ES2952758T3

ES2952758T3 - Métodos y sistemas que utilizan un concentrador Agile y un agente de conectividad inteligente para comunicaciones por satélite

Info

Publication number: ES2952758T3
Application number: ES17867606T
Authority: ES
Inventors: Max Smoot; Ryan Stevenson; Bill Marks
Original assignee: Kymeta Corp
Current assignee: Kymeta Corp
Priority date: 2016-11-01
Filing date: 2017-11-01
Publication date: 2023-11-03
Anticipated expiration: 2037-11-01
Also published as: EP3535873A1; WO2018085424A1; EP3535873A4; US20180152235A1; EP3535873B1

Abstract

Se divulgan métodos y sistemas que utilizan un centro ágil y un intermediario de conectividad inteligente para comunicaciones por satélite. En un ejemplo, un centro para comunicaciones por satélite incluye una interfaz para facilitar las comunicaciones por satélite entre un terminal y satélites a través de constelaciones LEO, MEO y GEO que dan servicio a una región geográfica, y uno o más procesadores acoplados a la interfaz. El terminal incluye una o más antenas, teniendo cada antena una abertura con una porción de recepción para recibir señales de radiofrecuencia (RF) y una porción de transmisión para transmitir señales de RF. Uno o más procesadores están configurados para implementar un intermediario para el concentrador. El corredor debe planificar y facilitar los enlaces de RF entre la terminal y los satélites de la constelación basándose en una característica más de las comunicaciones por satélite. La terminal puede ser una terminal terrestre o una terminal móvil en un vehículo, avión, embarcación marítima o máquina u objeto móvil. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Métodos y sistemas que utilizan un concentrador Agile y un agente de conectividad inteligente para comunicaciones por satélite

CAMPO

Los ejemplos de la invención se encuentran en el campo de las comunicaciones, incluidas las comunicaciones por satélite y las antenas. Más en particular, los ejemplos de la invención se refieren a un concentrador Agile para comunicaciones por satélite.

ANTECEDENTES

Las comunicaciones por satélite implican la transmisión de microondas. Las microondas pueden tener longitudes de onda pequeñas y transmitirse a altas frecuencias en el intervalo de los gigahercios (GHz). Las antenas de satélite pueden producir haces enfocados de microondas de alta frecuencia que permiten comunicaciones punto a punto con un ancho de banda amplio y con unas altas velocidades de transmisión. Una antena satelital puede comunicarse con cualquier número de satélites en múltiples regiones geográficas. Dichos satélites pueden incluir satélites geoestacionarios (GEO), de órbita terrestre media (MEO) y de órbita terrestre baja (LEO) que proporcionan comunicaciones por satélite en diferentes órbitas y distancias desde la superficie de la tierra. Dichos satélites y antenas pueden moverse a través de ubicaciones geográficas y es necesaria una conectividad adecuada entre los satélites y las antenas para disponer de unas comunicaciones satelitales precisas.

El documento US 2016/0037434 A1 describe enfoques para una SDSN que emplea nodos de red satelital, en que los nodos de red L2 centrales se controlan a través de un controlador centralizado. Se obtiene información sobre el estado del enlace con respecto a los enlaces de cada nodo L2. Se obtienen restricciones de enrutamiento global, datos de efemérides satelitales e información de asignación de recursos. Se determina una topología de constelación de los nodos de red en base a los datos de efemérides. Se determinan rutas de red entre pares de puntos finales. Cada ruta incluye enlaces basados en la información de estado del enlace con respecto a los enlaces, las restricciones de enrutamiento global, los recursos de ancho de banda de los enlaces y la asignación actual de recursos de ancho de banda y/o la topología de la constelación. Se genera una tabla de reenvío para cada nodo de red, en que cada tabla de reenvío incluye entradas de ruta que proporcionan un siguiente salto que indica un destino para los paquetes de datos, en que el destino está asociado con un enlace del nodo de red respectivo que representa un enlace de una ruta respectiva.

El documento US 6070051 A describe un método y un aparato que predice el porcentaje de tiempo de enlace de comunicación satisfactorio de un terminal de tierra a satélite con al menos un satélite de un sistema de comunicación en respuesta a un perfil de bloqueo de terminal, creado a partir de la ubicación de una antena del terminal, y un perfil de bloqueo satelital. La predicción también puede basarse en una base de datos de modelos meteorológicos correspondiente al área en la que se encuentra el terminal.

El documento US 2014/0315560 A1 describe la asignación dinámica de espectro inalámbrico para su utilización por parte de redes de operadores.

El documento US 2011/0143656 A1 describe métodos y aparatos para maximizar la disponibilidad de una comunicación por satélite de alta velocidad.

RESUMEN

Los problemas de la técnica relacionada se resuelven mediante un concentrador Agile para comunicaciones por satélite de acuerdo con la reivindicación independiente. Las formas de realización preferentes pueden incluir características adicionales de acuerdo con una o más de las reivindicaciones dependientes.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La presente invención se entenderá más completamente a partir de la descripción detallada que se proporciona a continuación y de los dibujos adjuntos de varios ejemplos que, sin embargo, no deben tomarse como el límite de la invención a los ejemplos específicos, sino que son con finalidades de explicación y comprensión únicamente.

La FIG. 1 ilustra un ejemplo de un sistema de satélite que utiliza un concentrador para planificar y facilitar enlaces de RF para un terminal con una constelación de satélites de una región geográfica. La FIG. 2A ilustra un ejemplo de mensajes de comando de enlace cruzado para el sistema de concentrador Agile de la FIG. 1.

Las FIG. 2B-2C ilustran un ejemplo de mensajes de comando conectar Rx antes de desconectar Tx para el sistema de concentrador Agile de la FIG. 1.

La FIG. 3 ilustra un diagrama de bloques de ejemplo de una computadora o sistema informático para el concentrador de las FIG. 1-2C.

La FIG. 4A ilustra un diagrama de flujo de ejemplo de una 0peración para el concentrador de las FIG. 1-3.

La FIG. 4B ilustra un diagrama de flujo de ejemplo de una operación conectar Rx antes de desconectar Tx para el concentrador de las FIG. 1-3.

Las FIG. 4C-4D ilustran un ejemplo de un diagrama de flujo de una operación de selección de prioridad de haz de concentrador.

La FIG. 4E ilustra un ejemplo de un diagrama de flujo de una operación de selección de prioridad de haz remoto.

La FIG. 4F ilustra un ejemplo de ventanas de temporización de planificación de un concentrador de operaciones multiportador espacial.

La FIG. 4G ilustra un ejemplo de ventanas de temporización de secuencia de terminal de operación multiportador espacial.

La FIG. 4H ilustra un ejemplo de ventanas de temporización de operación multiportador espacial estándar.

Las FIG. 4I-4J ilustran un ejemplo de un diagrama de flujo de una operación FWD multiportador espacial con múltiples enlaces.

Las FIG. 4K-4L ilustran un ejemplo de un diagrama de flujo de una operación RTN multiportador espacial con múltiples enlaces.

La FIG. 4M ilustra un diagrama de bloques de ejemplo de una máquina de estados para rastrear estados.

La FIG. 5A ilustra una vista superior de un ejemplo de una alimentación coaxial que se utiliza para proporcionar una alimentación de onda cilíndrica.

La FIG. 5B ilustra una abertura que tiene uno o más conjuntos de elementos de antena colocados en anillos concéntricos alrededor de una alimentación de entrada de la antena alimentada cilíndricamente de acuerdo con un ejemplo.

La FIG. 6 ilustra una vista en perspectiva de una fila de elementos de antena que incluye un plano de tierra y una capa de resonador reconfigurable de acuerdo con un ejemplo.

La FIG. 7 ilustra un ejemplo de un resonador/ranura sintonizable.

La FIG. 8 ilustra una vista en sección transversal de un ejemplo de una apertura de antena física. Las FIG. 9A-9D ilustran un ejemplo de las diferentes capas para crear la matriz ranurada.

La FIG. 10A ilustra una vista lateral de un ejemplo de una estructura de antena alimentada cilíndricamente.

La FIG. 10B ilustra otro ejemplo del sistema de antena con una alimentación cilíndrica que produce una onda saliente.

La FIG. 11 muestra un ejemplo en que las celdas se agrupan para formar cuadrados concéntricos (rectángulos).

La FIG. 12 muestra un ejemplo en que las celdas se agrupan para formar octágonos concéntricos. La FIG. 13 muestra un ejemplo de una pequeña apertura que incluye los iris y el circuito de control de la matriz.

La FIG. 14 muestra un ejemplo de espirales de red utilizadas para la colocación de celdas.

La FIG. 15 muestra un ejemplo de colocación de celdas que utiliza espirales adicionales para lograr una densidad más uniforme.

La FIG. 16 ilustra un patrón seleccionado de espirales que se repite para llenar toda la abertura de acuerdo con un ejemplo.

La FIG. 17 ilustra una forma de realización de segmentación de una abertura de alimentación cilíndrica en cuadrantes de acuerdo con un ejemplo.

Las FIG. 18A y 18B ilustran un único segmento de la fig. 17 con la red de control de matriz aplicada de acuerdo con un ejemplo.

La FIG. 19 ilustra otro ejemplo de segmentación de una abertura de alimentación cilíndrica en cuadrantes.

Las FIG. 20A y 20B ilustran un único segmento de la FIG. 19 con la red de control de matriz aplicada.

La FIG. 21 ilustra un ejemplo de la colocación de circuitos de excitación de matriz con respecto a elementos de antena.

La FIG. 22 ilustra un ejemplo de un paquete TFT.

Las FIG. 23A y 23B ilustran un ejemplo de una apertura de antena con un número impar de segmentos.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

Se describen métodos y sistemas que utilizan un concentrador Agile y un agente de conectividad inteligente para comunicaciones por satélite. En un ejemplo, un concentrador para comunicaciones por satélite incluye una interfaz para facilitar las comunicaciones por satélite entre un terminal y los satélites en una constelación para una región geográfica, y uno o más procesadores acoplados a la interfaz. El terminal incluye una o más antenas. Cada antena tiene una abertura con una parte de recepción para recibir señales de radiofrecuencia (RF) y una parte de transmisión para transmitir señales de RF. El uno o más procesadores están configurados para implementar un agente para el concentrador. El agente debe planificar y facilitar los enlaces de RF entre el terminal y los satélites a través de las constelaciones LEOO ^mE^oy GEO que dan servicio a esa terminal en función de una característica más para las comunicaciones por satélite. En un ejemplo, el terminal es un terminal con base en tierra o un terminal con base móvil en un vehículo, aeronave, embarcación marina o máquina u objeto móvil.

En un ejemplo, el agente puede programar transiciones de orientación de antena para al menos una antena de apertura del terminal desde uno o más satélites a otro satélite o conjunto de satélites. El agente puede sincronizar un conmutador de enlace cruzado de modo que la parte receptora de la apertura de la una o más antenas reciba señales de RF de un primer satélite y la parte transmisora de la apertura de una o más antenas transmita señales de RF a un segundo satélite.

En un ejemplo, el agente debe conectarse a un mercado de capacidad para hacer ofertas sobre licitaciones para el terminal de proveedores de espectro que operan satélites o enlaces terrestres en la región geográfica. Las ofertas pueden basarse en las reglas de un operador del concentrador o ser enviadas directamente por el operador del concentrador. El agente de una oferta ganadora puede negociar un servicio y hacer la transición de enlaces de RF para el terminal a través de un satélite seleccionado. El agente puede recibir licitaciones que incluyen un precio espectral, una capacidad de enlace garantizada, una capacidad de enlace estimada, una duración mínima de capacidad, una duración esperada de capacidad o un identificador de transpondedor que incluye un identificador de satélite. El agente puede generar las ofertas sobre las licitaciones en función de las preferencias del usuario, el precio, el perfil del proveedor y las estimaciones de la calidad del servicio. El agente puede mapear y predecir el rendimiento del enlace de Rf entre el terminal y los satélites conocidos para la región geográfica. El agente también puede agregar datos históricos de informes de terminales, ubicaciones satelitales actualizadas y características de RF, incluida la ganancia por ruido-temperatura G/T del terminal y la potencia isotrópica radiada efectiva EIRP de un satélite objetivo y satélites adyacentes, y las condiciones atmosféricas medidas.

En la siguiente descripción, se exponen numerosos detalles para proporcionar una explicación más completa de la presente invención. Sin embargo, resultará evidente que la presente invención puede ponerse en práctica sin estos detalles específicos. En otros casos, las estructuras y dispositivos bien conocidos se muestran en forma de diagrama de bloques, en lugar de en detalle, con el fin de evitar oscurecer la presente invención.

Algunas partes de la descripción detallada que sigue se presentan en términos de algoritmos y representaciones simbólicas de operaciones en bits de datos dentro de la memoria de una computadora. Estas descripciones y representaciones algorítmicas son los medios utilizados por los expertos en la técnica del procesamiento de datos para transmitir de la manera más eficaz la esencia de su trabajo a otros expertos en la materia. Un algoritmo se concibe aquí, y en general, como una secuencia autoconsistente de pasos que conducen a un resultado deseado. Los pasos son los que requieren manipulaciones físicas de cantidades físicas. Por lo general, aunque no necesariamente, estas cantidades toman la forma de señales eléctricas o magnéticas que pueden almacenarse, transferirse, combinarse, compararse y manipularse de otra manera. En ocasiones ha resultado conveniente, principalmente por razones de uso común, referirse a estas señales como bits, valores, elementos, símbolos, caracteres, términos, números o similares.

Sistema de comunicación satelital Agile Concentrador de ejemplo (Programación y operación básica de Concentrador Agile)

La FIG. 1 ilustra un ejemplo de un sistema satelital 100 que incluye un concentrador 107 que tiene una interfaz 108 y un agente 109. Haciendo referencia a la Figura 1, en un ejemplo, la interfaz 108 del concentrador 107 se comunica con el satélite Rx 104-1, que puede comunicarse con el terminal 102. El concentrador 107 puede comunicarse con cualquier número de satélites a través de la interfaz 108 que puede incluir un módem que funcione con satélites para la región geográfica 103. En un ejemplo, el terminal 102 puede funcionar como enlace cruzado para recibir señales de RF del satélite Rx 104-1 y para transmitir señales de RF al satélite Tx 104-2. En un ejemplo, el agente 109 del concentrador 107 planifica y facilita enlaces de comunicación de radiofrecuencia (RF) para el terminal 102 con satélites en una constelación de satélites para la región geográfica 103. Por ejemplo, el agente 109 para el concentrador 107 puede programar automáticamente cuándo la antena 101 para el terminal 102 debe hacer la transición de los enlaces de RF con uno o más satélites a otros satélites o conjuntos de satélites, por ejemplo, satélite Rx 104-1 y satélite Tx 104-2.

En un ejemplo, el terminal 102 puede ser un terminal terrestre o un terminal móvil (por ejemplo, un terminal en un vehículo, aeronave, embarcación, máquina u objeto móvil, etc.) que tiene una antena 101 para comunicarse en cualquier número de enlaces de RF con satélites para la región geográfica 103 tales como, por ejemplo, satélite Rx 104-1 y satélite Tx 104-2. En un ejemplo, la antena 101 para el terminal 102 puede incluir antenas de panel plano tal como se describe en las FIG. 5A-23B que tiene conjuntos de celdas radiantes para recibir señales de RF y conjuntos de celdas radiantes para transmitir señales de RF. Por ejemplo, utilizando los conjuntos de celdas, la antena 101 para el terminal 102 puede producir un haz orientable para una comunicación de antena de enlace ascendente con el satélite Tx 104-2 y un haz orientable para una comunicación de antena de enlace descendente con el satélite Rx 104-1. En un ejemplo, la parte (o subconjunto) de la antena 101 para recibir señales de RF y la parte (o subconjunto) de la antena 101 para transmitir señales de RF pueden operar independientemente entre sí. Haciendo referencia a la FIG. 1, si bien se muestra una sola antena 101 para el terminal 102, se puede utilizar cualquier número de antenas para el terminal 102 que puede tener una abertura tal como se describe en las FIG. 5A-23B.

El satélite Rx 104-1 y el satélite Tx 104-2 pueden ser cualquier tipo de satélite, como por ejemplo un satélite geoestacionario (GEO), un satélite de órbita terrestre media (MEO) o un satélite de órbita terrestre baja (LEO) que puede prestar servicio a cualquier número de terminales, incluido el terminal 102. Los satélites GEO orbitan decenas de miles de millas sobre la superficie de la tierra sobre el ecuador siguiendo la dirección de rotación de la tierra. Los satélites MEO orbitan a unos pocos miles de millas sobre la superficie de la tierra, mientras que los satélites LEO orbitan a unos cientos de millas sobre la superficie de la tierra. El terminal 102 puede comunicarse con dichos satélites utilizando cualquier tipo de protocolo de comunicación por satélite, como por ejemplo el acceso múltiple por división de tiempo (TDMa ). Para TDMA, cualquier número de terminales, incluido el terminal 102, puede transmitir o recibir señales de RF en el mismo intervalo de frecuencia en diferentes períodos de tiempo para no interferir con otros terminales. De esta forma, el terminal 102 puede compartir el mismo intervalo o banda de frecuencia con otros terminales que utilizan diferentes intervalos de tiempo para comunicarse con satélites en la ubicación geográfica 103, como por ejemplo el satélite Rx 104-1 y el satélite Tx 104-2. La región geográfica 103 puede cubrir cualquier área en la que los GEO, MEO o LEO proporcionen comunicaciones por satélite.

En un ejemplo, el concentrador 107 puede incluir una computadora (o un sistema informático o de procesamiento de datos) para implementar el agente 109 en hardware y/o software o una combinación de ambos para realizar las técnicas de intermediación y programación descritas en este documento. El concentrador 107 incluye la interfaz 108 que puede incluir un módem o un transceptor para proporcionar módem y comunicación por cable o inalámbrica con el terminal 102 y puede acoplarse a cualquier número de redes, como por ejemplo redes de área local (LAN) o redes de área amplia (WAN), como por ejemplo Internet. El concentrador 107 también puede ser parte de un sistema de gestión de red (NMS).

En un ejemplo, el concentrador 107 puede tener una antena y puede comunicarse con el terminal 102 y el satélite Rx 104-1 y el satélite Tx 104-2 utilizando señales de RF u otras señales de comunicación. En un ejemplo, el agente 109 puede enviar un plan de tiempo y capacidad al terminal 102 a través de la interfaz 108 para establecer enlaces RF y comunicación con el satélite Rx 104-1 y el satélite Tx 104-2. Si bien en la FIG. 1 se muestra un solo terminal y dos satélites, el concentrador 107 y el agente 109 pueden dar servicio a cualquier número de terminales para cualquier número de satélites en una constelación de satélites para la ubicación geográfica 103 que da servicio a los terminales. En otros ejemplos, el agente 109 puede ser un dispositivo, computadora o servidor separado acoplado con el concentrador 107. El concentrador 107 también se puede acoplar con cualquier otro número de concentradores dentro de un sistema de gestión de red NMS.

En un ejemplo, el concentrador 107 puede estar acoplado o contener una fuente de efemérides 106 que proporciona información o datos relacionados con la búsqueda de una órbita y una ubicación de un satélite en cualquier momento determinado. Por ejemplo, la fuente de efemérides 106 puede proporcionar información de ubicación para el satélite Rx 104-1 y el satélite Tx 104-2. En un ejemplo, la fuente de efemérides 106 puede ser un servidor y/o una base de datos que incluye modelos matemáticos para determinar la órbita y la ubicación de los satélites en una constelación para la ubicación geográfica 103. En un ejemplo, la fuente de efemérides 106 incluye una base de datos para que acceda el agente 109 del concentrador 107 con el fin de establecer enlaces de comunicación RF con el satélite Rx 104-1 y el satélite Tx 104-2. En un ejemplo, el agente 109 puede planificar y facilitar conexiones de enlace de RF para el terminal 102 a los satélites 104-1 y 104-2 proporcionando las capacidades de comunicación de RF necesarias en función de cualquier número de factores.

Por ejemplo, para programar qué enlaces de RF debe usar el terminal 102 para las comunicaciones Rx y Tx utilizando la antena 101, el agente 109 puede considerar factores como por ejemplo el costo del servicio, la seguridad, la preferencia y el bloqueo del satélite, la ubicación y las características de RF de los terminales alternativos, el tipo de datos y la prioridad, y los satélites adyacentes conocidos. 0tros ejemplos de factores incluyen las deficiencias conocidas del canal, como por ejemplo el clima, las características geográficas y las obstrucciones de la línea de visión (LOS). Las características de los satélites objetivo, como por ejemplo la capacidad disponible, los datos de la ruta orbital/de las efemérides, las frecuencias de transmisión y recepción, el costo de entrega por bit, la potencia isotrópica radiada efectiva (EIRP) y la ganancia por ruido - temperatura del terminal (G/T) pueden ser otros factores. En un ejemplo, los datos registrados de EIRP y G/T pueden actualizarse en función de las tendencias en el rendimiento histórico. Otros factores pueden incluir satélites adyacentes conocidos, tipo de datos y prioridad, características individuales del terminal, incluida la ruta proyectada del terminal (por ejemplo, el terminal 102 en un vehículo), barrido continuo, frecuencias operativas, capacidad del enlace y capacidades de modulación y codificación, ubicación y las características del enlace de RF de los terminales alternativos, la preferencia y el bloqueo del satélite, la seguridad, el costo de la capacidad y la preferencia de suscripción derivada de los acuerdos de servicio, los perfiles históricos de demanda de terminales remotos y los datos restantes en los paquetes de suscripción pueden ser otros factores considerados por el agente 109 para el concentrador 107.

(Mercado de capacidad de Concentrador Agile)

Haciendo referencia a la FIG. 1, el concentrador 107 puede conectarse a un mercado de capacidad que puede incluir un agente de capacidad (o conectividad) para determinar e identificar la disponibilidad de satélites y las opciones para satélites en un concentrador de servicio 107 en la región geográfica 103 para el terminal 102. En un ejemplo, el agente 109 para el concentrador 107 crea ofertas sobre las licitaciones recibidas de varias fuentes, incluidos proveedores de espectro o enlaces terrestres en la región geográfica 103. El agente 107 puede crear una oferta para una licitación basada en reglas establecidas por el operador del concentrador 107 o puede ser enviada directamente por el operador del concentrador 107 al agente del mercado de capacidad. En un ejemplo, si se acepta una licitación para un satélite, el agente 109 para el concentrador 107 intermedia un servicio y transiciona los enlaces de RF para el terminal 102 (u otros terminales) a través de un satélite seleccionado como por ejemplo el satélite Rx 104-1. En un ejemplo, el agente 109 puede recibir licitaciones con opciones, por ejemplo, con un precio espectral, capacidad de enlace garantizada, capacidad de enlace estimada, duración mínima de capacidad, duración esperada de capacidad, identificador de transpondedor. En un ejemplo, la información adicional sobre un transpondedor puede estar disponible desde una base de datos central, a partir de datos históricos o desde un anexo a la oferta. En un escenario de SatCom, también se puede incluir un identificador de satélite (ID) en la licitación. En otro ejemplo, se puede proporcionar un subconjunto de opciones en una licitación al agente 109.

En un ejemplo, el agente 109 para el concentrador 107 puede generar ofertas para licitaciones basadas en las preferencias del usuario, el perfil del proveedor de precios y las estimaciones de la calidad del servicio. Las estimaciones de calidad de servicio pueden incluir fluctuaciones, latencia y pérdida de paquetes. En un ejemplo, el concentrador 107 puede mapear y predecir el rendimiento del enlace de RF entre el terminal 102 y los satélites conocidos, por ejemplo, el satélite Rx 104-1 y el satélite Tx 104-2. El agente 109 puede agregar datos históricos de uno o más informes de terminales, ubicaciones de satélites actualizadas y características de RF, como por ejemplo la ganancia por ruido - temperatura G/T del terminal y la potencia isotrópica radiada efectiva EIRP del satélite objetivo y los satélites adyacentes y las condiciones atmosféricas medidas. Los informes de terminal para el agente 109 del concentrador 107 pueden incluir la ubicación o región geográfica (por ejemplo, la región geográfica 103), la hora, la configuración del canal, la identificación del satélite, los parámetros de orientación, la potencia de transmisión estimada y la potencia de la señal recibida. En un ejemplo, el agente 109 puede proporcionar alertas si se observa una incoherencia prolongada en el rendimiento del enlace de RF para el terminal 102 y uno o más satélites como por ejemplo el satélite Rx 104-1 y el satélite Tx 104-2. Dichas alertas pueden identificar posibles bloqueos, cambios climáticos no informados o interferencias. Esta información puede ser utilizada por el concentrador 107 para la futura evaluación de la capacidad y el equilibrio de la red. Basándose en el rendimiento del enlace de RF observado, el agente 109 puede hacer la transición de los enlaces de RF para el terminal 102 a uno o más satélites o conjuntos de satélites que tengan las características de RF deseadas.

Reticulación y transición de Concentrador Agile

Haciendo referencia a la fig. 1, en un ejemplo, el agente 109 para el concentrador 107 puede utilizar información precisa de ubicación y órbita del satélite de la fuente de efemérides 106 para mitigar la interferencia del satélite adyacente para el terminal 102. Por ejemplo, el agente 109 puede dar instrucciones al terminal 102 para que tenga su antena 101 apuntada y tenga enlaces de RF con satélites de manera reticulada para recibir señales de RF de un satélite Rx y transmitir señales de RF a un satélite Tx. En un ejemplo, en base a cualquiera de los factores descritos en este documento, el agente 109 puede identificar el satélite Rx 104-1 y el satélite Tx 104-2 como los satélites deseados para las comunicaciones satelitales de enlace cruzado. Por ejemplo, la antena 101 para el terminal 102 puede ser una antena de apertura única que incluye una parte de recepción para recibir señales de RF del satélite Rx 104-1 y una parte de apertura de transmisión para transmitir señales de RF al satélite Tx 104-2. En otros ejemplos, la antena 101 puede ser una antena de apertura múltiple con partes de recepción y transmisión. En un ejemplo, el agente 109 planifica y ordena al terminal 102 que opere como un enlace cruzado entre el satélite Rx 104-1 y el satélite Tx 104-2 dentro de la ubicación geográfica 103. En otros ejemplos, el agente 109 puede identificar otros satélites en la ubicación geográfica 103 para la reticulación en función de cualquiera de las técnicas de planificación y arbitraje descritas en el presente documento para la transición del satélite Rx 104-1 y el satélite Tx 104-2 para el terminal 102.

La FIG. 2A ilustra un ejemplo de mensajería de comando de enlace cruzado 110 para el sistema de concentrador Agile 100 de la FIG. 1 que incluye la fuente de efemérides 106, el concentrador 107 que utiliza el agente 109, el terminal 102, el satélite Tx (A) 104-2 y el satélite Rx (B) 104-1. En un ejemplo, la mensajería de comando de enlace cruzado 110 puede utilizarse para establecer un enlace cruzado inicial entre el terminal 102 y el satélite Tx 104-2 (satélite A) y el satélite Rx 104-1 (satélite B). En un ejemplo, cualquier número de sistemas concentradores puede enviar información de registro y estado al concentrador 107 a través del sistema de gestión de red NMS, que puede determinar qué satélites se convierten en un satélite Tx y un satélite Rx para el terminal 102. Los mensajes se pueden enviar como paquetes (o tramas) utilizando cualquier tipo de protocolo de comunicación por satélite, incluidos los protocolos t DmA.

Haciendo referencia a la FIG. 2A, la fuente de efemérides 106 puede enviar una actualización de efemérides al concentrador 106 proporcionando información de ubicación satelital exacta para los satélites A y B. El terminal 102 y los satélites A y B (104-2, 104-1) pueden enviar información de registro y estado al concentrador 107 para configurar el módem del lado del concentrador (concentrador 107) con el fin de operar con y dar servicio a los Satélites A y B. En un ejemplo, el terminal 102 comunica información con el concentrador 107 a través de un satélite como por ejemplo el Rx-satélite 104-1. En otros ejemplos, el concentrador 107 y el terminal 102 pueden comunicarse a través de cualquier tipo de red, incluido un sistema de gestión de red NMS. En función de la información de registro y estado recibida y la actualización de efemérides de la fuente de efemérides 106, el concentrador 107 a través del agente 109 puede refinar las estimaciones de ubicación para el terminal 102 y los satélites A y B. El concentrador 107 puede enviar mensajes de comando de enlace cruzado al terminal 102, el satélite Tx (A) 104-2, y el satélite Rx (A) 104-1. En un ejemplo, el concentrador 107 envía información precisa sobre la ubicación y la órbita del satélite al terminal 102 en función de la fuente de efemérides 106. El concentrador 107 puede determinar que el satélite A (104-2) puede ser un satélite Tx para que el terminal 102 establezca un enlace de RF y envíe señales de RF al satélite A a través de la antena 101. El concentrador 107 también puede determinar que el satélite B (104-1) puede ser un satélite Rx para que el terminal 102 establezca un enlace de RF y reciba señales de RF del satélite B a través de la antena 101. En un ejemplo, el concentrador 107 envía asignaciones de funciones a los satélites A y B indicando que el satélite A será un satélite Rx y el satélite B será un satélite Tx para el terminal 102.

Después de las asignaciones de funciones, en un ejemplo, los satélites A y B (104-2, 104-1) pueden enviar mensajes de baliza para que el terminal 102 reconozca el concentrador 107. En un ejemplo, el terminal 102 puede buscar los mensajes de baliza de los satélites A y B utilizando una antena RF 101 como por ejemplo las descritas en este documento y en las FIG. 5A-23B. El terminal 102 puede enviar mensajes de enlace de datos Tx/mantener vivo al satélite A y recibir mensajes de enlace de datos Rx del satélite B. En un ejemplo, el mensaje de comando de enlace cruzado inicial 110 puede producirse con satélites previamente existentes que no se muestran y diferentes de los satélites A y B en diferentes ubicaciones y órbitas.

Las FIG. 2B-2C ilustran un ejemplo de un mensaje 120 de comando conectar Rx antes de desconectar Tx para el sistema de concentrador Agile de la FIG. 1 que incluye la fuente de efemérides 106, el concentrador 107, el terminal 102 y los satélites A y B (104-2, 104-1). En un ejemplo, la mensajería 120 de comando conectar Rxmake antes de desconectar Tx puede implementarse para la antena 101 que tiene al menos una apertura (y puede tener múltiples aperturas) del terminal 102 para mantener la integridad de los datos durante la transición del satélite, por ejemplo, la transición del satélite Tx 104 -2 para convertirse en un satélite Rx o el satélite Rx en transición 104-1 para convertirse en un satélite Tx para el terminal 102.

En esta transición, con referencia a la FIG. 2B, en un ejemplo, la fuente de efemérides 106 envía información de actualización de efemérides al concentrador 107, que recibe mensajes de registro y estado del terminal 102 y los satélites A y B (104-2, 104-1). El terminal 102 puede enviar mensajes TX de enlace de datos al satélite A y el satélite A puede enviar mensajes Rx de enlace de datos al terminal 102 y mensajes de ubicación de satélite de precisión. El agente 109 para el concentrador 107 puede refinar las estimaciones de ubicación para el terminal 102 y los satélites A y B basándose en los mensajes de registro y estado recibidos y la información de efemérides de la fuente de efemérides 106 y realizar un cálculo de enlace óptimo. Por ejemplo, dicho cálculo puede determinar que los enlaces de RF ópticos para las comunicaciones satelitales Rx y Tx para el terminal 102 deben cambiar para los satélites A y B. En un ejemplo, la información del cálculo se puede reenviar al terminal 102 y al satélite A, y el satélite A puede enviar información de ubicación satelital de precisión al terminal 102. El concentrador 107 puede enviar el programa de conmutación al satélite A de manera que el satélite A cambia de un satélite Tx que recibe señales de RF desde el terminal 102 a un satélite Rx para enviar señales de RF al terminal 102. El concentrador 107 puede enviar un mensaje de sincronización al satélite B de que el satélite A se convertirá en un satélite Rx y el satélite B se convertirá en un satélite Tx. En un ejemplo, el agente 109 para el concentrador 107 puede enviar mensajes de sincronización a los satélites A y B para la transición.

Haciendo referencia a la FIG. 2B, en un ejemplo, la transición puede producirse en tres períodos de sincronización (tiempo de sincronización 0, 1 y 2). Durante el tiempo de sincronización 0, en un ejemplo, el terminal 102 realiza un cálculo de orientación de Rx precalculada. El terminal 102 también recibe mensajes Rx de enlace de datos del satélite A y envía mensajes Tx de enlace de datos al satélite A. El satélite B puede enviar mensajes Rx de enlace de datos y una señal de baliza de satélite Rx que puede recibir el concentrador 107 y el terminal 102. Haciendo referencia a la Fig. 2C, durante el tiempo de sincronización 1, en un ejemplo, el terminal 102 realiza un cálculo de orientación de Tx precalculada y puede enviar un enlace de datos Tx y un mensaje de estado al satélite A. El satélite A puede enviar un mensaje de confirmación de Rx al concentrador 107 y un enlace de datos Rx puede ser enviado desde el satélite B al terminal 102. Durante el tiempo de sincronización 2, en un ejemplo, el módem concentrador que da servicio al satélite B puede enviar un mensaje de confirmación de conectar Tx al concentrador 107 y el terminal 102 puede recibir un mensaje Rx de enlace de datos del satélite B y enviar un mensaje Tx de enlace de datos al satélite B. En el ejemplo de las FIG. 2B-2C, la confirmación de conexión de Rx y la confirmación de conexión de Tx pueden incorporarse en los mensajes de estado respectivos. De esta manera, el enlace cruzado para el terminal 102 puede cambiar del satélite A como satélite Tx a satélite Rx y del satélite B como satélite Rx a satélite Tx.

En un ejemplo, para el proceso de sincronización, el concentrador 107 puede generar un reloj común para sincronizar el concentrador 107, los satélites A y B (104-2, 104-1) y el terminal 102. En un ejemplo, el concentrador 107 puede ordenar una profundidad de intercalación de bits a través de múltiples paquetes (mensajes) para mitigar el riesgo de pérdidas de datos irrecuperables durante la transición de enlace cruzado entre los satélites A y B. En un ejemplo, el sistema de concentrador Agile 101 puede incluir funcionalidades como por ejemplo una conectividad fluida con cualquier satélite, incluidos los satélites A y B, conmutación o seguimiento de satélites (por ejemplo, conmutación o seguimiento de satélites MEO o LEO), conexiones inteligentes, elección de la mejor conectividad satelital en cualquier momento, por ejemplo, cada 10 milisegundos para cualquier terminal, incluidos terminal 102, transmitir en un satélite (por ejemplo, el satélite B) y recibir en otro (por ejemplo, el satélite A) y combinar y agregar satélites con un agente de conectividad inteligente (por ejemplo, el agente 109) tal como se describe en este documento.

Concentrador Agile para terminal de antena múltiple

En un ejemplo, con referencia a la FIG. 1, el sistema de concentrador Agile 100 es capaz de arbitrar múltiples antenas, cada una de las cuales tiene una apertura (por ejemplo, tal como se describe en las FIG. 5A-23B), que puede incluir una matriz que utiliza diversidad espacial y espectral para maximizar la disponibilidad del terminal. En un ejemplo, el sistema 100 es capaz de enrutar un enlace de comunicación de un satélite objetivo a un satélite objetivo diferente con características de enlace independientes, por ejemplo, GEO v. MEO/LEO, diversidad espectral, etc. En un ejemplo, el agente 109 para el concentrador 107 puede identificar oportunidades de entrecruzamiento a partir de colas externas (por ejemplo, un concentrador central o satélite) o de una determinación interna. En un ejemplo, el agente 109 puede usar técnicas de mitigación de interferencias a nivel de terminal y puede utilizar la reponderación de antena/selección de antena para determinar las oportunidades de entrecruzamiento para el terminal 102 y determinar qué satélites usar para las comunicaciones por satélite Rx y Tx.

En un ejemplo, para el sistema de concentrador Agile 100, el terminal 102 puede ser un terminal de antena de múltiples aperturas. El agente 109 para el concentrador 107 puede mitigar el terminal 102 como un terminal de múltiples aperturas al redirigir una o más aperturas para crear un enlace a través de otro satélite además del satélite Rx 104-1 o el satélite Tx 104-2 o al desponderar la antena. En los ejemplos de las FIG. 1-4M, el sistema de concentrador Agile 100 que utiliza el agente 109 para el concentrador 107 puede proporcionar una serie de capacidades. Los ejemplos de capacidades y características incluyen enrutamiento basado en precios en tiempo real para "enrutamiento de menor costo" a través de redes de proveedores satelitales; arbitraje de enlaces dinámicos basado en la calidad de enlaces predicha y medida a través de múltiples satélites para maximizar la integridad de los enlaces más allá de las capacidades proporcionadas a través de las técnicas actuales de enlaces adaptativos de última generación; las preferencias del concentrador o satélite del usuario pueden excluir constelaciones o satélites considerados inseguros para introducir enrutamiento basado en la seguridad. Junto con la reticulación descrita en este documento, se pueden excluir los concentradores considerados inseguros debido a la ubicación geográfica o la configuración. Las técnicas de reticulación descritas en este documento pueden permitir el enlace de satélites entre constelaciones a través de una sola apertura/terminal único, y las ubicaciones precisas de los emisores con capacidades de dirección de haz de antenas dirigidas electrónicamente permiten planificar la mitigación de interferencias de satélites adyacentes. Dicha planificación proporciona una mayor disponibilidad de satélites en todas las órbitas en presencia de entornos satelitales densos, como por ejemplo cuando los ángulos de observación se alinean para los satélites LEO y GEO, especialmente en las regiones ecuatoriales.

Sistema informático o de procesamiento de datos del Concentrador Agile

La FIG. 3 ilustra un diagrama de bloques de ejemplo de un sistema informático o de computación 300 para el concentrador 107 (o un concentrador Agile) de la FIG. 1-4M. Por ejemplo, el sistema informático 300 puede representar los diversos componentes utilizados para que el concentrador 107 implemente el agente 109 utilizando las técnicas descritas en las FIG. 1-4M. Aunque la FIG. 3 ilustra varios componentes de un sistema informático o de procesamiento de datos, los componentes no pretenden representar ninguna arquitectura particular o forma de interconectar los componentes, ya que dichos detalles no guardan relación con los ejemplos o formas de realización descritos. Las computadoras en red y otros sistemas de procesamiento de datos u otros dispositivos electrónicos, que pueden tener menos componentes o quizás más componentes, también pueden utilizarse con los ejemplos y formas de realización descritos.

Haciendo referencia a la FIG. 3, el sistema informático 300, que es una forma de procesamiento de datos o computadora, incluye un bus 311, que está acoplado a un(os) procesador(es) 314 acoplado(s) a caché 312, un controlador de pantalla 324 acoplado a una pantalla 325, una interfaz de red 327, un almacenamiento no volátil 316, un controlador de memoria 320 acoplado a dispositivos de memoria 318, un controlador de I/O 328 acoplado a dispositivos de I/O 330 y base(s) de datos 322. Las bases de datos 322 pueden incluir información de fuentes de efemérides 306 o incluir fuentes de efemérides 306 y proporcionar modelos matemáticos para describir la órbita y ubicación de satélites, por ejemplo, satélites RX y TX (104-1, 104-2). El/los procesador(es) 314 puede(n) incluir una o más unidades centrales de procesamiento (CPU), unidades de procesamiento de gráficos (GPU), un procesador especializado o cualquier combinación de los mismos. El/los procesador(es) 314 puede(n) recuperar instrucciones de cualquiera de las memorias, incluido el almacenamiento no volátil 316, los dispositivos de memoria 318 o la(s) base(s) de datos 322, y ejecutar las instrucciones para realizar las operaciones descritas en los ejemplos y formas de realización descritos, incluido el agente 109.

Los ejemplos de dispositivos de I/O 330 pueden incluir ratones, teclados, impresoras y otros dispositivos similares controlados por el controlador de I/O 328. La interfaz de red 327 puede incluir módems, transceptores alámbricos e inalámbricos y comunicarse utilizando cualquier tipo de protocolo de red, incluidos los protocolos WAN y LAN por cable o inalámbricos, incluidos los estándares LTE y Bluetooth® o cualquier tipo de protocolos de comunicación por radiofrecuencia (RF) y satélite. En un ejemplo, la interfaz de red 327 puede representar la interfaz 108 del concentrador 107 en la FIG. 1. Los dispositivos de memoria 318 pueden ser cualquier tipo de memoria, incluida la memoria de acceso aleatorio (RAM), la memoria dinámica de acceso aleatorio (DRAM), que requiere energía de forma continuada para actualizar o mantener los datos en la memoria. El almacenamiento no volátil 316 puede ser un dispositivo de almacenamiento masivo que incluye un disco duro magnético o una unidad óptica magnética o una unidad óptica o un disco de video digital (DVD) RAM o una memoria flash u otros tipos de sistemas de memoria, que mantienen datos (por ejemplo, grandes cantidades de datos), incluso después de desconectar la alimentación del sistema.

Por ejemplo, los dispositivos de memoria 318 o la(s) base(s) de datos 322 pueden almacenar información sobre la ubicación y la órbita del satélite, incluidos modelos y datos para constelaciones de satélites dentro de cualquier número de ubicaciones geográficas, por ejemplo, la ubicación geográfica 103. Para otros ejemplos, los dispositivos de memoria 318 o la(s) base(s) de datos 322 pueden almacenar, por ejemplo, información de fuente 306 de efemérides relacionada con satélites en órbita. Aunque los dispositivos de memoria 318 y la(s) base(s) de datos 322 se muestran acoplados al bus del sistema 311, el(los) procesador(es) 314 se pueden acoplar a cualquier número de dispositivos de memoria externos o bases de datos local o remotamente por medio de la interfaz de red 327, por ejemplo, la(s) base(s) de datos 322 se puede(n) almacenar de forma segura en un entorno de nube. Por ejemplo, el(los) procesador(es) 314 puede(n) implementar el agente 109 de acuerdo con las técnicas y operaciones descritas en este documento.

En un ejemplo, el(los) procesador(es) 314, el controlador de I/O 328 y los dispositivos de I/O30, la interfaz de red 327 y otros componentes pueden implementar capas de red para la comunicación de canal satelital, como por ejemplo capas de control de enlace de datos (DLC), capas de control de acceso a medios (MAC) y otras capas de red. Dichos componentes pueden implementar cualquier número de protocolos de comunicación por satélite que asignan canales de satélite en función del tiempo y la frecuencia, como por ejemplo los protocolos de acceso múltiple por división de tiempo (TDMA).

Los ejemplos y las formas de realización descritos en este documento pueden incorporarse en una arquitectura de sistema de procesamiento de datos, un sistema de procesamiento de datos o un sistema informático, o un medio legible por computadora o un producto de programa informático. Los aspectos, características y detalles de los ejemplos y formas de realización descritos pueden tomar el hardware o el software o una combinación de ambos, que puede denominarse sistema o motor. Los ejemplos y formas de realización descritos también se pueden poner en práctica en forma de un producto de programa informático que incluye uno o más medios legibles por computadora que tienen un código legible por computadora que puede ser ejecutado por uno o más procesadores (por ejemplo, procesador(es) 314) para implementar las técnicas y operaciones descritas aquí y en las FIG. 1-4M.

0peraciones de ejemplo del sistema de Concentrador Agile

La FIG. 4A ilustra un diagrama de flujo de ejemplo de una operación 400 para el concentrador Agile 107 de las FIG. 1-3. La operación 400 incluye las operaciones 402 a 410.

En la operación 402, se extrae información de efemérides actualizada (por ejemplo, la fuente de efemérides 106). Por ejemplo, el agente 109 puede extraer datos precisos y actualizados de ubicación y órbita de satélite de la fuente de efemérides 106 para determinar la ruta y la ubicación de los satélites en la ubicación geográfica 103, incluidos el satélite 104-1 y el satélite 104-2.

En la operación 404, se calculan las rutas relativas para cada satélite reticulado (por ejemplo, satélite Tx (A) 104 2 y satélite Rx (B) 104-1) a uno o más terminales. Por ejemplo, el agente 109 puede calcular las rutas sobre cómo se mueven el satélite A y el satélite B en la ubicación geográfica 103 en relación con el terminal 102.

En la operación 406, se propaga información de planificación de reticulación como por ejemplo información de planificación de tiempo, frecuencia y capacidad. Por ejemplo, el agente 109 para el concentrador 107 puede propagar información de planificación al terminal 102 y uno o más satélites para el enlace cruzado, por ejemplo, satélite Tx (A) y satélite Rx (B). Por ejemplo, el agente 109 para el concentrador 107 puede evaluar e identificar la capacidad y la temporización asociadas de los enlaces de RF para el terminal 102 a, por ejemplo, el satélite Tx (A) y el satélite Rx (B). El agente 109 puede determinar la información de planificación para la reticulación en función de los factores, la oferta y la programación descritos en el presente documento, por ejemplo, para identificar frecuencias e intervalos de tiempo menos congestionados o frecuencias e intervalos de tiempo con menos interferencia. En un ejemplo, el agente 109 puede enviar la información de planificación al terminal 102, el satélite Tx (A) y el satélite Rx (B) para establecer un enlace cruzado para que el terminal 102 envíe señales de RF al satélite Tx y reciba señales de RF del satélite Rx en canales y frecuencias designados en intervalos de tiempo deseados para comunicaciones por satélite.

En la operación 408, se sincroniza un punto de inyección de trama para activar la temporización para la reticulación con un satélite Tx y un satélite Rx. Por ejemplo, el agente 109 puede identificar una asignación de ranura de tiempo en los enlaces de RF para activar el entrecruzamiento para el satélite Tx y el satélite Rx con el terminal 102 tal como se describe con respecto a las FIG. 1-2B.

En la operación 410, se monitoriza el estado de los satélites de enlace cruzado y del terminal. Por ejemplo, el agente 109 puede recibir y evaluar información de estado desde el terminal 102 y el satélite Tx (A) 104-2 y el satélite Rx (B) 104-1. En un ejemplo, la información de estado monitoreada puede incluir la calidad de la señal para los enlaces de RF, por ejemplo, la relación de portador por ruido (CNR), errores de paquetes detectados o tramas descartadas, etc. La información de estado monitoreada también puede incluir actualizaciones satelitales de la fuente de efemérides la orientación de la antena 101 para el terminal 102 al satélite Tx y al satélite Rx en base a la información de estado monitoreada tal como se describe en las FIGS. 2A-2B.

La FIG. 4B ilustra un diagrama de flujo de ejemplo de una operación 420 de conectar Rx antes de desconectar Tx para el concentrador 107 de las FIG. 1-3. La operación 420 incluye las operaciones 422 a 428. En un ejemplo, la operación 420 se puede implementar en el sistema de concentrador Agile 100 para cambiar los satélites para una conexión de enlace cruzado si un enlace de RF con uno de los satélites ya no es capaz de proporcionar la comunicación satelital adecuada o deseada para el terminal 102.

En la operación 422, un concentrador (por ejemplo, el concentrador 107) puede monitorear la información del satélite y el rendimiento del enlace RF al satélite Tx y al satélite Rx y puede determinar que es necesario un interruptor de enlace RF (o interruptor de haz) y activa un interruptor de haz para el Terminal 102.

En la operación 424, se reservan intervalos de tiempo para los satélites reticulados. Por ejemplo, el concentrador 107 puede reservar intervalos de tiempo para enlaces de RF del terminal 102 para que un satélite Rx sea un satélite Tx y viceversa, para el otro satélite se requiere un cambio.

En la operación 426, los intervalos de tiempo se sincronizan para el terminal 102, que puede implementar el concentrador 107.

En la operación 428, el concentrador 107 activa una conmutación de un satélite Rx a un satélite Tx. En un ejemplo, la mensajería para dicho cambio puede implementarse tal como se describe en la FIG. 2B. En un ejemplo, también puede producirse un cambio de un satélite Tx a un satélite Rx.

(Selección de prioridad de haz de concentrador)

Las FIG. 4C-4D ilustran un ejemplo de un diagrama de flujo de una operación de selección de prioridad de haz de concentrador 430. Esta operación permite que un concentrador (por ejemplo, el concentrador 107) clasifique una lista de prioridades de capacidad de enlace de RF disponible que se envía a un agente de conectividad. En un ejemplo, después de que el concentrador recibe la lista del agente de conectividad, el concentrador envía la lista a las terminales remotas (por ejemplo, el terminal 102). En un ejemplo, el agente de conectividad puede determinar qué enviar a qué concentradores en función de las regiones geográficas en las que se encuentran los concentradores y el concentrador puede ser responsable de elegir un enlace de RF de la lista. La operación 430 incluye las operaciones 431 a 449 para un agente de conectividad y un concentrador (por ejemplo, el concentrador 107).

En la operación 431, un agente de conectividad envía listas de haces actualizadas a uno o más concentradores (por ejemplo, el concentrador 107). El agente de conectividad puede ser un agente para un mercado de capacidad o conectividad descrito en el presente documento.

En la operación 432, el concentrador procesa un haz disponible de la lista de haces actualizada y puede determinar un haz visible para terminales remotos (por ejemplo, el terminal 102). El concentrador puede determinar la visibilidad del haz por el ángulo de visión calculado utilizando la geolocalización del terminal (por ejemplo, el terminal 102) y las efemérides del satélite.

En la operación 433, el concentrador determina si hay un haz disponible.

En la operación 444, si el haz no está disponible, el concentrador informa al agente de conectividad sobre una selección de haz.

En la operación 434, si hay un haz disponible, el concentrador determina si algún haz es utilizable para un terminal remoto (por ejemplo, el terminal 102). En un ejemplo, el concentrador puede determinar si un haz es utilizable en función, por ejemplo, de la fluctuación, la latencia, la relación C/N de portador por ruido, la disponibilidad y el ancho de banda. Si el haz visible no es utilizable, la operación continúa con las operaciones 443 y 444.

En la operación 435, si el haz visible es utilizable, el concentrador determina si otro terminal remoto está solicitando el mismo haz.

En la operación 436, si otro terminal remoto está solicitando el mismo haz, el concentrador determina si el haz no puede soportar múltiples terminales si no se implementa una clasificación de prioridad para el haz, por ejemplo, la clasificación puede ser definida por el usuario como por ejemplo por orden de llegada. El concentrador también puede asignar la capacidad de haz al terminal remoto con la solicitud.

En la operación 437, después de la operación 436 o si ningún terminal remoto está solicitando el mismo haz, el concentrador determina si alguna solicitud de haz del terminal remoto coincide exactamente con el haz.

En la operación 438, si hay una coincidencia exacta en la operación 439, el concentrador asigna el haz al terminal remoto. En un ejemplo, el terminal remoto debe tener la primera prioridad para el haz que cumpla con sus criterios para la solicitud. A continuación, la operación 440 puede pasar a la operación 442.

En la operación 439, si no hay una coincidencia exacta en la operación 439, el concentrador determina si alguna solicitud de haz alcanza un umbral.

En la operación 440, si se alcanza el umbral, el concentrador puede determinar si se cumple un umbral de acuerdo con los criterios mínimos definidos por el usuario y mantiene el terminal remoto conectado independientemente de si los haces deseados no están disponibles y continúa con la operación 442.

En la operación 441, si no se alcanza el umbral, el concentrador determina que no se pueden utilizar algunos haces visibles y continúa con la operación 442.

En la operación 442, en este punto después de un proceso iterativo, el concentrador puede asignar haces a terminales remotos (por ejemplo, el terminal remoto 102) en que los terminales tienen una lista de haces que puede utilizar. Este proceso puede ocurrir para cada terminal al que presta servicio el concentrador (por ejemplo, el concentrador 107).

En la operación 443, el concentrador puede clasificar los haces para los terminales en función de las métricas requeridas de los terminales remotos, por ejemplo, fluctuación, latencia, relación C/N de portador por ruido y a continuación continúa con la operación 444.

En la operación 445, el agente de conectividad recibe el haz seleccionado desde el concentrador en un intervalo específico para uno o más terminales.

En la operación 446, el agente de conectividad envía listas actualizadas a los concentradores para una región geográfica (por ejemplo, la región geográfica 103) con adquisición sí o no del haz.

En la operación 447, el concentrador determina si se acepta la solicitud completa.

En la operación 448, si se acepta la solicitud, el concentrador procesa la lista recibida para los terminales remotos.

En la operación 449, si no se acepta la solicitud, el concentrador actualiza la prioridad del haz de los terminales remotos para reflejar qué haces no fueron aceptados.

En la operación de ejemplo anterior 430, la priorización del haz puede incluir zonas de conformación del haz en zonas de bloqueo multicapa. Cada capa se puede aplicar en el marco de referencia de la antena. En un ejemplo, para un terminal remoto local (por ejemplo, el terminal 102) se puede implementar un conjunto de zonas de no transmisión con fines de seguridad de RF. El terminal remoto local puede cesar la transmisión cuando su vector principal de orientación está dentro de esta zona.

En otro ejemplo, se puede implementar un conjunto local de zonas de bloqueo para identificar los bloqueos que se solucionan en relación con la instalación. Un terminal local puede intentar operar cuando su vector principal de orientación está dentro de esta zona; cualquier interrupción del servicio mientras se opera en esta zona se identifica inmediatamente como un bloqueo y el terminal comenzará a buscar un nuevo enlace.

En otro ejemplo, las técnicas de priorización de haces pueden implementarse con contornos de preservación de señal ponderados basados en fuentes de interferencia en banda conocidas. Los ejemplos de fuentes de interferencia dentro de la banda pueden incluir torres de microondas terrestres o satélites no objetivo que operan en diferentes órbitas. Por ejemplo, al utilizar un satélite GEO con un LEO que interfiere, un terminal local puede mapear la ruta orbital de los LEO proximales con portadores en banda en vivo e invocar técnicas de modelado de haces para minimizar la interferencia del satélite adyacente. Una de estas técnicas de modelado de haces puede ser un proceso de supresión de lóbulos laterales que puede reducir la ganancia en un lóbulo lateral objetivo mientras conserva la ganancia a lo largo del haz principal. Esto se puede aplicar en el haz de transmisión, en el haz de recepción o en ambos.

En otro ejemplo, la priorización de haces se puede implementar con un contorno ambiental ponderado basado en el rendimiento del enlace medido en una geolocalización y plataforma determinadas. Por ejemplo, el concentrador puede tener acceso a todos los terminales remotos que operan en la red y puede crear perfiles ambientales a lo largo del tiempo. Las consideraciones ambientales pueden incluir bloqueos de larga escala de tiempo, como por ejemplo edificios o montañas, interferencias de mediana escala de tiempo, como por ejemplo el follaje (estacional) o la construcción, o impactos de corta escala de tiempo, como por ejemplo el clima. Dichos mapas ambientales se pueden acumular a lo largo del tiempo en el concentrador en función del monitoreo de terminales remotas operativas.

(Selección de prioridad de haz remoto)

La FIG. 4E ilustra un ejemplo de un diagrama de flujo de una operación de selección de prioridad de haz remoto 450. La operación 450 incluye las operaciones 451 a 460.

En la operación 451, el concentrador (por ejemplo, 107) envía listas de haces actualizadas a terminales remotos (por ejemplo, el terminal 102).

En la operación 452, un terminal remoto procesa las listas de haces actualizadas desde el concentrador y determina si la viabilidad del haz sigue siendo válida. Por ejemplo, un terminal remoto puede estar en un vehículo o avión que se mueve rápidamente. El terminal remoto puede determinar la viabilidad del haz mediante el ángulo de observación utilizando la geolocalización del terminal y la ubicación/efemérides del satélite.

En la operación 453, el terminal remoto determina si hay algún haz disponible. Si no hay un haz disponible, la operación 453 pasa a la operación 455.

En la operación 454, si hay un haz disponible, el terminal remoto determina si la lista de haces sigue siendo la misma. En caso afirmativo, la operación 454 continúa con la operación 455 y el terminal remoto actualiza la lista de haces con las métricas del terminal remoto, por ejemplo, bloqueos conocidos, rendimiento actual en el haz con respecto a lo que espera el concentrador. En caso contrario, la operación 454 pasa a la operación 456.

En la operación 456, el terminal remoto vuelve a priorizar la lista de haces basándose en parámetros como por ejemplo la fluctuación, la latencia, la relación portador por ruido (C/N) y el rendimiento y continúa con la operación 457.

En la operación 457, el terminal remoto informa al concentrador sobre los cambios. Si el terminal remoto no tiene canales disponibles, el terminal remoto escuchará hasta que esté disponible la lista de haces y podrá continuar con las operaciones 458 y 459.

En la operación 458, el terminal remoto puede prepararse para una operación "conectar Rx" antes de "desconectar Tx".

En la operación 459, el concentrador recibe listas de haces actualizadas desde el terminal remoto y actualiza su propia lista de haces. En un ejemplo, si el terminal remoto informa al concentrador que no hay ningún haz disponible, el concentrador puede priorizar los haces para el terminal remoto en función de la próxima actualización del agente de conectividad.

En la operación 460, durante la sincronización del agente, se puede informar al concentrador sobre qué haces se han utilizado o no, junto con nuevas listas de haces para utilizar.

(Ventanas de tiempo de operación espacial multiportador)

Las FIG. 4F-4H ilustran ejemplos de ventanas de tiempo para recibir paquetes o tramas en un enlace de RF o un enlace asociado durante operaciones espaciales multiportador. Las ventanas de tiempo son bloques de tiempo continuos en los que un terminal remoto (por ejemplo, el terminal 102) va a recibir paquetes o tramas en un enlace de RF asociado o designado. Un solo enlace de RF se puede asociar con más de una ventana de tiempo. En estos ejemplos, una ventana de tiempo no requiere una ranura de retorno de terminal a concentrador (^rTⁿ) emparejada. Es posible que se requiera que una ranura RTN se empareje con una ventana de tiempo, a menos que tanto la plataforma de enlace de RF asociada como la plataforma del terminal estén estacionarias. Las ranuras RTN se pueden definir opcionalmente para tener un patrón establecido, como por ejemplo solo en ciclos de transmisión pares. En un ejemplo, para un sistema de gestión de red, el sistema concentrador Agile (por ejemplo, el sistema 100) puede enrutar el tráfico a los enlaces de RF apropiados según la política del terminal (por ejemplo, la política del terminal 102).

La FIG. 4F ilustra una ventana de tiempo de ejemplo para un concentrador (por ejemplo, el concentrador 107) que planea agregar una ventana de tiempo. Con respecto a la ventana 1 de reenvío de concentrador a terminal (FWD), se puede usar un tiempo de conmutación, tsw, para pasar de un portador a otro. En un ejemplo, cuando se cambia de un satélite a otro satélite para un terminal (por ejemplo, el terminal 102), ello incluye el tiempo para volver a apuntar las aperturas y volver a sintonizar el concentrador-módem y cualquier receptor de seguimiento. En un ejemplo, el terminal debería estar en un estado de seguimiento activo y estable al final del intervalo tsw. Los tiempos de conmutación pueden depender del terminal y ser diferentes para los enlaces FWD y RTN. En un ejemplo, el concentrador puede evaluar intervalos RTN viables para una ranura RTN 2. En un ejemplo, el seguimiento activo del enlace de inicio 2 puede ocurrir durante la ventana FWD 2. El seguimiento proyectado estimado durante el enlace 2 puede variar entre plataformas, constelaciones o los entornos regulatorios de la terminal. En un ejemplo, para un intervalo de evaluación, comienza cuando se activa el seguimiento del enlace 2. El intervalo de evaluación puede terminar cuando no hay suficiente confianza en la solución de seguimiento proyectada del enlace 2. En un ejemplo, no se consideran las ranuras RTN fuera de este intervalo. Dentro de este intervalo, se pueden identificar tres intervalos primarios:

• Un intervalo RTN se bloquea si afectaría a una ranura RTN existente;

• De lo contrario, un intervalo RTN "Preferido" si el terminal está rastreando activamente la fuente.

• De lo contrario, un intervalo RTN está funcionando en un modo de seguimiento proyectado y se considera "OK".

En un ejemplo, los candidatos para ranura de RTN pueden evaluarse y clasificarse, por ejemplo, candidatos B, A, D y C. Por ejemplo, los candidatos en el intervalo OK RTN (Candidatos A y D) se clasifican por debajo de los del intervalo preferente de RTN. Además, la solución de orientación del candidato D puede basarse en datos que pueden ser más obsoletos y antiguos que el candidato A. En tal caso, el candidato D puede clasificarse por debajo del candidato A.

La FIG. 4G ilustra una ventana de tiempo de ejemplo para un terminal (por ejemplo, el terminal 102) para agregar una ventana de tiempo. Durante este proceso, el terminal tiene una ventana de tiempo para adquirir un segundo enlace: adquisición multipista para el enlace 2. El terminal puede repetir el proceso de adquisición hasta que se haya adquirido con éxito un nuevo enlace o hasta que se haya excedido el número máximo de intentos. La FIG.

4H ilustra otra ventana de tiempo de ejemplo durante una operación multiportador espacial. En este ejemplo, se muestran las ventanas de tiempo habituales 1-3 y las ranuras RTN 1-3 para enlaces únicos, 2 enlaces y tres enlaces.

(Transición FWD de operación multiportador espacial con enlaces múltiples)

Las FIG. 4I-4J ilustran un ejemplo de un diagrama de flujo de una operación FWD multiportador espacial 461 con múltiples enlaces (por ejemplo, los enlaces 1 y 2) para un terminal remoto objetivo (por ejemplo, el terminal 102). La operación 461 incluye las operaciones 462 a 489.

En la operación 462, una fuente para transmitir (FWD) en el enlace 2 mantiene la operación normal y establece un enlace con el terminal remoto objetivo. En la operación 465, puede ocurrir un retardo en la ruta del enlace 1. En la fuente para la transmisión del enlace 1, en la operación 463, puede detectarse un cierre de ventana de tiempo con compensación de retardo. En la operación 464, la fuente para la transmisión del enlace 1 puede enrutar el tráfico al terminal remoto objetivo a una memoria intermedia del terminal para su transmisión en un momento posterior.

En la operación 466, una vez que se establece la transmisión del enlace 1, el terminal remoto objetivo puede recibir paquetes o tramas. Después de la operación 466, la operación 461 puede pasar a las operaciones 467 y 468.

En la operación 467, el terminal remoto objetivo actualiza el vector de orientación pico estimado para el enlace primario en base a la calidad de la señal.

En la operación 469, el terminal remoto objetivo actualiza las estimaciones de autolocalización y continúa con las operaciones 470 y 471. En la operación 470, el terminal remoto objetivo actualiza el vector de orientación pico estimado para enlaces no primarios. En la operación 471, el terminal remoto objetivo actualiza la región de incertidumbre para enlaces no primarios.

En la operación 468, el terminal remoto objetivo extrae los bytes de encabezado y temporización de los paquetes o tramas recibidos y continúa con las operaciones 472 y 473. En la operación 472, el terminal remoto objetivo actualiza el desplazamiento de temporización para el enlace primario.

En la operación 473, el terminal remoto objetivo determina si al final de la ventana de tiempo. En caso contrario, la operación 473 vuelve a la operación 466. En caso afirmativo, en la operación 474, el terminal remoto objetivo promueve el enlace asociado con la ventana de tiempo siguiente al candidato de seguimiento principal.

En la operación 475, el terminal remoto objetivo determina si se espera un bloqueo de la apertura de recepción. En caso afirmativo, la operación 475 vuelve a la operación 466. En caso contrario, la operación 475 continúa con las operaciones 476 y 477.

En la operación 476, el terminal remoto objetivo realiza una pausa en el seguimiento del enlace primario. En la operación 477, los redireccionamientos del terminal remoto objetivo reciben apertura por vector de orientación máximo estimado para el candidato de seguimiento primario.

En la operación 478, el terminal remoto objetivo sintoniza la solución de seguimiento con la señal candidata de seguimiento primaria.

En la operación 479, el terminal remoto objetivo determina si el seguimiento es válido. En caso contrario, la operación 479 continúa hasta que se determina que el seguimiento es válido. En caso afirmativo, la operación 479 continúa con la operación 480.

En la operación 480, el terminal remoto objetivo adquiere la señal candidata de seguimiento. En este momento, la fuente para la transmisión del enlace 2 puede tener un retardo en la operación 429. En la operación 489, la fuente para la transmisión del enlace 2 puede mantener una operación habitual. En las operaciones 487 y 488, la fuente para la transmisión del enlace 2 puede detectar la próxima ventana de tiempo con compensación de retardo y enrutar el tráfico del terminal remoto objetivo desde la memoria intermedia del terminal al tráfico saliente activo al terminal remoto objetivo. La operación 480 puede pasar a las operaciones 429 y 483.

En la operación 483, el terminal remoto objetivo determina si la adquisición ha sido satisfactoria. En caso contrario, la operación 483 pasa a la operación 481. En caso afirmativo, en las operaciones 484 y 485, el terminal remoto objetivo promociona el candidato de seguimiento principal al enlace primario y reanuda la operación habitual en el enlace primario.

En la operación 481, el terminal remoto objetivo puede determinar si la incertidumbre de autolocalización supera un umbral. En caso afirmativo, en la operación 482, el terminal remoto objetivo marca el fallo de adquisición del candidato de seguimiento y procede a la operación 466. En caso contrario, la operación 481 pasa a la operación 480.

(Transición RTN de funcionamiento de multiportador espacial con múltiples enlaces)

Las FIG. 4K-4L ilustran un ejemplo de un diagrama de flujo de una operación RTN espacial multiportador 490 con múltiples enlaces para un terminal remoto objetivo (por ejemplo, el terminal 102). La operación 490 incluye las operaciones 491 a 520.

En las operaciones 517 y 518, para la fuente de recepción del enlace 1, la fuente puede monitorear el tráfico entrante e informar el estado del terminal al sistema de administración de red, incluidos los concentradores apropiados o el agente de conectividad para el sistema de concentrador (por ejemplo, el sistema 100).

En la operación 519 y 520, para la fuente de recepción del enlace 2, la fuente puede monitorear el tráfico entrante e informar sobre el estado del terminal al sistema de gestión de la red (por ejemplo, el sistema 100). En la operación 491, el terminal remoto objetivo procesa una actualización de tiempo.

En la operación 492, el terminal remoto objetivo actualiza la ranura RTN actual y la siguiente ranura RTN para todos los enlaces activos.

En la operación 493, el terminal remoto objetivo determina si la ranura RTN es inminente. En caso contrario, en la operación 494, la operación finaliza. En caso afirmativo, en la operación 495, el terminal remoto objetivo determina si el tránsito del terminal está en uso. En caso afirmativo, la operación 495 continúa con la operación 496. En caso contrario, en la operación 495, continúa con la operación 504.

En la operación 496, el terminal remoto objetivo determina si hay tiempo suficiente para configurar el terminal para la transmisión. En caso contrario, en la operación 497, el terminal remoto objetivo registra la ranura RTN omitida y procede a la operación 510. En caso afirmativo, la operación 496 continúa con las operaciones 499 y 500.

En la operación 499, el terminal remoto objetivo sintoniza el portador de transmisión y continúa con las operaciones 498 y 501. En la operación 498, el terminal remoto objetivo actualiza el vector de orientación de transmisión al vector de orientación pico para el enlace de ranura RTN y continúa con la operación 499.

En la operación 500, el terminal remoto objetivo enruta el tráfico para el enlace de ranura RTN. En la operación 502, el terminal remoto objetivo determina si hay capacidad de carga útil no utilizada. En caso afirmativo, en la operación 503, el terminal remoto objetivo llena la carga útil con SOH/estadísticas del terminal y continúa con la operación 505. En caso contrario, en la operación 505, el terminal remoto objetivo añade cabecera con métricas de enlace de ranura RTN.

En la operación 506, el terminal remoto objetivo pone en cola paquetes o tramas y continúa con la operación 509.

En la operación 501, el terminal remoto objetivo determina si la configuración de transmisión está completa. En caso contrario, la operación 501 se repite. En caso afirmativo, en la operación 504, el terminal remoto objetivo determina si la hora local está dentro de un umbral para la ranura de tiempo RTN calculado. En caso contrario, se repite la operación 504. En caso afirmativo, en la operación 507, el terminal remoto objetivo determina si la transmisión está silenciada. En caso contrario, en la operación 509, el terminal remoto objetivo transmite paquetes o tramas en cola en la ranura RTN objetivo. En caso afirmativo, el terminal remoto objetivo restaura la carga útil almacenada en búfer. En la operación 510, el terminal remoto objetivo marca la transmisión del terminal como disponible.

En la operación 511, el terminal remoto objetivo monitoriza un vector de orientación.

En la operación 512, el terminal remoto objetivo determina si el vector de orientación viola una zona de transmisión. Si es así, en la operación 513, el terminal remoto objetivo silencia la transmisión. En caso afirmativo, en la operación 514, el terminal remoto objetivo monitoriza el estado de seguimiento y puede determinar si no es válido si la incertidumbre de seguimiento del enlace supera un umbral y si no es válido si el tiempo transcurrido desde el último seguimiento activo supera un umbral.

En la operación 515, el terminal remoto objetivo determina si el estado de seguimiento del enlace de ranura RTN es válido. En caso contrario, la operación 515 pasa a la operación 513. En caso afirmativo, en la operación 516, el terminal remoto objetivo des-enmudece la transmisión.

(Reticulación simplex)

En un ejemplo, para el sistema concentrador, por ejemplo, el sistema 100, el concentrador (por ejemplo, el concentrador 107) puede ordenar a un terminal (por ejemplo, el terminal 102) que actúe como un relevador o un repetidor al identificar un programa de enlace con una fuente símplex y un destino objetivo identificado. En un ejemplo, si el terminal o el destino objetivo están en plataformas no estacionarias, el destino objetivo debe tener una duración de ventana distinta de cero para proporcionar al terminal una ventana de tiempo que se utilizará para rastrear el destino objetivo. En un ejemplo, con el destino del objetivo definido como un enlace de mayor latencia como por ejemplo el llamado GEO de "tubo doblado", el terminal podría rastrear el objetivo a través de la retransmisión de la señal de difusión. En otros ejemplos, el concentrador puede identificar una señal de referencia en el destino objetivo que se puede utilizar para mantener los errores de orientación dentro de los valores de umbral. En un ejemplo, durante dicha ventana de tiempo de seguimiento de destino objetivo, el terminal puede transmitir un mensaje de latido con estadísticas de enlace, actualizaciones de tiempo y estado de salud del terminal.

(Reticulación semiduplex)

En otro ejemplo, para el sistema concentrador (por ejemplo, el sistema 100) el enlace cruzado simplex puede expandirse alternando la comunicación simplex al final de cada transmisión. En este ejemplo, la duración máxima de la ventana de tiempo puede estar limitada por la validez de seguimiento proyectada y el tiempo de conmutación de terminal.

(Conectar Rx antes de desconectar Tx)

En un ejemplo, para el sistema concentrador, "Conectar Rx" antes de "Desconectar Tx" puede permitir que el concentrador/red aproveche los terminales con controles de apertura de recepción y transmisión independientes. En un ejemplo, el concentrador (por ejemplo, el concentrador 107) puede restringir el tráfico de salida para un terminal remoto determinado a intervalos de tiempo específicos dentro de su período de transmisión. En este proceso, la restricción del tráfico de un terminal remoto a estos intervalos puede denominarse ventana de tiempo descrita en las FIG. 4E-4G. Las técnicas y operaciones descritas en este documento permiten que un terminal con suficiente velocidad de conmutación haga la transición al siguiente enlace sin una interrupción perceptible de la comunicación.

En un ejemplo, el terminal (por ejemplo, el terminal 102) se puede sintonizar completamente con la fuente (satélite Rx o Tx) durante la ventana de tiempo para maximizar la integridad del enlace mientras se utiliza el intervalo no reclamado para adquirir otra fuente satelital. En un ejemplo, no es necesario que la transmisión del terminal se vea afectada siempre que se produzca un intervalo de transmisión denominado ranura RTN, tal como se describe en este documento, mientras se considera que el terminal remoto está rastreando el enlace activo. En un ejemplo, si la ranura RTN se encuentra fuera de la ventana de tiempo, un terminal remoto puede derivar el vector de orientación del objetivo de transmisión basándose en datos extrapolados. Es decir, el estado de seguimiento proyectado no se consideraría válido para transmitir (a) si la incertidumbre del vector de orientación supera el umbral establecido o (b) si el terminal supera el tiempo permitido desde el último estado de seguimiento activo en el objetivo de transmisión en el que los organismos reguladores pueden ser una fuente para dichas restricciones de tiempo.

Para los ejemplos descritos en este documento para "Conectar Rx" antes de "Desconectar Tx", la operación puede implementarse utilizando las operaciones multiportador espaciales descritas en este documento. En un ejemplo, el seguimiento simultáneo de múltiples enlaces, cada uno con su propia máquina de estado de seguimiento, puede permitir que un terminal con una velocidad de conmutación lo suficientemente rápida mantenga enlaces espacialmente diversos sin degradar la integridad de los enlaces activos. Por ejemplo, esta diversidad espacial aumenta la disponibilidad percibida de un terminal y proporciona opciones de enrutamiento para un sistema de gestión de red NMS. En un ejemplo, un NMS puede preferir enrutar aplicaciones sensibles a la latencia a través de un LEO en lugar de un GEO; Se espera que la latencia de extremo a extremo de un enlace LEO sea sustancialmente menor que la de un enlace GEO.

(Máquina de estado para el seguimiento de estados)

La FIG. 4M ilustra un ejemplo de una máquina de estados 530 para rastrear los estados 532, 534 y 536. La máquina de estado 530 puede implementarse mediante un terminal de destino remoto (por ejemplo, el terminal 102) o mediante componentes en el sistema concentrador 100. El estado 532 se refiere al estado de seguimiento activo. En este estado, el vector de punto máximo se puede actualizar en función de las lecturas de calidad de la señal y la solución de autolocalización se puede actualizar en función del vector de punto del enlace de seguimiento. Si hay un bloqueo prolongado de la señal degradada, el estado 532 cambia al estado 534, que se refiere al estado de seguimiento insuficiente. Si el enlace de seguimiento se convierte en el enlace principal para el terminal, el estado 532 pasa al estado 536 que se refiere al estado de seguimiento proyectado. En el estado 536, el vector de orientación pico se puede actualizar en función de la solución de autolocalización del terminal. Si la incertidumbre del vector de punto máximo de seguimiento supera un umbral, o el tiempo transcurrido desde el último estado de seguimiento activo para este enlace de seguimiento supera un umbral, o el terminal no puede adquirir el enlace de seguimiento cuando está siguiendo al candidato, el estado 536 cambia a estado 534, que se refiere al estado de seguimiento insuficiente. En el estado 534, el vector de punta de pico puede actualizarse en función de la solución de autolocalización del terminal y puede implementarse la transmisión inhibida/silenciada en este enlace de seguimiento. En el estado 534, si se promociona este enlace de seguimiento al enlace principal, este estado cambia al estado 532.

Antenas de panel plano ejemplares

Las antenas de panel plano tal como se describen en las FIG. 5A-23B se pueden utilizar para comunicaciones por satélite de acuerdo con los métodos y sistemas que utilizan un concentrador Agile y un agente de conectividad inteligente (por ejemplo, el agente 109 para el concentrador 107) descritos en las FIG. 1-4. En un ejemplo, las antenas de panel plano descritas son parte de un sistema de antena de metamaterial y se pueden utilizar para la antena 101 del terminal 102 descrito en la FIG. 1. Se describen ejemplos de un sistema de antena de metamaterial para estaciones terrestres de satélites de comunicaciones. En un ejemplo, el sistema de antena es un componente o subsistema de una estación terrestre de satélite (ES) que opera en una plataforma móvil (por ejemplo, aeronáutica, marítima, terrestre, etc.) que opera utilizando frecuencias para comunicaciones comerciales civiles por satélite. En algunos ejemplos, el sistema de antena también se puede utilizar en estaciones terrestres que no están en plataformas móviles (por ejemplo, estaciones terrestres fijas o transportables).

En un ejemplo, el sistema de antena utiliza tecnología de metamateriales de dispersión superficial para formar y dirigir haces de transmisión y recepción a través de antenas separadas. En un ejemplo, los sistemas de antena son sistemas analógicos, en contraste con los sistemas de antena que emplean el procesamiento de señales digitales para formar y dirigir eléctricamente los haces (como por ejemplo las antenas de matriz en fase).

En un ejemplo, el sistema de antena se compone de tres subsistemas funcionales: (1) una estructura de guía de ondas que consiste en una arquitectura de alimentación de ondas cilíndrica; (2) una matriz de celdas unitarias de metamaterial de dispersión de ondas que forman parte de los elementos de la antena; y (3) una estructura de control para ordenar la formación de un campo de radiación ajustable (haz) a partir de los elementos de dispersión de metamaterial que utilizan principios holográficos.

Ejemplos de estructuras de guía de ondas para antenas de panel plano

La FIG. 5A ilustra una vista superior de un ejemplo de una alimentación coaxial que se utiliza para proporcionar una alimentación de onda cilíndrica. Haciendo referencia a la FIG. 5A, la alimentación coaxial incluye un conductor central y un conductor exterior. En un ejemplo, la arquitectura de alimentación de onda cilíndrica alimenta la antena desde un punto central con una excitación que se propaga hacia afuera de manera cilíndrica desde el punto de alimentación. Es decir, una antena alimentada cilíndricamente crea una onda de alimentación concéntrica que se desplaza hacia el exterior. En un ejemplo, la forma de la antena de alimentación cilíndrica alrededor de la alimentación cilíndrica puede ser circular, cuadrada o de cualquier forma. En otro ejemplo, una antena alimentada cilíndricamente crea una onda de alimentación que viaja hacia adentro. En tal caso, la onda de alimentación proviene en la forma más natural de una estructura circular. La FIG. 5B ilustra una abertura que tiene uno o más conjuntos de elementos de antena colocados en anillos concéntricos alrededor de una alimentación de entrada de la antena alimentada cilíndricamente.

Elementos de antena

En un ejemplo, los elementos de antena comprenden un grupo de antenas de parche y ranura (celdas unitarias). Este grupo de celdas unitarias comprende una matriz de elementos metamateriales dispersos. En un ejemplo, cada elemento de dispersión en el sistema de antena es parte de una celda unitaria que consta de un conductor inferior, un sustrato dieléctrico y un conductor superior que incorpora un resonador inductivo-capacitivo eléctrico complementario ("LC eléctrico complementario" o "CELC") que se graba o deposita sobre el conductor superior. LC en el contexto de CELC se refiere a inductancia-capacitancia, en contraste con el cristal líquido.

En un ejemplo, un cristal líquido (LC) se encuentra dispuesto en el espacio alrededor del elemento de dispersión. El cristal líquido está encapsulado en cada celda unitaria y separa el conductor inferior asociado con una ranura de un conductor superior asociado con su parche. El cristal líquido tiene una permitividad que es función de la orientación de las moléculas que componen el cristal líquido, y la orientación de las moléculas (y por lo tanto la permitividad) se puede controlar ajustando el voltaje de polarización a través del cristal líquido. Haciendo uso de esta propiedad, en un ejemplo, el cristal líquido integra un interruptor de encendido/apagado y estados intermedios entre encendido y apagado para la transmisión de energía desde la onda guiada al CELC. Cuando se enciende, el CELC emite una onda electromagnética como por ejemplo una antena dipolo eléctricamente pequeña. Las enseñanzas y técnicas descritas en este documento no se limitan a tener un cristal líquido que funcione de forma binaria con respecto a la transmisión de energía.

En un ejemplo, la geometría de alimentación de este sistema de antena permite colocar los elementos de la antena en ángulos de cuarenta y cinco grados (45°) con respecto al vector de la onda en la alimentación de onda. Debe tenerse en cuenta que se pueden utilizar otras posiciones (por ejemplo, en ángulos de 40°). Esta posición de los elementos permite el control de la onda de espacio libre recibida o transmitida/irradiada desde los elementos. En un ejemplo, los elementos de la antena están dispuestos con una separación entre elementos que es menor que una longitud de onda en el espacio libre de la frecuencia operativa de la antena. Por ejemplo, si hay cuatro elementos de dispersión por longitud de onda, los elementos en la antena de transmisión de 30 GHz serán de aproximadamente 2,5 mm (es decir, 1/4 de la longitud de onda de espacio libre de 10 mm de 30 GHz). En un ejemplo, los dos conjuntos de elementos son perpendiculares entre sí y simultáneamente tienen una excitación de igual amplitud si se controlan en el mismo estado de sintonía. Al girarlos /-45 grados en relación con la excitación de la onda de alimentación, se logran las dos características deseadas a la vez. Rotar un conjunto 0 grados y el otro 90 grados lograría el objetivo perpendicular, pero no el objetivo de excitación de igual amplitud. Debe tenerse en cuenta que se pueden utilizar 0 y 90 grados para lograr el aislamiento cuando se alimenta el conjunto de elementos de antena en una sola estructura desde dos lados, tal como se ha descrito anteriormente.

La cantidad de energía radiada de cada celda unitaria se controla aplicando un voltaje al parche (potencial a través del canal LC) utilizando un controlador. Las trazas de cada parche se utilizan para proporcionar el voltaje a la antena de parche. El voltaje se utiliza para ajustar o desajustar la capacitancia y, por lo tanto, la frecuencia de resonancia de los elementos individuales para efectuar la formación del haz. El voltaje requerido depende de la mezcla de cristal líquido que se utilice. La característica de ajuste de voltaje de las mezclas de cristal líquido se describe principalmente por medio de un voltaje umbral en el que el cristal líquido comienza a verse afectado por el voltaje y el voltaje de saturación, por encima del cual un aumento del voltaje no provoca un ajuste importante en el cristal líquido. Estos dos parámetros característicos pueden cambiar para diferentes mezclas de cristal líquido.

En un ejemplo, se utiliza un dispositivo de matriz para aplicar voltaje a los parches con el fin de controlar cada celda por separado de todas las demás celdas sin tener una conexión separada para cada celda (control directo). Debido a la alta densidad de elementos, el dispositivo de matriz es la forma más eficiente de abordar cada celda individualmente.

En un ejemplo, la estructura de control para el sistema de antena tiene 2 componentes principales: el controlador, que incluye la electrónica de dispositivo para el sistema de antena, está debajo de la estructura de dispersión de ondas, mientras que el conjunto de conmutación de accionamiento de matriz se intercala en toda la matriz de RF radiante de tal manera que no interfiere con la radiación. En un ejemplo, la electrónica de accionamiento para el sistema de antena comprende controles de LCD estándar comerciales utilizados en aparatos de televisión comerciales que ajustan el voltaje de polarización para cada elemento de dispersión ajustando la amplitud de una señal de polarización de CA a ese elemento.

En un ejemplo, el controlador también contiene un software de ejecución de microprocesador. La estructura de control también puede incorporar sensores (por ejemplo, un receptor GPS, una brújula de tres ejes, un acelerómetro de tres ejes, un giroscopio de tres ejes, un magnetómetro de tres ejes, etc.) para proporcionar información de ubicación y orientación al procesador. La información de ubicación y orientación puede ser proporcionada al procesador por otros sistemas en la estación terrestre y/o puede no ser parte del sistema de antena.

Más específicamente, el controlador controla qué elementos están apagados y qué elementos están encendidos y en qué nivel de fase y amplitud a la frecuencia de operación. Los elementos se desajustan selectivamente para la operación de frecuencia mediante la aplicación de voltaje.

Para la transmisión, un controlador suministra una matriz de señales de voltaje a los parches de RF para crear una modulación o un patrón de control. El patrón de control hace que los elementos cambien a diferentes estados. En un ejemplo, se utiliza el control multiestado en el que varios elementos se activan y desactivan en niveles variables, acercándose aún más a un patrón de control sinusoidal, en contraste con una onda cuadrada (es decir, un patrón de modulación de sombra gris sinusoidal). En un ejemplo, algunos elementos irradian con más fuerza que otros, en lugar de que algunos elementos radien y otros no. La radiación variable se logra aplicando niveles de voltaje específicos, que ajustan la permitividad del cristal líquido a cantidades variables, desajustando así los elementos de manera variable y haciendo que algunos elementos irradien más que otros.

La generación de un haz enfocado por la matriz de elementos metamateriales puede explicarse por el fenómeno de la interferencia constructiva y destructiva. Las ondas electromagnéticas individuales se suman (interferencia constructiva) si tienen la misma fase cuando se encuentran en el espacio libre y las ondas se cancelan entre sí (interferencia destructiva) si están en fase opuesta cuando se encuentran en el espacio libre. Si las ranuras de una antena ranurada se colocan de modo que cada ranura sucesiva se coloque a una distancia diferente del punto de excitación de la onda guiada, la onda dispersada de ese elemento tendrá una fase diferente a la onda dispersada de la ranura anterior. Si las ranuras están separadas un cuarto de una longitud de onda guiada, cada ranura dispersará una onda con un cuarto de retardo de fase con respecto a la ranura anterior.

Utilizando el conjunto de patrones, se puede aumentar el número de patrones de interferencia constructiva y destructiva que se pueden producir, de modo que los haces puedan apuntar teóricamente en cualquier dirección más o menos noventa grados (90°) desde el punto de mira del conjunto de antenas, utilizando los Principios de la holografía. Por lo tanto, al controlar qué celdas unitarias de metamaterial están encendidas o apagadas (es decir, cambiando el patrón de qué celdas se encienden y cuáles se apagan), se puede producir un patrón diferente de interferencia constructiva y destructiva, y la antena puede cambiar la dirección del haz principal. El tiempo requerido para encender y apagar las celdas unitarias dicta la velocidad a la que el haz se puede cambiar de un lugar a otro.

En un ejemplo, el sistema de antena produce un haz orientable para la antena de enlace ascendente y un haz orientable para la antena de enlace descendente. En un ejemplo, el sistema de antena utiliza tecnología de metamateriales para recibir haces y decodificar señales del satélite y formar haces de transmisión que se dirigen hacia el satélite. En un ejemplo, los sistemas de antena son sistemas analógicos, en contraste con los sistemas de antena que emplean el procesamiento de señales digitales para formar y dirigir eléctricamente los haces (como por ejemplo las antenas de matriz en fase). En un ejemplo, el sistema de antena se considera una antena de "superficie" que es plana y de perfil relativamente bajo, especialmente cuando se compara con los receptores de antena parabólica convencionales.

La FIG. 6 ilustra una vista en perspectiva 600 de una fila de elementos de antena que incluye un plano de tierra 645 y una capa de resonador reconfigurable 630. La capa de resonador reconfigurable 630 incluye una matriz de ranuras sintonizables 610. La matriz de ranuras sintonizables 610 puede configurarse para apuntar la antena en una dirección deseada. Cada una de las ranuras sintonizables se puede sintonizar/ajustar variando un voltaje a través del cristal líquido.

El módulo de control 680 está acoplado a la capa de resonador reconfigurable 630 para modular la matriz de ranuras sintonizables 610 variando el voltaje a través del cristal líquido en la FIG. 6. El módulo de control 680 puede incluir una matriz de puertas programables en campo ("FPGA"), un microprocesador, un controlador, System-on-a-Chip (Sistema en un chip) (Sock) u otra lógica de procesamiento. En un ejemplo, el módulo de control 680 incluye circuitos lógicos (por ejemplo, multiplexor) para controlar la matriz de ranuras sintonizables 610. En un ejemplo, el módulo de control 680 recibe datos que incluyen especificaciones para un patrón de difracción holográfica que se transmitirá a la matriz de ranuras sintonizables 610. Los patrones de difracción holográficos pueden generarse en respuesta a una relación espacial entre la antena y un satélite de modo que el patrón de difracción holográfico dirija los haces de enlace descendente (y el haz de enlace ascendente si el sistema de antena transmite) en la dirección adecuada para la comunicación. Aunque no se dibuja en cada figura, un módulo de control similar al módulo de control 680 puede controlar cada matriz de ranuras sintonizables descritas en las figuras de la descripción.

La holografía por radiofrecuencia ("RF") también es posible utilizando técnicas análogas en las que se puede generar un haz de RF deseado cuando un haz de referencia de RF encuentra un patrón de difracción holográfica de RF. En el caso de las comunicaciones por satélite, el haz de referencia tiene la forma de una onda de alimentación, como por ejemplo la onda de alimentación 605 (aproximadamente 20 GHz en algunos ejemplos). Para transformar una onda de alimentación en un haz radiado (ya sea con fines de transmisión o recepción), se calcula un patrón de interferencia entre el haz de RF deseado (el haz objetivo) y la onda de alimentación (el haz de referencia). El patrón de interferencia se transmite a la matriz de ranuras sintonizables 610 como un patrón de difracción para que la onda de alimentación se "dirija" hacia el haz de RF deseado (que tiene la forma y la dirección deseadas). En otras palabras, la onda de alimentación que encuentra el patrón de difracción holográfica "reconstruye" el haz del objeto, que se forma de acuerdo con los requisitos de diseño del sistema de comunicación. El patrón de difracción holográfica contiene la excitación de cada elemento y se calcula mediante

con Win como la ecuación de onda en la guía de ondas y wout como la ecuación de onda en la onda saliente.

La FIG. 7 ilustra un ejemplo de un resonador/ranura sintonizable 610. La ranura sintonizable 610 incluye un iris/ranura 612, un parche radiante 611 y un cristal líquido (LC) 613 dispuesto entre el iris 612 y el parche 611. En un ejemplo, el parche radiante 611 se ubica junto con el iris 612.

La FIG. 8 ilustra una vista en sección transversal de una abertura de antena física de acuerdo con un ejemplo. La apertura de la antena incluye el plano de tierra 645 y una capa de metal 636 dentro de la capa de iris 633, que se incluye en la capa de resonador reconfigurable 630. En un ejemplo, la apertura de la antena de la FIG. 8 incluye una pluralidad de resonadores/ranuras sintonizables 610 de la FIG. 7. El iris/ranura 612 está definido por aberturas en la capa de metal 636. Una onda de alimentación, como por ejemplo la onda de alimentación 605 de la FIG. 6, puede tener una frecuencia de microondas compatible con los canales de comunicación por satélite. La onda de alimentación se propaga entre el plano de tierra 645 y la capa resonadora 630.

La capa resonadora reconfigurable 630 también incluye la capa de junta 632 y la capa de parche 631. La capa de junta 632 está dispuesta entre la capa de parche 631 y la capa de iris 633. En un ejemplo, un separador podría reemplazar la capa de junta 632. En un ejemplo, la capa de iris 633 es una placa de circuito impreso ("PCB") que incluye una capa de cobre como capa de metal 636. En un ejemplo, la capa de iris 633 es vidrio. La capa de iris 633 puede ser otros tipos de sustratos.

Se pueden grabar aberturas en la capa de cobre para formar ranuras 612. En un ejemplo, la capa de iris 633 está acoplada de manera conductora mediante una capa de unión conductora a otra estructura (por ejemplo, una guía de ondas) en la FIG. 8. Debe observarse que, en un ejemplo, la capa del iris no está acoplada de forma conductora por una capa de unión conductora y, en cambio, está interconectada con una capa de unión no conductora.

La capa de parche 631 también puede ser una PCB que incluya metal como parches radiantes 611. En un ejemplo, la capa de junta 632 incluye separadores 639 que proporcionan una separación mecánica para definir la dimensión entre la capa de metal 636 y el parche 611. En un ejemplo, los separadores son de 75 micras, pero se pueden usar otros tamaños (por ejemplo, 3-200 mm). Tal como se ha mencionado anteriormente, en un ejemplo, la apertura de la antena de la FIG. 8 incluye múltiples resonadores/ranuras sintonizables, como por ejemplo el resonador/ranura sintonizables 610 que incluye parche 611, cristal líquido 613 e iris 612 de la FIG. 7. La cámara para cristal líquido 613 está definida por separadores 639, capa de iris 633 y capa de metal 636. Cuando la cámara está llena de cristal líquido, la capa de parche 631 se puede laminar sobre los separadores 639 para sellar el cristal líquido dentro de la capa resonadora 630.

Se puede modular un voltaje entre la capa de parche 631 y la capa de iris 633 para ajustar el cristal líquido en el espacio entre el parche y las ranuras (por ejemplo, resonador ajustable/ranura 610). El ajuste del voltaje a través del cristal líquido 613 varía la capacitancia de una ranura (por ejemplo, resonador sintonizable/ranura 610). En consecuencia, la reactancia de una ranura (por ejemplo, resonador sintonizable/ranura 610) se puede variar cambiando la capacitancia. La frecuencia resonante de la ranura 610 también cambia según la ecuación

donde f es la frecuencia resonante de la ranura 610 y L y C son la inductancia y la capacitancia de la ranura 610, respectivamente. La frecuencia resonante de la ranura 610 afecta la energía radiada desde la onda de alimentación 605 que se propaga a través de la guía de ondas. Como ejemplo, si la onda de alimentación 605 es de 20 GHz, la frecuencia resonante de una ranura 610 se puede ajustar (variando la capacitancia) a 17 GHz para que la ranura 610 no acople sustancialmente energía de la onda de alimentación 605. O bien, la frecuencia resonante de una ranura 610 puede ajustarse a 20 GHz para que la ranura 610 acople la energía de la onda de alimentación 605 e irradie esa energía al espacio libre. Aunque los ejemplos proporcionados son binarios (totalmente radiantes o sin radiación alguna), el control completo de la escala de grises de la reactancia y, por lo tanto, la frecuencia resonante de la ranura 610 es posible con la variación de voltaje en un intervalo de valores múltiples. Por lo tanto, la energía radiada desde cada ranura 610 se puede controlar con precisión de modo que se puedan formar patrones de difracción holográficos detallados mediante la matriz de ranuras sintonizables. En un ejemplo, las ranuras sintonizables en una fila están separadas entre sí por λ5. Se pueden utilizar otros tipos de espaciado. En un ejemplo, cada ranura sintonizable en una fila está separada de la ranura sintonizable más cercana en una fila adyacente por λ2 y, por lo tanto, las ranuras sintonizables comúnmente orientadas en diferentes filas están separadas por λ4, aunque son posibles otros espacios (por ejemplo, λ5, λ6.3). En otro ejemplo, cada ranura sintonizable en una fila está separada de la ranura sintonizable más cercana en una fila adyacente por λ3.

Los ejemplos de la invención utilizan tecnología de metamaterial reconfigurable, tal como se describe en la solicitud de patente de EE. UU. n° 14/550.178, titulada "Control de acoplamiento y polarización dinámica desde una antena holográfica alimentada cilíndrica orientable", presentada el 21 de noviembre de 2014 y la solicitud de patente de EE. UU. n° 14 /610,502, titulada "Estructuras de alimentación de guía de ondas estriadas para antenas reconfigurables", presentada el 30 de enero de 2015, para las necesidades de múltiples aperturas del mercado.

Las FIG. 9A-9D ilustran un ejemplo de las diferentes capas para crear la matriz ranurada. Debe tenerse en cuenta que, en este ejemplo, el conjunto de antenas tiene dos tipos diferentes de elementos de antena que se utilizan para dos tipos diferentes de bandas de frecuencia. La FIG. 9A ilustra una parte de la primera capa de placa de iris con ubicaciones correspondientes a las ranuras de acuerdo con un ejemplo. Haciendo referencia a la FIG. 9A, los círculos son áreas/ranuras abiertas en la metalización en el lado inferior del sustrato del iris, y son para controlar el acoplamiento de elementos a la alimentación (la onda de alimentación). En este ejemplo, esta capa es una capa opcional y no se usa en todos los diseños. La FIG. 9B ilustra una parte de la segunda capa de placa de iris que contiene ranuras de acuerdo con un ejemplo. La FIG. 9C ilustra parches sobre una parte de la segunda capa de placa de iris de acuerdo con un ejemplo. La FIG. 9D ilustra una vista superior de una parte de la matriz ranurada de acuerdo con un ejemplo.

La FIG. 10A ilustra una vista lateral de un ejemplo de una estructura de antena alimentada cilíndricamente. La antena produce una onda que viaja hacia el interior utilizando una estructura de alimentación de doble capa (es decir, dos capas de una estructura de alimentación). En un ejemplo, la antena incluye una forma exterior circular, aunque esto no es necesario. Es decir, se pueden utilizar estructuras de desplazamiento hacia el interior no circulares. En un ejemplo, la estructura de antena de la FIG. 10A incluye la alimentación coaxial de las FIG. 5A-5B.

Haciendo referencia a la FIG. 10A, se utiliza un pin coaxial 1001 para excitar el campo en el nivel inferior de la antena. En un ejemplo, el pin coaxial 1001 es un pin coaxial de 50 Ω que se encuentra fácilmente disponible. El pin coaxial 1001 está acoplado (por ejemplo, atornillado) a la parte inferior de la estructura de la antena, que es el plano de tierra conductor 1002.

Separado del plano conductor de tierra 1002 se encuentra el conductor intersticial 1003, que es un conductor interno. En un ejemplo, el plano conductor de tierra 1002 y el conductor intersticial 1003 son paralelos entre sí. En un ejemplo, la distancia entre el plano de tierra 1002 y el conductor intersticial 1003 es de 0,1-0,15". En otro ejemplo, esta distancia puede ser λ2, donde A es la longitud de onda de la onda viajera a la frecuencia de operación.

El plano de tierra 1002 está separado del conductor intersticial 1003 a través de un separador 1004. En un ejemplo, el separador 1004 es un separador de espuma o similar al aire. En un ejemplo, el separador 1004 comprende un separador de plástico.

Encima del conductor intersticial 1003 se encuentra la capa dieléctrica 1005. En un ejemplo, la capa dieléctrica 1005 es de plástico. El propósito de la capa dieléctrica 1005 es reducir la velocidad de la onda viajera en relación con la velocidad en el espacio libre. En un ejemplo, la capa dieléctrica 1005 reduce la velocidad de la onda viajera en un 30 % en relación con el espacio libre. En un ejemplo, el intervalo de índices de refracción que son adecuados para la formación de haces es de 1,2 a 1,8, donde el espacio libre tiene, por definición, un índice de refracción igual a 1. Para conseguir este efecto se pueden utilizar otros materiales separadores dieléctricos, como por ejemplo plástico. Debe tenerse en cuenta que se pueden utilizar materiales distintos al plástico siempre que logren el efecto deseado de desaceleración de las ondlas. Alternativamente, se puede usar un material con estructuras distribuidas como dieléctrico 1005, como por ejemplo estructuras metálicas periódicas de sublongitud de onda que se pueden mecanizar o definir litográficamente, por ejemplo.

Una matriz de RF 1006 se encuentra encima del dieléctrico 1005. En un ejemplo, la distancia entre el conductor intersticial 1003 y la matriz de RF 1006 es de 0,1 - 0,15". En otro ejemplo, esta distancia puede ser Aeff/2, donde Aeff es la longitud de onda efectiva en el medio a la frecuencia de diseño.

La antena incluye los lados 1007 y 1008. Los lados 1007 y 1008 están inclinados para hacer que una onda viajera alimentada desde el pin coaxial 1001 se propague desde el área por debajo del conductor intersticial 1003 (la capa separadora) al área por encima del conductor intersticial 1003 (la capa dieléctrica) a través de la reflexión. En un ejemplo, el ángulo de los lados 1007 y 1008 son ángulos de 45°. En un ejemplo alternativo, los lados 1007 y 1008 podrían reemplazarse con un radio continuo para lograr la reflexión. Mientras que la FIG. 10A muestra lados angulados que tienen un ángulo de 45 grados, se pueden usar otros ángulos que logran la transmisión de señal desde el nivel inferior de alimentación al nivel superior de alimentación. Es decir, dado que la longitud de onda efectiva en la alimentación inferior generalmente será diferente que en la alimentación superior, se podría utilizar alguna desviación de los ángulos ideales de 45° para ayudar a la transmisión desde el nivel de alimentación inferior al superior.

En funcionamiento, cuando se alimenta una onda de alimentación desde el pin coaxial 1001, la onda viaja hacia afuera orientada concéntricamente desde el pin coaxial 1001 en el área entre el plano de tierra 1002 y el conductor intersticial 1003. Las ondas salientes concéntricamente se reflejan en los lados 1007 y 1008 y viajan hacia adentro en el área entre el conductor intersticial 1003 y la matriz de RF 1006. La reflexión desde el borde del perímetro circular hace que la onda permanezca en fase (es decir, es una reflexión en fase). La onda viajera es frenada por la capa dieléctrica 1005. En este punto, la onda viajera comienza a interactuar y excitarse con los elementos de la matriz de RF 1006 para obtener la dispersión deseada.

Para terminar la onda viajera, se incluye una terminación 1009 en la antena en el centro geométrico de la antena. En un ejemplo, la terminación 1009 comprende una terminación de clavija (por ejemplo, una clavija de 50 Ω). En otro ejemplo, la terminación 1009 comprende un absorbedor de RF que interrumpe la energía no utilizada para evitar los reflejos de esa energía no utilizada a través de la estructura de alimentación de la antena. Estos podrían utilizarse en la parte superior de la matriz de RF 1006.

La FIG. 10B ilustra otro ejemplo del sistema de antena con una onda saliente. Haciendo referencia a la FIG. 10B, dos planos de tierra 1010 y 1011 son sustancialmente paralelos entre sí con una capa dieléctrica 1012 (por ejemplo, una capa de plástico, etc.) entre los planos de tierra 1010 y 1011. Los absorbedores de RF 1013 y 1014 (por ejemplo, resistencias) acoplan los dos planos de tierra 1010 y 1011 entre sí. Un pin coaxial 1015 (por ejemplo, 50 Ω) alimenta la antena. Una matriz de RF 1016 se encuentra encima de la capa dieléctrica 1012. En funcionamiento, una onda de alimentación se alimenta a través del pin coaxial 1015 y viaja concéntricamente hacia afuera e interactúa con los elementos de la matriz de RF 1016.

La alimentación cilíndrica en ambas antenas de las FIG. 10A y 10B mejora el ángulo de servicio de la antena. En lugar de un ángulo de servicio de más o menos cuarenta y cinco grados de azimut (±45° Az) y más o menos veinticinco grados de elevación (±25° El), en un ejemplo, el sistema de antena tiene un ángulo de servicio de setenta y cinco grados (75°) desde el punto de mira en todas las direcciones. Al igual que con cualquier antena de formación de haz compuesta por muchos radiadores individuales, la ganancia total de la antena depende de la ganancia de los elementos constituyentes, que a su vez dependen del ángulo. Cuando se utilizan elementos radiantes comunes, la ganancia total de la antena generalmente disminuye a medida que el haz apunta más lejos de la mira. A 75 grados de separación de la mira, se espera una degradación significativa de la ganancia de alrededor de 6 dB.

Los ejemplos de la antena que tiene una alimentación cilíndrica resuelven uno o más problemas. Estos incluyen simplificar drásticamente la estructura de alimentación en comparación con las antenas alimentadas con una red divisoria corporativa y, por lo tanto, reducir el volumen total requerido de antena y alimentación de antena; disminución de la sensibilidad a los errores de fabricación y control al mantener un alto rendimiento del haz con controles más estrictos (que se extienden hasta el control binario simple); proporcionar un patrón de lóbulo lateral más ventajoso en comparación con las alimentaciones rectilíneas ya que las ondas de alimentación orientadas cilíndricamente dan como resultado lóbulos laterales espacialmente diversos en el campo lejano; y permitir que la polarización sea dinámica, lo que incluye permitir polarizaciones circulares a la izquierda, circulares a la derecha y lineales, sin requerir un polarizador.

Matriz de elementos de dispersión de ondas

La matriz de RF 1006 de la FIG. 10A y la matriz de RF 1016 de la FIG. 10B incluyen un subsistema de dispersión de ondas que incluye un grupo de antenas de parche (es decir, dispersores) que actúan como radiadores. Este grupo de antenas de parche comprende una matriz de elementos metamateriales de dispersión.

En un ejemplo, cada elemento de dispersión en el sistema de antena es parte de una celda unitaria que consta de un conductor inferior, un sustrato dieléctrico y un conductor superior que incorpora un resonador inductivocapacitivo eléctrico complementario ("LC eléctrico complementario" o "CELC") que se graba o deposita sobre el conductor superior.

En un ejemplo, se inyecta un cristal líquido (LC) en el espacio alrededor del elemento de dispersión. El cristal líquido está encapsulado en cada celda unitaria y separa el conductor inferior asociado con una ranura de un conductor superior asociado con su parche. El cristal líquido tiene una permitividad que es función de la orientación de las moléculas que componen el cristal líquido, y la orientación de las moléculas (y por lo tanto la permitividad) se puede controlar ajustando el voltaje de polarización a través del cristal líquido. Utilizando esta propiedad, el cristal líquido actúa como un interruptor de encendido/apagado para la transmisión de energía de la onda guiada al CELC. Cuando se enciende, el CELC emite una onda electromagnética como por ejemplo una antena dipolo eléctricamente pequeña.

El control del grosor de la LC aumenta la velocidad de conmutación del haz. Una reducción del cincuenta por ciento (50%) en el espacio entre el conductor inferior y el superior (el grosor del cristal líquido) da como resultado un aumento de cuatro veces en la velocidad. En otro ejemplo, el grosor del cristal líquido da como resultado una velocidad de conmutación del haz de aproximadamente catorce milisegundos (14 ms). En un ejemplo, la LC se dopa de una manera bien conocida en la técnica para mejorar la capacidad de respuesta de modo que se pueda cumplir un requisito de siete milisegundos (7 ms).

El elemento CELC responde a un campo magnético que se aplica en paralelo al plano del elemento CELC y perpendicular al complemento del espacio CELC. Cuando se aplica un voltaje al cristal líquido en la celda unitaria de dispersión del metamaterial, el componente del campo magnético de la onda guiada induce una excitación magnética del CELC que, a su vez, produce una onda electromagnética en la misma frecuencia que la onda guiada.

La fase de la onda electromagnética generada por un solo CELC se puede seleccionar mediante la posición del CELC en el vector de la onda guiada. Cada celda genera una onda en fase con la onda guiada paralela al CELC. Debido a que los CELC son más pequeños que la longitud de onda, la onda de salida tiene la misma fase que la fase de la onda guiada cuando pasa por debajo del CELC.

En un ejemplo, la geometría de alimentación cilíndrica de este sistema de antena permite colocar los elementos CELC en ángulos de cuarenta y cinco grados (45°) con respecto al vector de la onda en la alimentación de onda. Esta posición de los elementos permite el control de la polarización de la onda de espacio libre generada desde o recibida por los elementos. En un ejemplo, los CELC están dispuestos con una separación entre elementos que es menor que una longitud de onda de espacio libre de la frecuencia operativa de la antena. Por ejemplo, si hay cuatro elementos de dispersión por longitud de onda, los elementos en la antena de transmisión de 30 GHz serán de aproximadamente 2,5 mm (es decir, 1/4 de la longitud de onda de espacio libre de 10 mm de 30 GHz). En un ejemplo, los CELC se implementan con antenas de parche que incluyen un parche ubicado sobre una ranura con cristal líquido entre los dos. En este sentido, la antena de metamaterial actúa como una guía de ondas ranurada (dispersión). Con una guía de ondas ranurada, la fase de la onda de salida depende de la ubicación de la ranura en relación con la onda guiada.

Colocación de celdas

En un ejemplo, los elementos de la antena se colocan en la abertura de la antena de alimentación cilíndrica de una manera que permite un circuito de activación de matriz sistemático. La ubicación de las celdas incluye la ubicación de los transistores para la unidad de matriz. La FIG. 21 ilustra un ejemplo de la colocación de circuitos de dispositivo de matriz con respecto a los elementos de antena. Haciendo referencia a la FIG. 21, el controlador de fila 2101 está acoplado a los transistores 2111 y 2112, a través de las señales de selección de fila Fila1 y Fila2, respectivamente, y el controlador de columna 2102 está acoplado a los transistores 2111 y 2112 a través de la señal de selección de columna Columna! El transistor 2111 también está acoplado al elemento de antena 2121 a través de la conexión al parche 2131, mientras que el transistor 2112 está acoplado al elemento de antena 2122 a través de la conexión al parche 2132.

En un enfoque inicial para realizar un circuito de dispositivo de matriz en la antena de alimentación cilíndrica con celdas unitarias colocadas en una cuadrícula no regular, se realizan dos pasos. En el primer paso, las celdas se colocan en anillos concéntricos y cada una de las celdas se conecta a un transistor que se coloca al lado de la celda y actúa como un interruptor para controlar cada celda por separado. En el segundo paso, el circuito de dispositivo de matriz se construye para conectar cada transistor con una dirección única tal como lo requiere el enfoque de dispositivo de matriz. Debido a que el circuito de dispositivo de la matriz se construye mediante trazas de filas y columnas (similares a las pantallas LCD), pero las celdas se colocan en anillos, no existe una forma sistemática de asignar una dirección única a cada transistor. Este problema de mapeo da como resultado un circuito muy complejo para cubrir todos los transistores y conduce a un aumento significativo en el número de trazas físicas para realizar el enrutamiento. Debido a la alta densidad de celdas, dichas trazas perturban el rendimiento de RF de la antena debido al efecto de acoplamiento. Además, debido a la complejidad de las trazas y la alta densidad de empaquetamiento, el enrutamiento de las trazas no se puede lograr con las herramientas de diseño disponibles comercialmente.

En un ejemplo, el circuito de accionamiento de la matriz está predefinido antes de que se coloquen las celdas y los transistores. Esto asegura un número mínimo de trazas necesarias para controlar todas las celdas, cada una con una dirección exclusiva. Esta estrategia reduce la complejidad del circuito de activación y simplifica el enrutamiento, lo que posteriormente mejora el rendimiento de R^fde la antena.

Más específicamente, en un enfoque, en el primer paso, las celdas se colocan en una cuadrícula rectangular regular compuesta de filas y columnas que describen la dirección exclusiva de cada celda. En el segundo paso, las celdas se agrupan y transforman en círculos concéntricos manteniendo su dirección y conexión con las filas y columnas tal como se definen en el primer paso. Un objetivo de esta transformación no es solo colocar las celdas en los anillos, sino también mantener constante la distancia entre las celdas y la distancia entre los anillos en toda la apertura. Para lograr este objetivo, existen varias formas de agrupar las celdas.

La FIG. 11 muestra un ejemplo donde las celdas se agrupan para formar cuadrados concéntricos (rectángulos). Haciendo referencia a la FIG. 11, los cuadrados 1101-1103 se muestran en la cuadrícula 1100 de filas y columnas. En estos ejemplos, los cuadrados y no todos los cuadrados crean la colocación de celdas en el lado derecho de la FIG. 7. Cada uno de los cuadrados, como por ejemplo los cuadrados 1101-1103, se transforman a continuación, a través de un proceso de mapeo conforme matemático, en anillos, como por ejemplo los anillos 1111-1113 de elementos de antena. Por ejemplo, el anillo exterior 1111 es la transformación del cuadrado exterior 1101 de la izquierda.

La densidad de las celdas después de la transformación está determinada por el número de celdas que contiene el siguiente cuadrado más grande además del cuadrado anterior. En un ejemplo, el uso de cuadrados da como resultado que el número de elementos de antena adicionales, AN, sean 8 celdas adicionales en el siguiente cuadrado más grande. En un ejemplo, este número es constante para toda la apertura. En un ejemplo, la relación de paso de celda 1 (CP1: distancia de anillo a anillo) a paso de celda 2 (CP2: distancia de celda a celda a lo largo de un anillo) viene determinada por:

Así, CP2 es función de CP1 (y viceversa). La relación de paso de celda para el ejemplo de la FIG. 7 es entonces

lo que significa que el CP1 es mayor que el CP2.

En un ejemplo, para realizar la transformación, se selecciona un punto de inicio en cada cuadrado, como por ejemplo el punto de inicio 1121 en el cuadrado 1101, y el elemento de antena asociado con ese punto de inicio se coloca en una posición de su anillo correspondiente, como por ejemplo el punto de inicio 1131 en el anillo 1111. Por ejemplo, el eje x o el eje y pueden utilizarse como punto de partida. A partir de entonces, se selecciona el siguiente elemento del cuadrado que avanza en una dirección (en el sentido de las agujas del reloj o en el sentido antihorario) desde el punto de inicio y ese elemento se coloca en la siguiente ubicación del anillo que va en la misma dirección (en el sentido de las agujas del reloj o en el sentido antihorario) que se ha utilizado en el cuadrado. Este proceso se repite hasta que se hayan asignado posiciones en el anillo a las ubicaciones de todos los elementos de antena. Todo este proceso de transformación de cuadrado a anillo se repite para todos los cuadrados.

Sin embargo, de acuerdo con los estudios analíticos y las restricciones de enrutamiento, se prefiere aplicar un CP2 mayor que el CP1. Para lograr esto, se utiliza una segunda estrategia que se muestra en la FIG. 12. Haciendo referencia a la FIG. 12, las celdas se agrupan inicialmente en octágonos, como por ejemplo los octágonos 1201-1203, con respecto a una cuadrícula 1200. Al agrupar las celdas en octágonos, el número de elementos de antena adicionales AN es igual a 4, lo que da una relación:

que da como resultado CP2>CP1.

La transformación de octágono a anillos concéntricos para la colocación de celdas de acuerdo con la FIG. 12 se puede realizar de la misma manera que la descrita anteriormente con respecto a la FIG. 11 seleccionando inicialmente un punto de partida.

En un ejemplo, las colocaciones de celdas descritas con respecto a las FIG. 11 y 12 tienen una serie de características. Estas características incluyen:

1) Un CP1/CP2 constante en toda la apertura (debe tenerse en cuenta que, en un ejemplo, una antena que es sustancialmente constante (por ejemplo, que es constante en un 90 %) en la apertura seguirá funcionando);

2) CP2 es una función de CP1;

3) Hay un aumento constante por anillo en el número de elementos de antena a medida que aumenta la distancia del anillo desde la alimentación de la antena ubicada en el centro;

4) Todas las celdas están conectadas a filas y columnas de la matriz;

5) Todas las celdas tienen direcciones exclusivas;

6) Las celdas están colocadas en anillos concéntricos; y

Existe simetría rotacional en el sentido de que los cuatro cuadrantes son idénticos y se puede girar una porción de % para construir la matriz. Esto resulta beneficioso para la segmentación.

En otros ejemplos, aunque se dan dos formas, se puede utilizar cualquier forma. También son posibles otros incrementos (por ejemplo, 6 incrementos).

La FIG. 13 muestra un ejemplo de una pequeña apertura que incluye los iris y el circuito de control de la matriz. Las trazas de fila 1301 y las trazas de columna 1302 representan conexiones de fila y conexiones de columna, respectivamente. Estas líneas describen la red de control de la matriz y no las trazas físicas (ya que las trazas físicas pueden tener que enrutarse alrededor de los elementos de la antena, o partes de los mismos). El cuadrado al lado de cada par de iris es un transistor.

La FIG. 13 también muestra el potencial de la técnica de colocación de celdas para usar transistores duales en que cada componente acciona dos celdas en una matriz de PCB. En este caso, un paquete de dispositivo discreto contiene dos transistores, y cada transistor impulsa una celda.

En un ejemplo, se utiliza un paquete de TFT para habilitar la ubicación y la dirección exclusiva en la unidad de matriz. La FIG. 22 ilustra un ejemplo de un paquete de TFT. Haciendo referencia a la FIG. 22, se muestra un TFT y un condensador de retención 2203 con puertos de entrada y salida. Hay dos puertos de entrada conectados a las trazas 2201 y dos puertos de salida conectados a las trazas 2202 para conectar los TFT juntos utilizando las filas y las columnas. En un ejemplo, las trazas de fila y columna se cruzan en ángulos de 90° para reducir, y potencialmente minimizar, el acoplamiento entre las trazas de fila y columna. En un ejemplo, las trazas de fila y columna están en diferentes capas.

Otra característica de la colocación de celdas propuesta que se muestra en las FIG. 11-13 es que el diseño es un patrón repetitivo en el que cada cuarto del diseño es igual a los demás. Esto permite que la subsección de la matriz se repita en rotación alrededor de la ubicación de la alimentación de la antena central, lo que a su vez permite una segmentación de la apertura en subaberturas. Ello ayuda en la fabricación de la apertura de la antena.

En otro ejemplo, el circuito de accionamiento de la matriz y la ubicación de la celda en la antena de alimentación cilíndrica se logra de una manera diferente. Para realizar un circuito de accionamiento de matriz en la antena de alimentación cilíndrica, se realiza un diseño repitiendo una subsección de la matriz en el sentido de la rotación. Este ejemplo también permite variar la densidad de celdas que se puede utilizar para la disminución gradual de la iluminación con el fin de mejorar el rendimiento de RF.

En este enfoque alternativo, la colocación de celdas y transistores en una apertura de antena de alimentación cilíndrica se basa en una red formada por trazas en forma de espiral. La FIG. 14 muestra un ejemplo de dichas espirales reticulares en el sentido de las agujas del reloj, como por ejemplo las espirales 1401-1403, que giran en el sentido de las agujas del reloj y las espirales, como por ejemplo las espirales 1411-1413, que giran en el sentido de las agujas del reloj, o en dirección opuesta. La diferente orientación de las espirales da como resultado intersecciones entre las espirales en sentido horario y antihorario. La red resultante proporciona una dirección exclusiva determinada por la intersección de una traza en el sentido contrario a las agujas del reloj y una traza en el sentido de las agujas del reloj y, por lo tanto, se puede utilizar como una red de accionamiento de matriz. Además, las intersecciones se pueden agrupar en anillos concéntricos, lo cual resulta crucial para el rendimiento de RF de la antena de alimentación cilíndrica.

A diferencia de los enfoques para la colocación de celdas en la abertura de la antena de alimentación cilíndrica descritos anteriormente, el enfoque descrito anteriormente en relación con la FIG. 14 proporciona una distribución no uniforme de las celdas. Tal como se muestra en la FIG. 14, la distancia entre las celdas aumenta con el aumento del radio de los anillos concéntricos. En un ejemplo, la densidad variable se usa como un método para incorporar una iluminación que se estrecha bajo el control del controlador para el conjunto de antenas. Debido al tamaño de las celdas y al espacio requerido entre ellas para las trazas, la densidad de celdas no puede exceder un cierto número. En un ejemplo, la distancia es 1/5 basada en la frecuencia de operación. Tal como se ha descrito anteriormente, se pueden utilizar otras distancias. Con el fin de evitar una densidad sobrepoblada cerca del centro, o en otras palabras para evitar una subpoblación cerca del borde, se pueden agregar espirales adicionales a las espirales iniciales a medida que aumenta el radio de los anillos concéntricos sucesivos. La FIG. 15 muestra un ejemplo de colocación de celdas que utiliza espirales adicionales para lograr una densidad más uniforme. Haciendo referencia a la FIG. 15, se añaden espirales adicionales, como por ejemplo las espirales adicionales 1501, a las espirales iniciales, como por ejemplo las espirales 1502, a medida que aumenta el radio de los sucesivos anillos concéntricos. De acuerdo con las simulaciones analíticas, este enfoque proporciona un rendimiento de RF que converge con el rendimiento de una distribución de celdas completamente uniforme. En un ejemplo, este diseño proporciona un mejor comportamiento de lóbulo lateral debido a la densidad de elementos cónicos que algunos ejemplos descritos anteriormente.

Otra ventaja del uso de espirales para la colocación de celdas es la simetría rotacional y el patrón repetible que puede simplificar los esfuerzos de enrutamiento y reducir los costos de fabricación. La FIG. 16 ilustra un patrón seleccionado de espirales que se repite para llenar toda la abertura.

En un ejemplo, las colocaciones de celdas descritas con respecto a las FIG. 14-16 tienen una serie de características. Estas características incluyen:

1) CP1/CP2 no están presentes en toda la apertura;

2) CP2 es una función de CP1;

3) No hay un aumento constante por anillo en el número de elementos de antena a medida que aumenta la distancia del anillo desde la alimentación de la antena ubicada en el centro; 4) Todas las celdas están conectadas a filas y columnas de la matriz;

5) Todas las celdas tienen direcciones exclusivas;

6) Las celdas están colocadas en anillos concéntricos; y

7) Existe simetría rotacional (tal como se ha descrito anteriormente)

Por lo tanto, los ejemplos de colocación de celdas descritos anteriormente junto con las FIG. 14-16 tienen muchas características similares a los ejemplos de colocación de celdas descritos anteriormente junto con las FIG. 11-13.

Segmentación de apertura

En un ejemplo, la apertura de la antena se crea mediante la combinación de varios segmentos de elementos de antena. Esto requiere que la matriz de elementos de antena esté segmentada y la segmentación requiere idealmente un patrón de huella repetible de la antena. En un ejemplo, la segmentación de un conjunto de antenas de alimentación cilíndrica se produce de tal manera que la huella de la antena no proporciona un patrón repetible de forma recta y en línea debido a los diferentes ángulos de rotación de cada elemento radiante. Un objetivo del enfoque de segmentación descrito en este documento es proporcionar segmentación sin comprometer el rendimiento de radiación de la antena.

Si bien las técnicas de segmentación descritas en este documento se centran en mejorar y maximizar potencialmente la utilización de la superficie de los sustratos estándar de la industria con formas rectangulares, el enfoque de segmentación no se limita a dichas formas de sustrato.

En un ejemplo, la segmentación de una antena de alimentación cilíndrica se realiza de manera que la combinación de cuatro segmentos realice un patrón en el que los elementos de la antena se colocan en anillos concéntricos y cerrados. Este aspecto es importante para mantener el rendimiento de RF. Además, en un ejemplo, cada segmento requiere un circuito de accionamiento de matriz separado.

La FIG. 17 ilustra la segmentación de una abertura de alimentación cilíndrica en cuadrantes. Haciendo referencia a la FIG. 17, los segmentos 1701-1704 son cuadrantes idénticos que se combinan para construir una abertura de antena redonda. Los elementos de antena en cada uno de los segmentos 1701-1704 se colocan en partes de anillos que forman anillos concéntricos y cerrados cuando se combinan los segmentos 1701-1704. Para combinar los segmentos, los segmentos se montan o laminan en un soporte. En otro ejemplo, los bordes superpuestos de los segmentos se utilizan para combinarlos. En este caso, en un ejemplo, se crea una unión conductora en los bordes para evitar fugas de RF. Debe tenerse en cuenta que el tipo de elemento no se ve afectado por la segmentación.

Como resultado de este método de segmentación ilustrado en la FIG. 17, las costuras entre los segmentos 1701 1704 se encuentran en el centro y van radialmente desde el centro hasta el borde de la abertura de la antena. Esta configuración resulta ventajosa ya que las corrientes generadas por la alimentación cilíndrica se propagan radialmente y una costura radial tiene un impacto parásito bajo en la onda propagada.

Tal como se muestra en la FIG. 17, los sustratos rectangulares, que son un estándar en la industria de LCD, también se pueden utilizar para realizar una apertura. Las FIG. 18A y 18B ilustran un único segmento de la FIG.

17 con la red de accionamiento de matriz aplicada. La red de accionamiento de la matriz asigna una dirección única a cada uno de los transistores. Haciendo referencia a las FIG. 18A y 18B, un conector de columna 1801 y un conector de fila 1802 están acoplados a las líneas de accionamiento de red. La FIG. 18B también muestra iris acoplados a líneas reticulares.

Tal como resulta evidente a partir de la FIG. 17, una gran área de la superficie del sustrato no se puede poblar si se usa un sustrato no cuadrado. Para tener un uso más eficiente de la superficie disponible en un sustrato no cuadrado, en otro ejemplo, los segmentos están en placas rectangulares pero utilizan más espacio de la placa para la parte segmentada del conjunto de antenas. Un ejemplo de tal ejemplo se muestra en la FIG. 19. Haciendo referencia a la FIG. 19, la apertura de la antena se crea combinando los segmentos 1901-1904, que comprenden sustratos (por ejemplo, placas) con una parte del conjunto de antenas incluida en el mismo. Si bien cada segmento no representa un cuadrante circular, la combinación de cuatro segmentos 1901-1904 cierra los anillos en los que están colocados los elementos. Es decir, los elementos de antena en cada uno de los segmentos 1901-1904 están colocados en partes de anillos que forman anillos concéntricos y cerrados cuando se combinan los segmentos 1901-1904. En un ejemplo, los sustratos se combinan en forma de mosaico deslizante, de modo que el lado más largo del tablero no cuadrado presenta un área abierta rectangular 1905. El área abierta 1905 es donde se ubica la alimentación de la antena ubicada centralmente y está incluida en la antena.

La alimentación de la antena se acopla al resto de los segmentos cuando existe el área abierta ya que la alimentación proviene de la parte inferior, y el área abierta se puede cerrar con una pieza de metal para evitar la radiación desde el área abierta. También se puede utilizar una clavija de terminación.

El uso de sustratos de esta manera permite el uso del área superficial disponible de manera más eficiente y da como resultado un diámetro de apertura aumentado.

De forma similar al ejemplo mostrado en las FIG. 17, 18A y 18B, este ejemplo permite el uso de una estrategia de colocación de celdas para obtener una red de accionamiento de matriz con el fin de cubrir cada celda con una dirección exclusiva. Las FIG. 20A y 20B ilustran un único segmento de la FIG. 19 con la red de control de matriz aplicada. La red de control de la matriz asigna una dirección exclusiva a cada uno de los transistores. Haciendo referencia a las FIG. 20A y 20B, un conector de columna 2001 y un conector de fila 2002 están acoplados para accionar líneas de red. La FIG. 20B también muestra iris.

Para ambos enfoques descritos anteriormente, la colocación de celdas se puede realizar en base a un enfoque descrito recientemente que permite la generación de circuitos de accionamiento de matriz en una red sistemática y predefinida, tal como se ha descrito anteriormente.

Si bien las segmentaciones de los conjuntos de antenas anteriores se dividen en cuatro segmentos, esto no es un requisito. Las matrices se pueden dividir en un número impar de segmentos, como, por ejemplo, tres segmentos o cinco segmentos. Las FIG. 23A y 23B ilustran un ejemplo de una apertura de antena con un número impar de segmentos. Haciendo referencia a la FIG. 23A, hay tres segmentos, los segmentos 2301-2303, que no están combinados. Haciendo referencia a la FIG. 23B, los tres segmentos, los segmentos 2301-2303, cuando se combinan, forman la abertura de la antena. Estas disposiciones no resultan ventajosas ya que las costuras de todos los segmentos no atraviesan completamente la abertura en línea recta. Sin embargo, mitigan los lóbulos laterales.

Si bien un gran número de alteraciones y modificaciones de la presente invención sin duda resultarán evidentes para un experto en la materia después de haber leído la descripción anterior, debe entenderse que cualquier ejemplo particular que se muestre y describa a modo de ilustración no está de ninguna manera destinado a ser considerado limitativo. Por lo tanto, las referencias a los detalles de varios ejemplos no pretenden limitar el alcance de las reivindicaciones que, en sí mismas, enumeran solo aquellas características que se consideran esenciales para la invención.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un concentrador (107, 300) para comunicaciones por satélite que comprende:

una interfaz (108) para facilitar las comunicaciones satelitales entre un terminal (102) y satélites (104-1, 104-2) en una constelación para una región geográfica, en que el terminal (102) incluye una o más antenas (101), en que cada antena (101) tiene una abertura con una parte receptora para recibir señales de radiofrecuencia, RF y una parte de transmisión para transmitir señales de RF; y

uno o más procesadores (314) acoplados a la interfaz (108), en que el uno o más procesadores (314) están configurados para implementar un agente (109) para el concentrador (107, 300), en que el agente (109) es para planificar y facilitar Enlaces de RF entre el terminal (102) y los satélites (104-1, 104-2) en la constelación basados en una característica más para las comunicaciones por satélite, y

en que el agente (109) debe programar qué enlaces de RF utilizar para la una o más antenas (101) del terminal (102) desde uno o más satélites (104-1, 104-2) a otro satélite (104-1 , 104-2) o conjunto de satélites (104-1, 104-2) en función de las características del terminal, incluida la trayectoria proyectada del vehículo del terminal.

2. El concentrador (107, 300) de la reivindicación 1,

en que la una o más características incluyen factores relacionados con al menos deficiencias conocidas del canal, incluido el clima, las características geográficas y la línea de visión, L0S, obstrucciones, interferencias en el canal detectadas o conocidas, características de los satélites objetivo (104-1, 104 2), incluida la capacidad disponible, la trayectoria orbital/los datos de las efemérides, las frecuencias de transmisión y recepción, el costo de entrega por bit, la potencia radiada isotrópica efectiva, la EIRP y la temperatura ganancia/ruido G/T del terminal, satélites adyacentes conocidos (104-1, 104-2), el tipo de datos y prioridad, las características del terminal, incluida la reducción de la exploración, las frecuencias operativas, la capacidad del enlace y las capacidades de modulación y codificación, la ubicación y las características de RF de los terminales alternativos, las preferencias de satélite y bloqueo, la seguridad, el costo de capacidad o la preferencia de suscripción derivada de acuerdos de servicio, los perfiles históricos de demanda de terminales remotos y datos restantes en paquetes de suscripción.

3. El concentrador (107, 300) de la reivindicación 1,

en que el agente (109) debe programar transiciones de orientación de antena para una o más antenas (101) del terminal (102) desde uno o más satélites (104-1, 104- 2) a otro satélite (104-1, 104-2) o conjunto de satélites (104-1, 104-2); en que preferentemente el agente (109) debe sincronizar un conmutador de enlace cruzado de modo que la parte de recepción de la apertura de la una o más antenas (101) reciba señales de RF de un primer satélite y la parte de transmisión de la apertura de la una o más antenas (101) transmita señales de RF a un segundo satélite.

4. El concentrador (107, 300) de la reivindicación 1,

en que el agente (109) debe conectarse a un mercado de capacidad para realizar ofertas sobre las licitaciones para el terminal (102) de los proveedores de espectro que operan satélites (104-1, 104-2) o enlaces terrestres en la región geográfica.

5. El concentrador (107, 300) de la reivindicación 4,

en que las ofertas se basan en las reglas de un operador del concentrador (107, 300) o son enviadas directamente por el operador del concentrador (107, 300);

en que preferiblemente el agente (109) para una oferta ganadora debe realizar la función de agente (109) de un servicio y enlaces de transición de RF para el terminal (102) a través de un satélite seleccionado.

6. El concentrador (107, 300) de la reivindicación 4,

en que el agente (109) recibirá ofertas que incluyen un precio espectral, capacidad de enlace garantizada, capacidad de enlace estimada, duración mínima de capacidad, duración esperada de capacidad o identificador de transpondedor que incluye un identificador de satélite.

7. El concentrador (107, 300) de la reivindicación 4,

en que el agente (109) debe generar las ofertas sobre las licitaciones en función de las preferencias del usuario, el precio, el perfil del proveedor y las estimaciones de la calidad del servicio.

8. El concentrador (107, 300) de la reivindicación 1,

en que el agente (109) debe mapear y predecir el rendimiento del enlace de RF entre el terminal (102) y los satélites conocidos (104-1, 104-2) para la región geográfica;

en que, preferentemente, el agente (109) debe agregar datos históricos a partir de informes de terminales, ubicaciones de satélites actualizadas y características de R^f, incluida la de temperatura ganancia/ruido G/T del terminal y la potencia isotrópica radiada efectiva EIRP de un satélite objetivo y satélites adyacentes (104-1, 104-2), y condiciones atmosféricas medidas;

en que además, preferiblemente, los informes de terminal incluyen al menos configuración de región geográfica, hora y canal de RF para el terminal (102).

9. El concentrador (107, 300) de la reivindicación 1,

en que el agente (109) debe detectar inconsistencias del enlace de RF en el rendimiento del enlace debido a posibles bloqueos, cambios climáticos no informados o interferencias para proporcionar una alerta y determinar la evaluación de la capacidad de fabricación y el equilibrio de la red para el terminal (102).

10. El concentrador (107, 300) de la reivindicación 1,

en que el terminal (102) es un terminal terrestre (102) o un terminal móvil (102) en un vehículo, avión, embarcación o máquina u objeto móvil.