JP2002044001A

JP2002044001A - 多重アクセス通信システムに関するレイテンシおよびバッファリングを低減する装置および方法

Info

Publication number: JP2002044001A
Application number: JP2001168110A
Authority: JP
Inventors: Kenneth E Westall; ケネス・イー・ウエストオール; Konstantinos Makrygiannis; コンスタンティノス・マクリジアニス; Mark K Christopher; マーク・ケイ・クリストファー; Kintis Mark; マーク・キンティス
Original assignee: TRW Inc
Current assignee: Northrop Grumman Space and Mission Systems Corp
Priority date: 2000-06-05
Filing date: 2001-06-04
Publication date: 2002-02-08
Also published as: CA2349670A1; US6718161B1; EP1162765A2; EP1162765A3

Abstract

(57)【要約】【課題】送信システムに関するレイテンシ、バッフ
ァリングおよびゲイン分布のばらつきを低減する。【解決手段】多重アクセス通信システムは、衛星１
０または移動リンク基地局などの通信ユニットと、これ
に搭載されるアンテナ１２で構成される。ユニットは、
地球の所定の領域上にビームカバレッジエリア１８を有
するとともに、ビームのパワーが最も強いピーク１６を
有するビーム１４に沿って無線周波数エネルギーを放射
する。アンテナは、アンテナビームを選択されたユーザ
にパケットごとに指向することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般に衛星ベース
の通信システムに関し、特に、多重アクセス通信に関連
するレイテンシおよびバッファリングを低減する装置お
よび方法を含むシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の衛星ベースの通信システムは、地
球の上方に軌道を維持するとともに、アンテナのカバレ
ッジエリア（有効範囲）を連続する円形領域すなわちセ
ルのパターンに分割する一連のビームを生成することに
よって地球の表面上のあるエリアにカバレッジが及ぶよ
うにした少なくとも１つのアンテナを有する。動作とし
ては、一定の連続するパターンの各セルにアンテナビー
ムを指向することで、セル内に多数のユーザ（受信者）
が分布しているセルラ領域を公称としてカバーする。上
述した従来の通信システムには欠点がいくつか内在して
いるが、その最も重大なものはレイテンシ、バッファリ
ング、そして不均一なゲイン分布である。

【０００３】時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）ダウンリ
ンクが時間フレーム構造と併用される従来のシステムに
おいて、余分なバッファリングおよび不要なレイテンシ
を生じるおそれがある。これらのシステムは、データが
受信者にバースト通信される際、連続する、またはパケ
ット化された通信をフレキシブルバッファに格納して精
確なタイムスロットの到着を待つ必要があるため、レイ
テンシおよびバッファリングは必要である。具体的に
は、衛星ビームは、地上のセルを一定シーケンスで循環
し、各ユーザのデータは、そのセル位置に衛星ビームが
向けられるまでフレームバッファに格納される。たとえ
ば、１ないし６の番号がついたセルをサービスする衛星
システムにおいて、衛星は、この６個のセルのそれぞれ
にビームを順次通過させてすべてのセルをサービス完了
し、その後、このサービスパターンを繰り返す。レイテ
ンシおよびバッファリングは、たとえば、セル５がちょ
うどサービスされ、ビームが移動してセル６をサービス
し、セル５においてユーザのためにパケットが到着する
場合に特に明白となる。セル５のデータは、衛星がセル
６ならびにセル１ないし４のサービスを完了するまでバ
ッファリングされなければならない。

【０００４】同様に、フレーム期間（すなわち、多数の
多重アクセススロット）およびスロットごとに長期間に
わたって最大数のユーザに柔軟に対応したいという要求
は、短いフレーム長とバランスさせなければならない。
具体的には、フレーム長の時間は最悪の場合のレイテン
シを表すため、このレイテンシを最小限に抑えるために
フレーム長は短くしておく必要がある。フレーム長とレ
イテンシとがバランスしていないシステムにおいて、ス
ロット移行境界に関連する通信オーバーヘッドと、スロ
ット移行速度に関連するハードウェアの複雑性は最小に
はならない。

【０００５】さらに、フレームベースのＴＤＭＡ構造の
固定された特性により、いずれの対応（サポート）され
る多重アクセス性能の供給においても制約が生じるおそ
れがある。たとえば、固定のＴＤＭＡフレーミング構造
では、サービスを受ける受信者の数の予測不能性が高い
場合には個々の受信者の余分な再スロット化が必要とな
ることがある。また、あるセットの受信者においてデー
タレートにばらつきがあったり、受信者ごとにデータレ
ートに時間的なばらつきがあったり、あるいは通信密度
の地形的な分布が予測不能である場合にも個々の受信者
の余分な再スロット化が必要となることがある。

【０００６】最後に、従来のシステムにおいて、１個の
セルにわたって相当量のゲインのばらつきまたは信号の
ばらつきがあることがある。その結果、１つのセル内の
所定のユーザ、特に、低ゲインであり、またはアンテナ
ビームが最適に指向しないおそれのあるセルの隅にいる
ユーザは不利になる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】多重アクセス通信シス
テムについて当業界において周知の技術に基づき、レイ
テンシおよびバッファリングの影響を低減するとともに
地上ユーザの信号ゲインを最適化した通信システムが非
常に望ましい。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の一態様では、ア
ンテナを搭載したユニットを備えた通信システムであっ
て、アンテナが送信機と、地球の所定の領域上の複数の
ビームカバレッジエリアにおいてビームに沿って無線周
波数（ＲＦ）エネルギーを放射する手段とを有する通信
システムが提供される。各ビームはビームのパワーがピ
ークにおいて最も強力であるピークを有し、ピークが、
所定の長さを有する半径によって画定されるエリアを照
射する。本通信システムは、パケットデータを有するＲ
Ｆ信号を受信する端末局（ステーション）を有する選択
されたユーザを含み、この端末局が、選択されたユーザ
位置データを上記ユニットに通信し、このユニットから
パケットデータを受信する。また、本通信システムは、
パケットデータを有するＲＦ信号を上記ユニットにおい
て受信し、選択されたユーザにパケットデータを送信
し、これにより、アンテナビームピークは選択されたユ
ーザを直接的に指向する。あるいは、本通信システムは
複数個の送信機を備え、この送信機が同時送信を行い、
かつ同一チャネル干渉を減少するように調整されること
が可能である。

【０００９】また、本発明の一態様では、通信システム
の製造方法が提供される。本方法は、所定の位置に設置
されたユニットを提供し、衛星に設けられたアンテナを
含むステップを含み、このアンテナが送信機を有し、か
つ地球の所定の領域上の複数のビームカバレッジエリア
においてビームに沿って無線周波数（ＲＦ）エネルギー
を放射する。ビームのパワーがピークにおいて最も強力
であるピークを有するビームを提供し、ピークは、ビー
ムカバレッジエリアの焦点から広がる所定長の半径を有
する。端末局を有する選択されたユーザを提供し、端末
局は、位置データを上記ユニットに通信し、このユニッ
トからパケットデータを受信する。パケットデータを有
するＲＦ信号をユニットにおいて受信し、パケットデー
タを有するＲＦ信号を選択されたユーザにユニットから
送信し、これによりアンテナビームピークが選択された
ユーザに直接指向される。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に、添付図面を参照して本発明
を説明する。

【００１１】簡単に言えば、本発明は、「ポイント・ア
ンド・シュート(point and shoot)」通信データ送信に
より送信ダウンリンクレイテンシ、バッファリングおよ
びゲイン分布のばらつきが緩和される多重アクセス通信
システムおよびその製造方法に関する。

【００１２】本発明は、「ポイント・アンド・シュー
ト」送信方法を単一または多重同時送信機システムに使
用した多重アクセス通信システムを開示する。「ポイン
ト・アンド・シュート」送信方法は、通常、衛星カバレ
ッジエリア内の単一のユーザが、直接このユーザにアン
テナビームを指向することによって、特定アンテナビー
ムのダウンリンク信号を特定のデータ量子（カンタム：
quantum）間隔で受信する場合に記述される。ビーム
は、ユーザからユーザへホップして、衛星カバレッジエ
リアすべてにサービスを行う。本発明の原理が、多数の
タイプの通信システムに適用可能であることは、当業者
であれば理解するはずである。しかしながら、上述した
ように、本発明は、具体的には衛星ベースのシステムに
関連するものであり、特に多重アクセス衛星ベースのシ
ステムに関連する。

【００１３】図１（ａ）に全体を示すように、本発明の
多重アクセス衛星ベースのシステム５は、地球上方の空
間に設置された衛星１０と、衛星１０に搭載されたアン
テナ１２とを有する。アンテナ１２は、地球の所定のカ
バレッジ領域１８上の複数の場所においてビーム１４に
沿って無線周波数（ＲＦ）エネルギーを放射する。図１
（ｂ）を参照して、衛星１０は、アップリンク２４にお
いて通信データ（パケットデータ）を受信し、ビーム１
４のピーク１６を選択されたユーザ２２に直接指向する
ことによってダウンリンク２６においてパケットデータ
を選択されたユーザ２８に送信する。好ましい実施形態
の目的で、アンテナ１２はフェーズドアレイアンテナで
ある。しかしながら、代替として、アンテナ１２は多重
ビームを放射することが可能なマルチビームまたは同様
のアンテナとしてもよい。また、衛星システム５は、対
地静止軌道（ＧＥＯ）、地球周回中軌道（ＭＥＯ）また
は地球周回低軌道（ＬＥＯ）システムとしてもよいこと
に留意することは重要である。

【００１４】具体的には、図２に示すように、衛星１０
は、図示しない別の衛星からアップリンク２４またはク
ロスリンク２５を介して衛星１０と通信する複数の可能
性のあるリソース（資源）からデータを受信しているパ
ケットスイッチ３０を有する。パケットスイッチ３０
は、パケットヘッダ４４を読み出し、パケットデータ３
８を衛星１０に搭載されたダウンリンクアンテナ１２に
ルーティング（経路選定）する。パケットヘッダ４４
は、ユーザ宛先（パケット宛先）４０、送信優先順位デ
ータ４２などの情報を有することが可能であり、これら
が後でダウンリンクアンテナ１２により使用され、パケ
ットデータ３８を選択されたユーザ５２に送信する。

【００１５】ダウンリンクアンテナ１２は、プロセッサ
３２および送信機３４を利用する。プロセッサ３２は、
ユーザ宛先データ４０、送信優先順位データ４２および
パケットデータ３８をパケットスイッチ３０から受信す
る。プロセッサ３２は、パケットデータ３８を固定長の
通信バッファ３６に格納する。通信バッファ３６に格納
されたパケットデータ３８は送信を待って、先着順送信
(first-received first-transmitted)に基づいて格納さ
れることが一般的であるが、送信優先順位により格納さ
れてもよい。パケットデータ３８が送信優先順位により
格納される場合には、プロセッサ３２は、パケット宛先
および送信優先順位に基づいてデータパケット３８の送
信を調停（アービトレーション）および監視（モニタ）
し、これにより、最も高い優先順位を有するデータパケ
ット３８が、先に送信できるように送信バッファ３６の
前方に移動される。

【００１６】送信バッファ３６の保持に加えて、プロセ
ッサ３２は、アンテナ１２にコマンドを送信する。アン
テナ１２は、高速かつ短期間の指向要件を有するため、
それ自体をパケットごとに頻繁に再指向する必要があ
る。高速の指向要件に対応するため、プロセッサ３２
は、ほぼリアルタイムでアンテナ１２にコマンドを送信
できるようにする必要がある。すなわち、衛星１０は、
選択された地上ユーザ５２宛のデータパケット３８をほ
ぼリアルタイムで送信できる必要があるとともに、選択
された地上ユーザ５２は、衛星１０に自分の位置を通信
できるようにする必要がある。図４（ａ）に示すよう
に、固定のユーザ５２は、その位置を一旦決定し、この
情報を、サービスログオンにおいて自分の端末局５１を
介して衛星１０に通信できることが好ましい。そして、
この位置は、ユーザ５２が衛星１０のカバレッジエリア
内にいなくなるまで、衛星１０搭載のテーブルまたは同
様の構造に格納され、保持される。ユーザ５２が移動し
ている場合、その位置は周期的（定期的）に衛星１０に
通信される必要がある。

【００１７】好ましくは、図４（ｂ）に示すように、全
地球測位衛星（ＧＰＳ）受信機５３は、移動する地上ユ
ーザ５２の端末局５１に設置される。まず衛星１０のサ
ービスにログオンすると、端末局５１は、全地球測位衛
星５７から受信された地上位置データを衛星１０に通信
する。衛星１０は、地上のネットワーク制御センタ（Ｎ
ＣＣ：network control center）５５によりユーザ５２
を認証する。ＮＣＣ５５は、衛星１０が地球の上方を移
動するか、あるいはユーザ５２が地球上で移動すると更
新される地上ユーザ位置データの大容量テーブルを保持
することができる。ＮＣＣ５５は、衛星の視界内にいる
ユーザのみについての地上ユーザ位置データを衛星１０
に定期的に通信し、この情報を衛星１０が、搭載してい
るテーブルに格納する。

【００１８】図２を参照して、衛星プロセッサ３２は、
ハードウェアまたはソフトウェアのいずれかを介してテ
ーブル検索または同様の処理により、パケットユーザ宛
先４０を、ビーム指向角４６を形成する対応の仰角およ
び方位角にマッピングする。このビーム指向角４６はそ
の複合（コンポジット）２次元に分離され、これが方位
角と仰角であり、アンテナ１２は地球上の所望の地点を
指向するように機械的及び電気的に方向制御（ステアリ
ング）される必要がある。衛星アンテナ１２の仰角（指
向仰角(elevation pointing angle)）および方位角は、
周知の共通に使用される指向アルゴリズムにより地上ユ
ーザ位置データから算出される。一般に、衛星は、地球
に対して固定方位を保持する。この固定方位の保持方法
は、「位置保持(station keeping)」と称され、各種の
星、太陽および地球の縁の位置を監視または追跡するこ
とによって達成可能である。これらの位置を追跡するこ
とによって、衛星１０は、その本体の地球に対する固定
方位を保持することができる。衛星１０は、衛星アンテ
ナ１２が衛星本体に固定される機械構造であるため、ア
ンテナ機械構造１２と地球上の任意の地点とのビーム指
向角４６を算出することができる。

【００１９】パケットデータ３８がアンテナ送信機３４
に到着するほぼそのとき、ビーム指向角４６は、送信機
３４にコマンドを送信し、選択されたユーザ５２にアン
テナビーム５０のピーク４８を指示する指向角４６を有
するアンテナビーム５０が形成される。選択されたユー
ザ５２の端末局５１が、アンテナ１２の最大ゲインより
１ｄＢの２／５ないし１／３程度小さいアンテナビーム
５０のパワーを受信すると、アンテナビーム５０のピー
ク方向４８は、選択されたユーザ５２に「指向」され
る。たとえば、図５に示すように、３ｄＢのビーム幅ア
ンテナのピーク方向は、ビームの焦点軸６４を中心に測
定されるビーム幅６２のほぼ４０％である領域６０によ
り画定可能である。従来のシステムにおいて、ビーム
は、セルの所定エリア内に存在し、セルの周縁にいるユ
ーザは、ビームの全パワーを受信できない。逆に、ビー
ムのピークをセル内のユーザに直接指向することによっ
て、３．５ｄＢ〜４．５ｄＢのゲイン性能が達成され、
衛星パワー資源要件は２倍以上低減される。

【００２０】図２を参照して、衛星１０は、割り当てら
れた通信チャネル５４上で通信データのパケット（以
下、パケットデータと称する）３８を送信する。アンテ
ナビーム５０に対応するキャリア周波数を用いて、パケ
ットデータ３８を選択されたユーザ５２に通信する。通
信チャネル５４の全体性能を向上させるために、本発明
は、時間ベースの多重アクセスプロトコルの使用を例証
することが好ましい。具体的には、ビーム５０は、選択
されたユーザ５２を、ユーザのパケットデータ３８がバ
ースト通信される期間（Ｎ個のタイムスロット）指向
し、新たに形成されたビームが次のユーザを指向すると
上記記載のプロセスにより別のビームが形成される。な
お、他の多重アクセス技術を用いて本通信システムの全
体チャネル性能を向上させるようにしてもよいことに留
意することが重要である。たとえば、時間および周波数
ベースの多重アクセスプロトコルを使用してもよい。

【００２１】あるいは、図３に示すように、アンテナ１
２は、多重同時送信機３４を含んで構成されてもよい。
図２に図示される単一の送信システムと対比して、プロ
セッサ３２は、共通チャネル干渉をなくすように、多重
送信機３４により形成されるビームを調停および制御し
なければならない。換言すれば、多重送信機は、同一の
ビームカバレッジエリアにおいて同一の時間および周波
数帯域で「ポイント・アンド・シュート」しなくてもよ
い。プロセッサ３２は、送信に先立って各送信機におい
てデータパケットを（分離角に基づいて）選択的にキュ
ーイング（待ち行列制御）することによって多重同時送
信機３４を調停および制御する。具体的には、２個の送
信機間の分離角は次式により算出される。

【数１】｜Ａ_s｜＝ａ_x−ａ_y 式中、｜Ａ_s｜＝分離角（絶対値）ａ_x＝送信機_xビーム指向角ａ_y＝送信機_yビーム指向角分離角Ａ_sは、所定の最小分離角と比較され、分離角Ａ_s
がこの所定の最小分離角より小さい場合、共通チャネル
干渉の条件が満たされる。この場合、プロセッサ３２
は、最小分離角が達成されるまで１つ以上のキュー（待
ち行列）３６においてパケット３８を再配列する。

【００２２】図６（ａ）および（ｂ）を参照して、本発
明の代替の実施形態によれば、図２の衛星システム１０
と同様の動作の移動基地局６８を有する地上ベースの通
信システム６６が図示される。通信システム６６は、図
６（ｂ）に示すように、好ましくは山頂、建造物の先端
または同様の高所に設置される移動リンク基地局６８を
含んで構成される移動加入者フォワードリンクシステム
である。移動リンク基地局６８は、セルラネットワーク
インタフェース７２を介して移動リンク基地局６８に通
信する複数の可能性がある資源からデータを受信してい
るパケットスイッチ７０を有する。パケットスイッチ７
０は、パケットヘッダ７４を読み出し、基地局６８に設
置された送信アンテナ７８にパケットデータ７６をルー
ティングする。パケットヘッダ７４は、ユーザ宛先８
０、送信優先順位データ８２などの情報を有することが
可能であり、これらが後で送信アンテナ７８により使用
され、パケットデータ７６を選択されたユーザ８４に送
信する。

【００２３】送信アンテナ７８は、図２と同様のプロセ
ッサ８６および送信機８８を用いる。プロセッサ８６
は、ユーザ宛先データ８０、送信優先順位データ８２お
よびパケットデータ７６をパケットスイッチ７０から受
信する。プロセッサ８６は、パケットデータ７６を固定
長の送信バッファ９０に格納する。送信バッファ９０に
格納されたパケットデータ７６は送信を待って、先着順
送信に基づいて格納されることが一般的であるが、送信
優先順位により格納されてもよい。パケットデータ７６
が送信優先順位により格納される場合には、プロセッサ
８６は、パケット宛先および送信優先順位に基づいてデ
ータパケットの送信を調停および監視し、これにより、
最も高い優先順位を有するデータパケット７６が、先に
送信できるように送信バッファ９０の前方に移動され
る。

【００２４】送信バッファ９０の保持に加えて、プロセ
ッサ８６は、それ自体を選択されたユーザ８４にパケッ
トごとに再指向するようアンテナ７８にコマンドを送信
する。ユーザ８４は移動しているため、その位置は定期
的に移動リンク基地局６８に通信される。全地球測位衛
星受信機９２は、移動する地上ユーザ８４の端末局９４
に設置される。端末局９４は、ＧＰＳ衛星５７から受信
された地上位置データの移動リンク基地局６８への通信
を、基地局セルラネットワークインタフェース７２への
ログイン時に、且つユーザ８４がサービスを受けている
期間中、定期的に行う。基地局６８は、この地上位置情
報を内部テーブルに格納する。

【００２５】前述の実施形態において記載された方法に
より、パケットデータ７６がアンテナ送信機８８に到着
するほぼそのとき、ビーム指向角９８が決定される。ビ
ーム指向角９８は、送信機８８にコマンド送信され、選
択されたユーザ８４にアンテナビーム１００のピークを
指示する指向角９８に対応するアンテナビーム１００が
形成される。基地局６８の周辺のいずれの場所にもサー
ビスを提供するために、アンテナ７８は、広域の視界
（たとえば、３６０度）にわたって指向できることが好
ましい。移動リンク基地局６８は、割り当てられた通信
チャネル９６上で通信データのパケットまたはパケット
データ７６を送信する。アンテナビーム１００に対応す
るキャリア周波数を用いて、好ましくは上述した多重ア
クセス技術のいずれかにより、パケットデータ７６を選
択されたユーザ８４に通信する。なお、アンテナ７８
は、図３に図示され上述したように使用される多重同時
送信機をさらに含んでもよいことに留意することが重要
である。

【００２６】本発明の各実施形態により上述したよう
に、「ポイント・アンド・シュート」式多重アクセス通
信システムにはいくつかの利点がある。「ポイント・ア
ンド・シュート」システムは、衛星フットプリントにお
ける通信密度のばらつき、地球周回低軌道（ＬＥＯ）衛
星システムにおいて発生するフットプリント内の経時的
な密度変化など、非常に変化しやすい通信パターンに柔
軟に対応することができる。この柔軟性は、通信時間お
よび任意のユーザまたはユーザ群に送信されるデータ量
がデータフレームの固定部分に制約されない場合に得ら
れる。さらに、開示されたシステムでは、送信機が所与
のユーザ向けに使用されるスロット数を一方向で増減で
きる柔軟性を有するため、動的データレートのばらつき
（すなわち、帯域幅要求）に対応するため、送信機と受
信機の間の資源制御が少なくて済む。単一のユーザまた
はユーザ群に送信されるデータは、一例において送信機
の容量すべてを採用するとともに、次の例においては容
量を全く使用しないようにすることができ、送信機と受
信機の間の資源制御の必要がなくなる。

【００２７】上記の教示に照らして、本発明の変形およ
び変更が多数可能である。したがって、特許請求の範囲
において、特に上記に記載されない限り本発明が実施可
能であることが理解されるはずである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１ａは、本発明に係る衛星ベースの多重アク
セス通信システムを示す。図１ｂは、図１ａに示す衛星
ベースの多重アクセス通信システムの拡大図を示す。

【図２】本発明に係る単一送信通信システムの主要な機
能を実行するパケットスイッチ、プロセッサおよびアン
テナをブロック図で示す。

【図３】本発明に係る多重同時送信通信システムの主要
な機能を実行するパケットスイッチ、プロセッサおよび
アンテナをブロック図で示す。

【図４】図４ａは、本発明に係る、固定の地上位置デー
タを通信衛星に通信するユーザを示す。図４ｂは、本発
明に係る、地上移動位置データを通信衛星に通信するユ
ーザおよびネットワーク制御センタを示す。

【図５】本発明に係るビームピークエリアを示す。

【図６】図６ａは、本発明の代替の実施形態に係る、単
一送信通信システムの主要な機能を実行するパケットス
イッチ、プロセッサおよびアンテナをブロック図で示
す。図６ｂは、本発明に係る、地上移動位置データを移
動基地局に通信するユーザを示す。

【符号の説明】

３０入力記憶ブロック３６フレーム転送回路４０ドライブ記憶ブロック４４ＤＣバランスブロック５２ピクセルドライバ８４ＤＣバランスブロック

フロントページの続き (72)発明者コンスタンティノス・マクリジアニスアメリカ合衆国カリフォルニア州90503, トーランス，スティーヴアン・ストリート 5012 (72)発明者マーク・ケイ・クリストファーアメリカ合衆国カリフォルニア州90278, リダンド・ビーチ，ハンティントン・レイン 2000，アパートメントナンバー２ (72)発明者マーク・キンティスアメリカ合衆国カリフォルニア州90266, マンハッタン・ビーチ，ヴォーアヒーズ・アベニュー 1636 Ｆターム(参考） 5K067 AA03 CC08 EE02 EE08 FF03 GG02 GG06 HH22 JJ56 KK02 5K072 BB02 BB13 BB18 BB23 BB27 CC03 CC04 DD02 DD03 DD06 DD07 DD11 DD15 EE04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アンテナを含み、視界を有するユニット
であって、地球の所定の領域上にビームカバレッジエリ
アを有するとともに、ビームのパワーが最も強いピーク
を有する該ビームに沿って無線周波数（ＲＦ）エネルギ
ーを放射する手段を有する該ユニットと、前記ユニットにおいて、パケットデータを含むＲＦ信号
を受信する手段と、選択された局位置データを前記ユニットに通信する手段
と、前記ユニットからパケットデータを受信する手段
と、を備える端末局と、前記アンテナにおいて、前記端末局を直接的に指向する
ように前記ビームパワーピークを配向する手段と、を備
える通信システム。
【請求項２】前記ユニットは地球上方の空間に設置さ
れる衛星である、請求項１記載の通信システム。
【請求項３】前記ユニットは地上基地局である、請求
項１記載の通信システム。
【請求項４】前記ビームパワーピークは、前記アンテ
ナの最大ゲインより１ｄＢの約２／５ないし１／３小さ
い、請求項１記載の通信システム。
【請求項５】前記位置データ通信手段は、前記端末局において、全地球測位データを受信する手段
を有する受信機と、前記端末局において、前記全地球測位データを前記ユニ
ットに送信する手段と、を備える、請求項１記載の通信
システム。
【請求項６】前記位置データ通信手段は、所定エリア
内の端末局の位置を認証する手段と、前記ユニットの視
界内の端末局について端末局位置データを前記ユニット
に周期的に送信する手段と、をさらに備える、請求項５
記載の通信システム。
【請求項７】前記ＲＦ信号受信手段は、端末局宛先および送信優先順位を含む送信データを前記
パケットデータから抽出する手段と、前記宛先および送信優先順位にしたがって前記パケット
データを送信機パケットバッファに格納する手段と、前記宛先および送信優先順位に基づいてパケット送信を
監視し、調停する手段と、を備える、請求項１記載の通
信システム。
【請求項８】アンテナを含み、視界を有するユニット
であって、各々が地球の所定の領域上にビームカバレッ
ジエリアを有するとともに、ビームのパワーが最も強い
ピークを有する複数のビームに沿って無線周波数（Ｒ
Ｆ）エネルギーを放射する手段を有する該ユニットと、前記ユニットにおいて、パケットデータを含むＲＦ信号
を受信する手段と、各々の端末局が、選択された局位置データを前記ユニッ
トに通信する手段と、前記ユニットからパケットデータ
を受信する手段と、を備える複数の端末局と、前記アンテナにおいて、前記端末局の１つを直接的に指
向するように前記ビームパワーピークを配向する手段
と、を備える通信システム。
【請求項９】前記ビームパワーピークはそれぞれ、前
記アンテナの最大ゲインより１ｄＢの約２／５ないし１
／３小さい、請求項８記載の通信システム。
【請求項１０】前記位置データ通信手段は、前記端末
局の各々において、全地球測位データを受信する手段を
有する受信機と、前記端末局の各々において、前記全地球測位データを前
記ユニットに送信する手段と、を備える、請求項８記載
の通信システム。
【請求項１１】前記位置データ通信手段は、所定のエ
リア内の端末局の位置を認証する手段と、前記ユニット
の視界内の端末局について端末局位置データを前記ユニ
ットに周期的に送信する手段と、をさらに備える、請求
項１０記載の通信システム。
【請求項１２】前記ＲＦ信号受信手段は、端末局宛先および送信優先順位を含む送信データを前記
パケットデータから抽出する手段と、前記宛先および送信優先順位にしたがって前記パケット
データを送信機パケットバッファに格納する手段と、前記宛先および送信優先順位に基づいてパケット送信を
監視し、調停する手段と、を備える、請求項８記載の通
信システム。
【請求項１３】前記複数のビームに沿って無線周波数
（ＲＦ）エネルギーを放射する手段は、複数の同時送信
機をさらに備える、請求項８記載の通信システム。
【請求項１４】前記ユニットは、共通チャネル干渉を
除去するように前記複数の送信機を調整する手段をさら
に備える、請求項２５記載の通信システム。
【請求項１５】前記送信機調整手段は、前記送信機間でパケット端末局宛先を比較し、第１のビ
ーム指向角が第２のビーム指向角と比較されて生成され
る分離角を決定する手段と、前記分離角を所定の最小分離角と比較する手段と、前記分離角と前記所定の最小分離角との比較に基づい
て、送信機間でパケットデータを再配列する手段と、を
備える、請求項１４記載の通信システム。
【請求項１６】多重アクセス通信システムにおいてレ
イテンシおよびバッファリングを低減する方法であっ
て、アンテナを含むユニットを所定の位置に設置するステッ
プと、地球の所定の領域上にビームカバレッジエリアを有する
とともに、ビームのパワーが最も強いピークを有する該
ビームに沿って前記アンテナから無線周波数（ＲＦ）エ
ネルギーを放射するステップと、パケットデータを含むＲＦ信号を前記ユニットにおいて
受信するステップと、端末局を直接的に指向するように前記ビームパワーピー
クを配向するステップと、前記ユニットから前記端末局に前記パケットデータを送
信するステップと、を含む、方法。
【請求項１７】前記端末局を直接的に指向するように
前記ビームパワーピークを配向するステップは、前記端
末局において受信される前記ビームパワーが前記アンテ
ナの最大ゲインより１ｄＢの約２／５ないし１／３少な
いように前記ビームを配向するステップをさらに含む、
請求項１６記載の方法。
【請求項１８】前記位置データを通信するステップ
は、前記選択された端末局において全地球測位データを受信
するステップと、前記全地球測位データを前記ユニットに送信するステッ
プと、をさらに含む、請求項１６記載の方法。
【請求項１９】前記端末局が所定エリア内であること
を認証するステップと、前記ユニット視界内の端末局について端末局位置データ
を前記ユニットに周期的に送信するステップと、をさら
に含む、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】パケットデータを含む前記ＲＦ信号を
受信するステップは、局宛先および送信優先順位を含む送信データを前記パケ
ットデータから抽出するステップと、前記宛先および送信優先順位にしたがって送信機パケッ
トバッファに前記パケットデータを格納するステップ
と、前記宛先および送信優先順位に基づいてパケット送信を
監視および調停するステップと、を含む、請求項１６記
載の方法。