivos de red 141 descritos con referencia a la figura 1

Por lo tanto, el gestor de tráfico 1120 puede interpretar las señales de enlace de retorno de un servicio de comunicaciones según unos haces puntuales de Rx 125 formados por un conjunto de pesos de formación de haces 1127 aplicado al segmento terrestre 102-b. Al realizarse tal formación de haces de recepción en el segmento terrestre 102-b, el satélite de comunicaciones 120-c puede ser menos complejo que un satélite de comunicaciones 120 que realiza la formación de haces en el satélite de comunicaciones 120 (p. ej., el satélite de comunicaciones 120-a descrito con referencia a la figura 7). Esta complejidad reducida proporcionada por la GBBF puede reducir, por ejemplo, el peso de despliegue del satélite, el coste del satélite, el consumo energético del satélite y/o los modos de fallo del satélite, mientras se proporciona un servicio comparable al de un satélite de comunicaciones que realiza una OBBF.

En la figura 12 se muestra un diagrama de bloques de un sistema 1200 que emplea un procesador de pesos de haz (BWP, por sus siglas en inglés) ilustrativo 714-c. Puede utilizarse un ordenador de placa única o múltiple 1202 (o equivalente) para conectar con un enlace de datos bidireccional (p. ej., el enlace de datos 716 descrito con referencia a la figura 7) a una estación de control, que es, por regla general, una estación de control de tierra tal como un NOC (p. ej., un dispositivo de red 141 como el descrito con referencia a la figura 1). Generalmente, la NOC es diferente de la estación de Telemetría, Rastreo, y Control (TT&C), pero puede implementarse en la TT&C si se desea. Los pesos de haz pueden recibirse para todos los haces puntuales 125 y todas las ranuras de tiempo. El ordenador 1202, que puede incluir uno o más procesadores acoplados a una memoria, puede implementar un protocolo ARQ proporcionando datos de retroalimentación al transmisor de enlace de datos para una transmisión descendente a la estación de control. Los datos de retroalimentación pueden incluir una notificación de la recepción con éxito o no de los datos del enlace ascendente. Los datos del enlace ascendente pueden incluir, por ejemplo pesos de haces, tiempos de permanencia, ganancias de la ruta, comandos, y cualesquiera otros datos adecuados.

El BWP 714-c o un hardware afiliado puede proporcionar el almacenamiento de gran capacidad para una pluralidad de matrices de pesos de formación de haces (p. ej., un conjunto de pesos de formación de haces de transmisión, un conjunto de pesos de formación de haces de recepción o una combinación de los mismos). Una matriz de pesos de formación de haces puede incluir el conjunto de todos los vectores de pesos de formación de haces utilizados para la transmisión y la recepción de todos los haces puntuales 125 en una ranura de tiempo. Un vector de pesos de haz puede incluir el grupo de Ltx o Lrx pesos de haz complejos individuales utilizados para crear un haz puntual 125 durante una ranura de tiempo. Por lo tanto, un vector de pesos de formación de haces de transmisión incluye pesos de haz de transmisión complejos individuales, mientras que un vector de pesos de formación de haces de recepción incluye pesos de haz recepción complejos individuales. Las matrices de pesos de formación de haces se calculan generalmente en la estación de control basándose en las ubicaciones deseadas de zonas de cobertura de haces puntuales 126 (p. ej., las direcciones deseadas de los haces puntuales de transmisión 125, de los haces puntuales de recepción 125 o de ambos tipos) para cada ranura de tiempo en la trama de saltos de haces. Una trama de haces conmutables puede incluir una secuencia de ranuras de tiempo de haces conmutables, teniendo cada ranura de tiempo un tiempo de permanencia asociado. El tiempo de permanencia puede fijarse para todas las ranuras, o el tiempo de permanencia puede ser variable de ranura de tiempo a ranura de tiempo, cambiando potencialmente los tiempos de permanencia de trama a trama. En un ejemplo, un tiempo de permanencia puede ser la duración de un número variable de ranuras de tiempo, en donde cada ranura de tiempo es de duración fija. En otro ejemplo, un tiempo de permanencia puede ser la duración de una o más ranuras de tiempo, en donde las duraciones de las ranuras de tiempo varían.

En algunas realizaciones, un conjunto de pesos de formación de haces incluye el conjunto de todos los vectores de pesos de formación de haces utilizados para la transmisión y la recepción de todos los haces puntuales 125 en todas las ranuras de tiempo de una trama de salto de haces. Adicional o alternativamente, una definición de la trama de haces conmutables puede incluir una lista enlazada de ranuras de tiempo de haces conmutables. En el planteamiento de lista enlazada, puede incorporarse fácilmente un tiempo de permanencia dinámico para cada ranura de tiempo en la lista enlazada. También se puede utilizar cualquier otra estructura de datos adecuada para las definiciones de trama. La definición de trama de saltos de haces también puede incluir ganancias de ruta para configurar un amplificador de canal de ganancia seleccionable para cada ruta, por ejemplo, tal y como se ilustra en la figura 7.

En un satélite de comunicaciones 120 ilustrativo que utiliza el planteamiento de conjuntos de pesos de formación de haces, se puede precalcular un número pequeño (p. ej., decenas) de conjuntos de pesos de formación de haces y subirse a un BWP 714 en un satélite de comunicaciones 120. Estos conjuntos de pesos de formación de haces pueden ponerse entonces en funcionamiento en cualquier momento mediante un único comando procedente de tierra que indique qué conjunto de pesos de formación de haces hay que utilizar y en qué momento. Esto permite la conmutación de los conjuntos de pesos de formación de haces sin que sea necesario cargar una cantidad significativa de información al BWP 714. Por ejemplo, en algunas realizaciones, se precalculan, cargan y almacenan en el BWP 714-b (p. ej., en una memoria 1204) 24 conjuntos de pesos de formación de haces completos. Una vez a la hora (o según cualquier otra planificación adecuada), se puede seleccionar un conjunto de pesos de formación de haces diferente para ser utilizado por el BWP a través del enlace de datos. Esto permite la asignación de las zonas de cobertura de haces puntuales 126 y de capacidad para realizar un seguimiento de, por ejemplo, las variaciones horarias de la demanda al día o cada 24 horas.

Un conjunto de pesos de formación de haces puede incluir una cantidad significativa de datos. Por ejemplo, en algunas realizaciones, un conjunto de pesos de formación de haces puede incluir datos correspondientes a Ltx Lrx elementos de alimentación 128 (p. ej., 1024), por K rutas (p. ej., 80), por Q ranuras de tiempo (p. ej., 64) por el número de bits requerido por peso de haz (p. ej., 12, 6 bits para I y 6 bits para Q). Por ejemplo, en la figura 12, esto da como resultado aproximadamente 16 m B de datos por conjunto de pesos. El enlace ascendente de datos y comandos al satélite de forma típica puede no ser muy rápido. Incluso en un enlace de datos a 1 Mbps, llevaría 128 segundos cargar el conjunto de pesos de formación de haces de 16 MB. Así, precargar muchos conjuntos de pesos de formación de haces en tiempo no real puede resultar más conveniente para ciertas aplicaciones en las que un BWP 714 está ubicado en un satélite. Cuando un BWP 714 es parte de un segmento terrestre 102 (p. ej., el segmento terrestre 102-a descrito con referencia a la figura 10), puede que tales consideraciones no sean cruciales.

Uno de los conjuntos de pesos de formación de haces almacenados en el BWP 714-c puede seleccionarse como el conjunto de pesos de formación de haces activo y utilizarse en la generación de haces puntuales con salto 125. Este conjunto de pesos de formación de haces activo puede almacenarse en la memoria 1204, tal como en una memoria RAM de doble puerto, que permite al ordenador 1202 cargar el siguiente conjunto de pesos de formación de haces activo y alguna lógica externa para acceder dinámicamente a los vectores de pesos de formación de haces individuales del conjunto de pesos de formación de haces activo actual. A continuación, puede darse salida a los vectores de pesos de formación de haces individuales del conjunto de pesos de formación de haces activo como pesos de formación de haces en el momento adecuado bajo el control de una lógica secuencial 1206. Un ejemplo de lógica secuencial 1206 puede incluir un contador de ranuras de tiempo 1208 que se incrementa una vez por ranura de tiempo. En algunas realizaciones, el contador de ranuras de tiempo 1208 puede ser un sencillo contador de 6 bits, y puede poder con tramas con hasta 26 = 64 ranuras de tiempo por trama. El valor del contador puede representar el número de ranura (p. ej., 1... 64) de la trama de salto de haces. La lógica secuencial 1206 toma la salida del contador de ranuras de tiempo 1208 y puede generar (1) las direcciones adecuadas para la memoria 1204, (2) las direcciones para los retenes en los módulos de BFN y (3) las señales de control para colocar los pesos de haz en el bus de datos. La lógica secuencial 1206 puede cargar entonces estos datos en los retenes adecuados en los módulos de formación de haces 1210, que pueden colocarse con o ser parte de una BFN 710 o un BWP 714.

Dentro de los módulos de formación de haces 1210, los datos se pueden retener doblemente para permitir que todos los pesos de haz dentro de cada vector de pesos de formación de haces cambien al mismo tiempo. Esto puede garantizar que todos los haces puntuales salten síncronamente dentro de los límites de la ranura de tiempo. Los datos pueden cargarse en el primer retén en función de unas señales de activación, que son decodificadas a partir de la dirección de retén por el decodificador 1212, que puede estar ubicado en el mismo sitio que, o con parte de cualquiera de, una BFN 710 o un BWP 714. A continuación todos los datos pueden cargarse simultáneamente en los convertidores digital a analógico (D/A) de modo síncrono con una señal estroboscópica de la lógica secuencial. El estrobo se puede generar dentro de la lógica secuencial 1206 para que ocurra al inicio de cada ranura de tiempo.

En el ejemplo de la figura 12, se muestran ciertos componentes dentro de los módulos de BFN. Este planteamiento puede ser ventajoso, ya que puede reducir o minimizar el número de conexiones entre un BWP 714 y una BFN 710, pero pueden utilizarse otras implementaciones posibles. Por ejemplo, las señales de interconexión pueden estar limitadas al bus de datos de 48 bits, el bus de dirección del fijador, más una línea estroboscópica. El bus de datos de 48 bits puede permitir la carga de 4 pesos complejos a la vez (basado en 6 bits para 1 6 bits para Q x 4 pesos = 48 bits). En este ejemplo, hay un total de L = 1024 elementos de alimentación x K = 80 rutas x 2 (para Tx y Rx), para un total de 163.840 pesos complejos. La carga de 4 pesos de haz complejos a la vez requiere 40.960 ubicaciones direccionables, o un bus de direcciones de retención de 16 bits, lo que da lugar a una interconexión total de 48 16 1 = 65 líneas.

En algunas realizaciones, la decodificación de direcciones, los retenes y los convertidores D/A se incorporan en el BWP propiamente dicho. Esto puede simplificar los módulos BFN, pero aumentar significativamente el número requerido de interconexiones. Por ejemplo, usar L = 1024 elementos x K = 80 rutas x 2 (para Tx y Rx) x 2 (I y Q) = 327.680 líneas de tensión analógica (salida del D/A).

Las figuras 13A a 13C ilustran un ejemplo de un satélite de comunicaciones 120 que tiene K = 4 rutas, de acuerdo con aspectos de la presente invención.

En la figura 13A se muestra una ilustración 1300 de la carga útil del satélite de comunicaciones 120. El flujo de señales instantáneo (p. ej., una ranura de tiempo) para una ruta ilustrativa que transporta tráfico que se origina en Cleveland (haz puntual designado 124) y está destinado a Pittsburgh (haz puntual designado 319) se muestra dentro de una línea discontinua 1302. El BWP 714-d dará a los coeficientes, p. ej., tal y como se muestra en la figura 8, los valores adecuados para enfocar los elementos de alimentación de LHCP 128 del conjunto de antena de recepción en fase 121 en la zona de cobertura de haces puntuales 126 asociada al haz puntual de Cleveland 125. Los terminales, que incluyen terminales de nodo de acceso 130 y/o terminales de usuario 150, dentro de la zona de cobertura de haces puntuales de recepción designada 126 emitirán en la frecuencia de enlace ascendente designada a través de una antena de LHCP. La versión recibida de esta(s) señal(es) (p. ej., señales de Rx de elemento de alimentación) se procesará y se le dará salida desde la BFN de Rx 710-g a la ruta 1, y luego pasará por el procesamiento de rutas que se ha analizado anteriormente. La salida de la ruta 1 se introducirá luego en la BFN de Tx 710-i (p. ej., la red de formación de alimentación). El BWP 714-d dará a los coeficientes (p. ej., tal y como se describió con referencia a la figura 9) los valores adecuados para enfocar los elementos de alimentación de RHCP 128 de la antena de transmisión en fase sobre la zona designada como el haz Pittsburgh. Los terminales, que incluyen terminales de nodo de acceso 130 y/o terminales de usuario 150, dentro de la zona de cobertura de haces puntuales de transmisión designada 126 recibirán en la frecuencia de enlace descendente designada a través de una antena de RHCP.

Desde la perspectiva del satélite de comunicaciones 120, las señales de enlace ascendente son recibidas por el satélite de comunicaciones 120 procedentes de unos terminales de usuario transmisores 150 o de unos terminales de nodo de acceso transmisores 130 ubicados en la zona de cobertura de servicio de recepción 410 del satélite. Las señales de enlace descendente se transmiten del satélite de comunicaciones 120 a unos terminales de usuario receptores 150 o unos terminales de nodo de acceso receptores 130 ubicados en la zona de cobertura de servicio de trasmisión 410 del satélite. Desde el punto de vista de los equipos de tierra (p. ej., terminales de usuario 150 y terminales de nodo de acceso 130), la zona de cobertura de servicio de recepción 410 y la zona de cobertura de servicio de transmisión 410 pueden invertirse.

En la figura 13B se muestra una tabla de configuración 1310 de la configuración instantánea del satélite de comunicaciones 120 ilustrativo. Cada fila corresponde a una ruta. La columna 1312 incluye el número de la ruta: 1...K. La columna 1316 incluye:

1. Una designación única del haz puntual de recepción de enlace ascendente 125, que puede ser una cadena alfanumérica.

2. Una ‘flecha’ alfanumérica para designar la dirección de desplazamiento de señal.

3. El haz puntual de transmisión de enlace descendente 125 correspondiente, que también puede ser una cadena alfanumérica.

En estos ejemplos, las rutas pueden cruzar polarizaciones, de conformidad con la práctica industrial típica. La convención para los satélites de comunicaciones 120 ilustrativos del presente documento es que las primeras K/2 rutas reciben haces puntuales de enlace ascendente de LHCP 125 y transmiten haces puntuales de enlace descendente de RHCP 125, mientras que las segundas K/2 rutas reciben haces puntuales de enlace ascendente de RHCP 125 y transmiten haces puntuales de enlace descendente de LHCP 125.

En la figura 13C se muestra un ejemplo de zona de cobertura de ranuras de tiempo superpuesta a un mapa de zonas 1320. Tal y como se ha explicado anteriormente, la ruta 1 tiene un enlace ascendente de LHCP desde Cleveland y un enlace descendente de RHCP hasta Pittsburgh. El satélite de comunicaciones 120 se muestra para esta ruta, pero se omite para las otras tres rutas mostradas en esta figura. Por ejemplo, la ruta 3 tiene un enlace ascendente de RHCP desde Washington, D.C. y un enlace descendente de LHCP hasta Columbus y está indicada por una línea recta en la figura.

En cualquier ranura de tiempo en la trama de salto de haces, la capacidad directa en cada haz puntual 125 puede calcularse realizando un análisis de enlaces que incluya las características de los equipos terrestres. Al realizar un análisis de enlaces convencional, se puede calcular la relación de portadora-ruido más interferencia de extremo a extremo, Es/(N0+I0), para un punto particular en la zona de cobertura de haces puntuales 126. La relación de portadora-ruido de extremo a extremo, Es/Nü, incluye normalmente los efectos del ruido térmico, la relación P/I, la distorsión de intermodulación y otros términos de interferencia tanto en el enlace ascendente como en el enlace descendente. A partir de la Es/(N0+I0) de extremo a extremo resultante, puede seleccionarse la modulación y la codificación que maximizan la capacidad. Un ejemplo de una librería de forma de onda está contenida en la especificación DVB-S2, aunque se puede usar cualquier librería de forma de onda adecuada. La forma de onda seleccionada (modulación y codificación) da como resultado una eficiencia espectral, medida en bps/Hz, para ese punto específico en la zona de cobertura de haces puntuales 126.

Para el suministro de datos emitidos, la eficiencia espectral puede calcularse en el punto más perjudicado (p. ej., en el peor presupuesto de enlace) dentro de la zona de cobertura de haces puntuales 126. Para el suministro de datos multidifusión, la eficacia espectral se puede calcular en la ubicación del usuario más desventajoso en el grupo multidifusión. Para el suministro de datos por unidifusión, se puede emplear una codificación y modulación adaptativas (ACM, por sus siglas en inglés), en la que los datos suministrados a cada ubicación en la zona de cobertura de haces puntuales 126 se codifican individualmente para ajustarse al presupuesto de enlace para esa ubicación particular en la zona de cobertura de haces puntuales 126. Este es también el caso con el estándar DVB-S2. Cuando se emplea ACM, la eficiencia espectral promedio es relevante. Tal y como se describe en la publicación de solicitud de patente estadounidense n.° 2009-0023384, concedida a Mark J. Miller y presentada el 21 de julio de 2008, la eficiencia espectral media puede generarse calculando el promedio ponderado de la eficiencia espectral para cada ubicación en la zona de cobertura de haces puntuales 126.

La capacidad de enlace en un haz puntual 125 puede calcularse entonces como el producto de la eficiencia espectral (bps/Hz) y el ancho de banda asignado en el haz puntual 125. La capacidad total durante una ranura de tiempo en la trama de salto de haces es la suma de capacidades de todos los haces puntuales 125 que están activos durante esa ranura de tiempo. La capacidad total es el promedio de las capacidades de las tramas de haces conmutables individuales. Para maximizar la capacidad total, los pesos de haz se pueden establecer para todos los haces puntuales 125 y todas las ranuras de tiempo para producir la mayor directividad de antena. Los haces puntuales 125 que están formados en la misma ranura de tiempo y usan la misma polarización y el mismo espectro deben espaciarse lo más posible entre sí para maximizar la relación P/I (y así minimizar la interferencia en otros haces puntuales 125). En virtud de estos requisitos, no es raro que la eficiencia espectral de cada haz puntual 125 sea aproximadamente igual para todos los haces puntuales 125 en todas las ranuras de tiempo. Bajo esta suposición, la capacidad directa del sistema puede aproximarse de conformidad con:

CF = Kf ■ nHz ■ W (1)

donde <Hz es la eficiencia espectral en bps/Hz, Kf es el número de haces puntuales directos 125 y W es el espectro asignado por haz puntual 125. A partir de la ecuación (1), puede observarse que al aumentar cualquiera de los parámetros aumenta la capacidad.

La cantidad máxima de pares de haces puntuales que pueden estar activos a la vez, KF, básicamente está determinada por los presupuestos de masa y de volumen del satélite de comunicaciones 120. Las limitaciones de potencia en el satélite de comunicaciones 120 también pueden afectar al valor Kf, pero las restricciones de volumen y de masa son por lo general más limitantes.

La arquitectura para proporcionar un servicio de comunicaciones vía satélite descrita en la presente memoria es eficaz a la hora de maximizar <Hz y W. Debido al pequeño tamaño de los haces puntuales 125 y al número relativamente pequeño de haces puntuales 125 que pueden estar activos a la vez (debido a los límites de tamaño, peso y potencia de la de carga útil sobre Kf), puede utilizarse todo el espectro asignado dentro de cada haz puntual 125 con una interferencia mínima entre haces puntuales 125. Para ello, los haces puntuales 125 de la misma polarización que están activos en la misma ranura de tiempo deben colocarse tan separados entre sí como sea posible. Como alternativa, se podría utilizar solo una fracción del espectro por haz puntual 125 con el fin de mejorar la relación P/I, pero debido al carácter de salto de haces de la presente arquitectura, esto puede traducirse en menos capacidad. Por ejemplo, supóngase que cada haz puntual 125 utiliza la mitad del espectro disponible, o W/2 Hz. Entonces, en cualquier momento habría la mitad de haces puntuales 125 que compartiesen la frecuencia y tuviesen el potencial para interferir. La relación P/I resultante aumentaría, incrementando ligeramente, por tanto, la eficiencia espectral, <Hz, puesto que la relación P/I es solo uno de muchos componentes en el presupuesto Es/(Nq+Iq) de extremo a extremo y la eficiencia espectral varía generalmente como el logaritmo de Es/(Nq+Iq). Pero el ancho de banda por haz puntual 125 se reduce en un factor de 2 y, tal y como se esperaba, la capacidad total se reducirá, ya que el número de haces puntuales 125 está limitado por el número de rutas de señal en el satélite de comunicaciones 120.

La eficiencia espectral por haz puntual 125 es bastante alta gracias al uso de la presente arquitectura porque las zonas de cobertura de haces puntuales 126 activas pueden estar muy espaciadas y la directividad de los haces puntuales 125 puede ser grande. Lo primero es el resultado de las grandes extensiones de unas zonas de cobertura de servicio 410, el pequeño tamaño de los haces puntuales 125 y el número relativamente pequeño de haces puntuales 125 que pueden estar activos a la vez. Lo último es el resultado del pequeño tamaño de los haces puntuales 125.

En algunas realizaciones, también puede ser deseable aumentar la eficiencia espectral de un haz puntual 125 mediante la reducción de la zona de cobertura de haces puntuales 126 asociada en relación con su ancho de haz. Por lo general, en los sistemas de haces puntuales, la zona de cobertura de haces puntuales 126 puede extenderse hasta los límites de -3 dB de un haz puntual 125 o más allá. Algunos sistemas extienden la zona de cobertura de haces puntuales 126 fuera de los límites de -6 dB. Estas regiones de límite bajo son indeseables por muchas razones. En primer lugar, pueden reducir la Es/Nq de enlace descendente y reducir la P/I de enlace descendente. La P/I reducida es el resultado de la potencia de señal reducida (C) y de la mayor interferencia (I), ya que las ubicaciones en el borde de una zona de cobertura de haces puntuales 126 están más cerca de otras zonas de cobertura de haces puntuales 126. Cuando se calcula la capacidad media ponderada (p. ej., para el suministro de datos por unidifusión) o el límite de la capacidad de haz puntual (p. ej., para el suministro de datos de difusión), esta gran atenuación progresiva de antena en el borde del haz puntual 125 puede reducir la capacidad. Sin embargo, de acuerdo con la presente arquitectura, la zona de cobertura de haces puntuales 126 puede estar limitada a regiones dentro del haz puntual 125 en las que la atenuación progresiva de antena es mucho menor, tal como aproximadamente -1,5 dB. Esto puede aumentar la eficiencia espectral, ya que no hay ubicaciones en el haz puntual 125 en los niveles de -3 a -6 dB en relación con el centro de haz. Sin embargo, la zona de cobertura de haces puntuales 126 puede ser más pequeña, pero esto se compensa saltando a más zonas dentro de la trama de salto de haces (p. ej., aumentando el número de ranuras de tiempo por trama).

La capacidad de enlace puede mejorarse mediante:

• El uso del espectro completo asignado por haz puntual 125.

• El uso de haces puntuales 125 pequeños, lo que da como resultado una alta directividad de haz y una gran Es/Nq de enlace ascendente y, finalmente, una mejor eficiencia espectral de enlace de retorno.

• Grandes zonas de cobertura de servicio 410 realizadas haciendo saltar haces puntuales 125 pequeños alrededor de una trama de salto de haces con muchas ranuras por trama, lo que da como resultado un número relativamente pequeño de haces puntuales 125 activos a la vez y su dispersión en una zona de cobertura de servicio 410 grande. Así, los haces puntuales 125 pueden estar muy espaciados, lo que da como resultado grandes valores de P/I, lo que da lugar a una mayor eficiencia espectral.

• Definir zonas de cobertura de haces puntuales 126 más pequeñas, de manera que el borde de la atenuación progresiva de haz sea relativamente pequeño, tal como aproximadamente de -1,5 dB. Esto aumenta la eficiencia espectral media y la capacidad por haz puntual 125, puesto que se han eliminado las ubicaciones de atenuación progresiva relativamente grande de las zonas de cobertura de haces puntuales 126 que degradan tanto la P/I como la Es/Nü de enlace descendente.

La figura 14 ilustra un proceso 1400 ilustrativo para admitir la comunicación vía satélite, de acuerdo con aspectos de la presente invención. El proceso 1400 puede corresponder a una ruta (tal como la ruta mostrada dentro de la línea discontinua 1302 de la figura 13A), que puede dar servicio a un enlace directo y/o de retorno de un sistema de comunicación vía satélite radial, tal como el sistema de comunicaciones vía satélite 100 descrito con referencia a la figura 1. Debería entenderse que en aplicaciones prácticas, un gran número de estas rutas estará activo durante un único tiempo de permanencia en la ranura de tiempo, y por lo tanto un gran número correspondiente de estos procesos estará operando en paralelo.

En un paso 1402, se selecciona una trama actual. Por ejemplo, un procesador de pesos de haz (p. ej., unos BWP 714 tal como se describe con referencia a las figuras 7 o 10-13) puede recibir uno o más conjuntos de pesos calculados previamente a través de un enlace de datos (p. ej., un enlace de datos 716 como se ha descrito con referencia a la figura 7). La trama seleccionada en el paso 1402 puede incluir una o más definiciones de ranura de tiempo y una o más matrices de pesos de formación de haces. Por ejemplo, el BWP 714 o el hardware asociado puede proporcionar el almacenamiento de gran capacidad para una pluralidad de definiciones de ranura de tiempo de saltos de haces y una pluralidad de matrices de pesos de formación de haces. Una matriz de pesos de formación de haces puede incluir el conjunto de todos los vectores de pesos de formación de haces complejos utilizados para la transmisión y la recepción de todos los haces puntuales 125 en una ranura de tiempo. Un vector de pesos de formación de haces puede incluir el grupo de Ltx o Lrx pesos de haz complejos individuales utilizados para realizar cálculos para/a partir de señales de Tx/Rx de elemento de alimentación transportadas a través de los elementos de alimentación 128 de un conjunto de agrupaciones de alimentación 127 para formar un haz puntual 125 durante una ranura de tiempo. Una definición de ranura de tiempo de saltos de haces puede incluir el conjunto de todas las ganancias de ruta de todos los haces puntuales 125 en una ranura de tiempo y puede especificar todos los tiempos de permanencia asociados a la ranura de tiempo.

En un paso 1404, se seleccionan una primera definición de ranura de tiempo y una primera matriz de pesos para la trama actual. Por ejemplo, una lógica secuencial (p. ej., una lógica secuencial 1306 como la descrita con referencia a la figura 13) de un BWP puede incluir un contador para seleccionar una ranura de tiempo. Las definiciones de ranura de tiempo y/o las matrices de pesos también puede incluir datos de ubicación utilizados para crear uno o más haces puntuales de recepción 125, uno o más haces puntuales de transmisión 125 o de ambos tipos. Por ejemplo, los datos de ubicación pueden incluir el conjunto de todos los vectores de pesos complejos utilizados para generar los haces puntuales 125 activos para la ranura de tiempo.

En un paso 1406, se realiza una determinación de si la comunicación es parte de un enlace directo o de un enlace de retorno. Tal y como se explicó anteriormente, en un sistema radial, un terminal de nodo de acceso (p. ej., un terminal de nodo de acceso 130 descrito con referencia a la figura 1) puede comunicarse con unos terminales de usuario (p. ej., terminales de usuario 150 como los descritas con referencia a la figura 1) utilizando enlaces aguas abajo (p. ej., directos), mientras que unos terminales de usuario (p. ej., unos terminales de usuario 150 como los descritos con referencia a la figura 1) pueden comunicarse con un terminal de nodo de acceso 130 utilizando enlaces aguas arriba (p. ej., de retorno). El terminal de nodo de acceso 130 puede dar servicio a sus propios enlaces ascendentes y enlaces descendentes hasta y desde un satélite de comunicaciones (p. ej., unos satélites de comunicaciones 120 descritos con referencia a las figuras 1A a 3D, 7, 10 u 11). El terminal de nodo de acceso 130 también puede programar el tráfico hasta y desde los terminales de usuario 150. De forma alternativa, la programación puede realizarse en otras partes del sistema de comunicaciones vía satélite (p. ej., en uno o más NOC, centros de mando de puerta de enlace u otros dispositivos de red 141). Por ejemplo, en algunas realizaciones, los ajustes de ganancia incluidos en la definición de trama (p. ej., como parte de cada definición de ranura de tiempo) pueden utilizarse para determinar si una comunicación es un enlace directo o un enlace de retorno.

Si en un paso 1406 se está procesando un enlace directo, entonces, en un paso 1408 puede ajustarse la ganancia para la ruta, en caso necesario, para admitir un enlace directo. Por ejemplo, un amplificador de canal de ganancia seleccionable puede proporcionar el ajuste de ganancia para la ruta en uso, tal y como se muestra en la figura 7. La configuración de la ganancia puede determinarse a partir de la primera definición de ranura de tiempo. En un paso 1410 se crea una señal de haz puntual de recepción para la duración del tiempo de permanencia de ranura de tiempo. Por ejemplo, un conjunto de antena de recepción basada en satélite 121 que incluye una red de formación de haces de recepción (p. ej., una BFN 710-a como la descrita con referencia a la figura 7) puede configurarse para crear uno o más haces puntuales de recepción 125 en el conjunto de antena 121 para la duración del tiempo de permanencia de ranura de tiempo. Los haces puntuales de recepción 125 pueden utilizarse para recibir una o más señales multiplexadas (p. ej., una señal multiplexada procedente de un terminal de nodo de acceso 130) destinada(s) a una pluralidad de terminales. Por ejemplo, la señal multiplexada puede destinarse a terminales de usuario 150. Al menos algunas de las señales componentes individuales de la señal multiplexada pueden diferir en contenido, por ejemplo, si están destinadas a diferentes terminales de usuario 150. La señal multiplexada puede ser multiplexada utilizando cualquier esquema de multiplexado adecuado, incluyendo, por ejemplo, MF-TDM, TDM, FDM, OFDM, y CDM. En general, se usa TDM para simplificar.

Si en el paso 1406 se está procesando un enlace de retorno, entonces en el paso 1412 puede ajustarse la ganancia, en caso necesario, para admitir un enlace de retorno. Por ejemplo, un amplificador de canal de ganancia seleccionable puede proporcionar ajustes de ganancia independientes para las rutas en uso, tal y como se ha descrito con referencia a la figura 7. La configuración de la ganancia puede determinarse a partir de la primera definición de ranura de tiempo. En un paso 1414. se crea una señal de haz puntual de recepción para la duración del tiempo de permanencia de ranura de tiempo. Por ejemplo, un conjunto de antena en fase de recepción basada en satélite 121 que incluye una red de formación de haces de recepción (p. ej., la BFN 710-a descrita con referencia a la figura 4) puede configurarse para crear uno o más haces puntuales de recepción en el conjunto de antena 121 para la duración del tiempo de permanencia de ranura de tiempo. El haz puntual de recepción se emplea para recibir una o más señales compuestas de acceso múltiple (p. ej., una señal compuesta derivada de una pluralidad de terminales de usuario 150) destinada(s) a un terminal de usuario 130. La señal compuesta de acceso múltiple puede formarse usando cualquier esquema de acceso múltiple adecuado, incluyendo, por ejemplo, MF-TDMA, TDMA, FDMA, OFDMA, y CDMA. Los accesos múltiples durante el período de la ranura pueden ser todos aleatorios, todas las transmisiones programadas, o una mezcla de acceso aleatorio y transmisiones programadas.

En un paso 1416, un conjunto de antena en fase de transmisión basada en satélite 121 que incluye una red de formación de haces de transmisión (p. ej., la BFN 710-b descrita con referencia a la figura 7) está configurado para generar una señal de haz puntual de Tx para la duración del tiempo de permanencia de ranura de tiempo. La señal de haz puntual de Tx se deriva de la señal compuesta multiplexada o de acceso múltiple recibida utilizando una ruta de tubo doblado en el satélite. Por ejemplo, puede(n) realizarse uno o más de una conversión de frecuencia, un filtrado y una amplificación de ganancia seleccionable en la señal recibida para crear la señal de haz puntual de Tx.

En un paso 1418, el período de permanencia de ranura de tiempo ha pasado, y se realiza una determinación de si quedan más ranuras de tiempo a procesar en la definición de la trama. Por ejemplo, puede ordenarse a una lógica secuencial (p. ej., la lógica secuencial 1306 descrita con referencia a la figura 13) que haga que unas ranuras de tiempo incluidas en una definición de trama se repitan en bucle automáticamente al término de cada trama. Tal y como se describió anteriormente, las definiciones de trama y los conjuntos de pesos de formación de haces pueden variar en el tiempo y ser ajustados dinámicamente a nivel local en el satélite de comunicaciones 120 (p. ej., por la lógica secuencial 1306 o el ordenador 1302 descritos con referencia a la figura 13) o remotamente en una instalación terrestre mediante el uso de un enlace de datos (p. ej., un enlace de datos 716 como el descrito con referencia a la figura 7). Si en el paso 1418 hay más ranuras de tiempo que procesar, entonces, en el paso 1420 puede seleccionarse la siguiente ranura de tiempo para su procesamiento. Por ejemplo, puede seleccionarse una nueva ranura de tiempo inmediatamente después de que haya transcurrido el tiempo de permanencia de ranura de tiempo de la ranura de tiempo seleccionada en el paso 1404. En la práctica, se pueden cargar múltiples definiciones de ranura de tiempo y múltiples conjuntos de pesos de formación de haces en la memoria (p. ej., la memoria 1204 del BWP 714-c descrita con referencia a la figura 13), y puede accederse a las definiciones de ranura de tiempo y a las matrices de pesos de formación de haces siguiendo un puntero de, por ejemplo, una lista enlazada u otra estructura de datos. El proceso 1400 puede entonces volver al paso 1406 para crear nuevas señales de haz puntual de Rx y generar nuevas señales de haz puntual de Tx para el nuevo tiempo de permanencia de ranura de tiempo. Si en el paso 1418 se determina que en la trama no quedan más ranuras de tiempo que procesar, entonces, en el paso 1419 se determina si se ha recibido o no una nueva definición de trama o un nuevo conjunto de pesos de formación de haces. Por ejemplo, puede haberse recibido una orden para cambiar definiciones de trama y/o conjuntos de pesos de formación de haces (p. ej., desde un ordenador 1302 como el descrito con referencia a la figura 13 o desde un programador remoto) o puede(n) haberse subido una nueva definición de trama y/o un nuevo conjunto de pesos de formación de haces en el satélite de comunicaciones 120. Si en el paso 1419 no se ha recibido ni una nueva definición de trama ni un nuevo conjunto de pesos de formación de haces, entonces la trama actual puede procesarse de nuevo (p. ej., repetirse automáticamente). Si se ha recibido una nueva definición de trama o un nuevo conjunto de pesos de formación de haces, se puede seleccionar esta nueva definición de trama o este nuevo conjunto de pesos de formación de haces para su procesamiento.

Como ejemplo de la gran capacidad ofrecida, considérese un sistema de comunicaciones vía satélite que tiene los siguientes parámetros: •

• Un reflector 122 de 5,2 m de un conjunto de antena 121 en un satélite de comunicaciones 120 con una potencia de 15 kW disponible para ser usada por la carga útil.

• Un funcionamiento en la banda Ka con un espectro asignado de 1,5 GHz en cada una de 2 polarizaciones.

• Las restricciones de volumen y de masa de carga útil admiten hasta 100 rutas, cada una de 1,5 GHz de ancho (usando todo el espectro en una polarización), activas a la vez. Suponiendo que se usan 50 rutas para tráfico directo y 50 rutas para el tráfico de retorno, conduciendo a un total de 50*1,5 GHz = 75 GHz de espectro en cada dirección.

• Un terminal de usuario de 75 cm 150. Para un gran espaciado de zonas de cobertura de haces puntuales 126 (una gran zona de cobertura de servicio 410), el presupuesto de enlace directo resultante admite una eficiencia espectral de aproximadamente 3 bps/Hz, lo que da como resultado aproximadamente 225 Gbps de capacidad directa

• El presupuesto de enlace de retorno admite 1,8 bps/Hz, lo que da como resultado 135 Gbps de capacidad de enlace de retorno. La capacidad total es de aproximadamente 360 Gbps.

Tal y como se ha mostrado en la figura 7, el satélite de comunicaciones 120 puede contener K conjuntos genéricos de rutas. Cada ruta consta de un haz puntual de recepción 125 formado y un haz puntual de transmisión 125 formado que están interconectados por un electrónica de ruta que teóricamente consta de unos filtros, un convertidor reductor y unos amplificadores. De acuerdo con una realización de la presente invención en la que se emplea una arquitectura de sistema radial, estas K rutas se pueden utilizar para asignar de manera flexible y programable capacidad entre el sentido directo (p. ej., de un(os) terminales de nodo de acceso 130 a un(os) terminales de usuario 150) y el sentido de retorno (p. ej., de un(os) terminales de usuario 150 a un(os) terminales de nodo de acceso 130). La asignación es flexible ya que los recursos totales pueden dividirse entre directo y retorno en cualquier proporción deseada que dé como resultado cualquier relación deseada entre la capacidad del canal directo y de retorno. Las asignaciones son programables porque la división de los recursos se puede alterar en cada trama, cambiando así rápidamente la relación entre la capacidad directa y de retorno. Esto es particularmente útil para cambiar la asignación de capacidades directa/de retorno con el fin de aceptar aplicaciones nuevas y cambiantes utilizando una transferencia de datos/información por un sistema de comunicaciones vía satélite.

La asignación flexible de la capacidad se logra mediante una asignación flexible de recursos en la arquitectura satelital. Los recursos de interés son en este caso el número de rutas físicas en un satélite de comunicaciones 120 y las fracciones de tiempo en cada trama de salto de haces. Se presentan dos planteamientos para la asignación de capacidad flexible. El planteamiento 1 asigna de manera flexible los recursos de tiempo, mientras que el planteamiento 2 asigna de manera flexible los recursos de hardware.

Planteamiento 1: Asignación flexible de recursos de tiempo

En este planteamiento, se asigna a una o más rutas para su uso en la dirección directa una fracción del tiempo, aF. El resto del tiempo (1- aF) se usa para el tráfico de retorno. Supóngase que hay Q ranuras de tiempo de longitud fija en la trama de haces conmutables. Entonces, para Qf = aFQ de las Q ranuras de tiempo, la ruta estará configurada para el tráfico directo. Alternativamente, las ranuras de tiempo directo y las ranuras de tiempo de retorno pueden variar en longitud por la misma relación, aunque los ejemplos que siguen se limitarán al caso de ranuras de tiempo de longitud fija.

Configurado para el tráfico directo significa que el haz puntual de Rx 125 utiliza un vector de pesos de formación de haces que tiene el haz puntual de Rx 125 apuntando a un emplazamiento de un terminal de nodo de acceso 130, que el haz puntual de Tx 125 utiliza un vector de pesos de formación de haces que tiene el haz puntual de Tx 125 apuntando a una zona de servicio de usuario (p. ej., una zona de cobertura de haces puntuales de Tx 126 que incluye uno o más terminales de usuario 150) y que el amplificador de canal asociado a la ruta está configurado para producir la ganancia neta satelital que sea consistente con un canal directo. Configurado para el tráfico de retorno significa que el haz puntual de Rx 125 utiliza un vector de pesos de formación de haces que tiene el haz puntual de Rx 125 apuntando a una zona de servicio de usuario (p. ej., una zona de cobertura de haces puntuales de Rx 126 que incluye uno o más terminales de usuario 150), que el haz puntual de Tx 125 utiliza un vector de pesos de formación de haces que tiene el haz puntual de Tx 125 apuntando a un emplazamiento de un terminal de nodo de acceso 130 y que el amplificador de canal asociado a la ruta está configurado para producir la ganancia neta satelital que sea consistente con un canal de retorno.

En muchas, si no en la mayoría, de las aplicaciones radiales, los tamaños de el(los) terminal(es) de usuario 150 y de el(los) terminal(es) de nodo de acceso 130 son bastante diferentes. Por ejemplo, una antena de un terminal de nodo de acceso 130 podría tener un diámetro de 7 m y una capacidad de potencia de salida de cientos de vatios en e1HPA que está detrás de ella, y una antena de un terminal de usuario 150 puede tener un diámetro menor que 1 m y una capacidad de potencia de salida de únicamente unos pocos vatios en el HPA que está detrás de ella. En tales escenarios, es habitual que la ganancia electrónica neta deseada de uno o más conjuntos de antena 121 de un satélite de comunicaciones 120 sea diferente en el sentido directo respecto al sentido de retorno. Por lo tanto, en general, el amplificador de canal en una ruta necesita configurarse para obtener diferentes ganancias en las direcciones directa y de retorno.

En un ejemplo extremo, sea Q^f=Q para todas las rutas. El resultado es un sistema de Solo Enlace Directo (FLO) en el cual se asigna toda la capacidad al enlace directo y no se asigna capacidad al enlace de retorno. Por ejemplo, esto resulta útil para un sistema de radiodifusión de medios de comunicación. Sin embargo, el mismo satélite de comunicaciones 120 se puede configurar (mediante la subida de un conjunto de pesos de formación de haces y de un conjunto de ganancias de amplificador por canal diferentes) para asignar el 75 % (por ejemplo) de las ranuras de tiempo a la transmisión directa y el 25 % a la transmisión de retorno. Esto daría como resultado una capacidad en la dirección directa del 75 % del FLO de ejemplo y una capacidad de retorno del 25 % del máximo de lo que podría lograrse. En general, sea CF_máx la capacidad de canal directo con todas las ranuras de tiempo asignadas al sentido directo y sea CRmáx la capacidad de canal de retorno con todas las ranuras de tiempo asignadas al sentido de retorno. Entonces para Q^fasignaciones de ranura de tiempo de canal directo y Q^r=Q-Q^fasignaciones de ranura de tiempo de canal de retorno, la capacidad directa y de retorno es:

en donde Q^fpuede asumir cualquier valor de 0 (todo tráfico de retorno) a Q (todo tráfico directo). Es claro a partir de (2) que la asignación de capacidad entre directo y de retorno puede adoptar cualquier proporción arbitraria limitada solamente por el valor de Q, el número de ranuras de tiempo por trama de haces conmutables. Para tamaños razonables de Q, tales como Q = 64, esta limitación no es muy limitativa dado que permite la asignación de capacidad en incrementos de 1/64 del valor máximo.

En este planteamiento, todas las K rutas se usan exclusivamente para el tráfico directo o exclusivamente para el tráfico de retorno en cualquier instante de tiempo. Los requisitos para el número total de ubicaciones de terminales de nodo de acceso 130 pueden determinarse de la siguiente manera. Sea que hay K rutas cada una utilizando W Hz de espectro en una única polarización. Además, sean N^gwemplazamientos de terminal de nodo de acceso, cada uno de ellos capaces de utilizar W Hz del espectro en cada una de dos polarizaciones. En cualquier instante, el espectro del enlace de usuario total es KW Hz, que se está usando para transmisiones tanto en el enlace directo como en el enlace de retorno (pero nunca en ambos). El espectro de enlace de alimentador total utilizado en cualquier instante dado es 2N^gwW, que también se utiliza para, o bien la transmisión de enlace directo, o bien la transmisión de enlace de retorno, pero nunca para ambas a la vez. Equiparar las dos cantidades de espectro da como resultado el número requerido de terminales de nodo de acceso, N^gw=K/2.

Este planteamiento es poco eficaz, ya que un terminal de nodo de acceso 130 no está transmitiendo y recibiendo todo el rato. La fracción de tiempo que un terminal de nodo de acceso 130 pasa transmitiendo más la fracción de tiempo que el terminal de nodo de acceso 130 pasa recibiendo es igual a 1. Sin embargo, un terminal de nodo de acceso 130 podría transmitir y recibir todo el rato y, por tanto, sería ineficiente y estaría infrautilizado.

Se dice que un planteamiento así está sincronizado, tal y como se ilustra en la figura 15A, en la que se muestra una asignación de recursos de tiempo del 50 %-50 % 1500 entre los enlaces directo y de retorno para cada ruta. Las rutas se sincronizan porque todas ellas dan servicio al enlace directo en algunos momentos y todas dan servicio al enlace de retorno en otros momentos. Tal y como puede verse en la asignación de recursos de tiempo 1500, el espectro de enlace de alimentación total utilizado es siempre KW Hz, y es siempre, o bien todo espectro de enlace directo, o bien todo espectro de enlace de retorno. Tal y como se explicó anteriormente, este sistema sincronizado requiere K/2 terminales de nodo de acceso 130.

En la figura 15 B se muestra un ejemplo de asignación de recursos de tiempo sincronizada 1510 en un satélite de comunicaciones de 8 rutas 120 ilustrativo con 8 haces puntuales 125 y 4 terminales de nodo de acceso 130. En la ranura 1 de la asignación de recursos de tiempo 1510, los cuatro terminales de nodo de acceso 130 (p. ej., GW1, GW2, GW3 y GW4) transmiten a unos haces puntuales B1-B8, tal y como se muestra en la configuración de ranuras de la asignación de recursos de tiempo 1510. Por debajo de las ranuras, se detalla el uso de la ruta (PW) de la ranura. En la ranura 1, se usan todas las 8 rutas para enlaces directos, de ahí la entrada 8F. En la ranura 2, los terminales de usuario 150 en todas las zonas de cobertura de haces puntuales 126 están transmitiendo a sus terminales de nodo de acceso 130 respectivas, por lo que el uso de rutas se denota como 8R. A la derecha de la tabla, se enumera el uso de ranuras para cada ruta. Para todas las rutas, la primera ranura es directa y la segunda ranura es de retorno, de tal manera que cada entrada de uso de ranura es FR.

En este ejemplo, los terminales de nodo de acceso 130 pueden ser autónomos entre sí, aunque, de manera equivalente, el terminal de nodo de acceso de transmisión 130 para un haz puntual de usuario 125 podría ser diferente que el terminal de nodo de acceso de recepción 130 para ese haz puntual de usuario 125. En este caso, sería necesario que los terminales de nodo de acceso 130 cooperaran para proporcionar una comunicación bidireccional coherente a y desde los terminales de usuario 150. Cabe indicar que en todos estos casos sincronizados, podrían desplegarse terminales de usuario semidúplex (que transmiten y reciben en momentos diferentes) 150, puesto que todos los haces puntuales de usuario 125 pueden programarse de tal modo que las ranuras de transmisión de terminal de usuario no se solapen a las ranuras de recepción correspondientes.

El planteamiento puede mejorarse entrelazando las asignaciones de tiempo directo y de retorno, tal y como se muestra en una asignación de recursos de tiempo 1600 de la figura 16A. Las asignaciones de tiempo directa y de retorno para cada ruta se estructuran de modo que en cualquier instante de tiempo, la mitad de las rutas se usen para tráfico directo y la mitad se usen para tráfico de retorno. Esto da como resultado que el requisito de espectro de enlace de alimentación total en cualquier instante de tiempo sea el mismo (KW Hz), pero se dividen uniformemente entre el enlace directo y el enlace de retorno. Puesto que el terminal de nodo de acceso 130 ejemplar tiene 2 W Hz de espectro para utilizar en el sentido directo y 2 W Hz para utilizar en el sentido de retorno, el número total de terminales de nodo de acceso 130 requeridos es K/4. Esto es la mitad del número de terminales de nodo de acceso 130 requeridos cuando se sincronizan las asignaciones de tiempo directo y de retorno y, por tanto, es la manera preferida de funcionar.

En la figura 16B se muestra un ejemplo de una asignación de recursos de tiempo del 50 %-50 % 1610 con un satélite de comunicaciones de 8 rutas 120 similares y 8 haces puntuales 125, como en la figura 15B. Ahora, sin embargo, solo son necesarios dos nodos de acceso: GW1 y GW2. En la figura 16B, GW1 está transmitiendo con una LHCP a B1 (que lo recibe con RHCP) y transmitiendo con una RHCP a B2 (que lo recibe con LHCP). Debido a las polarizaciones independientes, no existe interferencia de señal entre haces puntuales 125, incluso cuando sean físicamente adyacentes, y podrían incluso solaparse parcial o totalmente. Al mismo tiempo (durante esa primera ranura de tiempo), los terminales de usuario en B7 y b8 están transmitiendo al terminal de nodo de acceso GW1. También durante esta primera ranura de tiempo de la figura 16B, el terminal de nodo de acceso GW2 está transmitiendo a B3 y B4, mientras que B5 y B6 están transmitiendo al terminal de nodo de acceso GW2. En la segunda ranura, al igual que en la figura 15B, las direcciones de transmisión están invertidas con respecto a las de la ranura 1. Comparando la figura 16B con la figura 15B, puede verse que cada haz puntual 125 tiene exactamente el mismo número de oportunidades de transmisión y de recepción. Cabe indicar que, en este caso específico, se podrían desplegar terminales de usuario semidúplex 150, ya que los haces de usuario 125 se programan para que las ranuras de transmisión de terminal de usuario no se solapen a las ranuras de recepción correspondientes. Podría utilizarse una programación distinta que también lograse la asignación de tiempo del 50 %-50 %, pero con el solapamiento de las ranuras de transmisión y de recepción de haz puntual, lo que posiblemente requeriría que los terminales de usuario 150 funcionasen en modo de dúplex completo, en el que podrían transmitir y recibir al mismo tiempo.

En este ejemplo, los terminales de nodo de acceso 130 pueden ser, de nuevo, autónomos entre sí, ya que cada haz puntual 125 tiene un único terminal de nodo de acceso 130 tanto para sus transmisiones directas (al haz puntual de usuario 125) como para las de retorno (al haz puntual de nodo de acceso 125). De manera también equivalente al escenario de la figura 16B, el terminal de nodo de acceso transmisor 130 para un haz puntual de usuario 125 podría ser diferente del terminal de nodo de acceso receptor 130 para ese haz puntual de usuario 125. En este caso, sería necesario que los terminales de nodo de acceso 130 cooperaran para proporcionar una comunicación bidireccional coherente a y desde los terminales de usuario 150.

En la figura 17A se muestra un ejemplo de asignación de tiempos entrelazada 1700 para una asignación de tiempos del 75 %-25 % entre los tráficos directo y de retorno. En este ejemplo, el 75 % de las rutas se usan para el tráfico directo en cada instante de tiempo. El 25 % restante se usa para el tráfico de retorno. Cada ruta individual también se usa para tráfico directo durante el 75 % de la trama de haces conmutables y el tráfico de retorno durante el 25 % de la trama de haces conmutables. El resultado es que en cualquier y cada instante de tiempo, el ancho de banda utilizado para el tráfico directo es 3KW/4 y el ancho de banda usado para el tráfico de retorno es KW/4. Puesto que cada terminal de nodo de acceso 130 puede usar 2 W Hz de ancho de banda para el tráfico directo y 2 W Hz de ancho de banda para el tráfico de retorno, el número total de terminales de nodo de acceso 130 requeridos es 3K/8, y está limitado por la utilización del ancho de banda de enlace directo. Este número es aún más pequeño que el valor K/2 requerido para el planteamiento sincronizado para una asignación de recursos de tiempo del 50 %-50 %, tal y como se muestra en las figuras 15A-B.

En la figura 17B se muestran las 4 ranuras de tiempo de un sistema ilustrativo que incluye los ocho haces puntuales 125 y cuatro terminales de nodo de acceso 130 de la figura 15B. Al igual que en ese ejemplo, los terminales de nodo de acceso 130 transmiten o reciben durante cada ranura, pero nunca transmiten y reciben en la misma ranura. El resumen de uso que aparece en la parte inferior de la tabla de configuración muestra que cada ranura tiene 6 rutas directas (p, ej., de terminal de nodo de acceso a terminal de usuario) y 2 de retorno (de terminal de usuario a terminal de nodo de acceso).

En la primera ranura, los terminales de usuario en B1 y B2 transmiten al terminal de nodo de acceso GW1, mientras que todos los demás terminales de usuario 150 reciben. En la segunda ranura, los terminales de usuario B7 y B8 transmiten, mientras que los otros reciben. En la tercera ranura, los terminales de usuario 150 en B3 y B4 son los únicos que transmiten, mientras que en la cuarta ranura, los terminales de usuario 150 en B5 y B6 son los únicos transmisores. La tabulación de las ranuras confirmará que cada haz puntual tiene 3 rutas directas de un único terminal de nodo de acceso 130 al haz puntual 125 y una ruta de retorno desde el haz puntual 125 hasta el terminal de nodo de acceso. En este caso, se utilizan K/2 = 4 terminales de nodo de acceso 130, aunque el número mínimo de terminales de nodo de acceso 130 es 3K/8 = 3 terminales de nodo de acceso.

Si se asignara el 100 % del tráfico al enlace directo, se usarían todas las rutas para el tráfico directo el 100 % del tiempo. Esto daría como resultado que el espectro directo total de KW Hz y el número requerido de terminales de nodo de acceso 130 sería K/2, el mismo número que en el planteamiento sincronizado.

En el caso general, cada ruta se asigna para ser una ruta directa durante una fracción o^fdel tiempo en la trama de salto de haces. Las asignaciones están entrelazadas con el objetivo de tener una fracción gí^fde las K rutas totales funcionando como rutas directas en cada momento. El resto, K(1-o^f), funcionaría como rutas de enlace de retorno. En cada momento, el espectro de enlace directo requerido es KWo^fy el espectro de enlace de retorno requerido es KW(1-o^f). Así, el número total de terminales de nodo de acceso 130 requeridos es NGw=Max(aF, 1-o^f)K/2. Cabe indicar que esto puede requerir una coordinación entre los terminales de nodo de acceso 130.

Planteamiento 2: Asignación flexible de recursos de hardware

En este planteamiento, cualquier ruta simple está o bien dedicada totalmente (todas las ranuras de tiempo en la trama de haces conmutables) a la transmisión del enlace directo o bien dedicada totalmente a las transmisiones del enlace de retorno. Lo que es flexible es el número de rutas que se dedican a rutas directas y el número de rutas que se dedican a rutas de retorno. Esto se ilustra en la figura 18A para una asignación ilustrativa del 75 % de las rutas a enlaces directos y del 25 % a enlaces de retorno.

En la figura 18B se muestran las ranuras de tiempo para trama de 4 ranuras de asignación de rutas del 75 %-25 % para el sistema de comunicaciones vía satélite de 8 rutas 120 ilustrativo, tal y como se ha explicado anteriormente. Aquí, las rutas se identifican mediante el número en la vista del mapa. La ruta 1 (LHCP^RHCP) y la ruta 5 (RHCP^LHCP) están especializadas al tráfico de retorno, mientras que las rutas restantes están especializadas al tráfico directo.

En la ranura 1, el terminal de nodo de acceso GW1 recibe datos de los haces puntuales B1 y B2, mientras que los tres terminales de nodo de acceso transmiten a los restantes haces de puntuales. En la ranura 2, los haces puntuales B3 y B4 transmiten al terminal de nodo de acceso GW1, mientras que los tres terminales de nodo de acceso transmiten a los restantes haces puntuales. En la ranura 3, los haces puntuales B5 y B6 transmiten al terminal de nodo de acceso GW1, mientras que los tres terminales de nodo de acceso transmiten a los restantes haces puntuales. En la ranura 4, los haces puntuales B7 y B8 transmiten al terminal de nodo de acceso GW1, mientras que los tres terminales de nodo de acceso transmiten a los restantes haces puntuales restantes.

Considérese una polarización de este sistema de dos polos de ejemplo. Este sistema aún emplea tres terminales de nodo de acceso, GW1-GW3 (funcionando cada uno de ellos en una de dos polaridades disponibles), pero ahora solo tiene en cuenta los haces puntuales B1-B4 y las rutas 1-4. Hay aún 4 ranuras por trama y por lo tanto 4 rutas x 4 ranuras = 16 ranuras totales disponibles. Este sistema ha asignado el 75 % (12) de estas ranuras al tráfico directo y el 25 % (4) de estas ranuras al tráfico de retorno. Las 4 ranuras de retorno llenan toda la trama exactamente. Las 12 ranuras directas tienen que distribuirse entre los 4 haces puntuales, así que cada haz puntual recibe 3 ranuras. Estas mismas 12 ranuras directas, sin embargo, tienen que distribuirse entre 3 terminales de nodo de acceso, por lo que cada terminal de nodo de acceso debe cubrir 4 ranuras directas. Así, no puede existir una correlación unívoca entre terminales de nodo de acceso y haces puntuales de manera que todo el tráfico para cualquier haz puntual pase a través del mismo terminal de acceso.

Una consideración cuidadosa del número de haces puntuales 125, de ranuras, de terminales de nodo de acceso 130 y de rutas puede proporcionar flexibilidad en la correlación entre terminales de nodo de acceso 130 y haces puntuales 125. En las figuras 18C-18E se muestran dos realizaciones ilustrativas más de una asignación flexible de recursos de hardware. En este caso, hay 6 haces puntuales que requieren una asignación de rutas del 75 %-25 % en el sistema de comunicación ilustrativo que tiene un satélite de 8 rutas, 3 terminales de nodo de acceso, tal y como se ha explicado previamente. Puesto que solo hay 6 haces puntuales B1-B6, solo se requieren 3 ranuras de tiempo. Los terminales de usuario 150 generalmente funcionarán en dúplex completo (recepción y transmisión simultáneas) durante sus ranuras de tiempo de salto de haces activas. Ahora hay 4 rutas x 3 ranuras = 12 ranuras a ser asignadas por polaridad. El 75 % de 12 (9) ranuras se usan para el tráfico directo, mientras que el 25 % de 12 (3) ranuras se usan para el tráfico de retorno. Las 3 ranuras de retorno llenan nuevamente una trama, que corresponde a la ruta asignada al tráfico de retorno por polaridad. Ahora, sin embargo, las 9 ranuras directas (3 por ruta) por polaridad se pueden dividir para que haya exactamente 3 ranuras por terminal de nodo de acceso y 3 ranuras por haz puntual, lo que permite de este modo una correlación unívoca entre haces puntuales de usuario y terminales de nodo de acceso.

En las figuras 18C y 18D se han representado ambas polaridades. Las rutas directas 2-4 y 6-8 están especializadas cada una a un único terminal de nodo de acceso 130: las rutas 2 y 6 (para las dos polaridades) a GW2, las rutas 3 y 7 a GW3 y las rutas 4 y 8 a GW1. En la figura 18C, las rutas de retorno se comparten entre los tres terminales de nodo de acceso 130, de manera que cada terminal de nodo de acceso 130 recibe de las mismas zonas de cobertura de haces puntuales 126 a las cuales transmite, implementándose así una correlación unívoca entre los haces puntuales de usuario 125 y los terminales de nodo de acceso 130 que les dan servicio. Como alternativa, en la figura 18D, las rutas de retorno van todas dirigidas a GW1. En este caso, GW1 se considera un terminal de nodo de acceso de recepción compartido 130, y GW2 y GW3 pueden funcionar en modo semi-dúplex únicamente como transmisores. En esta realización de terminal de nodo de acceso de recepción compartido, un número de terminales de nodo de acceso 130 transmite a un número de terminales de usuario 150, mientras que los terminales de usuario 150 solo transmiten (si llegan a transmitir) a un único terminal de nodo de acceso 130, por regla general, uno de los terminales de nodo de acceso de transmisión 130. En la figura 18E se muestra la primera ranura de tiempo del sistema de la figura 18C o de la figura 18D, ya que es la misma en ambos casos.

Un terminal de nodo de acceso de recepción compartido 130 puede tener utilidad, por ejemplo, si hay terminales de usuario 150 que transmiten solicitudes de información que está ubicada en un terminal de nodo de acceso 130 o si un terminal de nodo de acceso 130 es la interfaz entre la red terrestre de terminales de nodo de acceso 130 y una red 140. En este caso, el hecho de que todos los terminales de usuario 150 soliciten la información directamente de ese terminal de nodo de acceso 130 evitará el problema de tener al otro terminal de nodo de acceso 130 reenviando solicitudes a ese terminal de nodo de acceso de interfaz 130.

También es posible lo contrario: un sistema de terminales de nodo de acceso de transmisión compartidos en el que los terminales de usuario 150, quizás terminales de sensor, transmiten una gran cantidad de información, pero solo necesitan recibir una pequeña cantidad. Por ejemplo, podría implementarse una asignación de tiempos del 25 %-75 % conmutando la dirección de los haces puntuales 125 de la figura 15B. Así, el terminal de nodo de acceso GW1 sería el transmisor común para todos los haces puntuales de usuario 125. En estas realizaciones de terminales de nodo de acceso compartidos, los terminales de nodo de acceso semidúplex 130 pueden desplegarse si el operador del sistema tiene una red troncal (p. ej., un ejemplo de una red 140 como la descrita con referencia a la figura 1) que conecte los terminales de nodo de acceso 130 para que el tráfico pueda dirigirse y programarse adecuadamente.

Sea K^fel número de rutas directas y sea K^rel número de rutas de retorno, donde K^f+ K^r= K es el número total de rutas. Puesto que cada ruta siempre se utiliza en su totalidad en la dirección directa o de retorno, no es necesario cambiar dinámicamente la ganancia electrónica neta a lo largo de la ruta para cada ranura de tiempo. Por lo tanto, el ajuste dinámico de la ganancia del amplificador de canal para cada ranura puede no ser necesario.

Estableciendo K^f= K y K^r= 0, se tiene todo el tráfico directo, (FLO). Al hacer que K^r=K y que K^f= 0, se tiene todo el tráfico de retorno (solo enlace de retorno, o RLO, por sus siglas en inglés). En general, la asignación de capacidad en cada dirección es,

en las que K^fpuede asumir cualquier valor desde 0 (todo tráfico de retorno) a K (todo tráfico directo). Resulta evidente a partir de la ecuación (3) que la asignación de capacidades entre tráfico directo y de retorno puede adoptarse en cualquier proporción arbitraria, limitada únicamente por el valor de K, el número de rutas (p. ej., de un satélite de comunicaciones 120 o de un sistema GBBF). Para tamaños razonables de K, tales como K=100, esta limitación no es muy limitativa dado que permite la asignación de capacidad en incrementos de 1/100 del valor máximo.

En este planteamiento, en cualquier instante de tiempo el espectro de enlace de usuario total utilizado en la dirección directa es K^fW. En la dirección de retorno, el espectro total usado es K^rW. De nuevo, se supone que cada terminal de nodo de acceso 130 tiene W Hz disponibles para su utilización en cada una de dos polarizaciones. El espectro de enlace del alimentador total disponible para su utilización es 2NGWW en cada dirección (directa y de retorno). Por lo tanto el número de terminales de nodo de acceso cooperantes (no autónomos) 130 requeridos es NGW=Max(KF,KR)/2, que es igual que el del planteamiento 1 cuando se eligió una asignación cuidadosa de las ranuras de transmisión y de recepción para minimizar el recuento de terminales de nodo de acceso. Sin embargo, el planteamiento 2 tiene la ventaja de no necesitar cambiar dinámicamente la ganancia neta de la ruta durante la trama de haces conmutables para adaptarse al cambio dinámico entre las configuraciones directa y de retorno.

En la figura 19 se muestra un diagrama ilustrativo 1900 del número de terminales de nodo de acceso cooperantes 130 (por ej. puertas de enlace) requeridos con respecto al número de rutas directas asignadas cuando K=100. Tal y como se muestra en la figura 19, el número de terminales de nodo de acceso cooperantes 130 requeridos es mínimo cuando K^f=K^r, mientras que el número de terminales de nodo de acceso cooperantes 130 requeridos es máximo para el RLO (es decir, K^f=0) y el FLO (i.e., K^r=0).

En todos los planteamientos analizados, debería estar claro que el enlace directo y el enlace de retorno pueden funcionar como dos sistemas de transmisión independientes. La asignación de capacidades entre los dos sistemas de transmisión puede dividirse en casi cualquier proporción deseada, ya que posiblemente esté limitada por K o Q. A continuación, cada sistema de transmisión puede extender independientemente su capacidad alrededor de una zona de cobertura de servicio 410 de cualquier manera deseada mediante una configuración adecuada de los vectores de pesos de formación de haces que crean los haces puntuales 125 en cada ranura de tiempo. En general, la zona de cobertura de servicio 410 se establecería para que el enlace directo y los enlaces de retorno estén en la misma zona física. Esto da a cada punto en la zona de cobertura de servicio 410 oportunidades para la recepción de datos de enlace directo y la transmisión de datos de enlace de retorno. En general, estas oportunidades no siempre se producirán en las mismas ranuras de tiempo. También puede observarse que la relación entre el tráfico directo y el de retorno no necesita ser igual en todos los puntos de la zona de cobertura de servicio 410. Esto permite personalizar la relación entre el tráfico directo y el de retorno en cada zona de cobertura de haces puntuales 126. El mecanismo para personalizar esta relación es el ajuste del número (y/o el tamaño) de las ranuras de tiempo directas y de recepción asignadas a cada ubicación física de las zonas de cobertura de haces puntuales 126.

La figura 20A ilustra un ejemplo 2000 de zonas de cobertura del servicio no congruentes 410 para el servicio de enlace directo y de retorno, de acuerdo con aspectos de la presente invención. La zona de cobertura de servicio de enlace directo 410-b es la unión de las zonas de cobertura de haces puntuales 126 de los haces puntuales de usuario de enlace directo 125 individuales formados durante una trama de tiempo de salto de haces. Igualmente, la zona de cobertura de servicio de enlace de retorno 410-c es la unión de las zonas de cobertura de haces puntuales 126 de los haces puntuales de usuario de enlace de retorno 125 individuales formados durante una trama de tiempo de salto de haces. La unión de la zona de cobertura de servicio de enlace directo 410-b y la zona de cobertura de servicio de enlace de retorno 410-c puede dividirse en 3 regiones. La región 1 es la zona en la que el conjunto de pesos de formación de haces proporciona haces puntuales de enlace directo 125 pero no haces puntuales de enlace de retorno 125. Esta región podría soportar solamente tráfico del enlace directo. La región 2 es la zona en la que el conjunto de pesos de formación de haces proporciona haces puntuales de enlace de retorno 125 pero no haces puntuales de enlace directo 125. Esta región podría soportar tráfico del enlace de retorno pero no tráfico del enlace directo. La región 3 es la región en la que los conjuntos de pesos de formación de haces proporcionan haces puntuales tanto directos como de retorno 125, aunque no necesariamente en la misma ranura de tiempo. Puede estar soportado tanto el tráfico del enlace directo como el de retorno. Además, la relación entre la capacidad directa y la de retorno puede personalizarse en cada ubicación física de zonas de cobertura de haces puntuales 126 dentro de la región 3.

La figura 20B ilustra un sencillo sistema de un único terminal de nodo de acceso y 4 rutas, de acuerdo con aspectos de la presente invención. En este caso, la Región 1 de enlace directo contiene los haces puntuales 1 y 2 y la Región 2 de enlace de retorno contiene los haces puntuales 5 y 6, mientras que la Región bidireccional 3 contiene los haces puntuales 3, 4, 7 y 8. Esto ilustra que, aunque la Región 3 se mostró en la figura 20A como una única zona lógica, no existe ningún requisito que diga que los haces puntuales 125 que componen la Región 3 sean contiguos. De hecho, las Regiones 1 y 2, mostradas en este ejemplo como contiguas, podrían también haber estado compuestas de un cierto número de áreas diferentes.

En la Ranura 1, el terminal de nodo de acceso GW transmite a los terminales que se encuentran en la Región 1, es decir, las zonas de cobertura de haces puntuales B1 y B2, y recibe de los terminales que se encuentran en la Región 2, es decir, las zonas de cobertura de haces puntuales B5 y B6. Los terminales en la Región 3 son inactivos durante esta ranura, mientras que los terminales en las Regiones 1 y 2 están inactivos durante las restantes ranuras. En la Ranura 2, el terminal de nodo de acceso GW transmite a terminales que se encuentran en las zonas de cobertura de haces puntuales B3 y B4 y recibe de terminales que se encuentran en las zonas de cobertura de haces puntuales B7 y B8. En la Ranura 3, el terminal de nodo de acceso GW recibe de terminales que se encuentran en las zonas de cobertura de haces puntuales B3 y B4 y transmite a terminales que se encuentran en las zonas de cobertura de haces puntuales B7 y B8.

La presente invención proporciona una arquitectura de comunicación vía satélite flexible de alta capacidad. Las características de esta arquitectura pueden incluir una o más de las siguientes:

1. gran capacidad;

2. una asignación flexible entre la capacidad directa y la de retorno;

3. una distribución de capacidades y unas zonas de cobertura de servicio 410 flexibles;

4. zonas de cobertura de servicio 410 y asignación de capacidades reconfigurables;

5. ubicaciones flexibles para terminales de nodo de acceso 130, por ejemplo, utilizando un salto de haces para permitir que los terminales de nodo de acceso 130 ocupen el mismo espectro y la misma ubicación que los haces puntuales 125; y la capacidad de mover las ubicaciones de terminal de nodo de acceso durante la vida útil del satélite;

6. un despliegue gradual de terminales de nodo de acceso 130;

7. independencia con respecto a la posición orbital;

8. una asignación dinámica de la potencia isotrópica radiada equivalente (EIRP, por sus siglas en inglés) a terminales de nodo de acceso 130 para mitigar el desvanecimiento por lluvia, por ejemplo, en la que los requisitos de margen se basan en una suma del desvanecimiento por lluvia en todos los diversos trayectos más que en estadísticas de un trayecto individual;

9. un funcionamiento con terminales semidúplex; y

10. un funcionamiento con hardware de carga útil con menor redundancia.

Se han descrito las características (1) y (2). Más adelante se proporcionan detalles adicionales de las características (3) a (10).

En cualquier momento puede estar activo un pequeño número de células, donde una célula puede referirse a una parte de una zona de cobertura de servicio 410 (p. ej., un haz puntual) que proporciona un servicio de comunicaciones a un subconjunto de terminales, por ejemplo. En un ejemplo, KF es igual a 40 a 60 haces puntuales de transmisión 125 (p. ej., para el enlace descendente de terminal de usuario). Los vectores de pesos de formación de haces pueden cambiarse dinámicamente según un programa cargado. Véase un ejemplo en el que el número total de células de usuario es igual a K^fx Q, donde Q es igual al número de ranuras de tiempo y 1 s Q s 64. Aquí, la zona compuesta de las zonas de cobertura de haces puntuales 126 se aumenta en un factor de Q. El ciclo de trabajo promedio de un haz puntual 125 puede ser igual a 1/Q. La velocidad de enlace directo hacia un haz puntual 125 se reduce en un factor de Q. Puede ser preferible que un terminal de usuario 150 sea capaz de desmodular todas las portadoras en el ancho de banda de W Hz. Para W = 1500 MHz, <Hz = 3 bps/Hz y Q = 16, la velocidad de enlace descendente media hacia un terminal de usuario 150 es de aproximadamente 281 Mbps.

Pasando al enlace de retorno, en un ejemplo, K^res igual a 40 a 60 haces puntuales de recepción 125 (p. ej., para el enlace ascendente de terminales de usuario). Los vectores de pesos de formación de haces pueden cambiarse dinámicamente según un programa cargado. Véase un ejemplo en el que el número total de células de usuario es igual a K^rx Q, donde Q = número de ranuras de tiempo y 1 s Q < 64. Aquí, la zona compuesta de las zonas de cobertura de haces puntuales 126 se aumenta en un factor de Q. El ciclo de trabajo promedio de un haz puntual puede ser igual a 1/Q. La velocidad de enlace de retorno hacia un haz puntual 125 se reduce en un factor de Q. Puede ser preferible que un terminal de usuario 150 utilice un HPA de ráfaga con una gran de potencia máxima pero con menor potencia media. Para un HPA con una potencia máxima de 12 W y con límite medio de potencia de 3 W, un enlace ascendente de 40 Msps, 2,25 bits/sím y Q = 16, la velocidad media de enlace ascendente desde un terminal de usuario 150 es de 5,625 Mbps.

La arquitectura de comunicaciones vía satélite de alta capacidad flexible descrita en la presente memoria también puede proporcionar una distribución no uniforme de capacidades alrededor de una zona de cobertura de servicio 410. La capacidad puede asignarse a diferentes células en proporciones casi arbitrarias al asignar números diferentes de ranuras por célula. Nuevamente, hay Q ranuras de tiempo en una trama de haces conmutables. Cada célula utiliza q ranuras de tiempo, de manera que:

donde J es el número de ubicaciones de zona de cobertura de haces de servicio a las que salta una ruta de señal de haz puntual en la trama de salto de haces. La capacidad de cada célula es:

donde la capacidad instantánea por haz puntual = Cb.

Las figuras 21A-21C ilustran un ejemplo de salto de haces con una distribución de capacidades no uniforme, de acuerdo con aspectos de la presente invención. En la figura 21A se muestra un patrón de saltos de haces ilustrativo 2100 de una sola ruta de señal de haces puntuales para 8 tiempos de permanencia de ranura de tiempo no uniformes de una trama de salto de haces. En el ejemplo, Q = 32 y Cb = 4,5 Gbps. Las ubicaciones de célula en el patrón de saltos de haces 2100 se muestran como contiguas para facilitar su ilustración. En la figura 21B se muestra un tiempo de permanencia de ranura de tiempo ilustrativo 2110 para el patrón de saltos de haces 2100. Para cada uno de los 8 tiempos de permanencia de ranura de tiempo de la tabla de tiempos de permanencia de ranura de tiempo 2110, se muestran el número de ranuras de tiempo qj asignadas a la ubicación de célula correspondiente y la capacidad de zona Cj en Mbps. En la figura 21C se muestra una trama de salto de haces ilustrativa 2120 para la tabla de tiempos de permanencia de ranura de tiempo 2110. La trama de salto de haces 2120 incluye K haces puntuales 125. Los tiempos de permanencia de ranura de tiempo no uniforme para el haz puntual n.° 1 de la trama de salto de haces 2120 coinciden con los tiempos de permanencia ilustrados en la tabla de tiempos de permanencia de ranura de tiempo 2110. Es preferible que todos los haces puntuales 125 cambien de ubicación al mismo tiempo. Esto minimiza la interferencia entre haces, ya que cada haz puntual 125 solo se solapa en el tiempo con otros K-1 haces puntuales 125. Sin embargo, el sistema puede funcionar sin esta restricción. Entonces, más haces puntuales 125 pueden interferir entre sí, y las ubicaciones de haz puntual deberían elegirse teniendo esto en cuenta.

Las ubicaciones de haz puntual están definidas por los vectores de pesos utilizados en las BFN 710. La capacidad por célula viene establecida por la duración de la trama de salto de haces en la que el haz puntual 125 sigue apuntado a una célula (tiempo de permanencia). Tanto los vectores de pesos de haz como los tiempos de permanencia (p. ej., como definiciones de trama de saltos de haces) pueden almacenarse en el BWP 714. Estos valores pueden cargarse al BWP 714 por un enlace de datos desde tierra. Tanto las ubicaciones de haz (p. ej., zonas de cobertura de haces puntuales 126) como el tiempo de permanencia (asignación de capacidades) pueden cambiarse. Por ejemplo, las ubicaciones de haz y/o los tiempos de permanencia pueden cambiarse ocasionalmente cargando nuevos conjuntos de pesos y nuevas definiciones de trama de saltos de haces o frecuentemente en respuesta a variaciones diarias (p. ej., desplazar la capacidad para que coincida con la hora punta) ordenando al BWP 714 que utilice uno de varios conjuntos de pesos y definiciones de trama de saltos de haces previamente almacenados. Un conjunto de pesos de formación de haces contiene pesos de haz y una definición de trama de saltos de haces contiene tiempos de permanencia para todos los haces en todas las ranuras de tiempo en una trama de salto de haces.

Los terminales de nodo de acceso 130 pueden colocarse fuera de una zona de cobertura de servicio de terminales de usuario 410 o en una zona de cobertura de servicio de terminales de usuario 410 con un coste de un pequeño aumento del número de terminales de nodo de acceso 130. Para facilitar la correlación de ubicaciones de terminal de nodo de acceso, se puede utilizar el número de colores disponibles de los terminales de nodo de acceso 130. La cantidad total de colores = los colores de tiempo x los colores de polarización x los colores de frecuencia. Tómese un ejemplo con Q = 4, W = 1500 MHz (banda completa), y doble polarización. El número total de colores = 4 veces x 2 polos x 1 frecuencia = 8. El número de terminales de nodo de acceso 130, NGW, viene determinado por:

núm. de haces de usuario (6)

donde Ci es igual al número de colores a los que puede dar servicio el terminal de nodo de acceso n.° i.

En la figura 22A se muestran ubicaciones de terminal de nodo de acceso y ubicaciones de zona de cobertura de haces puntuales de usuario ilustrativas para un ejemplo con 23 terminales de nodo de acceso 130 (22 terminales de nodo de acceso operativos 1 terminal de nodo de acceso de compañía operadora). En el mapa 2200 de la figura 22A, las ubicaciones de zona de cobertura de haces puntuales de usuario se muestran como células, y las ubicaciones de terminal de nodo de acceso se muestran como círculos de línea discontinua.

En la figura 22B se muestra una tabla de terminales de nodo de acceso ilustrativa 2210 para el mapa 2200. La tabla de terminales de nodo de acceso 2210 muestra, para cada terminal de nodo de acceso 130, la ubicación de terminal de nodo de acceso, el número de problemas de haz puntual (es decir, el número de colores inservibles) y el número de colores a los que puede dar servicio el terminal de nodo de acceso 130, Ci. Para K = 40, Q = 4, M = 160 haces puntuales, y el Q indicado en la tabla de terminales de nodo de acceso 2210, <Ci = 168 s 160. Así, para este ejemplo, el sistema puede funcionar con 22 cualesquiera de las 23 terminales de nodo de acceso 130. Colocar todos los terminales de nodo de acceso 130 sin violaciones de haz puntual requeriría K/2=20 terminales de nodo de acceso 130. En este ejemplo, solo se requieren 2 terminales de nodo de acceso 130 adicionales para permitir cierto solapamiento espacial entre terminales de nodo de acceso 130 y zonas de cobertura de haces puntuales de usuario 126.

En un ejemplo extremo, todos los terminales de nodo de acceso 130 está ubicados en la zona de cobertura de servicio de terminales de usuario 410. En este caso, K = 40, Q = 24 y M = 960 haces puntuales 125 para tener una cobertura CONUS completa y una permanencia de salto igual a 1/24 de la trama de salto de haces para todos los haces puntuales 125. El número total de colores es 48 = 24 veces x 2 polos. Si los terminales de nodo de acceso 130 estuviesen ubicados lejos de la zona de cobertura de servicio de terminales de usuario 410, el número mínimo de terminales de nodo de acceso 130 sería 20. Sin embargo, para este ejemplo extremo con todos los terminales de nodo de acceso 130 ubicados en la zona de cobertura de servicio de terminales de usuario 410, se supone que el número máximo de colores inservibles es 7. Así, Ci > 41 = 48 - 7 para todos los terminales de nodo de acceso 130. Se supone, además, que 6 terminales de nodo de acceso 130 están ubicados donde el número de colores inservibles es < 4 (p. ej., en los límites de zona de cobertura de servicio, tales como las regiones costeras). Para estos 6 terminales de nodo de acceso 130, Ci= 48 - 4 = 44. El número de terminales de nodo de acceso 130 requeridos es igual a 23, donde <Ci = (6 x 44) (17 x 41) = 961 > 960. Esto da como resultado un aumento del 15 % (es decir, de 20 a 23) del número de terminales de nodo de acceso 130 requeridos, pero con una flexibilidad total en la ubicación de 17 de 23 terminales de nodo de acceso 130, todos los cuales están dentro de la zona de cobertura de servicio de terminal de usuario 410.

La flexibilidad en las ubicaciones de terminal de nodo de acceso también se puede lograr con tiempos de permanencia de salto no uniformes. El número de terminales de nodo de acceso 130 necesarias se define mediante una ecuación similar:

n g w

J ^ C ^ K Q (7)

3 = 1

donde Cj = número total de periodos de permanencia de salto utilizables por el terminal de nodo de acceso j. El valor máximo posible de Cj es 2Q (es decir, 2 colores de polarización, 1 color de frecuencia). La colocación óptima del terminal s de nodo de acceso es, en primer lugar, en regiones sin servicio (es decir C^jes igual al valor máximo) y, en segundo, en células de poco tiempo de permanencia de salto y al lado de células de poco tiempo de permanencia de salto. La colocación de terminales de nodo de acceso 130 dará como resultado, por consiguiente, aún menos terminales de nodo de acceso 130 adicionales en comparación con los ejemplos anteriores, en los que los tiempos de permanencia de salto son uniformes.

En la figura 22C se muestran colocaciones ilustrativas 2220 de terminales de nodo de acceso 130. En este ejemplo, Q = 32 permanencias de conmutación por trama de haces conmutables, hay 2 colores de polarización y 1 color de frecuencia. La primera colocación, en la que Cj = 64, es decir, el valor máximo, coloca el terminal de nodo de acceso 130 en una región sin servicio de terminales de usuario. Las otras tres colocaciones, en las que Cj < 64, colocan los terminales de nodo de acceso 130 en células con poco tiempo de permanencia de salto y al lado de células con poco tiempo de permanencia de salto.

El despliegue incremental de terminales de nodo de acceso 130 se describe para un sistema ilustrativo con K = 40, Q = 4 y Ngw = 20. El número de haces puntuales M = 160 y el ciclo de trabajo promedio = 1/Q = 25 %. En un primer ejemplo, si el servicio se inicia con un terminal de nodo de acceso (K = 2 rutas), un terminal de nodo de acceso da servicio a dos haces a la vez. Hacer que el número de ranuras de tiempo Q = 80 proporciona los 160 haces puntuales 125. Sin embargo, el ciclo de trabajo resultante = 1/80. Por lo tanto, en este primer ejemplo, hay una reducción en la velocidad y capacidad. El ciclo de trabajo puede aumentarse a medida que aumenta el número de terminales de nodo de acceso 130.

En un segundo ejemplo, si el servicio se inicia con cuatro terminales de nodo de acceso 130 y solamente 40 haces puntuales 125, la zona de cobertura de servicio 410 resultante es el 25 % de la zona de cobertura de servicio inicial 410. Obsérvese que puede ser cualquier 25 %. Con K = 8 rutas, ajustar Q = 5 proporciona 40 haces, con un ciclo de trabajo = 1/5. Por lo tanto, en este segundo ejemplo, la reducción de la velocidad y de la capacidad de haces puntuales es mínima. El zona de cobertura de servicio 410 puede aumentarse a medida que aumenta el número de terminales de nodo de acceso 130. Estos planteamientos son un compromiso entre la zona de cobertura de servicio inicial 410 y/o la velocidad/capacidad para un número reducido de terminales de nodo de acceso iniciales 130.

Los vectores de pesos de formación de haces y, por tanto, las ubicaciones de zonas de cobertura de haces puntuales 126 son flexibles en la arquitectura de comunicaciones vía satélite descrita en la presente memoria. Admitir un servicio de comunicaciones después de un cambio de una posición orbital puede lograrse actualizando (p. ej., cargando) un nuevo conjunto de vectores de pesos de formación de haces para permitir la cobertura de las mismas zonas de cobertura de haces puntuales 126 desde una posición en órbita diferente. Esto ofrece varias ventajas. La ranura orbital puede estar indefinida en el momento en el que se esté construyendo el satélite de comunicaciones 120. La posición orbital puede cambiarse en cualquier momento durante la vida útil del satélite de comunicaciones 120. Se puede utilizar un diseño genérico de un satélite de comunicaciones 120 para cualquier posición orbital y cualquier definición de una zona de cobertura de servicio 410 dentro del rango de barrido razonable del reflector 122. Además, una zona de cobertura de patrón de antena nativo 221 para un conjunto de antena 121 puede adaptarse para tales cambios de posición orbital, tal y como se describe en la presente memoria.

Las actualizaciones de un conjunto de pesos de formación de haces para proporcionar un servicio de comunicaciones en una nueva posición orbital pueden lograrse de varias maneras. En algunos ejemplos, pueden cargarse nuevos conjuntos de pesos de formación de haces a un satélite de comunicaciones 120 o pueden seleccionarse nuevos conjuntos de pesos de formación de haces de los almacenados en el satélite de comunicaciones 120. En algunos ejemplos, se puede recibir un nuevo conjunto de pesos de formación de haces procedente de un dispositivo de red 141, tal como una entidad de gestión de red. En algunos ejemplos, puede calcularse un nuevo conjunto de pesos de formación de haces en un satélite de comunicaciones 120 basándose al menos en parte en la nueva posición orbital del satélite de comunicaciones. En algunos ejemplos, las BFN 710 pueden estar ubicadas en un segmento terrestre 102 (p. ej., para GBBF), en cuyo caso, en el segmento terrestre 110 pueden seleccionarse y/o calcularse conjuntos de pesos de formación de haces.

Los conjuntos de pesos de formación de haces actualizados pueden proporcionar diversas características de un servicio de comunicaciones en la nueva posición orbital. Por ejemplo, los conjuntos de pesos de formación de haces pueden configurarse de una manera que utilicen la misma pluralidad o una pluralidad diferente de elementos de alimentación para formar un haz puntual 125 particular y/o para proporcionar el servicio de comunicaciones a una célula particular. En algunos ejemplos, los conjuntos de pesos de formación de haces pueden actualizarse para proporcionar haces puntuales que tengan la misma zona de cobertura de haces puntuales en una posición orbital actualizada. En algunos ejemplos, los conjuntos de pesos de formación de haces pueden actualizarse para proporcionar la misma zona de cobertura de servicio en una posición orbital actualizada. En algunos ejemplos, puede proporcionarse un servicio de comunicaciones a una pluralidad de células de una zona de cobertura de servicio, y en respuesta al cambio de posición orbital, el servicio de comunicaciones puede proporcionarse a al menos una de las células por medio de un haz puntual que tenga el mismo ancho de banda, la misma frecuencia, la misma polarización y/o la misma secuencia de ranuras de temporización que un haz puntual de la posición orbital anterior.

En un sistema de Tx de haces formados es muy fácil asignar potencia de Tx a cada haz puntual de terminal de nodo de acceso 125 de manera dinámica y no uniforme. La potencia de Tx a un haz puntual 125 es proporcional a la suma de la magnitud al cuadrado de los pesos de haz. Aumentar o reducir la escala de los pesos de haz aumentará o disminuirá la potencia al haz puntual 125. La potencia también puede ajustarse a través de la atenuación del amplificador de canal.

Puede asignarse potencia a cada haz puntual de terminal de nodo de acceso 125 en proporción inversa a la atenuación de desvanecimiento por lluvia. Esta asignación puede ser dinámica basándose en la atenuación de desvanecimiento real por lluvia, o estática basándose en el desvanecimiento por lluvia que se asocia con una disponibilidad particular.

En una realización, se asigna potencia de transmisión a los terminales de nodo de acceso 130 basándose en la relación SNR de enlace descendente. Para NGW terminales de nodo de acceso 130, la potencia de Tx total PGW en el satélite de comunicaciones 120 (p. ej., el conjunto de antena transmisor 121) que se asigna a las transmisiones a los terminales de nodo de acceso 130 es:

N_{1 y GW}

S Pn = PGW (8) n = 1

donde Pn = potencia de Tx asignada al terminal de nodo de acceso número n. La asignación de potencia apropiada para igualar la SNR de enlace descendente es:

donde Rn es igual a la ganancia de conjunto de antena al terminal de nodo de acceso número n; Dn = la degradación de la SNR de enlace descendente debido a la atenuación por lluvia en el terminal de nodo de acceso número n; y Ln = la pérdida de ruta de espacio libre para acceder al terminal de nodo de acceso número n.

En un planteamiento estático, las asignaciones de potencia se pueden seleccionar basándose en la atenuación por lluvia en la disponibilidad del enlace objetivo. Estas asignaciones de potencia fijas pueden determinarse por el planificador de la red antes de la operación de la red. La atenuación por lluvia, An, puede determinarse en cada terminal de nodo de acceso 130 que corresponde a la disponibilidad deseada. La degradación por lluvia, Dn, puede calcularse a partir de An y los parámetros de hardware de terminal de nodo de acceso. La pérdida de ruta de espacio libre, Ln (p. ej., una pérdida de propagación de señal), puede calcularse para cada terminal de nodo de acceso 130. La ganancia de conjunto de antena de Tx a cada terminal de nodo de acceso, Rn, puede determinarse a partir de los pesos de haz y de los patrones de elemento de alimentación nativos 210. Las potencias asignadas, Pn, y la configuración de atenuación de amplitud de canal requerida se pueden calcular para producir esas potencias.

El ajuste del atenuador de amplitud de canal puede enviarse a través del enlace ascendente al satélite de comunicaciones 120 y mantenerse en ese ajuste hasta que (y si) se desee cambiar el concepto de funcionamiento de la red (p. ej., ubicaciones de terminal de nodo de acceso, disponibilidad del enlace descendente, potencia total asignada al enlace descendente de terminales de nodo de acceso, etc.).

En un planteamiento dinámico, las asignaciones de potencia se pueden seleccionar basándose en la atenuación por lluvia observada en cada terminal de nodo de acceso 130. Las configuraciones de potencia de Tx, Pn, cambiarán dinámicamente a medida que las atenuaciones por lluvia cambian. En algunas realizaciones, se utiliza un sistema de medición de atenuación por lluvia, y un sitio de procesamiento central (p. ej., un NOC u otro dispositivo de red 141) para recolectar todas las atenuaciones por lluvia medidas, calcular dinámicamente las asignaciones de potencia y enviar por el enlace descendente la información de asignación de potencia (p. ej., como una ganancia de amplitud del canal o un vector de pesos de haz) al satélite. La figura 23 es un diagrama simplificado de un sistema de comunicaciones vía satélite ilustrativo 2300 que puede admitir este planteamiento dinámico.

En otra realización, se asigna potencia de transmisión a terminales de nodo de acceso 130 basándose en la relación de señal-interferencia más ruido (SINR). En el caso de los enlaces descendentes de terminales de nodo de acceso que tienen una interferencia de haz puntual relativamente grande, puede ser preferible asignar potencia con un objetivo para igualar la SINR de enlace descendente.

Tanto el planteamiento estático como el planteamiento dinámico pueden adaptarse a esto utilizando una ecuación diferente para calcular las asignaciones de potencia. En este caso las asignaciones de potencia son

donde / se elige para forzar la igualdad

N

^ x n = PGW í 11) n= 1

y se aplican las siguientes definiciones.

x: un vector de Nx1 columnas que contiene las asignaciones de potencia de Tx para cada terminal de nodo de acceso 130.

R: Una matriz NxN de ganancias del haz. El componente Rj es la ganancia del haz puntual que apunta al terminal de nodo de acceso j en la dirección del terminal de nodo de acceso i. El componente diagonal rn es la ganancia de antena para el terminal de nodo de acceso i.

Rgw: una matriz diagonal de NxN que contiene la ganancia para el terminal de nodo de acceso n. Los elementos diagonales de Rgw son iguales a los elementos diagonales de R.

D: una matriz diagonal de NxN cuyos elementos contienen la degradación por lluvia de cada terminal de nodo de acceso. Esto se calcula a partir de los valores medidos de An.

C: una matriz diagonal de NxN cuyos elementos contienen las constantes de enlace de cada terminal de nodo de acceso. Específicamente,

G: una matriz diagonal de NxN cuyos elementos diagonales contienen las SINR de enlace descendente relativas objetivo para cada terminal de nodo de acceso. Si se desea que todos los terminales de nodo de acceso tengan la misma SINR de enlace descendente, entonces G = la matriz identidad de NxN.

g: un vector de Nx1 columnas cuyos elementos son iguales que los elementos diagonales de G.

/ : un parámetro escalar libre que debe elegirse de tal manera que las asignaciones de potencia, xn, sumadas den la potencia de Tx de terminal de nodo de acceso asignada total, Pgw.

La ecuación (10) se puede resolver con una técnica iterativa.

Por lo tanto, tal y como se describe en la presente memoria, un servicio de comunicaciones vía satélite puede ser proporcionado por un satélite de comunicaciones 120 que admite haces puntuales formados mediante formación de haces 125, que puede admitir además ubicaciones de zona de cobertura de haces puntuales que cambian según una configuración de salto de haces. Los haces puntuales formados mediante formación de haces 125 pueden formarse flexiblemente mediante la aplicación de pesos de haz a las señales transportadas a través de unos elementos de alimentación de antena 128 que aprovechan los efectos constructivos y destructivos de las señales electromagnéticas que se propagan a través de una pluralidad de patrones de elemento de alimentación nativos 210 de un patrón de antena nativo 220. La flexibilidad a la hora de proporcionar el servicio de comunicaciones puede mejorarse aún más con un satélite de comunicaciones 120 que emplee uno o más conjuntos de antena 121 que admitan un cambio del patrón de antena nativo 220.

Las figuras 24A y 24B ilustran un cambio de unas zonas de cobertura de patrón de antena nativo 221-d que pueden ser admitido por un conjunto de antena 121, de acuerdo con aspectos de la presente invención. El cambio de las zonas de cobertura de patrón de antena nativo 221-d puede proporcionarse ordenando a un accionador que está incluido en un conjunto de agrupaciones de alimentación 127, incluido en un reflector 122, acoplado entre un conjunto de agrupaciones de alimentación 127 y un reflector 122, acoplado entre dos reflectores 122 y así sucesivamente. Por ejemplo, un conjunto de antena 121 admite un cambio de una zona de cobertura de patrón de antena nativo 221 -d-1 a una zona de cobertura de patrón de antena nativo 221-d-2 mediante el ajuste de una posición relativa entre un conjunto de agrupaciones de alimentación 127 y un reflector 122 del conjunto de antena 121 como el que se describe en la presente memoria. El cambio de posición relativa puede ser proporcionado por un accionador lineal 124, y puede admitir, por ejemplo, distintos patrones de antena nativos 220 para proporcionar una formación de haces flexible de un servicio de comunicaciones a una zona de cobertura de servicio (p. ej., la zona de cobertura del servicio 410 que se describió con referencia a la figura 4.).

La figura 24A ilustra un diagrama ilustrativo 2400 de una zona de cobertura de patrón de antena nativo 221 -d-1 formada por una pluralidad de zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211. En algunos ejemplos, la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221 -d-1 puede haberse destinado a admitir una zona de cobertura de servicio tal como la zona de cobertura de servicio 410 descrita con referencia a la figura 4. En un ejemplo, la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221 -d-1 puede utilizarse para proporcionar un servicio de comunicaciones a la zona de cobertura de servicio 410 según condiciones particulares de un servicio de comunicaciones. Sin embargo, puede desearse cambiar las condiciones del servicio de comunicaciones por diversas razones. Por ejemplo, puede cambiar el perfil de demanda dentro de una zona de cobertura de servicio 410, puede cambiar la zona de cobertura de servicio 410 deseada, puede haber cambiado una posición orbital de un satélite de comunicaciones 120 o puede desearse cambiar las características de los haces puntuales 125 formados por el patrón de antena nativo 220-d asociado.

Las características de los haces puntuales 125 pueden ser un resultado de la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221 -d-1 y pesos de haz diferentes. Por ejemplo, el diagrama 2400 ilustra una zona de interés 2424 en las proximidades de Chicago, Illinois. Para admitir la zona de interés 2424, un satélite de comunicaciones 120 puede aplicar técnicas de formación de haces a unos elementos de alimentación de antena 128 de un conjunto de agrupaciones de alimentación 127 que están asociadas con unas zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211 que encierran la zona de interés 2442. Según el diagrama 2400, la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221 -d-1 incluye 8 zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211 que encierran la zona de interés 2424, tal y como se indica con líneas continuas oscuras. En consecuencia, el satélite de comunicaciones 120 puede emplear 8 elementos de alimentación de antena 128 de un conjunto de agrupaciones de alimentación 127 para admitir un servicio de comunicaciones en la zona de interés 2424.

La figura 24B ilustra un diagrama ilustrativo 2450 de una zona de cobertura de patrón de antena nativo 221-d-2 formada por una pluralidad de zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211, que pueden estar asociadas a los mismos elementos de alimentación de antena 128 de las zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211 de la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221 -d-1. Sin embargo, la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221-d-2 puede tener zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211 de características diferentes (p. ej., un mayor tamaño de zona de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo, un mayor grado de solapamiento de zonas de cobertura de patrón de alimentación nativo, etc.) a la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221 -d-1. El cambio de la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221 -d-1 a la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221-d-2 puede proporcionarse ordenando a un accionador 124 que cambie una distancia relativa entre un conjunto de agrupaciones de alimentación 127 y un reflector 122. Por ejemplo, la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221-d-2 del diagrama 2450 puede representar un conjunto de agrupaciones de alimentación 127 que está ubicado más cerca de un reflector 122 que en el diagrama 2400, lo que puede dar lugar a un estado más desenfocado.

Tal y como se ilustra en el diagrama 2450, el ajuste de un accionador 124 puede proporcionar una zona de cobertura de patrón de antena nativo 221-d-2 más amplia en comparación con la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221-d-l. Al hacer el patrón de antena nativo más amplio, la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221-d-2 puede ser capaz de admitir una zona de cobertura de servicio 410 más amplia y/o proporcionar un servicio de comunicaciones en una zona de cobertura de servicio según un estado de zona de cobertura diferente (p. ej., un patrón de haces puntuales diferente, un tamaño de haz puntual diferente, una ganancia de haz puntual diferente, etc.).

Por ejemplo, la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221 -d-2 también puede admitir la zona de interés 2424 en las proximidades de Chicago, Illinois, pero según diferentes zonas de cobertura de patrón de antena nativo 221-d. Tal y como se ilustra en el diagrama ilustrativo 2450, la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221-d-2 incluye 11 zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211 que encierran la zona de interés 2424, tal y como se indica con líneas continuas oscuras. En consecuencia, el satélite de comunicaciones 120 puede emplear 11 elementos de alimentación de antena 128 del conjunto de agrupaciones de alimentación 127 para admitir un servicio de comunicaciones en la zona de interés 2424. En comparación con la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221 -d-1, el mayor número de elementos de alimentación de antena 128 que pueden utilizarse en la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221-d-2 para admitir un servicio de comunicaciones en la zona de interés 2424 puede mejorar diversos aspectos del servicio de comunicaciones, tales como la redundancia de alimentación, características de calidad de señal (p. ej., una mayor ganancia de haz, un perfil de ganancia de haz diferente, etc.), y la utilización de recursos de comunicación ortogonales. Por lo tanto, la zona de cobertura de servicio 410, que incluye la zona de interés 2424, puede ser proporcionada a un servicio de comunicaciones mediante el uso de un cambio de la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221-d-1 a la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221 -d-1 y una matriz de pesos de formación de haces diferente (p. ej., con diferentes pesos de haz y/o diferentes números de elementos de alimentación 128 utilizados para admitir un haz puntual formado mediante formación de haces 125 dado).

Aunque proporcionar la transición de la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221 -d-1 a la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221-d-2 ordenando a un conjunto de antena 121 que transicione a una posición más desenfocada puede ser deseable en algunas circunstancias, en otras puede ser deseable ordenar a un conjunto de antena 121 que transicione a una posición más enfocada. Así, ordenar a un accionador que proporcione un cambio de unos patrones de antena nativos 220 puede proporcionar varios medios para adaptar cómo un satélite de comunicaciones 120 proporciona un servicio de comunicaciones. En algunos ejemplos, un sistema de formación de haces adaptable puede emplear la distancia entre un conjunto de agrupaciones de alimentación 127 y el reflector 122 como un componente de un sistema de formación de haces. Por ejemplo, una disposición de haces puntuales formados mediante formación de haces 125 puede determinarse computacionalmente en diferentes combinaciones de posiciones focales y matrices de pesos de formación de haces para optimizar la disposición para diversos parámetros objetivo (p. ej., cobertura, densidad de potencia media, capacidad del sistema, correspondencia entre capacidad espacial y demanda geográfica). La disposición puede determinarse utilizando técnicas computacionales tales como el análisis Monte Carlo, el cálculo iterativo y técnicas similares.

Aunque el cambio entre la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221 -d-1 y la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221-d-2 se ha descrito como si estuviese basado en proporcionar diferentes condiciones de zona de cobertura para adaptar la cobertura o el servicio, un cambio de la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221 puede utilizarse para responder a otras circunstancias. Por ejemplo, un cambio de posición orbital puede modificar una zona de cobertura de patrón de antena nativo 221 para el mismo patrón de antena nativo 220 y tener como resultado un patrón que sea deficiente a la hora de admitir un servicio de comunicaciones en toda la zona de cobertura de servicio 410. Por ejemplo, esta condición puede surgir si una posición orbital de un satélite de comunicaciones 120 está en un intervalo orbital distinto al pretendido, ya sea porque se desplegó así, como resultado de una deriva del satélite, etc. Como alternativa, el cambio de posición orbital puede ser un redespliegue planificado o deseado del satélite. Por lo tanto, un cambio del patrón de antena nativo 220 puede venir impuesto por circunstancias externas al conjunto de antena 121 o al satélite de comunicaciones 120 y dar como resultado un cambio en las condiciones para la zona de cobertura de servicio 410. Por ejemplo, el accionador 124 puede utilizarse (p. ej., en combinación con la formación de haces) para devolver o devolver sustancialmente el funcionamiento del satélite a la zona de cobertura de servicio 410 deseada.

Las figuras 24C y 24D ilustran unas zonas de cobertura de patrón de antena nativo 221 -e y 221 -f proporcionadas por unos patrones de antena nativos 220 de un satélite de comunicaciones 120-d a través de múltiples conjuntos de antena 121, de acuerdo con los aspectos de la presente invención. En aras de la simplicidad, solo se muestra el borde exterior para cada una de las zonas de cobertura de patrón de antena nativo 221-e y 221 -f, pero cada una de las zonas de cobertura de patrón de antena nativo 221 -e y 221 -f puede formarse a partir de una pluralidad de zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211 asociadas a unos conjuntos de agrupaciones de alimentación 127 de un primer conjunto de antena 121 y de un segundo conjunto de antena 121, tal y como se describe en la presente memoria. Las zonas de cobertura de patrón de antena nativo 221-e y 221-f pueden, por ejemplo, proporcionar uno o más servicios de comunicaciones a distintas zonas de cobertura de servicio 410.

En la figura 24C se muestra una ilustración 2470 de las zonas de cobertura de patrón de antena nativo 221-e-1 y 221 -f-1 proporcionadas por el satélite de comunicaciones 120-d mientras se encuentra en una primera posición de órbita geoestacionaria (p. ej., una ranura orbital a 98° de longitud) con cobertura terrestre visible de Norteamérica y de Sudamérica. Las zonas de cobertura de patrón de antena nativo 221-e-1 y 221 -f-1 pueden ser proporcionadas por unos primeros patrones de antena nativos 220-e-1 y 220-f-1, que pueden representar unos primeros estados desenfocados de los primer y segundo conjuntos de antena 121 -g y 121-h, respectivamente. El satélite de comunicaciones 120-d puede proporcionar un servicio de comunicaciones según el primer patrón de antena nativo 220-e-1 a una primera zona de cobertura de servicio 410 (no mostrada) que cubre una parte sustancial del continente norteamericano. El servicio de comunicaciones puede proporcionarse a la primera zona de cobertura de servicio 410 en función de la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221-e-1 y de otros parámetros (p. ej., pesos de haz, unas distribución de capacidades, saltos de haz puntual, etc.). El satélite de comunicaciones 120-d puede proporcionar un servicio de comunicaciones según el segundo patrón de antena nativo 220-f-1 a una segunda zona de cobertura de servicio 410 (no mostrada) que incluye una parte sustancial del continente sudamericano. El servicio de comunicaciones puede proporcionarse a la segunda zona de cobertura de servicio 410 en función de la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221 -f-1 y de otros parámetros (p. ej., pesos de haz, unas distribución de capacidades, saltos de haz puntual, etc.). En diversos ejemplos, los servicios de comunicaciones proporcionados a las primera y segunda zonas de cobertura de servicio 410 pueden ser iguales o diferentes.

En la figura 24D se muestra una ilustración 2480 de las zonas de cobertura de patrón de antena nativo 221-e y 221-f proporcionadas por el satélite de comunicaciones 120-d mientras se encuentra en una segunda posición de órbita geoestacionaria que tiene una posición más al este que la primera posición de órbita geoestacionaria. Por diversas razones (p. ej., una deriva orbital, un cambio de despliegue, etc.), el satélite de comunicaciones 120-d puede moverse de la primera posición de órbita geoestacionaria a la segunda posición de órbita geoestacionaria (p. ej., una ranura orbital a 88° de longitud) para funcionar en la nueva posición orbital.

Las zonas de cobertura de patrón de antena nativo 221 -e-2 y 221 -f-2 pueden representar zonas de cobertura proyectadas de los patrones de antena nativos 220-e-1 y 220-f-1 descritos con referencia a la figura 24C, pero en la segunda posición de órbita geoestacionaria. En algunos ejemplos, las zonas de cobertura de patrón de antena nativo 221-e-2 y 221 -f-2 pueden proporcionarse no solo cambiando la posición orbital del satélite de comunicaciones 120-d, sino también cambiando una dirección de eje de mira de las antenas 121 asociadas del satélite de comunicaciones 120-d (p. ej., cambiando un ángulo de sesgo medido por el satélite de comunicaciones 120-d entre la dirección de eje de mira de antena y el centro de la Tierra, compensando de esta manera el ajuste de una ranura orbital a 98° a una ranura orbital a 88 o). En algunos ejemplos, este cambio en la dirección de eje de mira de antena puede lograrse haciendo que el satélite de comunicaciones 120-d se oriente con una actitud diferente. Sin embargo, en algunos ejemplos, las antenas 121 del satélite de comunicaciones 120-d pueden tener toda la Tierra en su campo de visión y puede no ser necesario ajustar la dirección de eje de mira de los conjuntos de antena (p. ej., las antenas 121 pueden continuar apuntando al centro de la Tierra).

Tal y como se muestra mediante la ilustración 2480, para el mismo patrón de antena nativo 220-e-1, el tamaño de la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221 -e-2 de la segunda posición de órbita geoestacionaria es mayor que el tamaño de la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221-e-1 de la primera posición de órbita geoestacionaria, debido a que la zona objetivo de la Tierra gira alejándose del satélite de comunicaciones 120- d. En otras palabras, el campo de visión del primer conjunto de antena 121-g es más amplio hacia la zona de cobertura de servicio 410 sobre Norteamérica desde la segunda posición de órbita geoestacionaria que desde la primera posición de órbita geoestacionaria y, por lo tanto, puede proporcionar una menor densidad de potencia de señal en toda la zona de cobertura de servicio 410 deseada. Por el contrario, para el mismo patrón de antena nativo 220-f-1, el tamaño de la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221 -f-2 desde la segunda posición de órbita geoestacionaria es menor que el tamaño de la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221 -f-1 desde la primera posición de órbita geoestacionaria, debido a que la zona objetivo de la tierra gira acercándose al satélite de comunicaciones 120-d. En otras palabras, el campo de visión del segundo conjunto de antena 121-h es más estrecho desde la segunda posición de órbita geoestacionaria que desde la primera posición de órbita geoestacionaria y puede no cubrir adecuadamente la zona de cobertura de servicio deseada 410.

Aunque se ilustra generalmente como un cambio de tamaño, los cambios en una zona de cobertura de patrón de antena nativo 221 para un determinado patrón de antena nativo 220 cuando se mueve de una primera posición orbital a una segunda posición orbital pueden incluir cambios de tamaño, de forma y de ángulo de incidencia de señales (p. ej., la dirección de radiación de señales) entre la superficie de una zona de cobertura de patrón de antena nativo 221 y un satélite de comunicaciones 120, y varias combinaciones de los mismos. Para seguir proporcionando un servicio de comunicaciones según tales cambios, puede resultar beneficioso cambiar un patrón de antena nativo 220 en un conjunto de antena 121 para compensar tales cambios.

Por ejemplo, se puede ordenar al primer conjunto de antena 121-g que proporcione un patrón de antena nativo más estrecho 220-e-2 en respuesta al cambio de posición orbital de la primera posición de órbita geoestacionaria a la segunda posición de órbita geoestacionaria. El cambio de patrones de antena nativos puede proporcionarse ordenando a un accionador 124 del primer conjunto de antena 121-g que cambie de una primera posición desenfocada a una segunda posición desenfocada (p. ej., cambiando una longitud de un accionador lineal). Por lo tanto, la ilustración 2480 muestra un ejemplo de ordenamiento a un accionador de un conjunto de antena 121 que proporcione un patrón de antena nativo más estrecho 220-e-2, y el resultado del patrón de antena nativo más estrecho 220-e-2 puede ser la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221-e-3.

En algunos ejemplos, la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221-e-3 puede tener sustancialmente la misma extensión que la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221-e-1 descrita con referencia a la figura 24C con respecto a la primera posición de órbita geoestacionaria. Como alternativa, debido a unos cambios de ángulo de incidencia provocados por el cambio de posición orbital, la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221-e-3 puede no tener necesariamente la misma extensión que la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221-e-1, pero, si no, puede proporcionarse para que la densidad de transmisión/recepción de señales sea similar a la proporcionada por la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221-e-1, lo cual puede o no requerir que las zonas de cobertura de patrón de antena nativo 221-e-1 y 221-e-3 tengan la misma extensión (aunque las zonas de cobertura de patrón de antena nativo 221-e-1 y 221-e-3 puedan solaparse al menos parcialmente). Es decir, en respuesta a un cambio de posición orbital, el patrón de antena nativo actualizado 220-e-2 puede proporcionarse para que una zona de cobertura de servicio 410 proporcionada por el segundo patrón de antena nativo 220-e-2 en la segunda posición de órbita geoestacionaria tenga sustancialmente la misma extensión que la zona de cobertura de servicio 410 proporcionada por el primer patrón de antena nativo 220-e-1 en la primera posición geoestacionaria.

En otro ejemplo, se puede ordenar al segundo conjunto de antena 121-h que proporcione un patrón de antena nativo más amplio 220-e-2 en respuesta al cambio de posición orbital de la primera posición de órbita geoestacionaria a la segunda posición de órbita geoestacionaria. El cambio de patrones de antena nativos puede también proporcionarse ordenando a un accionador 124 del segundo conjunto de antena 121-h que cambie de una primera posición desenfocada a una segunda posición desenfocada (p. ej., cambiando una longitud de un accionador lineal). Así, la ilustración 2580 también muestra un ejemplo de ordenamiento a un accionador de un conjunto de antena 121 que proporcione un patrón de antena nativo más amplio 220-f-2, y el resultado del patrón de antena nativo más amplio 220-f-2 puede ser la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221 -f-3.

En algunos ejemplos, la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221 -f-3 puede tener sustancialmente la misma extensión que la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221 -f-1 descrita con referencia a la figura 24C con respecto a la primera posición de órbita geoestacionaria. Como alternativa, debido a los cambios de ángulo de incidencia causados por el cambio de posición orbital, la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221 -f-3 puede no tener necesariamente la misma extensión que la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221 -f-1, pero, si no, puede proporcionarse para que la densidad de transmisión/recepción de señales sea similar a la proporcionada por la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221 -f-1, lo cual puede o no requerir que las zonas de cobertura de patrón de antena nativo 221 -f-1 y 221 -f-3 tengan la misma extensión (aunque las zonas de cobertura de patrón de antena nativo 221 -f-1 y 221 -f-3 puedan solaparse al menos parcialmente). Es decir, en respuesta a un cambio de posición orbital, el patrón de antena nativo actualizado 220-f-2 puede proporcionarse para que una zona de cobertura de servicio 410 proporcionada por el segundo patrón de antena nativo 220-f-2 en la segunda posición de órbita geoestacionaria tenga sustancialmente la misma extensión que la zona de cobertura de servicio 410 proporcionada por el primer patrón de antena nativo 220-f-1 en la primera posición geoestacionaria.

En algunos casos, para un satélite de comunicaciones 120 con múltiples conjuntos de antena 121, el patrón de antena nativo 220 para un conjunto de antena 121 puede ajustarse, mientras que el patrón de antena nativo 220 para otros conjuntos de antena 121 permanece sin cambios. La figura 24E ilustra una alternativa para unas zonas de cobertura de patrón de antena nativo 221 proporcionadas por un satélite de comunicaciones 120-d a través de múltiples conjuntos de antena 121, de acuerdo con aspectos de la presente invención. En un ejemplo, el satélite de comunicaciones 120-d puede estar configurado inicialmente en la primera posición orbital, tal y como se ilustra en la figura 24C, para proporcionar la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221-e-1 a través del primer conjunto de antena 121-g y para proporcionar la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221 -f-1 a través de un segundo conjunto de antena 121-h. El segundo conjunto de antena 121-h puede reconfigurarse (p. ej., ordenando a un accionador 124 que proporcione un cambio del patrón de antena nativo 220-f-1 al patrón de antena nativo 220-f-3) para proporcionar la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221 -f-4 que se muestra en la figura 24E, que puede utilizarse para proporcionar cobertura terrestre visible desde la primera posición de orbital geoestacionaria. En otro ejemplo, el satélite de comunicaciones 120-d puede estar configurado inicialmente con el segundo conjunto de antena 121-h ajustado para proporcionar cobertura terrestre visible, tal y como se ilustra en la figura 24E (p. ej., la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221 -f-4), y posteriormente el segundo conjunto de antena 121-h puede ajustarse (p. ej., ordenando a un accionador 124) para proporcionar la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221 -f-1 que se muestra en la figura 24C. Así, la ilustración 2490 muestra un ejemplo de ordenamiento a un accionador de un conjunto de antena 121 que proporcione un patrón de antena nativo 220 de cambio, mientras se mantiene el patrón de antena nativo 220 de otro conjunto de antena 121.

Aunque se describen con referencia a satélites de comunicaciones 120 que tienen posiciones orbitales generalmente geoestacionarias, los ajustes a los patrones de antena nativos 220 también son aplicables a aplicaciones no geoestacionarias, tales como aplicaciones LEO o MEO. Por ejemplo, un patrón de antena nativo 220 puede ajustarse para proporcionar una zona de cobertura de servicio más grande, más pequeña o, si no, adaptada que sigue la trayectoria orbital de un satélite LEO o MEO. Además, los patrones de antena nativos 220 pueden ajustarse basándose en características de la trayectoria orbital, tales como la elevación y/o la velocidad de la trayectoria orbital. Esto puede proporcionar flexibilidad de diseño cuando sea necesario realizar ajustes a una trayectoria orbital y/o cuando una trayectoria orbital se desvíe de una trayectoria orbital de diseño. Así, los conjuntos de antena 121 que admiten una pluralidad de patrones de antena nativos 220 también pueden proporcionar flexibilidad para la formación de haces de un servicio de comunicaciones proporcionado por satélites de comunicaciones no geoestacionarios 120.

Las figuras 25A-25C ilustran un satélite de comunicaciones 120-e que admite el ajuste de una posición relativa entre un conjunto de agrupaciones de alimentación 127-g y un reflector 122-g para admitir un cambio de unos patrones de antena nativos 220, de acuerdo con aspectos de la presente invención. El satélite de comunicaciones 120-e incluye un conjunto de antena 121 -i que tiene un conjunto de agrupaciones de alimentación 127-g, un reflector 122-g y un accionador 124-g acoplado entre el conjunto de agrupaciones de alimentación 127-g y el reflector 122-g.

El conjunto de agrupaciones de alimentación 127-g puede incluir múltiples elementos de alimentación 128-g, tales como unos elementos de alimentación 128-g-1 y 128-g-2. Aunque en aras de la simplicidad solo se muestran dos elementos de alimentación de antena 128-g, un conjunto de agrupaciones de alimentación 127-g puede incluir cualquier número de elementos de alimentación de antena 128-g (p. ej., decenas, cientos, miles, etc.). Además, los elementos de alimentación de antena 128-g pueden disponerse de cualquier manera adecuada (p. ej., en una agrupación lineal, una agrupación arqueada, una agrupación plana, una agrupación en panal de abeja, una agrupación poliédrica, una agrupación esférica, una agrupación elipsoidal o cualquier combinación de las mismas).

Cada elemento de alimentación 128 de un conjunto de agrupaciones de alimentación 127 puede estar asociado a un perfil de ganancia, que pueden ser ejemplos de los perfiles de ganancia de patrón de elemento de alimentación nativo 250 descritos con referencia a las figuras 2c y 3C. Cada elemento de alimentación 128 de un conjunto de agrupaciones de alimentación 127 también puede estar asociado a un patrón de elemento de alimentación nativo 210 respectivo (p. ej., un patrón de elemento de alimentación nativo 210-g-1 asociado al elemento de alimentación 128-g-1, un patrón de elemento de alimentación nativo 210-g-2 asociado al elemento de alimentación 128-g-2, etc.). Cada patrón de elemento de alimentación nativo 210 puede proporcionar una zona de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211 (p. ej., una zona de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211-g-1 asociada al patrón de elemento de alimentación nativo 210-g-1, una zona de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211 -g-2 asociada al patrón de elemento de alimentación nativo 210-g-2, etc.), que pueden ser ejemplos de las zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211 descritas con referencia a las figuras 2A, 2D, 3A, 3D, 4A, 24A y 24B. Las zonas de cobertura de patrón de alimentación nativo 211 pueden incluir zonas proyectadas sobre un plano de referencia 2505, y/o volumen por encima o por debajo del plano de referencia 2505, después de reflejarse desde el reflector, tal y como se describe en la presente memoria.

El reflector 122-g puede estar configurado para reflejar señales transmitidas entre el conjunto de agrupaciones de alimentación y uno o más dispositivos de destino (p. ej., unos terminales de nodo de acceso 130 y/o unos terminales de usuario 150). La superficie reflectora puede tener cualquier forma adecuada para distribuir señales entre el conjunto de agrupaciones de alimentación 127-g y una zona de cobertura de servicio 410 del satélite de comunicaciones 120-e, que puede incluir una forma parabólica, una forma esférica, una forma poligonal, etc. Aunque solo se ilustra un único reflector 122-g, un satélite de comunicaciones 120 puede incluir más de un reflector 122 para un conjunto de agrupaciones de alimentación 127 particular. Además, un reflector 122 de un satélite de comunicaciones 120 puede estar especializado a un único conjunto de agrupaciones de alimentación 127 o compartido entre múltiples conjuntos de agrupaciones de alimentación 127.

El reflector 122-g puede estar asociado a una región focal 123, que puede referirse a una o más ubicaciones en las cuales se concentran las señales recibidas por el satélite de comunicaciones 120-a, tal y como se ha descrito con referencia a las figuras 2A y 2B. Por ejemplo, una región focal del reflector 122-g puede referirse a una ubicación en la cual aquellas señales que llegan al reflector en una dirección paralela a un eje primario del reflector 122-g se reflejan en un punto coincidente. Por el contrario, la región focal del reflector 122-g puede referirse a la ubicación desde la cual las señales que se emiten desde la región focal se reflejan del reflector en una onda plana.

En algunos ejemplos, puede resultar ventajoso ubicar el conjunto de agrupaciones de alimentación 127-g en una posición desenfocada con respecto al reflector 122-g (p. ej., entre la superficie del reflector 122-g y la región focal del reflector 122-g, o alguna otra posición desenfocada con respecto al reflector 122-g). Tal y como se emplea en la presente memoria, el conjunto de agrupaciones de alimentación 127-g que está ubicado en una posición desenfocada con respecto al reflector 122-g puede referirse a un elemento de alimentación 128-g (p. ej., una abertura de una apertura de alimentación, un transductor de una alimentación, etc.) que está ubicado a una distancia de un reflector que es diferente de una distancia entre el reflector 122-g y la región focal del reflector 122-g. En algunos ejemplos, el conjunto de agrupaciones de alimentación 127-g que está ubicado en una posición desenfocada con respecto al reflector 122-g puede referirse a una superficie de unos elementos de alimentación de antena 128-g (p. ej., una superficie de referencia de una pluralidad de aberturas de apertura de alimentación, una superficie de referencia de una pluralidad de transductores de alimentación, etc.) que está ubicada a una distancia desde un reflector 122-g a lo largo de un eje de referencia que es diferente de la distancia entre el reflector 122-g y una región focal a lo largo del eje de referencia. Una disposición de este tipo puede traducirse en zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo más amplias 211 que cuando el conjunto de agrupaciones de alimentación 127-g está colocado en la región focal del reflector 122-g, lo que puede mejorar la flexibilidad a la hora de realizar una formación de haces de unos haces puntuales 125. Por ejemplo, con zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo más amplias 211, una mayor cantidad de elementos de alimentación de antena 128-g de un conjunto de agrupaciones de alimentación 127-g puede ser capaz de admitir una zona de cobertura de haces puntuales 126 particular. Además, los patrones de elemento de alimentación nativos más amplios 210-g también pueden permitir que cada elemento de alimentación 128-g del conjunto de agrupaciones de alimentación 127-g admita una mayor cantidad de zonas de cobertura de haces puntuales 126.

El accionador 124-g puede admitir el ajuste de una distancia relativa entre el conjunto de agrupaciones de alimentación 127-g y el reflector 122-g. Por ejemplo, el accionador 124-a puede ser un accionador lineal que está restringido para proporcionar el cambio de distancia relativa a lo largo de una dirección de traslación, que puede estar alineada a lo largo de una dirección que se encuentra predominantemente entre un centro del reflector 122-g y una región focal del reflector 122-g. En varios ejemplos, el accionador 124-g puede incluir un motor lineal, un motor a pasos, un servomotor, un conjunto de cremallera y piñón, un conjunto de tornillo esférico, una transmisión cinemática, un conjunto de cerchas extensibles, un cilindro hidráulico o cualquier combinación de los mismos.

Tal y como se ilustra en las figuras 25A-25C, el conjunto de agrupaciones de alimentación 127-g puede ser fijo con respecto al cuerpo del satélite de comunicaciones 120-g y, por lo tanto, el accionador 124-g puede mover el reflector 122-g a lo largo de un eje con respecto al cuerpo del satélite de comunicaciones 120-e. En otros ejemplos, el reflector 122-g puede ser fijo con respecto al cuerpo del satélite de comunicaciones 120-e y, por lo tanto, el accionador lineal 124-g puede mover el conjunto de agrupaciones de alimentación 127-g a lo largo de un eje con respecto al cuerpo del satélite de comunicaciones 120-e. En otros ejemplos más, ni el conjunto de agrupaciones de alimentación 127-g ni el reflector 122-g pueden ser fijos con respecto al cuerpo del satélite de comunicaciones 120-e, y el accionador 124-g puede mover uno o ambos del conjunto de agrupaciones de alimentación 127-g o del reflector 122-g a lo largo de un eje con respecto al cuerpo del satélite de comunicaciones 120-e (p. ej., de una manera combinada, de una manera coordinada, de una manera por separado, etc.).

En algunos ejemplos, el satélite de comunicaciones 120-e puede incluir accionadores adicionales, tales como un(os) accionador(es) secundario(s) 2540-a y/o 2540-b. Los accionadores secundarios 2540 pueden estar configurados para proporcionar uno o más grados de libertad adicionales (p. ej., un grado de libertad rotacional, un grado de libertad de traslación o una combinación de los mismos) entre el conjunto de agrupaciones de alimentación 127-g y el reflector 122-g. En tales ejemplos, se puede ordenar a un accionador secundario 2540 que provoque un cambio de posición relativa entre el conjunto de agrupaciones de alimentación y el reflector alrededor de un eje diferente de un eje del accionador 124-g, donde tal cambio se combina con el ajuste del accionador 124-g para proporcionar el cambio de patrones de antena nativos ordenado. Los accionadores secundarios 2540 pueden incluir uno o más componentes adecuados para proporcionar tales grados de libertad adicionales entre el conjunto de agrupaciones de alimentación 127-g y el reflector 122-g. Por ejemplo, un accionador secundario 2540 puede incluir una bisagra o junta esférica que puede accionarse para compensar la oscilación satelital (p. ej., una vibración rotacional que puede afectar a la dirección de eje de mira de antena). Aunque el accionador secundario 2540-a se ilustre proporcionando un acoplamiento rotacional entre una parte del cuerpo del satélite de comunicaciones 120-e y el accionador 124-g, y el accionador secundario 2540-g se ilustre proporcionando un acoplamiento rotacional entre el accionador 124-g y el reflector 122-g, pueden acoplarse accionadores adicionales en cualquier ubicación adecuada con cual(es)quier grado(s) de libertad adecuado(s) entre el conjunto de agrupaciones de alimentación 127-g y el reflector 122-g.

La figura 25A ilustra un ejemplo 2500 del satélite de comunicaciones 120-e que tiene una primera distancia (p. ej., una distancia d1) entre el conjunto de agrupaciones de alimentación 127-g y el reflector 122-g correspondiente a una disposición enfocada del conjunto de antena 121-g. En la disposición del ejemplo 2500, los patrones de elemento de alimentación nativos 210-g pueden ser relativamente estrechos (p. ej., tal y como se muestra mediante unos patrones de elemento de alimentación nativos 210-g-1 y 210-g-2). En consecuencia, las zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211-g con respecto al plano de referencia 2505 pueden ser relativamente pequeñas (p. ej., tal y como se muestra mediante unas zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211 -g-1 y 211 -g-2), y se puede decir que el patrón de antena nativo resultante 220 tiene un estado de solapamiento de patrones de elemento de alimentación nativos pequeño.

En algunos ejemplos, un estado de solapamiento de patrones de elemento de alimentación nativos pequeño está asociado a cada elemento de alimentación 128 que tiene menos de la mitad de su patrón de elemento de alimentación nativo 210 solapado a un patrón de elemento de alimentación nativo 210 de cualquier elemento de alimentación vecino 128 dado. En otros ejemplos, un estado de solapamiento de patrones de elemento de alimentación nativo pequeño se puede describir como que cada elemento de alimentación 128 tiene menos de un 40 por ciento, un 30 por ciento, un 20 por ciento o un 10 por ciento de su patrón de elemento de alimentación nativo 210 solapado a un patrón de elemento de alimentación nativo 210 de cualquier elemento de alimentación vecino 128 dado. En otros ejemplos más, un estado de solapamiento de patrones de elemento de alimentación nativos pequeño se puede describir como que cada elemento de alimentación 128 no tiene solapamiento de su patrón de elemento de alimentación nativo 210 con un patrón de elemento de alimentación nativo 210 de cualquier elemento de alimentación vecino 128 dado.

En varios ejemplos, la distancia d1 puede hacer que la distancia entre el conjunto de agrupaciones de alimentación 127-g y el reflector 122-g sea igual o relativamente próxima a una distancia focal del reflector 122-g (p. ej., una distancia de separación focal nula). Mientras que el ejemplo 2500 puede representar que el conjunto de agrupaciones de alimentación 127-g está en una posición ligeramente desenfocada con respecto al reflector 122-g porque las zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo vecinas 211-g tienen cierto solapamiento de haces entre sí, el ejemplo 2500 se considera que es una posición enfocada del conjunto de antena 121-i a los efectos de la presente descripción. En otras palabras, se considera que, a los efectos de la presente descripción, un estado de solapamiento de haces pequeño de las zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211 es el resultado de una posición enfocada de un conjunto de antena 121.

La figura 25B ilustra un ejemplo 2550 del satélite de comunicaciones 120-e con el conjunto de antena 121-g en una primera posición desenfocada. En el ejemplo 2550, el accionador 124-g proporciona una distancia relativamente pequeña (p. ej., una distancia d2), lo que se traduce en que el conjunto de agrupaciones de alimentación 127-g está más cerca del reflector 122-g que la región focal del reflector 122-g (p. ej., el conjunto de agrupaciones de alimentación 127-g puede estar más cerca del reflector 122-g que en el ejemplo 2500). En otras palabras, el ejemplo 2550 puede representar el conjunto de agrupaciones de alimentación 127-g como si estuviese ubicado en una posición muy desenfocada con respecto al reflector 122-g. En la disposición del ejemplo 2550, los patrones de elemento de alimentación nativos 210-h pueden ser relativamente anchos (p. ej., tal y como se muestra mediante unos patrones de elemento de alimentación nativos 210-h-1 y 210-h-2). En consecuencia, las zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211-h con respecto al plano de referencia 2505 pueden ser relativamente grandes (p. ej., tal y como se muestra mediante unas zonas de cobertura del elemento de alimentación nativo 211 -h-1 y 211 -h-2).

La figura 25C ilustra un ejemplo 2555 del satélite de comunicaciones 120-e que tiene el conjunto de antena 121-i en una segunda posición desenfocada. En el ejemplo 2555, el accionador 124-g se ha ajustado para aumentar la distancia entre el conjunto de agrupaciones de alimentación 127-g y el reflector 122-g de la distancia d2 a una distancia d3. En la disposición del ejemplo 2555, los patrones de elemento de alimentación nativos 210-i pueden ser relativamente anchos y tener un solapamiento sustancial (p. ej., tal y como se muestra mediante unas zonas de cobertura de patrón de alimentación nativo 211 -i-1 y 211 -i-2), pero cada uno puede ser más estrecho que en la disposición del ejemplo 2550.

El ejemplo 2550 puede representar un primer estado de funcionamiento (p. ej., un primer patrón de antena nativo 220-h) del satélite de comunicaciones 120-e que admite un servicio de comunicaciones según un primer patrón de antena nativo, en donde el primer patrón de antena nativo 220-h está basado, al menos en parte, en la longitud de o, si no, en la longitud proporcionada por el accionador 124-g (p. ej., la distancia d2). El primer patrón de antena nativo 220-h puede estar caracterizado por características tales como el tamaño de las zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211-h, un grado de solapamiento entre zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211-h, ubicaciones de zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211-h u otras características de las zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211-h. Aunque en el ejemplo 2550 solo se muestran dos zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211-h, un satélite de comunicaciones 120 puede tener cualquier número (p. ej., decenas, cientos, miles, etc.) de zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211.

El ejemplo 2555 puede representar un segundo estado (p. ej., un segundo patrón de antena nativo 220- i) del satélite de comunicaciones 120-e que admite un servicio de comunicaciones según un segundo patrón de antena nativo 220-i, en donde el segundo estado de cobertura está basado, al menos en parte, en la longitud de o, si no, en la longitud proporcionada por el accionador 124-g (p. ej., la distancia d3). Como el ancho de haz de cada patrón de elemento de alimentación nativo 210-i es distinto que el de los patrones de elemento de alimentación nativos 210-h del primer estado, las características del segundo patrón de antena nativo 220-i pueden ser distintas que las del primer estado. Tales cambios de características entre el primer patrón de antena nativo 220-h y el segundo patrón de antena nativo 220-i pueden admitir, por ejemplo, varias operaciones de formación de haces según distintas condiciones desenfocadas, tal y como se describe en la presente memoria.

El accionador 124-g puede estar configurado para distancias entre la disposición de alimentación y el reflector que no se ilustran en la figura 25A, 25B o 25C, tales como distancias mayores que d1, menores que d2 o entre d1 y d2. Así, tal y como se describe en la presente memoria, el accionador 124-g puede proporcionar un cambio de distancia relativa entre el conjunto de agrupaciones de alimentación 127-g y el reflector 122-g y, en consecuencia, proporcionar un cambio del patrón de antena nativo 220 que puede utilizarse para proporcionar servicio según una variedad de patrones de antena nativos 220. Por ejemplo, cambiar la longitud del accionador 124-g puede utilizarse para cambiar el ancho de haz y la cantidad de solapamiento de los patrones de elemento de alimentación nativos en el patrón de antena. Cambiar la longitud del accionador 124-g también puede utilizarse para distribuir la energía recibida de una cierta ubicación (p. ej., una ubicación en una zona de cobertura de servicio 410) a más elementos de alimentación 128 de un conjunto de agrupaciones de alimentación 127.

Aunque el ajuste mostrado entre el ejemplo 2550 y el ejemplo 2555 se ilustra para mostrar un cambio de tamaño, de grado de solapamiento y de ubicación de las zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211, en algunos ejemplos, pueden cambiarse otras características para proporcionar diferentes condiciones. Por ejemplo, los conjuntos de accionador secundario 440 pueden utilizarse para cambiar la dirección de puntería de un patrón de antena nativo 220. Por lo tanto, un conjunto de antena 121 puede estar configurado para que el ajuste de un accionador 124 acoplado entre un conjunto de agrupaciones de alimentación 127 y un reflector 122 pueda proporcionar varios cambios deseados de características y/o razones o relaciones de múltiples características entre las zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211.

La figura 25D ilustra un diagrama ilustrativo 2575 de un satélite de comunicaciones 120-f que admite ajustar una posición relativa entre conjuntos de agrupaciones de alimentación 127 y reflectores 122 para admitir un cambio de patrones de antena nativos para dos conjuntos de antena 121, de acuerdo con los aspectos de la presente invención. Por ejemplo, el satélite de comunicaciones 120-f incluye unos conjuntos de antena 121-j y 121-k para admitir múltiples zonas de cobertura de patrón de antena nativo independientes (p. ej., unas zonas de cobertura de patrón de antena nativo 221 -j y 221 -k). Por ejemplo, un primer conjunto de antena 121-j puede proporcionar un servicio de comunicación a una primera zona de cobertura de patrón de antena nativo 221-j, mientras que un segundo conjunto de antena 121-k puede proporcionar un servicio de comunicación a una segunda zona de cobertura de patrón de antena nativo 221 -k. En el ejemplo ilustrado, el primer conjunto de antena 121-j incluye un primer accionador 124-j (p. ej., un accionador lineal acoplado entre el conjunto de agrupaciones de alimentación 127-j y el reflector 122-j) que ajusta una distancia relativa entre un primer conjunto de agrupaciones de alimentación 127-j y un primer reflector 122-j para proporcionar la primera zona de cobertura de patrón de antena nativo 221-j. El segundo conjunto de antena 121-k incluye un segundo accionador 124-k (p. ej., un accionador lineal acoplado entre el segundo conjunto de agrupaciones de alimentación 127-k y el segundo reflector 122-k) que ajusta una distancia relativa entre el segundo conjunto de agrupaciones de alimentación 127-k y el segundo reflector 122-k para proporcionar una segunda zona de cobertura de patrón de antena nativo 221-k. Los primer y segundo patrones de antena nativos 221-j y 221 -k pueden ser, cada uno, una zona compuesta de múltiples zonas de cobertura de patrón de alimentación nativo 211 (de las cuales solo se muestran, para una mayor claridad, dos para cada zona de cobertura de patrón de antena nativo 221). Así, cada conjunto de antena 121 puede tener un patrón de antena nativo independientemente controlado 220 a través de unos accionadores 124 independientes.

En algunos ejemplos, el primer conjunto de antena 121-j está asociado a una zona de cobertura de servicio de terminales de usuario 410, y el segundo conjunto de antena 121-k está asociado a una zona de cobertura de servicio de terminales de nodo de acceso 410. Por ejemplo, las señales de comunicación entre los terminales de usuario 150 y el satélite de comunicaciones 120-f pueden comunicarse según la primera zona de cobertura de patrón de antena nativo 221-j, que depende de un primer patrón de antena nativo 220-j proporcionado por el primer conjunto de antena 121-j, mientras que las señales de comunicación entre los terminales de nodo de acceso 130 y el satélite de comunicaciones 120-f pueden comunicarse según una segunda zona de cobertura de patrón de antena nativo 221 -k que depende de un segundo patrón de antena nativo 220-k proporcionado por el segundo conjunto de antena 121-k. Por lo tanto, pueden proporcionarse distintas zonas de cobertura de servicio 410 como un servicio de comunicaciones según distintos patrones de antena nativos 220 a través de conjuntos de antena 121 independientes. Aunque se ilustra con dos conjuntos de antena 121, un satélite de comunicaciones 120 puede tener más de dos conjuntos de antena 121, incluidos múltiples conjuntos de antena 121 asociados a las correspondientes zonas de cobertura de servicio de terminales de nodo de acceso 410 y/o múltiples conjuntos de antena 121 asociados a las correspondientes zonas de cobertura de servicio de terminales de usuario 410.

Las figuras 26A y 26B ilustran un ejemplo de un satélite de comunicaciones 120-g que tiene un conjunto de antena 121-1 con un accionador basado en reflector 124-1 que puede admitir cambios de unas zonas de cobertura de patrón de antena nativo 221-1, de acuerdo con aspectos de la presente invención. El accionador 124-1 puede hacer que el reflector 122-1 cambie de forma, de manera que la ubicación de la región focal 123 del reflector 122-1 cambie de ubicación. Por ejemplo, en el estado 2605 de la figura 26A, la región focal 123 del reflector 122-1 puede estar relativamente lejos del reflector 122-1. En consecuencia, el patrón de antena nativo 220-1-1 puede ser relativamente amplio, de manera que la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221-1-1 proyectada sobre el plano de referencia 2505-1 sea, por consiguiente, relativamente ancha. Por el contrario, en el estado 2610 de la figura 26B, la región focal 123 del reflector 122-1 puede estar relativamente cerca del reflector 122-1. En consecuencia, el patrón de antena nativo 220-1-2 puede ser relativamente estrecho, de manera que la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221-1-2 proyectada sobre el plano de referencia 2505-1 sea, por consiguiente, relativamente estrecha.

Diversos mecanismos, o combinaciones de mecanismos, pueden realizar la función del accionador basado en reflector 124-1, tal como un conjunto de accionadores lineales, un sistema de cable y polea, una transmisión cinemática o cualquier otro mecanismo que cambie la forma de un reflector 122 y, de esta manera, cambie las características de una región focal 123 del reflector 122. Tales cambios en una región focal 123 de un reflector 122 pueden incluir el movimiento de un primer punto focal a un punto focal diferente, el cambio de un solo punto focal a una pluralidad de puntos focales, el cambio de un punto focal a una línea focal o superficie focal, el cambio de una línea focal a un punto focal o una superficie focal, el cambio de una superficie focal que tiene una primera forma a una superficie focal que tiene una segunda forma o diversas combinaciones de los mismos. Además, un reflector 122 puede incluir un accionador 124 que cambia la forma de todo, o de una parte de, el reflector 122, y en algunos ejemplos, un reflector puede tener más de un accionador 124 para cambiar varias partes de la forma de reflector. Así, pueden utilizarse diversos tipos de accionadores basados en reflector 124 para ajustar un patrón de antena nativo 220 de un conjunto de antena 121.

Las figuras 26C y 26D ilustran un ejemplo de un satélite de comunicaciones 120-h que tiene un conjunto de antena 121-m con un accionador 124-m integrado con un conjunto de agrupaciones de alimentación que puede admitir cambios de unas zonas de cobertura de patrón de antena nativo 221-m, de acuerdo con aspectos de la presente invención. El conjunto de antena 121-m no incluye un reflector y, en su lugar, representa un ejemplo de un conjunto de antena de agrupaciones radiantes directas (DRA, por sus siglas en inglés) 121. En el caso del conjunto de antena 121-m, el accionador 124-m puede hacer que la disposición de elementos de alimentación de antena 128-m del conjunto de agrupaciones de alimentación 127-m cambie de características, de manera que los patrones de elemento de alimentación nativos 210 asociados a los elementos de alimentación 128 apunten a una ubicación diferente. En consecuencia, el accionador 124-m puede cambiar la forma, la orientación y/la o distribución de los patrones de elemento de alimentación nativos 210, cambiando de esta manera la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221 -m para el conjunto de antena 121-m. Por ejemplo, en el estado 2615 de la figura 26C, se puede ordenar al accionador 124-m que proporcione una distribución relativamente estrecha de patrones de elemento de alimentación nativos 210-m (p. ej., una distribución apretada de las direcciones de puntería para cada uno de los elementos de alimentación 128-m), de manera que la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221-m-1 proyectada sobre el plano de referencia 2505-m sea, por consiguiente, relativamente estrecha. Por el contrario, en el estado 2620 de la figura 26D, se puede ordenar al accionador 124-m que proporcione una distribución relativamente ancha de patrones de elemento de alimentación nativos 210-m (p. ej., una distribución ancha de direcciones de puntería para cada uno de los elementos de alimentación 128-m), de manera que la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221-m-1 proyectada sobre el plano de referencia 2505-m sea, por consiguiente, relativamente amplia.

Diversos mecanismos, o combinaciones de mecanismos, pueden proporcionar la función del accionador 124-m que está integrado en el conjunto de agrupaciones de alimentación 127-m. Por ejemplo, puede proporcionarse un mecanismo para cambiar la forma del conjunto de agrupaciones de alimentación 127-m, tal como un mecanismo para cambiar la curvatura de una superficie del conjunto de agrupaciones de alimentación 127-m que incluye las aperturas de bocina de alimentación de los elementos de alimentación 128-m. En otros ejemplos, se puede(n) proporcionar uno o más accionadores 124-m para cambiar la orientación de los elementos de alimentación 128-m sin cambiar la forma del conjunto de agrupaciones de alimentación 127-m. Además, un conjunto de agrupaciones de alimentación 127 puede incluir un accionador 124 que cambia la orientación y/o el patrón de elemento de alimentación nativo 210 de todos, o de una parte de, los elementos de alimentación 128 del conjunto de agrupaciones de alimentación 127, y en algunos ejemplos, un conjunto de agrupaciones de alimentación 127 puede tener más de un accionador 124 para cambiar varias partes del conjunto de agrupaciones de alimentación 127. Así, pueden integrarse diversos tipos de accionadores 124 en un conjunto de agrupaciones de alimentación para ajustar un patrón de antena nativo 220 de un conjunto de antena 121.

Las figuras 26E y 26F ilustran un ejemplo de un satélite de comunicaciones 120-i que tiene un conjunto de antena 121-n con un accionador 124-n acoplado entre un primer reflector 122-n-1 y un segundo reflector 122-n-2 y que puede admitir cambios de unas zonas de cobertura de patrón de antena nativo 221-n, de acuerdo con aspectos de la presente invención. El accionador 124-n puede hacer que el segundo reflector 122-n-2 esté más cerca o más lejos del primer reflector 122-n-l. Por ejemplo, en el estado 2625 de la figura 26E, el segundo reflector 122-n-2 puede estar relativamente lejos del primer reflector 122-n-1. En consecuencia, el patrón de antena nativo 220-n-1 puede ser relativamente amplio, de manera que la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221 -n-1 proyectada sobre el plano de referencia 2505-n sea, por consiguiente, relativamente ancha. Por el contrario, en el estado 2620 de las figuras 26E, el segundo reflector 122-n-2 puede estar relativamente lejos del primer reflector 122-n-l. En consecuencia, el patrón de antena nativo 220-n-2 puede ser relativamente estrecho, de manera que la zona de cobertura de patrón de antena nativo 221-n-2 proyectada sobre el plano de referencia 2505-n sea, por consiguiente, relativamente estrecha. Diversos mecanismos, o combinaciones de mecanismos, pueden proporcionar la función del accionador 124-n que está acoplado entre un primer reflector 122 y un segundo reflector 122, que incluye cualquiera de los accionadores 124 descritos con referencia a un accionador 124 acoplado entre un reflector 122 y un conjunto de agrupaciones de alimentación 127.

La figura 27 ilustra un diagrama de bloques 2700 de un satélite de comunicaciones 120-j que admite proporcionar un servicio de comunicaciones según una pluralidad de patrones de antena nativos 220, de acuerdo con aspectos de la presente invención. El satélite de comunicaciones 120-j puede ser un ejemplo de uno o más de los satélites de comunicaciones 120 descritos en la presente memoria y puede incluir un conjunto de agrupaciones de alimentación 127-o, un reflector 122-o, un accionador 124-o, un controlador de accionador 2720 y un gestor de comunicaciones vía satélite 2730.

El conjunto de agrupaciones de alimentación 127-o puede ser un ejemplo de cualquiera de los conjuntos de agrupaciones de alimentación 127 descritos en la presente memoria y puede incluir una pluralidad de elementos de alimentación de antena 128 dispuestos de cualquier manera adecuada para admitir una pluralidad de patrones de elemento de alimentación nativos 210. El reflector 122-o puede ser un ejemplo de cualquiera de los reflectores 122 descritos en la presente memoria y puede estar configurado para reflejar señales transmitidas entre el conjunto de agrupaciones de alimentación 127-o y uno o más dispositivos de destino (p. ej., los terminales de nodo de acceso 130 y/o los terminales de usuario 150). Aunque solo se ilustran el conjunto de agrupaciones de alimentación 127-o y un reflector 122-o, un satélite de comunicaciones 120 tal como el satélite de comunicaciones 120-j puede incluir más de un conjunto de agrupaciones de alimentación 127 y/o más de un reflector 122.

El accionador 124-o puede ser un ejemplo de cualquiera de los accionadores 124 descritos en la presente memoria para admitir un servicio de comunicaciones según una pluralidad de patrones de antena nativos 220. Por ejemplo, el accionador 124-o puede ser un accionador lineal acoplado entre el reflector 122-o y el conjunto de agrupaciones de alimentación 127-o y puede admitir el ajuste de una distancia relativa entre el conjunto de agrupaciones de alimentación 127-o y el reflector 122-o. El accionador 124-o puede estar restringido para proporcionar el cambio de distancia relativa a lo largo de una dirección de traslación, que puede estar alineada a lo largo de una dirección que se encuentra predominantemente entre un centro del reflector 122-o y una región focal 123 del reflector 122-o. En varios ejemplos, el accionador 124-o puede incluir motor lineal, un motor a pasos, un servomotor, un conjunto de cremallera y piñón, un conjunto de tornillo esférico, una transmisión cinemática, un conjunto de cerchas extensibles, un cilindro hidráulico o cualquier combinación de los mismos. En otros ejemplos, el accionador 124-o puede estar acoplado entre dos reflectores 122, integrado en un conjunto de agrupaciones de alimentación 127 o estar basado en reflector, tal y como se ha descrito con referencia a las figuras 26A a 26F. En algunos ejemplos, el satélite de comunicaciones 120-j puede incluir, opcionalmente, accionadores adicionales, tales como un accionador secundario 2540-c, que puede ser un ejemplo del accionador secundario 2540 descrito con referencia a las figuras 25A-25C, o un accionador de posición orbital 2740 (p. ej., un propulsor, un volante, etc.) para ajustar una orientación (p. ej., la actitud) o una ubicación del satélite de comunicaciones 120-j.

El controlador de accionador 2720 puede estar configurado para definir, ordenar y/o monitorizar diversos estados de uno o más accionadores (p. ej., el accionador 124-o, el accionador secundario 2540-o, el accionador de posición orbital 2740, etc.) del satélite de comunicaciones 120-j y puede proporcionar otras funciones de control de accionamiento de alto nivel. Los estados del controlador de accionador 2720 pueden incluir estados de inicialización, estados de funcionamiento y/o estados de fallo, y el controlador de accionador puede cambiar de estado o permanecer en un estado particular en respuesta a órdenes y/o señales preprogramadas recibidas de los uno o más accionadores o el gestor de comunicaciones vía satélite y/o a señales procedentes de del exterior del controlador de accionador 2720, tales como de detectores de posición y/o codificadores, sensores, relés, comandos de usuario o cualquier otra señal de control. El controlador de accionador 2720 puede generar diversas señales de control que se suministran a uno o más accionadores en respuesta a instrucciones preprogramadas (p. ej., configuraciones de funcionamiento, algoritmos de control, ganancias de controlador, desfases, bandas muertas, multiplicadores, etc.) y/o señales recibidas. Por ejemplo, el controlador de accionador 2720 puede incluir un impulsor de accionador 2721, que puede admitir el accionamiento del accionador 124-o según unas señales de mando del controlador de accionador 2720. En unos satélites de comunicaciones 120 que incluyen un accionador secundario y/o un accionador de posición orbital, un controlador de accionador 2720 puede incluir, opcionalmente, un controlador de accionador secundario 2724 y/o un controlador de accionador de posición orbital 2725, respectivamente.

En varios ejemplos, las señales de mando descritas en la presente memoria pueden ser recibidas por el controlador de accionador 2720 y/o ser determinadas por el controlador de accionador 2720. Por ejemplo, el controlador de accionador puede incluir, opcionalmente, un receptor de señales de mando 2722, que puede admitir la recepción (p. ej., a través del gestor de comunicaciones vía satélite 2730) de una señal de mando para controlar el accionador 124-o (y/u otros accionadores, cuando estén presentes) procedente de un generador de señales de mando, tal como un terminal de nodo de acceso terrestre 130 u otro dispositivo de red 141 configurado para controlar aspectos de la provisión de un servicio de comunicaciones según diversos patrones de antena nativos 220. Adicionalmente o como alternativa, el controlador de accionador 2720 puede incluir un determinador de señales de mando 2723 que admite determinar (p. ej., en el satélite de comunicaciones 120-j) una señal de mando para accionar el accionador 124-o (y/u otros accionadores, cuando están presentes) con el fin de proporcionar un patrón de antena nativo 220 deseado. En varios ejemplos, las señales de mando pueden incluir indicaciones de posiciones de accionador, una diferencia entre posiciones, una posición deseada de un componente del satélite de comunicaciones 120-j (p. ej., el reflector 122-o, el conjunto de agrupaciones de alimentación 127-o, etc.), una longitud o un ángulo de un accionador, un parámetro de un patrón de antena nativo 220, un valor de búsqueda asociado al segundo patrón de antena nativo 220 o cualquier otra señal de mando adecuada para identificar o determinar cómo accionar un accionador 124 particular y/o un accionador secundario 2540 para lograr un resultado deseado.

El gestor de comunicaciones vía satélite 2730 puede estar configurado para gestionar uno o más aspectos de la provisión de un servicio de comunicaciones a través del satélite de comunicaciones 120-j. Por ejemplo, el gestor de comunicaciones vía satélite 2730 puede gestionar la comunicación a través de señales 2705 proporcionadas a, o recibidas de (p. ej., a través de un(os) transceptor(es) 2710), otros dispositivos, tales como terminales de nodo de acceso 130, dispositivos de red 141, terminales de usuario 150, CPE 160, etc. En algunos ejemplos, las señales 2705 pueden ser parte del servicio de comunicaciones proporcionado a través del satélite de comunicaciones 120-j. Adicionalmente o como alternativa, las señales 2705 pueden incluir señales de control o información de diagnóstico o de control no relacionada(s) con el servicio de comunicaciones, pero, por lo demás, proporcionada(s) por, o recibida(s) por, el satélite de comunicaciones 120-j.

Algunos ejemplos de gestor de comunicaciones vía satélite 2730 pueden incluir, opcionalmente, un gestor de zonas de cobertura 2731, que puede gestionar uno o más aspectos de zonas de cobertura como los descritos en la presente memoria. Por ejemplo, el gestor de zonas de cobertura 2731 puede incluir una base de datos, ecuaciones u otra configuración que admita proporcionar, monitorizar y/o ajustar unos patrones de antena nativos 220 para proporcionar un servicio de comunicaciones a través del satélite de comunicaciones 120-o. El gestor de zonas de cobertura 2731 puede incluir, por ejemplo, algoritmos para determinar y/o proporcionar un patrón de antena nativo 220 deseado, zona de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo 211 deseada, un solapamiento de zonas de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo deseado y cosas semejantes. En algunos ejemplos, el gestor de zonas de cobertura 2731 puede hacerse funcionar basándose, al menos en parte, en características del accionador 124-o, una posición o rotación del accionador secundario 2540-o, una posición orbital o un cambio de posición orbital (p. ej., para calcular parámetros de zona de cobertura, para activar un cambio de un patrón de antena nativo 220, etc.). En otros ejemplos, la gestión de zonas de cobertura puede ser realizada por algún otro dispositivo, tal como un gestor de servicio de comunicaciones como el descrito en la presente memoria.

En ejemplos en los que el gestor de comunicaciones vía satélite 2730 proporciona un servicio de comunicaciones a modo de formación de haces, el gestor de comunicaciones vía satélite puede incluir, opcionalmente, un gestor de formación de haces 2732. El gestor de formación de haces 2732 puede, por ejemplo, admitir una formación de haces integrada en el satélite de comunicaciones 120-j y puede incluir una BFN 710 y/o un BWP 714 como los descritos en la presente memoria... Por ejemplo, el gestor de formación de haces 2732 puede aplicar un conjunto de pesos de formación de haces a las señales 2705 transportadas a través del conjunto de agrupaciones de alimentación 127-o. Por ejemplo, pueden aplicarse pesos de haz del conjunto de pesos de formación de haces a señales antes de su transmisión para admitir una transmisión direccional de haces puntuales de Tx 125, o pueden aplicarse a señales recibidas por el satélite de comunicaciones 120-o para admitir una recepción direccional de haces puntuales de Rx 125. En varios ejemplos, tales pesos de haz pueden ser seleccionados y/o calculados por el gestor de formación de haces (p. ej., en un BWP 714) para proporcionar un patrón de antena nativo 220 deseado (p. ej., para proporcionar un tamaño y/o una posición deseado(s) de unas zonas de cobertura de haces puntuales 126, para proporcionar un grado deseado de solapamiento entre una pluralidad de zonas de cobertura de haces puntuales 126, para asignar un conjunto deseado de elementos de alimentación de antena 128 del conjunto de agrupaciones de alimentación 128-o usado a uno o más haces puntuales 125, etc.). En otros ejemplos, la gestión de formación de haces puede ser realizada por algún otro dispositivo, tal como un gestor de servicio de comunicaciones como el descrito en la presente memoria.

El controlador de accionador 2720 y/o el gestor de comunicaciones vía satélite 2730 puede(n) implementarse o realizarse, individual o colectivamente, con un procesador de propósito general, un procesador de señales digitales (DSP, por sus siglas en inglés), un ASIC, una FPGA u otro dispositivo lógico programable, lógica de puertas o de transistores discreta, componentes de hardware discretos o cualquier combinación de los mismos diseñada para realizar las funciones descritas en la presente memoria. Un procesador de propósito general puede ser un microprocesador, pero, como alternativa, el procesador puede ser cualquier procesador, controlador, microcontrolador o máquina de estados convencional. Un procesador también puede implementarse como una combinación de dispositivos informáticos, por ejemplo, una combinación de un DSP y un microprocesador, múltiples microprocesadores, uno o más microprocesadores en conjunción con un núcleo de DSP o cualquier otra configuración de este tipo.

En la figura 28 se muestra un diagrama de bloques 2800 de un controlador de satélite 2805 que admite proporcionar un servicio de comunicaciones según una pluralidad de patrones de antena nativos, de acuerdo con aspectos de la presente invención. El controlador de satélite 2805 puede incluir un procesador 2810, una memoria 2815, un controlador de accionador 2720-a, un gestor de comunicaciones vía satélite 2730-a y una interfaz de comunicaciones 2840. Cada uno de estos componentes puede estar en comunicación entre sí, directa o indirectamente, a través de uno o más buses 2835.

La memoria 2815 puede incluir una memoria de acceso aleatorio (RAM) y/o una memoria de solo lectura (ROM). La memoria 2815 puede almacenar un sistema operativo (S.O.) 2820 (p. ej., construido sobre un núcleo Linux o Windows). La memoria 2815 también puede almacenar un código ejecutable por ordenador y legible por ordenador 2825 que incluye instrucciones que están configuradas para, cuando se ejecuten, hacer que el procesador 2810 realice diversas funciones descritas en la presente memoria relacionadas con la provisión de un servicio de comunicaciones según distintos patrones de antena nativos. Como alternativa, el código 2825 puede no ser ejecutable directamente por el procesador 2810, sino que puede estar configurado para hacer que el controlador de satélite 2805 (p. ej., cuando se compila y ejecuta) realice una o más de las funciones descritas en la presente memoria.

El controlador de satélite puede incluir un controlador de accionador 2720-a, que puede ser un ejemplo del controlador de accionador 2720 de la figura 27. El controlador de accionador 2720-a puede controlar un accionador lineal para proporcionar un cambio de distancia relativa entre un conjunto de agrupaciones de alimentación y un reflector, tal y como se describe en la presente memoria. El gestor de comunicaciones vía satélite 2730-a puede admitir proporcionar un servicio de comunicaciones según un patrón de antena nativo, tal y como se describe en la presente memoria. En algunos ejemplos, las operaciones pueden estar admitidas por la interfaz de comunicaciones 2840, que puede prever que unas señales 2845 se transmitan a, o se reciban de, otras características de un satélite de comunicaciones (p. ej., un conjunto de agrupaciones de alimentación, uno o más accionadores, etc.). Al admitir las características descritas en la presente memoria, un satélite de comunicaciones 120 que incluya el controlador de satélite 2805 puede admitir, por lo tanto, la provisión de un servicio de comunicaciones según distintos patrones de antena nativos.

El controlador de satélite 2805, que incluye el procesador 2810, la memoria 2815, el controlador de accionador 2720-a y el gestor de comunicaciones vía satélite 2730-a y/o la interfaz de comunicaciones 2840 puede(n) implementarse o realizarse con un procesador de propósito general, un procesador de señales digitales (DSP, por sus siglas en inglés), un ASIC, una FPGa u otro dispositivo lógico programable, lógica de puertas o de transistores discreta, componentes de hardware discretos o cualquier combinación de los mismos diseñada para realizar las funciones descritas en la presente memoria. Un procesador de propósito general puede ser un microprocesador, pero, como alternativa, el procesador puede ser cualquier procesador, controlador, microcontrolador o máquina de estados convencional. El controlador de satélite 2805 también puede implementarse como una combinación de dispositivos informáticos, p. ej., una combinación de un DSP y un microprocesador, una pluralidad de microprocesadores, uno o más microprocesadores en conjunción con un núcleo de DSP, una memoria integrada, una memoria discreta o cualquier otra configuración de este tipo.

En la figura 29 se muestra un diagrama de bloques 2900 de un gestor de servicio de comunicaciones 2905 que admite proporcionar un servicio de comunicaciones según una pluralidad de patrones de antena nativos, de acuerdo con aspectos de la presente invención. El gestor de servicio de comunicaciones 2905 puede incluir un gestor de comunicaciones 2910 y un determinador de señales de mando 2920.

El gestor de comunicaciones 2910 puede gestionar aspectos de las comunicaciones que son proporcionados por el servicio de comunicaciones, tales como las comunicaciones de enlace directo y las comunicaciones de enlace de retorno. Por ejemplo, el gestor de comunicaciones 2910 puede gestionar uno o más aspectos de la provisión de una primera pluralidad de señales entre una pluralidad de terminales de nodo de acceso y un satélite y proporcionar una segunda pluralidad de señales entre el satélite y una pluralidad de terminales.

El determinador de señales de mando 2920 puede determinar una o más señales de mando a proporcionarse a un satélite de comunicaciones para adaptar cómo se proporciona un servicio de comunicaciones. Por ejemplo, el determinador de señales de mando 2920 puede determinar un comando para que un accionador lineal de un satélite de comunicaciones cambie de la primera longitud a la segunda longitud, lo que puede proporcionar un cambio de una distancia relativa entre un conjunto de agrupaciones de alimentación y un reflector del satélite de comunicaciones. El cambio de longitud del accionador lineal del satélite de comunicaciones puede admitir posteriormente la provisión un servicio de comunicaciones según un nuevo patrón de antena nativo.

El gestor de zonas de cobertura 2930 puede gestionar diversos parámetros y/o ecuaciones relativos a zonas de cobertura del satélite de comunicaciones. En algunos ejemplos, el gestor de zonas de cobertura puede determinar aspectos de las zonas de cobertura en función, al menos en parte, de una longitud de un accionador lineal del satélite de comunicaciones, una posición o una rotación de un segundo accionador, una posición orbital del satélite de comunicaciones o cualquier combinación de los mismos que pueda ser detectada por el gestor de servicio de comunicaciones 2905 o recibirse del satélite de comunicaciones propiamente dicho. El gestor de zonas de cobertura 2930 puede utilizarse para identificar un patrón de antena nativo deseado y/o determinar un cambio de patrones de antena nativos para activar el determinador de señales de mando 2920 con el fin de que inicie una orden para un accionador del satélite de comunicaciones.

En ejemplos en los que el gestor de servicio de comunicaciones 2905 gestiona un servicio de comunicaciones en el que se emplea una formación de haces, el gestor de servicio de comunicaciones puede incluir, opcionalmente, un gestor de formación de haces 2940. El gestor de formación de haces 2940 puede, por ejemplo, admitir una formación de haces en tierra a través de un satélite de comunicaciones 120. Por ejemplo, el gestor de formaciones de haces 2940 puede aplicar un conjunto de coeficientes de formaciones de haces a unas señales transmitidas por un terminal de nodo de acceso 130. Tales coeficientes de formación de haces pueden aplicarse, por ejemplo, a señales antes de su transmisión para admitir una transmisión direccional o pueden aplicarse a unas señales recibidas por el satélite de comunicaciones 120 para admitir una recepción direccional. En otros ejemplos, tales coeficientes de formación de haces pueden ser determinados por el gestor de formación de haces 940 y proporcionarse a un satélite de comunicaciones 120 para admitir una formación de haces integrada en el satélite de comunicaciones. En varios ejemplos, los coeficientes de formación de haces pueden ser seleccionados y/o calculados por el gestor de formación de haces 2940 con el fin de proporcionar un patrón de antena nativo deseado determinado por el gestor de servicio de comunicaciones 2905.

En la figura 30 se muestra un diagrama de bloques 3000 de un controlador de servicios de comunicaciones 3005 que admite proporcionar un servicio de comunicaciones según una pluralidad de patrones de antena nativos, de acuerdo con aspectos de la presente invención. El controlador de servicio de comunicaciones 3005 puede incluir un procesador 3010, una memoria 3015, un gestor de servicio de comunicaciones 2905-a y una interfaz de comunicaciones 3040. Cada uno de estos componentes puede estar en comunicación entre sí, directa o indirectamente, a través de uno o más buses 3035. En varios ejemplos, el controlador de servicio de comunicaciones 3005 puede ser, o ser parte de, un terminal de nodo de acceso 130 o un dispositivo de red 141 descrito con referencia a la figura 1A.

La memoria 3015 puede incluir una memoria de acceso aleatorio (RAM) y/o una memoria de solo lectura (ROM). La memoria 3015 puede almacenar un sistema operativo (S.O.) 3020 (p. ej., construido sobre un núcleo Linux o Windows). La memoria 3015 también puede almacenar un código ejecutable por ordenador y legible por ordenador 3025 que incluye instrucciones que están configuradas para, cuando se ejecuten, hacer que el procesador 3010 realice diversas funciones descritas en la presente memoria relacionadas con la provisión de un servicio de comunicaciones según distintos patrones de antena nativos. Como alternativa, el código 3025 puede no ser ejecutable directamente por el procesador 3010, sino que puede estar configurado para hacer que el controlador de servicio de comunicaciones 3005 (p. ej., cuando se compile y ejecute) realice una o más de las funciones descritas en la presente memoria.

El controlador de satélite puede incluir un gestor de servicio de comunicaciones 2905-a, que puede ser un ejemplo del gestor de servicio de comunicaciones 2905 de la figura 29. El gestor de servicio de comunicaciones 2905-a puede administrar uno o más aspectos de la provisión de un servicio de comunicaciones según distintos patrones de antena nativos, tal y como se describe en la presente memoria. El servicio de comunicaciones puede proporcionarse, por ejemplo, a través de la interfaz de comunicaciones 3040. En algunos ejemplos, el gestor de servicio de comunicaciones puede determinar un patrón de antena nativo deseado y, posteriormente, determinar un comando a enviarse a un satélite de comunicaciones 120 (p. ej., a modo de una señalización 3045 a través de la interfaz de comunicaciones 3040) para proporcionar el patrón de antena nativo deseado. Por ejemplo, el comando determinado puede indicar un cambio de una posición y/o una longitud de un accionador lineal para proporcionar un cambio de distancia relativa entre un conjunto de agrupaciones de alimentación y un reflector, que posteriormente proporciona el cambio de patrón de antena nativo.

El controlador de servicio de comunicaciones 3005, que incluye el procesador 3010, la memoria 3015, el gestor de servicio de comunicaciones 2905-a y/o la interfaz de comunicaciones 3040, pueden implementarse o realizarse con un procesador universal, un procesador de señales digitales (DSP, por sus siglas en inglés), un ASIC, una FPGA u otro dispositivo lógico programable, lógica de puertas o de transistores discreta, componentes de hardware discretos o cualquier combinación de los mismos diseñada para realizar las funciones descritas en la presente memoria. Un procesador de propósito general puede ser un microprocesador, pero, como alternativa, el procesador puede ser cualquier procesador, controlador, microcontrolador o máquina de estados convencional. El controlador de servicio de comunicaciones 3005 también puede implementarse como una combinación de dispositivos informáticos, p. ej., una combinación de un DSP y un microprocesador, una pluralidad de microprocesadores, uno o más microprocesadores en conjunción con un núcleo de DSP, una memoria integrada, una memoria discreta o cualquier otra configuración de este tipo.

La figura 31 ilustra un diagrama de flujo de un método ejemplar 3100 que admite proporcionar un servicio de comunicaciones a través de un satélite de comunicaciones según una pluralidad de patrones de antena nativos, de acuerdo con aspectos de la presente invención. El método 3100 se describe a continuación con referencia a uno o más aspectos de un satélite de comunicaciones 120 que tiene un conjunto de agrupaciones de alimentación 127, un reflector 122 y un accionador lineal 124 acoplado entre el conjunto de agrupaciones de alimentación, tal y como se describe en la presente memoria. En algunos ejemplos, el propio satélite de comunicaciones 120 puede realizar una o más de las operaciones del método 3100 descrito a continuación. En algunos ejemplos, una o más de las operaciones del método 3100 pueden ser realizadas por un controlador de servicio de comunicaciones 3005.

En un paso 3105, el método 3100 puede incluir proporcionar un servicio de comunicaciones a través del satélite según un primer patrón de antena nativo de una antena satelital del satélite, tal y como se describe en la presente memoria. El primer patrón de antena nativo puede incluir una primera pluralidad de haces puntuales y puede basarse, al menos en parte, en que una primera longitud del accionador lineal proporciona una primera posición desenfocada de un conjunto de agrupaciones de alimentación en relación con un reflector de la antena satelital. Proporcionar el servicio de comunicaciones puede incluir proporcionar una primera pluralidad de señales entre una pluralidad de terminales de nodo de acceso y el satélite y proporcionar una segunda pluralidad de señales entre el satélite y una pluralidad de terminales. En algunos ejemplos, la primera posición desenfocada puede estar asociada al conjunto de agrupaciones de alimentación que está ubicado entre el reflector y una región focal del reflector. El servicio de comunicaciones puede proporcionarse a modo de formación de haces, y proporcionar el servicio de comunicaciones según el primer patrón de antena nativo puede incluir aplicar un primer conjunto de coeficientes de formación de haces a señales transportadas a través del conjunto de agrupaciones de alimentación. Los coeficientes de formación de haces descritos pueden determinarse en el satélite de comunicaciones 120, o pueden determinarse en otro dispositivo, tal como un controlador de servicio de comunicaciones 3005, y proporcionarse posteriormente al satélite de comunicaciones 120 (p. ej., a modo de transmisiones inalámbricas recibidas en el satélite de comunicaciones 120).

En un paso 3110, el método 3100 puede incluir ordenarle al accionador lineal que cambie de la primera longitud a la segunda longitud, tal y como se describe en la presente memoria. En varios ejemplos, la ordenación en el paso 3110 puede incluir proporcionar una indicación de una nueva posición del accionador lineal, una diferencia entre la posición, una posición deseada del reflector, una posición deseada del conjunto de agrupaciones de alimentación, una longitud del accionador lineal, un parámetro del segundo patrón de antena nativo o un valor de búsqueda asociado al segundo patrón de antena nativo. La ordenación en el paso 3110 puede determinarse en el satélite de comunicaciones 120, o puede determinarse en otro dispositivo, tal como un controlador de servicio de comunicaciones 3005, y proporcionarse posteriormente al satélite de comunicaciones 120 (p. ej., a modo de transmisiones inalámbricas recibidas en el satélite de comunicaciones 120).

En algunos ejemplos, en un paso 3115, el método 3100 puede incluir, opcionalmente, ordenar a un segundo accionador. El segundo accionador puede estar acoplado entre el conjunto de agrupaciones de alimentación y el reflector y puede admitir provocar un cambio de posición relativa entre el conjunto de agrupaciones de alimentación y el reflector alrededor de un eje distinto que un eje a lo largo de la primera y la segunda longitud del accionador lineal. La ordenación en el paso 3115 puede determinarse en el satélite de comunicaciones 120, o puede determinarse en otro dispositivo, tal como un controlador de servicio de comunicaciones 3005, y proporcionarse posteriormente al satélite de comunicaciones 120 (p. ej., a modo de transmisiones inalámbricas recibidas en el satélite de comunicaciones 120).

En algunos ejemplos, en un paso 3120, el método 3100 puede incluir, opcionalmente, ordenar al satélite que se mueva de la primera posición orbital a una segunda posición orbital. La ordenación en el paso 3120 puede determinarse en el satélite de comunicaciones 120, o puede determinarse en otro dispositivo, tal como un controlador de servicio de comunicaciones 3005, y proporcionarse posteriormente al satélite de comunicaciones 120 (p. ej., a modo de transmisiones inalámbricas recibidas en el satélite de comunicaciones 120).

En un paso 3125, el método 3100 puede incluir proporcionar el servicio de comunicaciones a través del satélite según un segundo patrón de antena nativo de la antena satelital. El segundo patrón de antena nativo puede incluir una segunda pluralidad de haces puntuales y puede basarse, al menos en parte, en la segunda longitud del accionador lineal que proporciona una segunda posición desenfocada del conjunto de agrupaciones de alimentación en relación con el reflector. La segunda posición desenfocada puede proporcionar diversas diferencias del segundo patrón de antena nativo cuando se compara con el primer patrón de antena nativo. Por ejemplo, la segunda posición desenfocada puede proporcionar un segundo tamaño de zona de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo de la alimentación del conjunto de agrupaciones de alimentación que sea diferente del tamaño de la primera zona de cobertura de patrón de elemento de alimentación nativo. En algunos ejemplos, la segunda posición desenfocada proporciona un segundo solapamiento de patrones de elemento de alimentación nativos de los dos o más elementos de alimentación de antena del conjunto de agrupaciones de alimentación que es distinto del primer solapamiento de patrones de elemento de alimentación nativos.

En algunos ejemplos, el servicio de comunicaciones en el paso 3125 puede proporcionarse a través del satélite de comunicaciones en la misma posición orbital que la del servicio de comunicaciones proporcionado en el paso 3105, y el segundo patrón de antena nativo puede corresponder a una zona de cobertura de servicio diferente que la del primer patrón de antena nativo. En algunos ejemplos, la zona de cobertura de servicio del segundo patrón de antena nativo puede solapar al menos parcialmente la zona de cobertura de servicio del primer patrón de antena nativo. Proporcionar el servicio de comunicaciones en 3125 puede incluir aplicar un conjunto diferente de coeficientes de formación de haces a señales transportadas a través del conjunto de agrupaciones de alimentación. Los coeficientes de formación de haces descritos pueden determinarse en el satélite de comunicaciones 120, o pueden determinarse en otro dispositivo, tal como un controlador de servicio de comunicaciones 3005, y proporcionarse posteriormente al satélite de comunicaciones 120 (p. ej., a modo de transmisiones inalámbricas recibidas en el satélite de comunicaciones 120).

Por lo tanto, el método 3100 puede admitir proporcionar un servicio de comunicaciones según distintos patrones de antena nativos, en donde los distintos patrones de antena nativos se basan, al menos en parte, en el ordenamiento de un accionador lineal acoplado entre un conjunto de agrupaciones de alimentación y un reflector de un satélite de comunicaciones. Cabe observarse que el método 3100 trata de implementaciones ejemplares y que las operaciones del método 3100 se pueden reorganizar o, por lo demás, modificar para que sean posibles otras implementaciones. Por ejemplo, ciertas operaciones descritas pueden ser opcionales (p. ej., las encerradas por recuadros que tienen líneas discontinuas, las descritas como opcionales, etc.), en donde las operaciones opcionales pueden realizarse cuando se cumplan ciertos criterios, realizarse basándose en una configuración, omitirse intermitentemente, omitirse completamente, etc.

La información y las señales se pueden representar utilizando cualquiera de una variedad de tecnologías y técnicas diferentes. Por ejemplo, los datos, instrucciones, órdenes, información, señales, bits, símbolos y chips a los que se pueden hacer referencia a lo largo de la descripción anterior, pueden representarse mediante voltajes, corrientes, ondas electromagnéticas, campos o partículas magnéticas, campos o partículas ópticos, o cualquier combinación de los mismos.

Los diversos bloques y componentes ilustrativos descritos en relación con la invención descrita en la presente memoria pueden implementarse o realizarse con un procesador de fin general, un procesador de señales digitales (DSP, por sus siglas en inglés), un ASIC, una FPGA u otro dispositivo lógico programable, lógica de puertas o de transistores discreta, componentes de hardware discretos o cualquier combinación de los mismos diseñada para realizar las funciones descritas en la presente memoria. Un procesador de propósito general puede ser un microprocesador, pero, como alternativa, el procesador puede ser cualquier procesador, controlador, microcontrolador o máquina de estados convencional. Un procesador también puede implementarse como una combinación de dispositivos informáticos, por ejemplo, una combinación de un DSP y un microprocesador, múltiples microprocesadores, microprocesadores en conjunción con un núcleo de DSP o cualquier otra configuración de este tipo.

Las funciones descritas en la presente memoria pueden implementarse en hardware, software ejecutado por un procesador, firmware o cualquier combinación de los mismos. Si se implementan en software ejecutado por un procesador, las funciones se pueden almacenar en, o transmitirse a través de, una o más instrucciones o código en un medio legible por ordenador. Por ejemplo, debido a la naturaleza del software, las funciones descritas anteriormente pueden implementarse usando software ejecutado por un procesador, hardware, firmware, cableado o combinaciones de cualquiera de estos. Las características que implementan funciones también pueden estar físicamente ubicadas en distintas posiciones, que incluyen estar distribuidas para que partes de las funciones se implementen en distintas posiciones físicas. Como se usa en la presente memoria, incluyendo en las reivindicaciones, el término “y/o” , cuando se usa en una lista de dos o más elementos, significa que cualquiera de los elementos listados puede emplearse por sí mismo, o que se pueden emplear en combinación con dos o más de los elementos listados. Por ejemplo, si una composición se describe como que contiene los componentes A, B y/o C, la composición puede contener solo A; B solo; C solo; A y B en combinación; A y C en combinación; B y C en combinación; o A, B y C en combinación. Además, tal y como se emplea en la presente memoria, incluyendo en las reivindicaciones, “o” , tal como se utiliza en una lista de artículos (p. ej., en una lista de artículos introducida por una locución tal como “ al menos uno de” o “ uno o más de” ) indica una lista disyuntiva, de manera que, por ejemplo, una lista de “ al menos uno de A, B o C” significa A o B o C o AB o AC o BC o ABC (es decir, A y B y C).

Los medios legibles por ordenador incluyen tanto medios de almacenamiento informáticos como medios de comunicación que incluyen cualquier medio que facilita la transferencia de un programa informático desde un lugar a otro. Un medio de almacenamiento puede ser cualquier medio disponible al que pueda acceder un ordenador universal o de uso especial. A modo de ejemplo, y no de limitación, unos medios legibles por ordenador pueden comprender una memoria RAM, una memoria ROM, una memoria EEPROM, una memoria rápida, un CD-ROM u otro almacenamiento en disco óptico, almacenamiento en disco magnético u otros dispositivos de almacenamiento magnético, o cualquier otro soporte que pueda utilizarse para transportar o almacenar un medio de código de programa deseado en forma de instrucciones o estructuras de datos y al que pueda acceder un ordenador universal o de uso especial o un procesador universal o de uso especial. También, cualquier conexión se denomina apropiadamente un medio legible por ordenador. Por ejemplo, si el software se transmite desde un sitio web, servidor u otra fuente remota que utiliza un cable coaxial, cable de fibra óptica, par trenzado, digital subscriber line (línea de abonado digital - DSL) o tecnologías inalámbricas tales como infrarrojos, radio y microondas, entonces en la definición de medio se incluyen el cable coaxial, cable de fibra óptica, par trenzado, DSL o tecnologías inalámbricas tales como infrarrojos, radio y microondas. Tal y como se emplean en la presente memoria, disco (disk) y disco (disc) incluyen disco compacto (CD), disco láser, disco óptico, disco versátil digital (DVD), disquete y disco Blu-ray, donde los discos (disk) normalmente reproducen datos magnéticamente, mientras que los discos (disc) reproducen datos ópticamente con láseres. Dentro del alcance de los medios legibles por ordenador también se incluyen combinaciones de los anteriores.

Tal y como se emplea en la presente memoria, la locución “ basado en” no debe interpretarse como una referencia a un conjunto cerrado de condiciones. Por ejemplo, un paso ejemplar que se describa como “basado en la condición A” puede basarse tanto en una condición A como en una condición B sin salirse del alcance de la presente invención que se define en las reivindicaciones adjuntas. Es decir, tal y como se emplea en la presente memoria, la locución “ basado en” se interpretará de la misma manera que la locución “ basado al menos en parte en” .

Claims

REIVINDICACIONES

i . Un método para realizar comunicaciones a través de un satélite de comunicaciones (120) que tiene un conjunto de antena (121) con una pluralidad de elementos de alimentación de antena (128), comprendiendo el método:

proporcionar un servicio de comunicaciones a través de una primera pluralidad de haces puntuales formados mediante formación de haces (125), estando la primera pluralidad de haces puntuales formados mediante formación de haces (125) basada al menos en parte en una primera configuración de formación de haces dispuesta para proporcionar unas ubicaciones flexibles de unas respectivas zonas de cobertura de haces puntuales (126) y en un primer patrón de antena nativo (220) del conjunto de antena (121), el primer patrón de antena nativo (220) basado al menos en parte en una primera posición desenfocada de un conjunto de agrupaciones de alimentación del conjunto de antena con relación a un reflector del conjunto de antena, y comprendiendo el primer patrón de antena nativo un patrón compuesto de unos primeros patrones de elemento de alimentación nativos (210) de la pluralidad de elementos de alimentación de antena (128);

ordenar al satélite de comunicaciones (120) que cambie del primer patrón de antena nativo (220) del conjunto de antena (121) a un segundo patrón de antena nativo (220) del conjunto de antena (121), estando el segundo patrón de antena nativo (220) basado al menos en parte en una segunda posición desenfocada del conjunto de agrupaciones de alimentación con relación al reflector, y comprendiendo el segundo patrón de antena nativo un patrón compuesto de unos segundos patrones de elemento de alimentación nativos (210) de la pluralidad de elementos de alimentación de antena (128), en donde un elemento de alimentación de antena (128) dado de la pluralidad de elementos de alimentación de antena (128) está asociado a uno de los primeros patrones de elemento de alimentación nativos (210) y a uno de los segundos patrones de elemento de alimentación nativos (210), y en donde el uno de los segundos patrones de elemento de alimentación nativos (210) es diferente del uno de los primeros patrones de elemento de alimentación nativos (210); y

proporcionar el servicio de comunicaciones a través de una segunda pluralidad de haces puntuales formados mediante formación de haces (125), estando la segunda pluralidad de haces puntuales formados mediante formación de haces (125) basada al menos en parte en una segunda configuración de formación de haces dispuesta para proporcionar unas ubicaciones flexibles de unas respectivas zonas de cobertura de haces puntuales (126) y en el segundo patrón de antena nativo (220).
2. El método de la reivindicación 1, en donde ordenar al satélite de comunicaciones (120) que cambie del primer patrón de antena nativo (220) al segundo patrón de antena nativo (220) comprende:

ordenar a un accionador (124) del satélite de comunicaciones (120) que proporcione el cambio del primer patrón de antena nativo (220) al segundo patrón de antena nativo (220).
3. El método de la reivindicación 2, en donde ordenar al accionador (124) que proporcione el cambio del primer patrón de antena nativo (220) al segundo patrón de antena nativo (220) comprende:

ordenar un ajuste espacial entre el reflector (122) del conjunto de antena (121) y el conjunto de agrupaciones de alimentación (127) del conjunto de antena (121) que comprende la pluralidad de elementos de alimentación de antena (128).
4. El método de la reivindicación 3, en donde el accionador (124) se acopla entre el reflector (122) del conjunto de antena (121) y el conjunto de agrupaciones de alimentación (127).
5. El método de la reivindicación 3, en donde ordenar al satélite de comunicaciones (120) que cambie del primer patrón de antena nativo (220) al segundo patrón de antena nativo (220) comprende:

ordenar a un accionador lineal (124) acoplado entre el reflector (122) y el conjunto de agrupaciones de alimentación (127) que cambie de una primera longitud a una segunda longitud.
6. El método según la reivindicación 5, que comprende además:

ordenar a un accionador secundario (2540) acoplado entre el conjunto de agrupaciones de alimentación (127) y el reflector (122) que proporcione el segundo patrón de antena nativo (220), provocando el ordenamiento del accionador secundario (2540) un cambio de posición relativa entre el conjunto de agrupaciones de alimentación (127) y el reflector (122) alrededor de un eje diferente de un eje del accionador lineal (124).
7. El método de la reivindicación 1, en donde una o ambas de la primera posición desenfocada y/o la segunda posición desenfocada está o están asociadas a uno o más de la pluralidad de elementos de alimentación de antena (128) que están ubicados entre el reflector (122) y una región focal (123) del reflector (122).
8. El método de la reivindicación 2, en donde ordenar al accionador (124) que proporcione el cambio del primer patrón de antena nativo (220) al segundo patrón de antena nativo (220) comprende:

ordenar un ajuste a una región focal (123) de un reflector (122) del conjunto de antena (121).
9. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde el primer patrón de antena nativo (220) está asociado a una primera dirección de eje de mira del conjunto de antena (121), y el segundo patrón de antena nativo (220) está asociado a una segunda dirección de eje de mira del conjunto de antena (121) que es diferente de la primera dirección de eje de mira.
10. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en donde el primer patrón de antena nativo (220) está asociado a un primer ancho de haz de patrón de elemento de alimentación nativo del elemento de alimentación de antena (128) dado, y el segundo patrón de antena nativo (220) está asociado a un segundo ancho de haz de patrón de elemento de alimentación nativo del elemento de alimentación de antena (128) dado que es diferente del primer ancho de haz de patrón de elemento de alimentación nativo.
11. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en donde el primer patrón de antena nativo (220) está asociado a una primera cantidad de solapamiento de patrones de elemento de alimentación nativos (210) de dos o más elementos de alimentación de antena (128) del conjunto de antena (121), y el segundo patrón de antena nativo (220) está asociado a una segunda cantidad diferente de solapamiento de los patrones de elemento de alimentación nativos (210) de los dos o más elementos de alimentación de antena (128) del conjunto de antena (121).
12. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende además:

ajustar una característica orbital del satélite de comunicaciones (120), en donde proporcionar el servicio de comunicaciones a través de la segunda pluralidad de haces puntuales formados mediante formación de haces (125) comprende proporcionar el servicio de comunicaciones según la característica orbital ajustada.
13. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde el satélite de comunicaciones (120) está en una misma posición orbital geoestacionaria mientras proporciona el servicio de comunicaciones a través de la primera pluralidad de haces puntuales formados mediante formación de haces (125) y mientras proporciona el servicio de comunicaciones a través de la segunda pluralidad de haces puntuales formados mediante formación de haces (125).
14. El método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde:

el satélite de comunicaciones (120) está en una primera posición orbital geoestacionaria mientras proporciona el servicio de comunicaciones a través de la primera pluralidad de haces puntuales formados mediante formación de haces (125);

ordenar al satélite de comunicaciones (120) que cambie del primer patrón de antena nativo (220) al segundo patrón de antena nativo (220) comprende ordenar al satélite de comunicaciones (120) que se mueva de la primera posición orbital geoestacionaria a una segunda posición orbital geoestacionaria diferente; y

el satélite de comunicaciones (120) está en una segunda posición orbital geoestacionaria mientras proporciona el servicio de comunicaciones a través de la segunda pluralidad de haces puntuales formados mediante formación de haces (125).
15. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en donde el satélite de comunicaciones (120) comprende un segundo conjunto de antena (121) con una segunda pluralidad de elementos de alimentación de antena (128), comprendiendo el método además:

proporcionar el servicio de comunicaciones a través de una tercera pluralidad de haces puntuales formados mediante formación de haces (125) utilizando del segundo conjunto de antena (121), estando la tercera pluralidad de haces puntuales formados mediante formación de haces (125) basada al menos en parte en una tercera configuración de formación de haces y un tercer patrón de antena nativo (220) del segundo conjunto de antena (121), comprendiendo el tercer patrón de antena nativo (220) un patrón compuesto de unos terceros patrones de elemento de alimentación nativos (210) de la segunda pluralidad de elementos de alimentación de antena (128).
16. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, en donde proporcionar el servicio de comunicaciones a través de la primera pluralidad de haces puntuales formados mediante formación de haces (125) o proporcionar el servicio de comunicaciones a través de la segunda pluralidad de haces puntuales formados mediante formación de haces (125) comprende uno o ambos de:

proporcionar una primera pluralidad de señales entre una pluralidad de terminales de nodo de acceso (130) y el satélite de comunicaciones (120); y

proporcionar una segunda pluralidad de señales entre el satélite de comunicaciones (120) y una pluralidad de terminales de usuario (150).
17. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, en donde la primera configuración de formación de haces comprende aplicar un primer conjunto de pesos de formación de haces a una primera pluralidad de señales de elemento de alimentación transportadas a través de la pluralidad de elementos de alimentación de antena (128), y la segunda configuración de formación de haces comprende aplicar un segundo conjunto de pesos de formación de haces a una segunda pluralidad de señales de elemento de alimentación transportadas a través de la pluralidad de elementos de alimentación de antena (128), diferente del primer conjunto de pesos de formación de haces.