JP2003510951A

JP2003510951A - マルチビーム衛星通信システム

Info

Publication number: JP2003510951A
Application number: JP2001527472A
Authority: JP
Inventors: トーマスイー．シャロン、; トーマスエス．テイラー、; ウィリアムアール．ハフナー、; スティーブンエイチ．リッグ、; ジェイムズエム．ハウエル、
Original assignee: EMS Technologies Inc
Current assignee: EMS Technologies Canada Ltd
Priority date: 1999-09-27
Filing date: 2000-09-21
Publication date: 2003-03-18
Also published as: AU7830600A; WO2001024408A2; EP1247353B1; ES2203519T3; DE60003950T2; EP1247353A2; US20040166801A1; WO2001024408A9; ATE245322T1; DK1247353T3; AU775387B2; WO2001024408A3; US6704543B1; DE60003950D1; PT1247353E

Abstract

(57)【要約】地上ユーザターミナルとハブと静止衛星とを含む衛星通信システムである。衛星は地球上にスポットビーム有効範囲地域のネットワークを作成する。１つのハブと少なくとも１つの地上ターミナルは少なくとも２つのスポットビームのそれぞれの内部に位置する。第１ユーザターミナルは第１信号プロトコルに従ってアップリンク信号を衛星を介してハブに伝送する。第２ユーザターミナルは第２信号プロトコルに従って衛星を経たハブからのダウンリンクスポットビームを介してダウンリンク信号を受け取る。ハブは第１または第２ユーザターミナルと同じスポットビーム有効範囲地域内に位置するか、又は、異なるスポットビーム有効範囲地域内に一緒に位置しても差し支えない。衛星に搭載された選択的周波数、及び／又は、偏極経路指定機能を介して、「ペアレント」ビーム内に位置するハブは、ペアレントビーム内のユーザターミナルと指定された周波数及び偏極において通信することが可能であり、異なる周波数、及び／又は、偏極上の他の「デペンデント」ビーム内ユーザと通信することが可能である。この経路指定機能はペアレントとデペンデント間の利用可能なバンド幅全体を割り当てる。周波数再使用及びシステムの全容量を最大限化するように本システムは各ハブと衛星との間の非同期通信を作動可能化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】（関連出願）本出願は１９９９年９月２７日提出の米国暫定特許第６０／１５６，１７０号
に対して優先権を主張する。

【０００２】（技術分野）本発明は合衆国本土の選択的有効範囲を提供するために制止地球軌道衛星から
の多重スポットビームを用いる衛星通信システムに関し、更に詳細には、周波数
の再利用を最大限化するために全てのスポットビーム内で各ハブと衛星間の非同
期通信を可能にするハブ受信衛星を有するシステムに関する。

【０００３】（発明の背景）インターネットの急速な成長と標準電話線及びローカルケーブルプロバイダか
らの高速接続不可用性は代替高速モード通信の激しい探索に帰着している。衛星
通信（「ＳＡＴＣＯＭ」）システムは高速デジタル通信新規リンクの提供手段と
しての従来型陸上基地発進通信システムの代置に関して自然淘汰されている。

【０００４】一般的なＳＡＴＣＯＭシステム構成を図１から３に示す。図１は同一ビーム内
に位置する２つの地上ターミナルを対象とするＳＡＴＣＯＭ「ベントパイプ」構
成を示す。ベントパイプ構成においては、第１地上ターミナル１０２はアップリ
ンク周波数バンド上の信号をＧＥＯ衛星１０８に送る。ＧＥＯ衛星は、信号を受
け取ると、当該信号の周波数をダウンリンク周波数にシフトし、当該信号を第２
地上ターミナル１０４へ再送信する。「ベントパイプ」構成ではオンボード処理
機能を備えた衛星を必要とせず、衛星は一方の地上ターミナルからもう一方の地
上ターミナルへのリレーとして作用するに過ぎない。衛星はオンボード処理機能
を備えていないので、「ベントパイブ」構成は一般に１つの単一ビーム１０６内
の使用に限定される。

【０００５】他の標準ＳＡＴＣＯＭ構成はＳＡＴＣＯＭ「ハブ」構成を掲載する図２に示さ
れる。「ハブ」構成においては、一連の地上ターミナル２０２、２０４、及び、
１つの単一ハブ２０６が１つの単一ビーム２０８内に配置される。ハブは２段ベ
ントパイプ構成として作用し、その中で、アップリンク信号はＧＥＯ衛星２１０
から中間地上ハブ２０６まで経路指定される。ハブはチャネルを割り当てるため
のローカル管理センタ及びネットワーク管理と関連した他の機能体として作用す
る。一般に、中間ストップは、ＧＥＯ衛星への往復通信に関連する通常の信号伝
播遅延に追加的な１／４秒を加える。この遅延追加は高品質電話サービスにとっ
ては受容できない事である。この追加遅延を回避するために、ハブ構成は「ベン
トパイプ」構成としても作動可能であり、この場合、ハブはバイパスされ、ダウ
ンリンク信号は第２地上ターミナルへに直接経路指定される。

【０００６】その上、ハブ構成内の地上ターミナルは一方通行の「ブロードキャスト」モー
ドにおいても作動可能であり、この場合、１つの単一地上ターミナルはアップリ
ンク信号をＧＥＯ衛星に送り、このＧＥＯ衛星はダウンリンクチャネル上での伝
送用に周波数をシフトする。ただし、衛星は、ダウンリンク信号を１つの単一地
上ターミナルへ単に伝送する代りに、ダウンリンクチャネルを介して当該ビーム
内の全ての地上ターミナルへ信号を「ブロードキャスト」する。

【０００７】更に、他の標準ＳＡＴＣＯＭ構成をＳＥＳＡＲＣＳＳＡＴＣＯＭシステム
の説明図である図３に示す。ＡＲＣＳＳＡＴＣＯＭシステムはダウンリンク信
号に関するＤＶＢ技術を高速衛星アップリンク信号と組み合わせる。ＡＲＣＳ
ＳＡＴＣＯＭシステムは標準ＫｕバンドＤＶＢダウンリンク３１４及び「ピギー
バック」Ｋａバンドペイロードを使用し、Ｋａバンドアップリンク３１６を個別
地上ターミナル３０４からルクセンブルク所在の単一ハブ３０６へ経路指定する
。ＡＲＣＳＳＡＴＣＯＭシステムはＫａバンド上に８個のビーム３０２を提供
し、各ビームは直径約５００マイルの足跡を地球上に作る。衛星３０８上の受信
アンテナの利得は高いので、１／２Ｗ送信機を備えた直径僅か７５ｃｍの皿が１
４４Ｋｂｐｓリターンチャネルデータレートを提供できる。８個のビーム全てか
らのＫａバンドアップリンクは処理するためにルクセンブルク所在の単一ハブに
戻される。Ｋｕバンド用のＤＶＢビデオデータはアップリンク信号３１２上でハ
ブ３０６から衛星にブロードキャストされ、ＫｕバンドＤＶＢトランスポンダを
用いてダウンリンク信号上で再度ブロードキャストされる。

【０００８】静止地球軌道（「ＧＥＯ」）衛星を使用する従来型のＳＡＴＣＯＭシステムは
一般に２つのタイプのサービスを提供する。即ち、（ａ）ＧＥＯ衛星は一方の地
上ターミナルからもう一方の地上ターミナルへ単に信号を中継するリレーモード
、及び、（ｂ）ＧＥＯ衛星が多数の地上ターミナルへ信号を送るブロードキャス
トモードである。「ベントパイプ」モードとしての知られているリレーモードに
おいては、地上ターミナルは１つのアップリンク周波数を用いて信号をＧＥＯ衛
星に送り、このＧＥＯ衛星は１つのダウンリンク周波数を用いて信号を第２地上
ターミナルへ再送信する。このモードを図１に示す。地球表面上におけるＧＥＯ
衛星の伝送フットプリントは大きいので、信号の電力密度は非常に小さい。これ
は、必要なアンテナ利得を達成するために、受信アンテナが直径１から３ｍに渡
る程度に十分に大きいことを必要とする。ただし、これらの大きいアンテナは実
際には大規模商業ユーザ用に限られる。個別消費者はこれらの大きい地上アンテ
ナのためにスペース及び経費を提供できない。個別消費者は例えば直接ブロード
キャスト衛星（ＤＢＳ）伝送に使用される通常直径１から２フィートのアンテナ
のような小さいアンテナに限って使用することを希望する。

【０００９】小さい地上アンテナはしばしば「ハブ」サービス用として作動し、ユーザのア
ップリンクは衛星から「ハブ」として知られている中間地上局へ経路指定される
。このサービスを図２に示す。ハブは、通常、チャネル及びネットワーク管理と
関連する他の機能を割り当てるローカルセンタとして作用する。この中間「スト
ップ」は往復伝送に関連する伝播遅延への追加的１／４秒を静止軌道に加えるこ
ととなり、従って、もう一方へ伝送する一方のターミナルにおける全遅延は約１
／２秒である。多くの場合、この遅延は、今日実現可能な高品質の電話にとって
は長過ぎると考察される。ＧＥＯ衛星はユーザダウンリンクがハブ伝送なしにも
う一方のユーザへ直接経路指定される「メッシュ」構成としても作動可能である
。

【００１０】ブロードキャストモードにおいて、ハブ又は「フィーダリンク」はブロードキ
ャスト信号の全スペクトルをＧＥＯ衛星に送り、次に、このＧＥＯ衛星は関心の
対象とされる領域へ信号を再度ブロードキャストする。ブロードキャストサービ
スにおいて、地上ターミナルはあらゆる信号のバンド全体を受信するものと仮定
されるので、全てのユーザは一般にほぼ等しい電力レベルにおいて伝送される同
じ信号を受け取ることに留意することが重要である。ブロードキャストスペクト
ルは幾つかのトランスポンダバンド幅に分割され、各バンド幅は多数の標準ＴＶ
チャネル、高精密度ＴＶ、または、データを運ぶことができる。このタイプの伝
送はケーブルと競合するサービスとしての標準ブロードキャストテレビジョンの
直接ブロードキャスト衛星（「ＤＢＳ」）において特に重要になった。

【００１１】一般に、ＧＥＯＳＡＴＣＯＭシステムはＣＯＮＵＳの完全な有効範囲を提供
するために直径約２，５００マイルの単一広域有効範囲ビームを使用する。従っ
て、地上アンテナに十分な信号強度を受信させるために、衛星上の送信機は単一
広域有効範囲ビーム内で適切電力密度を提供するに十分な電力を持たねばならな
い。しかし、これはＧＥＯ衛星のコスト及び複雑さを非常に増大する。

【００１２】地上ターミナルが十分信号強度を受け取ることを保証する他の方法は必要な利
得を達成するために大きい直径のアンテナを備えた地上局を使用することである
。しかし、アンテナの寸法が増大するにつれて、費用も増大する。従って、商業
用ユーザだけがこれらのアンテナを使用することができる。明らかに、この解決
方法は更に安価で美学的に一層快適であり更に小さいアンテナを要求する個々の
ユーザにとっては受容することが困難である。

【００１３】この問題を扱うために幾つかの試みが実施された。一解決方法は同じ地理的面
積をカバーするために１つの単一広域有効範囲を使用する代わりに幾つかの更に
小さいスポットビームを使うことである。スポットビームの寸法を小さくするこ
とにより、同じ全送信電力を維持しながら、各スポットビーム内の電力密度は増
大する。各スポットビーム内の電力密度が増大すると一層小さい地上アンテナの
使用を可能にする。

【００１４】しかし、スポットビームを使用する従来型システムは一般にシステム全体に対
して１つの単一ハブだけを使用する。例えば、ヨーロッパにおいては、欧州全体
の多重ビーム有効範囲を提供するためにＳＥはＳ１Ｈ及び１Ｋ衛星を使用するＡ
ＲＣＳシステムの配置を準備中である。Ａｓｔｒａ１Ｈは標準Ｋｕバンド直接−
Ｂａｎｄビデオブロードキャスト（「ＤＶＢ」）ダウンリンク及び個別ユーザＫ
ａバンドアップリンクをルクセンブルクに設置された単一中央ハブへ経路指定す
る「ピギーバック」Ｋａバンドペイロードを使用する。ＡＲＣＳシステムはＫａ
バンドアップリンク上の８個のビームを使用し、各ビームは欧州全体に対する完
全有効範囲を提供するために地球上に直径約５００マイルの足跡を有する。衛星
受信アンテナからこの高い利得が得られる結果として、１／２Ｗの送信機を備え
た直径７５ｃｍの地上アンテナは１４４Ｋｂｐｓリターンチャネルデータレート
を提供することができる。８個全てのビームからのＫａバンドアップリンクはル
クセンブルクにおける単一ハブに返される。ＤＶＢ用Ｋｕバンドデータはフィー
ダリンクから上方に向かいルクセンブルクハブから衛星へブロードキャストされ
、ＫｕバンドＤＶＢトランスポンダを備えた１つの単一ブロードキャストビーム
を介して８個のスポットビーム全てによってカバーされる地域へ下方にブロード
キャストされる。スポットビームを使用する単一ハブＡＲＣＳシステムを図３に
概略的に示す。

【００１５】現在計画中の他の衛星システムは異なるスポットビーム内の個別地上ターミナ
ル間にベントパイプモードを提供することを提案する。これらの衛星は一方のス
ポットビームからもう一方のスポットビームへ信号を経路指定するために衛星搭
載デジタル処理を使用することを計画し、それによって当該システムのコストを
非常に増大する。

【００１６】従って、当該技術分野には、ＣＯＮＵＳの少なくとも選定された地域をカバー
す多重スポットビームを使用するＳＡＴＣＯＭシステムが一般的に必要とされて
いる。更に、当該技術分野にあっては、全てのスポットビーム内にハブを備えた
ＳＡＴＣＯＭシステムも必要とされている。

【００１７】（発明の要約）本発明は地上ターミナル、ハブ、及び、地球のまわりの静止地球軌道（ＧＥＯ
）内に配置された少なくとも１つの衛星を備えたＳＡＴＣＯＭシステムを提供す
ることによって上述の必要性を満たす。ＧＥＯ衛星は選定された地域をカバーす
るスポットビームのネットワークを生成する。１つの単一ハブ及び少なくとも１
つの地上ターミナルが各スポットビーム内に所在する。明確に定義されたプロト
コルを使用するユーザターミナルはＧＥＯ衛星を介してアップリンク信号をハブ
に送ることができる。同様に、ユーザターミナルはＧＥＯ衛星を経たハブからの
ダウンリンクスポットビームを介して明確に定義された第２プロトコルを使用す
る信号も使用できる。例えば、地上ターミナルからのアップリンクは所与時間に
「オンライン」可能なユーザ数を最大限化するためにＭＦ／ＴＤＭＡ多重アクセ
ス方法を使用することが可能なはずである。対応するダウンリンク信号はビデオ
及びデータ両方の伝送をサポートする標準「ＤＶＢ−Ｓ」プロトコルを使用可能
なはずである。

【００１８】また、本発明は、幾つかの個別スポットビームが「ペアレント／ディペンデン
ト」作動モードにおいて１つの単一ハブを共有することになっている作動モード
をサポートすることも可能である。衛星に搭載された選択的周波、及び／又は、
偏極経路指定機能を介して、「ペアレント」ビーム内に位置するハブは指定され
た周波数及び偏極におけるペアレントビーム内のユーザターミナルと通信するは
ずであり、異なる周波数、及び／又は、偏極上の他の「デペンデント」ビーム内
ユーザと通信するはずである。この経路指定機能はこれらのペアレントとデペン
デントとの間の利用可能な全バンド幅を分割するはずである。衛星に搭載された
経路指定機能は搭載経路指定機能内に組み込まれたスイッチを介在させることに
よりペアレントとデペンデントの間の最終的な分離を可能にするように実現可能
なはずである。これは各ビーム内の利用可能なバンド幅を完全使用することを可
能にする。この展開方法はサービス提供開始に際して地上設備コストを制限する
ためにハブを更に漸進的に設置することを可能にするはずである。

【００１９】本発明はハブダウンリンクが「商業用」地上ターミナルの伝送用に使用される
第２プロトコルを使用する第２級サービスをサポートすることが可能である。商
業用地上ターミナルは遠隔現場からの高速データ伝送を容易にするためにアップ
リンク及びダウンリンク両信号に対してこの第２プロトコルを使用することが可
能である。このタイプのターミナルは、ローカルスポットビームモード又はブロ
ードキャストモードのいずれかにおいて全てのスポットビームに対して同時に、
ダウンリンク上において「居住用」ターミナルへ直接伝達することに関してハブ
の役割を果たすことが可能である。

【００２０】本発明は「ビーム内」及び「ビーム間」サービスも含むことが可能である。こ
の場合、システムの容量は協調ネットワーク作動管理センタ（「ＮＯＣＣ」）に
よって最適化される。ＮＯＣＣはビーム内及びビーム間両伝送に関する信号宛先
に基づいて個別地上ターミナルにアップリンク周波数及び偏極を割り当てること
が可能である。また、ＮＯＣＣは狭帯域アップリンク（居住用サービス）または
広帯域アップリンク（商業用サービス）に適合可能な周波数を割り当てることが
可能である。居住用及び商業用プロトコルはハブによって使用される２つのプロ
トコルにマッチする。アップリンクバンドの一部分は各サービスに割り当てられ
る。また、ＮＯＣＣは、通信リンクがビーム間であるか又はビーム内であるかに
基づいてサービスのタイプを指定するために周波数バンド及び偏極を割当てるこ
とが可能である。

【００２１】また、本発明はビーム間伝送用として適切なスポットビームへ信号を方向づけ
るルータを含むこともあり得る。本ルータは２つのモードの中の１つにおいて作
動可能である。第１に、ルータはアップリンク用に使用される周波数を選択する
ことにより当該スポットビームへ信号を方向付けることが可能である。その代り
に、ルータは信号の偏極に基づいて信号を該当するスポットビームへ方向付ける
ことも可能である。その上、ルータはブロードキャストモードと共に使用するこ
とも可能である。ブロードキャストモードに関しては、特定の周波数サブバンド
、及び／又は、偏極の選択はアップリンク信号を全てのダウンリンクビームへ経
路指定する。その代わりに、サブバンド、及び／又は、偏極は全てのダウンリン
クビームへの「ダブルホップ」再ブロードキャスト用にＮＯＣＣへ経路指定可能
である。

【００２２】本発明は更にシステム容量及び処理能力を最適化するために各ダウンリンクス
ポットビームにおいて電力制御を提供する。その上、個別スポットビームは小さ
くかつ局地限定された地域をカバーするので、局地の天候状態及び地理的場所は
各ビームに関する電力管理に要因として組み込み可能である。その上、電力管理
を利用することによって、人口密度の大きい中心部を包含するスポットビーム内
に更に多くのチャネルを割り当て、人口密度が更に小さい地域をカバーするスポ
ットビーム内に更に少ないチャネル数を割り当てることを可能にする。

【００２３】また、本発明は各スポット内の各ハブを他の全てのハブへ接続するために高速
広域ネットワークを提供することも可能である。高速ＷＡＮは高速光ファイバ、
従来型陸上線接続部、衛星リンク等であっても差し支えない。

【００２４】本発明が多重スポットビームを用いる従来のＳＡＴＣＯＭシステムの欠点を改
良し、かつ上述の利点を達成することは、典型的実施形態について以下に示す詳
細な記述及び添付図面と特許請求の範囲から明らかになるはずである。

【００２５】（典型的な実施の形態の詳細な説明）本発明は最大周波数再使用のために衛星の全てのスポットビーム内に１つのハ
ブを提供することが可能であり、全ての信号処理が接地上において達成されるこ
とを可能にする。全てのスポットビーム内に１つのハブを有するという概念はデ
ジタルビデオブロードキャスト（ＤＶＢ）ダウンリンクフォーマットを介した高
容量のローカルブロードキャスト／データサービスという概念にとっても必須で
ある。そうでなければ、多重スポットビーム内に一意的データをブロードキャス
トするために十分なアップリンク情報バンド幅に衛星ダウンリンクがアクセスす
ることは不可能である。直接ブロードキャスト衛星は非常に多数のユーザに対し
てブロードキャスト出来ないが、情報コンテンツに関する容量は僅かに約５００
Ｍｂｐｓｘ２（５００ＭＨｚバンド幅ｘ２偏極であるものと仮定する）である
か又は全有効範囲に関して１Ｇｂｐｓである。現在の創意に富んだ概念は約１０
０個のスポットビームを有するシステムを構想する。スポットビームの各々は２
つの偏極に関して〜７５０ＭＨｚバンド幅または１５０Ｇｂｐｓの潜在的容量を
持つ。

【００２６】また、全てのスポットビーム概念におけるハブは地上ターミナルアップリンク
とダウンリンク信号との間の変調フォーマットが異なることを可能にし（即ち、
アップリンクのＦＤＭＡ及びダウンリンクのＴＤＭＡ）、この差異は搭載デジタ
ル処理を実施するだけで既に達成されている。ただし、全てのスポットビーム内
にハブを配置することは衛星がオンボード処理機能なしに簡単な「ベントパイプ
設計」において作動することを可能にする。

【００２７】空間的に隔離されたスポットビームを使用することにより接触ビーム方法と比
較して増大したデータ容量を提供する最大周波数の再使用を可能にする。接触ビ
ーム技法の場合には、ビームが重複することによって周波数割当方法が必要とさ
れ、隣接ビームは当該バンドの僅かに一部分だけを使用する（４及び７サブバン
ド割当が普通である）。隔離スポットビーム技法は各ダウンリンクビームの分離
された電力管理によって異なるトラヒックパターン及び衛星電制限を収容するこ
とを可能にする。また、これは、ダウンリンクビーム間のＴＤＭＡスイッチング
技法によって達成可能であるが、衛星及び地上ターミナルの複雑さが増大するこ
とが犠牲にされる。

【００２８】図４はＣＯＮＵＳの少なくとも選定された地域の有効範囲を提供するためにス
ポットビームのネットワークを使用する典型的なＳＡＴＣＯＭシステムを示す。
ＣＯＮＵＳの上の静止地球軌道内に配置された衛星４１０または一連のこの種衛
星はスポットビーム４１５のネットワークを提供する。ブロードキャストビデオ
、遠隔地域ブロードキャストビデオ、及び、要請に応じた帯域幅を使用するイン
ターネットアクセスを提供するために、ＳＡＴＣＯＭシステムはＫｕバンド周波
数またはＫａバンド周波数またはこれら両方のいずれかにおいて動作可能である
。典型的ＳＡＴＣＯＭシステムは、小さいディッシュサイズを用いてアップリン
ク及びダウンリンク上で高いデータレートが獲得可能であるように、アップリン
ク及びダウンリンク信号の両方に関して狭いスポットビームを生成するＧＥＯ衛
星を使用することができる。例えば、アップリンク送信アンテナに関する実効放
射電力（「ＥＲＰ」）必要条件は一般に現在使用中のＫｕバンドＳＡＴＣＯＭの
１／１００及び発表済みＫａバンドシステムの１／１０である。

【００２９】図５は本発明の典型的実施形態によって用いられるＣＯＮＵＳのスポットビー
ム有効範囲パターンを示す。有効範囲パターンは一般にＣＯＮＵＳの選定された
地域をカバーする均等サイズのスポットビームで構成されたネットワークを含む
。一般に、各スポットビームの直径は７０マイルから１００マイルまでである。
スポットビームは、ＣＯＮＵＳの実質的に均一な有効範囲を提供するために均等
な間隔配置が可能である。その代わりに、スポットビームはＣＯＮＵＳの選定さ
れた地域に焦点合わせされることが可能である。

【００３０】図６は本発明の典型的実施形態を用いたＣＯＮＵＳに関する代替スポットビー
ム有効範囲パターンを示す。このパターンにおいて、サービスに関して高い需要
を持つ地域に関する有効範囲を提供するために均等サイズかつ均等間隔のスポッ
トビームのネットワークが構成される。その上、例えば北部平原州のように需要
が低い地域においては、有効範囲を提供するために、単一かつ更に大きいスポッ
トビームが使用可能である。比較的人口の少ない地域においてサービスに関する
需要が成長するにつれて、需要に適合させるために追加スポットビームが追加使
用されても差し支えない。

【００３１】加えて、スポットビームは、人口密度の非常に大きい地域に更に大きい有効範
囲を提供し、人口密度の少ない地域には比較的少ない有効範囲を提供するように
不均一分布状態において配置されることが可能である。更に、高度成長地域にお
いては需要を満たすように更に大きい追加有効範囲を提供するように、個別スポ
ットビームの間隔配置は動的に変更されても差し支えない。例えば、合衆国の東
部及び西部海岸の人口は北部平原州のそれよりも多い。従って、東及び西海岸に
沿ったスポットビームの密度は北部平原州全体に渡るスポットビーム密度よりも
大きい。ＳＡＴＣＯＭサービスに関する需要が増大するにつれて、追加有効範囲
を提供するために追加スポットビームが追加されることがあり得る。

【００３２】本発明によってサポートされるハブサービスの用途はデータ及び同報通信ブロ
ードキャスチングの両方に関するインターネットアクセスである。ＤＶＢフォー
マットに類似するプロトコルはシステムが選定されたタイプの交換可能性を提供
することを可能にする。各スポットビーム内におけるハブの使用によってサポー
トされる他のタイプのサービスは地域的データマルチキャスト／ブロードキャス
トであり、全てのローカルテレビ局は地域内ブロードキャストである。更に他の
サービスは国家データマルチキャスト／ブロードキャストであり、この場合、デ
ータブロードキャストは全てのスポットビームにおいて同じである。これは国家
的にテレビ放送化されたプログラミング、又は、国家的にブロードキャストされ
たデータキャストである。

【００３３】図７、８、９、１０、１７は本発明の典型的実施形態の説明図である。図７は
スポットビーム内モードにおいて作動中の全てのビーム７０２内にハブ７０６を
備えたマルチビームＳＡＴＣＯＭシステム２０を示す。ＳＡＴＣＯＭシステム２
０において、各スポットビーム７０２は他の全てのスポットビームから空間的に
隔離されている。これはＳＡＴＣＯＭシステム２０が最大周波再使用を達成する
ことを可能にする。これとは対照的に、ＳＡＴＣＯＭシステムに関して、スポッ
トビームは接触するか、または重複した隣接スポットビームからの信号である。

【００３４】隣接スポットビームからの妨害を克服するために、ＳＡＴＣＯＭシステム２０
は周波数割当を使用し、アップリンク及びダウンリンク信号７１０用に用いられ
る周波数バンドは一般に４個のサブバンドと７個のサブバンドの間の幾つかのサ
ブバンドに分割される。例えば、ＳＡＴＣＯＭシステムがＣＯＮＵＳをカバーす
るために４個の接触しているスポットビームを使用している場合には、アップリ
ンク及びダウンリンク周波数バンドは４個のサブバンドに分割されるはずである
。各スポットビームはアップリンク及びダウンリンク信号上において使用するた
めの個別サブバンド用に割り当てられる。周波数割当は隣接スポットビーム間の
妨害を制限するが、利用可能な実効バンド幅は４分の１だけ減少される。本発明
の実施形態に従って他の全てのスポットビームから各スポットビームを空間的に
隔離することにより、妨害は存在しない。従って、サブバンドは必要でなく、周
波数バンド全体が全てのスポットビーム内における使用に利用可能である。スポ
ットビームを空間的に隔離すると、信号伝送用として利用可能なバンド幅を係数
４だけ増加させる。

【００３５】ビーム内構成の場合には、地上ターミナル７０４及びハブ７０６は同一ビーム
内に位置している。ビーム内構成は上述の「ハブ」構成に類似する仕方において
作動する。単一地上ターミナル７０４はアップリンク周波数上の信号を衛星７０
８に伝送し、衛星はダウンリンク周波数上の信号を他の地上ターミナル７０４に
再伝送する。次に、衛星７０８はダウンリンク周波数上の信号を該当する地上タ
ーミナル７０４に送る。

【００３６】第１スポットビーム内の地上ターミナル７０４が第２スポットビーム内の地上
ターミナル７０４と通信しようとする場合には、第１地上ターミナルはアップリ
ンク周波数上の信号７１０を衛星７０８に伝送し、衛星はダウンリンク周波数上
の信号７１２を同一スポットビーム内のハブ７０６に再伝送する。次に、信号は
地上基調の高速広域ネットワーク（ＷＡＮ）７１４を介して第２地上ターミナル
と同じスポットビーム内のハブ７０６へ経路指定される。ハブ７０６はダウンリ
ンク周波数を介して第２地上ターミナルへ再伝送するためにアップリンク周波数
上の信号を衛星７０８に伝送する。

【００３７】同様の仕方において、一方通行のブロードキャスト信号は全てのスポットビー
ムに伝送されることも可能である。一方通行のブロードキャストは単一スポット
ビーム内に位置する地上ターミナルから発信されるはずである。ブロードキャス
ト信号はＧＥＯ衛星に伝送され、衛星は同一スポットビーム内に位置するハブに
ブロードキャストを再伝送する。信号はハブから、又は、ＷＡＮを介してネット
ワーク外のソースから発信するはずである。次に、ハブはブロードキャスト信号
をＧＥＯ衛星に伝送し、衛星はスポットビーム内の全ての地上ターミナルに信号
を再伝送する。

【００３８】図８はスポットビーム間構成において作動する典型的実施形態の説明図である
。この構成においては、ハブからハブへのリンク８１４内ＧＥＯ衛星８０８を介
してスポットビーム８０２内の各ハブ８０６は他のスポットビーム内の他のハブ
と通信する。これは第１スポットビーム内の個別ターミナル８０４が第２スポッ
トビーム内の個別ターミナル８０４と通信することを可能にする。先ず、第１ス
ポットビーム内の地上ターミナル８０４は信号をＧＥＯ衛星８０８に伝送し、衛
星は信号を第１スポットビーム内に位置するハブ８０６に再伝送する。ハブ８０
６は信号を経路指定する宛て先として該当するハブを決定する。一旦、信号処理
が完了し、信号が番号付けされたネットワークリンク８１６を介して該当するハ
ブに経路指定されると、信号は第１スポットビーム内ハブ８０６によってＧＥＯ
衛星８０８に伝送され、衛星は信号を第２スポットビーム内のハブ８０６に再伝
送する。最終的に、第２スポットビーム内の番号付けされたハブ８０６は信号を
第２スポットビーム内の該当する地上ターミナル８０４またはＧＥＯ衛星８０８
に伝送する。

【００３９】図９はビーム間ブロードキャスト構成において作動中の典型的実施形態の説明
図である。第１スポットビーム内のハブ９０６はアップリンク周波数上のブロー
ドキャスト信号９１０をＧＥＯ衛星９０８に伝送する。ＧＥＯ衛星９０８はブロ
ードキャスト信号９１０を受け取り、信号周波数をダウンリンク周波数にシフト
し、信号９１２を各スポットビーム９０２に再伝送する。ブロードキャスト信号
９１０は個別陸上基調ターミナル９０４から、又は、スポットビーム内に位置す
るハブ９０６のいずれかから発信される。各スポットビーム９０２内ハブ９０６
はネットワークリンク９１４を介して残りのハブと通信可能である。

【００４０】ブロードキャスト信号９１０は２つの方法の１つにおいて伝送可能である。第
１に、信号は、当該信号がそこで発生したスポットビーム内の地上ターミナルに
よって受信されることのみを意図したローカルブロードキャスト信号である。例
えば、更に大きいアトランタエリアにおいては、例えばローカルニュース放送の
ようなローカルブロードキャストは一般に比較的大きいアトランタエリア内の視
聴者によってのみ見られることを意図したものである。各通信社は、自社のブロ
ードキャスト信号を地上ターミナルから直接、又は、信号をスポットビーム内の
中央に位置するローカルハブを介して経路指定することが可能である。ローカル
ニュース放送信号はＧＥＯ衛星に伝送され、衛星は信号を比較的大きいアトラン
タエリア内に所在する視聴者に再伝送する。

【００４１】第２に、ブロードキャスト信号は全国放送用個別スポットビーム内の局所的生
成信号であるものとする。このシナリオの下では、個別地上ターミナル又は第１
スポットビーム内に位置するローカルハブはアップリンク周波数上のＧＥＯ衛星
にブロードキャスト信号を伝送する。次に、ＧＥＯ衛星はそこに所在する個別地
上ターミナルによって当該信号が受信される全てのスポットビーム内に当該信号
を放送する。ブロードキャスト信号のこのモードの例は例えばＣａｂｌｅＮｅ
ｗｓＮｅｔｗｏｒｋ（ＣＮＮ）（アトランタ、ジョージア州所在）のような全
国ニュースサービスである。アトランタ発信のＣＮＮブロードキャスト信号はＧ
ＥＯ衛星へ比較的大きいアトランタエリアに対する有効範囲を提供するスポット
ビーム内の個別地上ターミナルから伝送される。次に、ＧＥＯ衛星は同一スポッ
トビーム内の各地上ターミナルのみでなく、全てのスポットビーム内の各地上タ
ーミナルにも信号を再放送する。

【００４２】図１０はリモートハブブロードキャスト構成において作動中の典型的実施形態
の説明図である。再び、ＳＡＴＣＯＭシステムは衛星１００８から発信されて地
球表面を照射する一連のスポットビーム１００２を有する。少なくとも１つのス
ポットビーム１００２は１つの単一遠隔ハブ１００５のみを包含する。残りのス
ポットビーム１００２の各々は幾つかの地上ターミナル１００６及び１つの単一
ハブ１００４を包含する。一般に、リモートハブを包含するスポットビームは当
該ネットワーク内の他のスポットビームと同じサイズである。ただし、リモート
ハブは例えば北部平原州などのように衛星サービスへの需要が小さいＣＯＮＵＳ
の遠隔部分に位置していることもあり得る。この場合、リモートハブをカバーす
るスポットビームは残りのスポットビームよりもかなり大きいか又は小さいこと
もあり得る。

【００４３】リモートハブ１００５は指定されたあらゆるソースから発信する全国放送信号
１０１２受信可能である。この信号はＧＥＯ衛星１００８への伝送のためにＷＡ
Ｎ１０１４を介してリモートハブ１００５へ供給される。例えば、ブロードキャ
スト信号１０１２はＣＯＮＵＳ内の全ての地上ターミナルへ伝送されるように意
図された全国放送信号であっても差し支えない。例えば、ＮａｔｉｏｎａｌＢ
ｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇＣｏｍｐａｎｙ（ＮＢＣ）のようなナショナルニュー
スエイジェンシはそのブロードキャスト信号１０１０を全ての地上ターミナルへ
送り返すために当該信号をリモートハブからＧＥＯ衛星へ伝送する。その代りに
、全てのハブ１００４はＷＡＮ１０１４を介してリモートハブ１００５へ接続さ
れても差し支えない。次に、放送中のニュースが全国規模であることがローカル
イベントによって保証されさえすれば各ハブ１００４はローカルブロードキャス
ト信号を全国放送信号で送信するためにＷＡＮ１０１４を介してリモートハブ１
００５へ送ることが可能である。

【００４４】図１１は本発明の典型的実施形態に従って信号周波数に基づくスポットビーム
間構成のためのアップリンク信号及びダウンリンク信号の周波数割当の説明図で
ある。具体的に、一般に１８．３ＧＨｚから３０．０ＧＨｚまでの範囲に渡るＫ
ａバンド周波数１１０２に関する典型的周波数割当を図１１に示す。一般にＫａ
バンド周波数のアップリンク周波数バンド１１０４は約２８．３５ＧＨｚから約
３０．０ＧＨｚまでに渡り、ダウンリンク周波数バンド１１０６は約１８．３Ｇ
Ｈｚから約２０．２ＧＨｚまでに渡る。アップリンク及びダウンリンク周波数バ
ンドは更にサブバンドに分割可能である。第１サブバンド１１０８はブロードキ
ャスト伝送用に使用可能であり、３６ＭＨｚバンド幅全体に渡ってほぼ相称的な
データレートを提供するハブをサポートするために一般に７５０ＭＨｚの幅を持
つ。典型的な衛星通信システムをサポートするために図１１に定義される周波数
割当は周波数スペクトルの多くの種々異なる可能な割当の中のただ１つを表すこ
とを理解されたい。

【００４５】第２サブバンド１１１０は個別ターミナルからのＳＡＴＣＯＭ帰路チャネル用
に使用可能である。第２サブバンドは一般に幅２５０ＭＨｚであり、それぞれ１
ＭＨｚのバンド幅を持つ２５０個別地上ターミナルをサポートする。２つのサブ
バンド内の２つの個別バンド幅を使用すればＳＡＴＣＯＭシステムが大抵のイン
ターネットアクセスの特性である非対称データレート、即ち、送信機電力及び地
上ターミナル用ディッシュサイズを最小限化するための低速アップリンクデータ
レート及び高速ダウンリンクデータレートを持つことを可能にする。

【００４６】ＳＡＴＣＯＭ地上ターミナルは一般に高利得アップリンクスポットビームを提
供し、それによって、実効放射電力（ＥＲＰ）の高い地上ターミナルの必要性を
最小限化する。その上、ＳＡＴＣＯＭ地上ターミナルは高電力ＳＡＴＣＯＭ送信
機を狭いダウンリンクスポットビーム内に装備し、それによって、地上の受信ア
パーチャサイズを最小限化する。一般的なアップリンクデータレートは毎秒１−
２百万ビット（Ｍｂｐｓ）であることが構想され、一方、ダウンリンクは２０−
４０Ｍｂｐｓのピークレートを提供する。アップリンク空気インタフェースは一
般に更に低いデータレートを更に収容するために重ねられた時分割多重アクセス
（ＴＤＭＡ）を伴った周波数分割多重アクセス（ＦＤＭＡ）である。例えば、ダ
ウンリンク空気インタフェースはＭＰＥＧ−２ビデオ及びデータの組み合わせを
収容可能な完全受入れプロトコルＤＶＢ−Ｓであっても差し支えない。重要な点
はハブサービスが衛星搭載処理機能なしにアップリンク／ダウンリンク上の異な
る空気インタフェースを可能にすることである。

【００４７】ビーム内サービスに関して、地上ターミナルによって使用される第２アップリ
ンクバンドの一部分は「ビーム内」サービスに割り当てられ、△ｆ_２Ａと表され
る。次に、帯域のこの部分は各受信スポットビームの入力において濾波される。
ビーム間信号の指定はバンドの一部分を△ｆ_２Ｂと表示される「ビーム間」セグ
メントに拘束することによっても達成可能である。

【００４８】各地上ターミナル及びハブの周波数は当該システム内において割り当てられ、
かつ調整されるので、地上ターミナルばかりでなくハブまでも「ビーム内」及び
「ビーム間」通信を提供することが可能である。これはハブと同じアップリンク
フォーマットを使用する高速地上ターミナルについての新規概念の導入を可能に
する。この端末ターミナルは「商用」ターミナル又は「リモートハブ」と呼ばれ
る。これらのターミナルは異なる空気インタフェースを備えたアップリンクバン
ドの異なる部分を使用する地上ターミナルと同じ方法において「ビーム内」サー
ビス、或いは、「ビーム間」またはブロードキャストサービスへ送信することを
可能にする。例えば、１つのスポットビーム内の「リモートハブ」には「ブロー
ドキャスト」に割り当てられた周波数または偏極が割り当てられ、当該チャネル
は全てのダウンリンクビーム内へブロードキャスト（同時通信）される。

【００４９】図１２はスポット間ビーム構成用に使用される典型的な周波数基調ルータ回路
の説明図である。周波数基調ルータ回路は１つの単一ルータ１２２２に接続され
たｎ個の同じ回路によって構成され、ここに、ｎはＳＡＴＣＯＭシステムによっ
て使用されるスポットビームの個数である。第１及び第２両サブバンドを有する
アップリンク信号はアンテナ１２０２の１つを介してルータに入り、次に、線形
ＬＮＡ１２０４によって増幅される。次に、信号は１つの信号を２つの信号に分
割するデマルチプレクサ１２０６又は「ｄｅｍｕｘ」を経て通過する。第１信号
はビーム内経路指定のために用いられ、第１サブバンド△ｆ_１におけるブロード
キャスト信号及びビーム内セグメント△ｆ_２Ａ信号によって構成される。次に、
ビーム内信号はダウンコンバータ１２０８を通過し、ここで、周波数はダウンリ
ンク周波数にシフトされる。次に、ビーム内信号は電力調整回路１２１０を経て
通過し、ここで、出力伝送電力が設定される。次に、ビーム内信号は不必要なノ
イズを信号から除去するためにフィルタ１２１２において濾波される。最終的に
、信号は、当該信号がダウンリンク上のアンテナ１２１６を経て同一スポットビ
ーム内に位置する地上ターミナルに伝送される以前に増幅器（ＨＰＡ）１２１４
を経て通過する。

【００５０】第２サブバンドのビーム間部分△ｆ_２Ｂで構成される第２信号はビーム間経路
指定用に使用される。第２サブバンドのビーム間部分△ｆ_２Ｂは更にｎ個の等し
いセグメントに分割される。ここに、ｎはＳＡＴＣＯＭシステムによって用いら
れるスポットビームの個数である。各セグメントは個別スポットビームに直接的
に対応する（即ち、第１セグメントは第１スポットビームに対応し、第２セグメ
ントは第２スポットビームに対応する、等々）。ビーム間信号の周波数は第２ダ
ウンコンバータ１２１８を経て信号を通過させることによってダウンリンク周波
数にシフトされる。次に、信号はルータ１２２２を通過する以前に不必要なノイ
ズを除去するためにフィルタ１２２０を経て通過する。次に、ビーム間周波数△
ｆ_２Ｂのどちらのセグメントが信号送信に用いられたかに応じて、ルータ１２２
２は信号を該当するアンテナ１２１６に向け直す。例えば、信号がサブバンドの
第１セグメント内に置かれる場合には、ルータは信号を第１スポットビームに対
応するアンテナに向け直すはずであるなどである。ビーム間信号は番号をつけら
れたフィルタ１２１２によって濾波され、該当するスポットビームを介して第２
地上ターミナルに伝送される以前に増幅器（ＨＰＡ）１２１４によって増幅され
る。

【００５１】図１３は、スポットビーム内モードにおいてＫａバンド周波数における偏極基
調経路指定と共に使用するために本発明の典型的実施形態に従ったアップリンク
信号及びダウンリンク信号の周波数割当の説明図である。Ｋａバンド用周波数割
当１３０２は一般に１８．３ＧＨｚから３０．０ＧＨｚの範囲に渡る。Ｋａバン
ド周波数は一般に約２８．３５ＧＨｚから約３０．０ＧＨｚまでの範囲に渡るア
ップリンク周波数バンド１３０４、及び、約１８．３ＧＨｚから約２０．２ＧＨ
ｚまでの範囲に渡るダウンリンク周波数バンド１３０６を有する。ただし、アッ
プリンク及びダウンリンク周波数用として２つの同じチャネルがあり、１つは右
円形偏極（ＲＣＰ）信号用であり、第２チャネルは左円形偏極（ＬＣＰ）信号用
である。

【００５２】アップリンク及びダウンリンク周波数バンドは更にサブバンドに分割可能であ
る。第１サブバンド１３０８はブロードキャスト伝送用に用いられ、一般に幅７
５０ＭＨｚである。第２サブバンド１３１０は個別ハブからのＳＡＴＣＯＭリタ
ーンチャネル用に使用可能である。

【００５３】各ＳＡＴＣＯＭ地上ターミナルはどちらの偏極でも励起可能な切り替え可能送
信機を備えた１つのデユアル偏極アップリンクアンテナを使用するはずである。
例えばＲＣＰのような一方の偏極に関しては、衛星で受信した信号は正常ベント
パイプ処理を介して同一ダウンリンクスポットビーム内へ進む。例えばＬＣＰの
ようなもう一方のアップリンク偏極に関しては、受信した信号は搭載偏極基調ル
ータを介してもう一方のスポットビームの各々へチャネルされる。当該技術分野
における当業者は、それを評価するであろう典型的衛星通信システムをサポート
するために図１３において定義される周波数割当は周波数スぺクトルの多くの可
能な種々異なる割当の中のただ１つだけを表すことを理解するはずである。

【００５４】図１４はスポットビーム間モード用に使用される典型的偏極基調ルータ回路の
説明図である。ＲＣＰ及びＬＣＰ両信号を有するアップリンク信号はアンテナ１
４０２を通過し、直交モードトランスジューサ（ＯＭＴ）１４０４によって２つ
の個別信号に分割される。ビーム間通信用に使われるＬＣＰ信号は該当するスポ
ットビームへ伝送するためにルータ１４００へ導かれる。ＬＣＰ信号は増幅され
、ルータ１４００へ入る以前に濾波される。次に、信号は該当するスポットビー
ムへ導かれる。

【００５５】ビーム内通信用に使用され、ブロードキャスト信号及び地上ターミナルリター
ン信号の両方を含むＲＣＰ信号はデマルチプレクサ１４０７によって分離される
以前にＬＮＡ１４０６を経て通過する。２つの信号が分離された後で、ダウンコ
ンバータ１４０８、１４１８は各信号をダウンリンク周波数にシフトする。次に
、信号は電力調整回路１４１０、１４２０を通過して信号の振幅を調節する。次
に、信号は組合わされて、高電力増幅器（ＨＰＡ）１４１４によって増幅される
以前にフィルタ１４１２を経て通過する。次に、ＲＣＰ信号は他の直交モードト
ランスジューサ（ＯＭＴ）１４０４を経て通過し、ここで、ビーム間通信用とし
て意図されたＬＣＰ信号と組合わされる。組合わされた信号はアンテナ１４１６
によって伝送される。

【００５６】図１５は本発明の典型的実施形態に従った信号の周波数及び偏極の両方に基づ
くスポットビーム間ルータ構成用Ｋａバンド信号の周波数割当の説明図であるＫ
ａバンド１５０２は周波数△ｆ_{ｕｐｌｉｎｋ}を持つアップリンクバンド１５０４
及び周波数△ｆ_{ｄｏｗｎｌｉｎｋ}を持つダウンリンクバンド１５０６に分割され
る。各アップリンクバンド及びダウンリンクバンドは２つの信号を持ち、一方の
信号は左手円形偏極を持ち、もう一方の信号は右円形偏極を持つ。アップリンク
及びダウンリンク周波数バンドは更にサブバンドに分割される。第１サブバンド
１５０８はブロードキャスト伝送用に使用され、一般に幅７５０ＭＨｚである。
第２サブバンド１５１０はＳＡＴＣＯＭリターンチャネル用に用いられ、一般に
幅２５０ＭＨｚである。図１５に示す典型的な衛星通信システムをサポートする
ための周波数割当は周波数スペクトルの多くの可能な種々異なる割当の中のただ
１つを表すことを理解されたい。

【００５７】図１６は本発明の典型的実施形態に従って衛星搭載スポットビーム間モード通
信用に用いられる組み合わせ周波数／偏極基調ルータ回路の説明図である。明確
に、図１６はＭＦ／ＴＤＭＡリターンチャネルの偏極及び周波数に基づくユーザ
アップリンクの経路指定用に用いられる典型的回路を示す。衛星地上ターミナル
はどちらかの偏極でも励起させるスイッチ可能な送信機を備えたデュアル偏極ア
ップリンクアンテナを用いるはずである。ＬＣＰアップリンク偏極に関しては、
受信した信号は搭載ルータを経て他のスポットビームへチャネルされるはずであ
る。ＲＣＰに関しては、受信した信号はデマルチプレクサによって２つのサブバ
ンドに分割される。一方の１サブバンドはダウンコンバートされ、周波数ルータ
によって該当するビームへ経路指定される。もう一方のサブバンドは通常のベン
トパイプ処理を介して同一ダウンリンクスポットビーム内に入る。

【００５８】更に図１６を参照することとし、ＲＣＰ及びＬＣＰの両方を含むアップリンク
信号はアンテナ１６０２を通過し、直交モードトランスジューサ（ＯＭＴ）１６
０４によって２の個別信号に分割される。一般にビーム間通信用に用いられるＬ
ＣＰ信号は該当するスポットビームへの伝送用としてルータ１６００に向けられ
る。ＬＣＰ信号は増幅され、ルータ１６００へ入る以前に濾波される。次に、信
号は該当するスポットビームへ導かれる。

【００５９】一般にビーム内通信用に用いられ、ブロードキャスト信号及び地上ターミナル
リターン信号の両方を含むＲＣＰ信号は、デマルチプレクサ１６０７によって分
離される以前にＬＮＡ１６０６を経て通過する。２つの信号が分離された後で、
ダウンコンバータ１６０８、１６１８は各信号をダウンリンク周波数にシフトす
る。次に、信号は、信号の振幅を調節するために、電力調整回路１６１０、１６
２０を経て通過する。次に、信号は組合わされ、高電力増幅器（ＨＰＡ）１６１
４によって増幅される以前に、フィルタ１６１２を経て通過する。次に、ＲＣＰ
信号は他の直交モードトランスジューサ（ＯＭＴ）１６０４を経て通過し、ここ
で、ビーム間通信用として意図されたＬＣＰ信号と組合わされる。組合わされた
信号はアンテナ１６１６によって伝送される。

【００６０】図１７はビーム間モード用ペアレント―デペンデント構成を示す。本発明の典
型的実施形態に従えば、このモードにおいて、ハブ１７０４はデペンデントビー
ム１７１８内でなくてペアレントビーム１７０２内に設置される。ハブがスポッ
トビーム内に設置されていない場合には、典型的実施形態は地上ターミナル１７
０６から他のスポットビーム内ハブへのビーム間アクセスを可能にする。これは
地上ターミナルがビーム間ブロードキャストサービス用であって「ローカルチャ
ネル」デリバリサービス用でないダウンリンクにアクセスすることを可能にする
。ペアレント―デペンデント構成は人口の少ない地域で囲まれた人口の多い地域
用に使用可能である。例えば、ペアレントビームはロサンゼルスをカバーするよ
うに方向つけされ得るが、デペンデントビームは図１７に示すように北東カリフ
ォルニア州及び中央ネバダをカバーすることができる。

【００６１】ペアレントビーム１７０２は人口の多い地域に対して有効範囲を提供するが、
１つ又は複数のデペンデントビーム１７１８は人口に少ない地域に対して有効範
囲を提供する。各ペアレントスポットビームはスポットビームのフットプリント
内の中心に位置する番号をつけられたハブ１７０４及び幾つかの個別地上ターミ
ナル１７０６を持つ。地上ターミナル１７０６とハブ１７０４の間又は２つの地
上ターミナル１７０６の間のビーム内通信に関して、地上ターミナルは例えば左
円形偏極のようなタイプの偏極を持つアップリンク信号１７１４を偏極基調ルー
タ回路を装備しているＧＥＯ衛星１７０８へ伝送する。次に、ルータは、左円形
偏極された信号をダウンリンク信号１７１６としてペアレントスポットビームへ
戻るように経路指定するはずである。

【００６２】ブロードキャスト伝送に関して、ペアレントスポットビーム１７０２内のハブ
１７０４は１つは右円形偏極された信号及び１つは左円形偏極された信号である
２つのブロードキャスト信号１７１０を同時にＧＥＧ衛星に伝送する。ＧＥＯ衛
星内偏極基調ルータは２つの信号を分離し、左円形偏極された信号１７１６をペ
アレントスポットビームへ返還伝送し、右円形偏極された信号１７２２をデペン
デントスポットビームへ下方伝送する。

【００６３】その上、どちらのプログラムがどちらのデペンデントビームに伝送されるかの
決定に際して融通性を加えるために、周波数経路指定を偏極経路指定に加えるこ
とも可能である。例えば、ブロードキャストデータ用に使用される右円形偏極さ
れた周波数バンドはｎ個の同等セグメントに分割されることが可能である。ここ
に、ｎはＳＡＴＣＯＭシステムによって使用されるスポットビームの個数である
。各セグメントは個別デペンデントスポットビームに直接的に対応する（即ち、
第１セグメントは第１デペンデントスポットビームに対応し、第２セグメントは
第２デペンデントスポットビームに対応するなど）。次に、独立スポットビーム
によってカバーされるこれらの地域に局地化されたブロードキャストデータを提
供するために、分離したインデペンデントブロードキャスト信号を個別セグメン
トに割り当てることが可能である。

【００６４】図１８は本発明の典型的実施形態に従ったペアレント―デペンデントビーム間
サービスのためのスポットビーム分布を示す。ペアレントスポットビーム１８０
２は、例えばカリフォルニア州のサンフランシスコから同じくカリフォルニア州
のサンディエゴまで伸延する領域のように高度に人口の多い地域に有効範囲を提
供することが出来る。これらのペアレントスポットビームの各々においては、ロ
ーカル及びブロードキャスト両サービスが提供されることが可能である。ただし
、例えば中央ネバダ及び北部カリフォルニア州のような人口も少なく、サービス
に関する需要も少ない地域においては、デペンデントスポットビーム１８０４は
ペアレントビームからのブロードキャストサービスを受け取るために使用するこ
とが可能である。

【００６５】図１９はブロードキャストサービス経路指定に関する代替方法を示す。番号を
つけられた他の全てのサービススポットビーム１９０２から分離された地域に本
発明の典型的実施形態に従って創立されたネットワーク操作制御センター（Ｎｅ
ｔｗｏｒｋＯｐｅｒａｔｉｎｇＣｏｎｔｒｏｌＣｅｎｔｅｒ（ＮＯＣＣ）
）１９１６はＮＯＣＣスポットビーム１９１０内で動作中である。アップリンク
バンドの一部分はブロードキャストユーザ帰路信号に関しては論外の存在である
。これらの信号は、一旦入力スポットビームアンテナによって受信されて増幅さ
れると、周波数領域において電力コンバイナーと組合わされる。ＮＯＣＣ１９１
６は２つのブロードキャスト信号が同一周波数バンドを使用しないようにアップ
リンク周波数を調整する。ブロードキャストに関して、組合わされた信号は番号
をつけられた衛星１９０８によってＮＯＣＣ１９１６から再伝送１９１２を介し
てダウンリンクスポットビーム１９０２内地上ターミナル１９０４へ経路指定さ
れる。このサービスは、ネットワーク管理ベンタへの中間伝送であるので「ダブ
ルホップ」サービスである。その代りに、ＮＯＣＣ１９１６からのブロードキャ
スト用として意図された信号はハブ１９０６からＷＡＮ１９１４を介して、又は
、衛星ネットワークのユーザを介して、又は、外側ソースから直接引き渡し可能
なはずである。

【００６６】図２０は本発明の典型的実施形態に従ってスポットビームのネットワーク内Ｎ
ＯＣＣを収容するための周波数基調経路指定の使用を示す。周波数基調ルータ回
路は信号ルータ２０２２又は高電力増幅器（ＨＰＡ）２０１４に接続されたｎ個
の同じ回路を有する。ここに、ｎはＳＡＴＣＯＭシステムによって用いられるス
ポットビームの個数である。図１２に示す周波数基調ルータ回路とは対照的に、
ネットワーク運営管理センタはルータ回路に入力を提供する。

【００６７】番号をつけられたアップリンク信号は番号をつけられたアンテナ２００２の１
つを介してルータ回路に入ることが可能であり、次に、線形ＬＮＡ２００４によ
って増幅される。信号は、信号を２つの信号に分割するデマルチプレクサ２００
６又は「ｄｅｍｕｘ」を経て通過する。第１信号は番号をつけられたダウンコン
バータ２００８を経て通過し、ダウンコンバータは周波数を番号をつけられたダ
ウンリンク周波数にシフトする。順序として、この下方変換された信号は番号を
つけられた電力調整回路２０１０を経て通過し、この際に出力伝送電力が設定さ
れる。番号をつけられた増幅器（ＨＰＡ）２０１４における当該信号の振幅増大
化に先立って不必要なノイズを除去するために、電力調整回路２０１０の出力は
フィルタ２０１２へ通過される。増幅器（ＨＰＡ）２０１４の出力はアンテナ２
０１６によって伝送される。

【００６８】デマルチプレクサ２００６によって出力される第２信号はダウンコンバータ２
０１８へパスされ、ダウンコンバータは周波数をダウンリンク周波数へシフトす
る。順序として、番号をつけられたダウンコンバータ２０１８の出力は不必要な
ノイズを除去するためにフィルタ２０２０によって濾波される。このプロセスは
ＳＡＴＣＯＭシステムによって用いられるｎ個のスポットビームに基づいてｎ回
完成され得る。フィルタ２０２０の各出力はコンバイナーにおいて合計され、ア
ンテナ２０１６を介して伝送するために増幅器（ＨＰＡ）２０１４へ出力される
。

【００６９】ＮＯＣＣによって提供される入力信号はアンテナ２００２’によって受け取ら
れ、ＬＮＡ２００３によって増幅され、フィルタ２００５によって濾波され、ル
ータ２０２２に出力される。次に、ルータ２０２２は向け直された信号を該当す
るアンテナ２０１６へ出力することができる。

【００７０】図２１は回路の組み合わせによってチャネル容量を調節するために衛星スポッ
トビームダウンリンク送信機電力を制御する典型的システムを示す。スポットビ
ームネットワーク概念は従来型のＤＢＳ衛星が備えていない幾らかの独創的融通
性を衛星に搭載することを可能にする。標準アーキテクチャＫｕバンドＤＢＳ衛
星はＣＯＮＵＳ地理の完全有効範囲を提供しなければならない。従って、ＤＢＳ
衛星は当該地域を横断して多かれ少なかれ一定レベルのダウンリンク電力を伝送
しなければならない。これはローカルチャネルＤＢＳの伝送がＣＯＮＵＳ内の小
さい地域用のみを意図する場合には特に浪費的である。その上、人口の多い中心
部全体に渡るスポットビームは比較的人口の少ない地域の場合よりも更に大きい
容量を必要とするはずである。また、可変電力必要条件の適用に導く期日の期間
中において電力使用のピーク期間は東岸から西岸まで僅かに変動するはずである
。可変電力必要条件は衛星上における全電力管理制御概念を採用することによっ
て収容可能であり、この場合、ダウンリンクビームは１、２、または、４個の高
電力源を組み合わせる伝送回路によって励起される。例えば、ＣＯＮＵＳ地理に
おける１００個のスポットビームのネットワークについて考察することとする。
各スポットビームは連続的なＤＶＢダウンリンクベースで１５Ｗを伝送可能であ
り、伝送電力は合計１．５ＫＷに及ぶはずである。その代わりに、上位１０箇所
の人口集中地域に４０Ｗを割当て、次の２０箇所に２０Ｗを割り当て、残りの７
０箇所には僅かに１０Ｗを割り当てることが可能なはずである。

【００７１】以上の記述は本発明の典型的な実施形態に限り関係があること、及び、本発明
の趣旨及び範囲から逸脱することなしに、ここに述べた実施形態に多数の変更を
実施可能であることが理解されるべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の技術における「ベントパイプ」モードＳＡＴＣＯＭ構成の説明図である
。

【図２】従来の技術における「ブロードキャスト」モードＳＡＴＣＯＭ構成の説明図で
ある。

【図３】従来の技術によるＳＥＳＡＲＣＳＳＡＴＣＯＭ構成の説明図である。

【図４】本発明の典型的実施形態に従ってＣＯＮＵＳの少なくとも選定済み地域の有効
範囲を提供するために多重スポットビームを提供するＳＡＴＣＯＭシステムの説
明図である。

【図５】本発明の典型的実施形態に従ったＣＯＮＵＳの代表的なスポットビーム有効範
囲パターンの説明図である

【図６】本発明の典型的実施形態に従ったＣＯＮＵＳの代替スポットビーム有効範囲パ
ターンの説明図である。

【図７】スポットビーム内モードにおいて動作中の典型的実施形態の説明図である。

【図８】スポットビーム間モードにおいて動作中の典型的実施形態の説明図である。

【図９】ブロードキャストモードにおいて動作中の典型的実施形態の説明図である。

【図１０】リモートハブブロードキャストモードにおいて動作中の典型的実施形態の説明
図である。

【図１１】本発明の典型的実施形態に関する信号周波数に基づいたスポットビーム間モー
ド用アップリンク信号及びダウンリンク信号の周波数割当の説明図である。

【図１２】本発明の典型的実施形態に従ってスポットビーム間モード用に使用される周波
数基調ルータ回路の説明図である。

【図１３】本発明の典型的実施形態に従った信号偏極に基づくスポットビーム間モード用
アップリンク信号及びダウンリンク信号周波数割当の説明図である。

【図１４】本発明の典型的実施形態に従ったスポットビーム間モード用偏極基調ルータ回
路の説明図である。

【図１５】本発明の典型的実施形態に従った信号の周波数及び偏極両方に基づくスポット
ビーム間モード用アップリンク信号及びダウンリンク信号周波数割当の説明図で
ある。

【図１６】本発明の典型的実施形態に従ってスポットビーム間モード用に使用される組み
合わせ周波数／偏極基調ルータ回路の説明図である。

【図１７】本発明の典型的実施形態に従ったペアレント―デペンデントＳＡＴＣＯＭビー
ム間構成の説明図である。

【図１８】西部合衆国に関するペアレント―デペンデント構成用典型的スポットビームパ
ターンネットワークの説明図である。

【図１９】ＮｅｔｗｏｒｋＯｐｅｒａｔｉｎｇＣｏｎｔｒｏｌＣｅｎｔｅｒ（ＮＯ
ＣＣ）ＳＡＴＣＯＭ構成において動作中の本発明にかかる典型的実施形態の説明
図である。

【図２０】ＮＯＣＣ構成用に使用される本発明の典型的実施形態に従った組み合わせ周波
数基調ルータ回路の説明図である。

【図２１】本発明の典型的実施形態に従った衛星搭載送信機電力制御用に使用される４：
１と３：１と２：１のコンバイナー回路の説明図である。

【手続補正書】

【提出日】平成１４年４月１２日（２００２．４．１２）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７１

【補正方法】削除

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者テイラー、トーマスエス．アメリカ合衆国ジョージア州 30327 アトランタグレンレイクドライブ 345 (72)発明者ハフナー、ウィリアムアール．アメリカ合衆国ジョージア州 30022 アルファレッタスポッティドポニートレール 10875 (72)発明者リッグ、スティーブンエイチ．アメリカ合衆国ジョージア州 30092 ノークロスブリッジポートウェイ 4968 (72)発明者ハウエル、ジェイムズエム．アメリカ合衆国ジョージア州 30189 ウッドストックフェアウェイズドライブ 545 Ｆターム(参考） 5K072 AA18 BB22 DD02 DD06 DD16 DD17 FF22 【要約の続き】ンデント間の利用可能なバンド幅全体を割り当てる。周波数再使用及びシステムの全容量を最大限化するように本システムは各ハブと衛星との間の非同期通信を作動可能化する。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のスポットビーム内に位置するユーザターミナルへ情報
を分配する衛星通信システムであって、静止軌道内通信衛星と、第１スポットビーム内に位置する第１ユーザターミナルから前記通信衛星を経
て受信された情報を前記通信衛星を経て前記スポットビームの中の選定された１
つ内に位置する第２ユーザターミナルへ経路指定するように形成された、それぞ
れのスポットビーム内に位置する複数のハブとを備え、前記通信衛星において、前記第１ユーザターミナルから第１プロトコルに従って前記情報を受け取り、前記スポットビームの中の選定された１つ内に位置する第１ハブへ前記第１プ
ロトコルに従って前記情報を伝送し、前記第１ハブから第２プロトコルに従って前記情報を受信し、前記スポットビームの中の選定された１つ内に位置する第２ユーザターミナル
へ前記第２プロトコルに従って前記情報を伝送するように形成されることを特徴
とする衛生通信システム。
【請求項２】前記スポットビームの各々が他のスポットビームから空間的
に隔離されることを特徴とする請求項１に記載の衛星通信システム。
【請求項３】前記第１ハブが前記第１スポットビーム内に位置することを
特徴とする請求項１に記載の衛星通信システム。
【請求項４】前記第１ハブが前記第１スポットビーム以外の前記スポット
ビームの中の１つ内に位置することを特徴とする請求項１に記載の衛星通信シス
テム。
【請求項５】前記通信衛星が、更に、前記情報を第１周波数において前記第２ユーザターミナルへ伝送し、前記情報を第２周波数において前記スポットビームの中の選定された１つ内に
位置する前記第３ユーザターミナルへ伝送するように形成されることを特徴とす
る請求項１に記載の衛星通信システム。
【請求項６】前記通信衛星が、更に、前記情報を第１偏極において前記第２ユーザタミナルへ伝送し、前記情報を第２偏極において前記スポットビームの中の選定された１つ内に位
置する第３ユーザターミナルへ伝送するように形成されることを特徴とする請求
項１に記載の衛星通信システム。
【請求項７】前記第１ユーザターミナルから受け取った前記情報及び前記
第２ユーザターミナルへ伝送された前記情報に関して周波数及び偏極を割り当て
るように形成されたネットワーク制御センターを更に備えることを特徴とする請
求項１に記載の衛星通信システム。
【請求項８】前記第１プロトコルと前記第２プロトコルが同一プロトコル
であることを特徴とする請求項１に記載の衛星通信システム。
【請求項９】前記通信衛星が、前記情報の周波数または偏極を選択するこ
とによって前記スポットビームの中の選定された１つ内に位置するユーザターミ
ナルに前記情報を導くように形成されたルータを更に備えることを特徴とする請
求項１に記載の衛星通信システム。
【請求項１０】前記通信衛星が、前記情報が前記第２ユーザターミナルに
伝送される電力レベルを調節するためのダウンリンク送信機電力コントローラを
更に備えることを特徴とする請求項１に記載の衛星通信システム。
【請求項１１】選定されたハブの１部分集合を相互接続する広域ネットワ
ークを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の衛星通信システム。
【請求項１２】衛星通信システムを介して他のユーザターミナルに情報を
通信するユーザターミナルであって、前記通信衛星システムが静止軌道内の１つ
の通信衛星及び複数のハブを有し、前記通信衛星がアンテナを有し、各ハブが前
記アンテナによって形成される複数のスポット有効範囲地域の中の１つ内に位置
する前記ユーザターミナルにおいて、前記通信衛星を経て前記ハブの中の１つに第１プロトコルに従って情報を伝送
し、前記通信衛星を経て前記ハブから第２プロトコルに従って情報を受け取るよう
に形成されることを特徴とするユーザターミナル。
【請求項１３】前記ハブが位置する前記スポット有効範囲地域内に位置す
ることを特徴とする請求項１２に記載のユーザターミナル。
【請求項１４】前記ハブが位置する以外の前記スポット有効範囲地域の１
つ内に位置することを特徴とする請求項１２に記載のユーザターミナル。
【請求項１５】前記第１プロトコルと前記第２プロトコルが同一プロトコ
ルであることを特徴とする請求項１２に記載のユーザターミナル。
【請求項１６】ユーザターミナル間でハブを介して通信する方法であって
、前記ユーザターミナルが静止通信衛星上のスポットビームアンテナによって画
定されるスポット有効範囲地域内に位置し、前記ハブの各々がスポット有効範囲
地域内に位置し、第１ユーザターミナルから前記衛星を介して第１信号を第１プロトコルに従っ
てハブに伝送するステップと、前記第１ハブから前記衛星を介して第２ユーザターミナルにおいて第２のプロ
トコル従って第２信号を受け取るステップとを含む方法。
【請求項１７】前記ハブにおいて、選定済み周波数及び選定済み偏極にお
いて前記第２信号を前記衛星へ伝送するステップと、前記衛星において、前記第２信号の前記周波及び偏極に基づいて前記スポット
有効範囲地域の少なくとも１つに前記第２信号を経路指定するステップとを更に含むことを特徴とする請求項１６に記載のユーザターミナル通信方法
。
【請求項１８】前記第１信号伝送ステップにおいて、第１ユーザターミナ
ルからの前記第１信号を前記衛星を経て異なるスポット有効範囲内に位置する第
１ハブへ伝送するステップを含むことを特徴とする請求項１６に記載のユーザタ
ーミナル通信方法。
【請求項１９】第３ユーザターミナルにおいて前記第２信号を受信するス
テップを更に含み、前記第２ユーザターミナル及び前記第３ユーザターミナルが
異なるスポット有効範囲内に位置することを特徴とする請求項１６記載のユーザ
ターミナル通信方法。
【請求項２０】各前記スポット有効範囲地域内に位置するユーザターミナ
ルにおいて前記第２信号を受信するステップを更に含むことを特徴とする請求項
１６に記載のユーザターミナル通信方法。
【請求項２１】第３ユーザターミナルにおいて前記第２信号を受信する前
記ステップを更に含み、前記第１ユーザターミナルと前記第２ユーザターミナル
と前記第３ユーザターミナルが前記同一スポット有効範囲内に位置することを特
徴とする請求項１６に記載のユーザターミナル通信方法。
【請求項２２】地上を基調とする通信リンクを介して前記ハブの少なくと
も２つの間で通信するステップを更に含むことを特徴とする請求項１６に記載の
ユーザターミナル通信方法。
【請求項２３】前記通信ステップが広域ネットワーク全体に渡って通信す
るステップを含むことを特徴とする請求項２２に記載のユーザターミナル通信方
法。
【請求項２４】ネットワーク操作制御センターにおいて前記ハブ及び前記
ユーザターミナルに周波数及び偏極を割り当てるステップを更に含むことを特徴
とする請求項１６に記載のユーザターミナル通信方法。
【請求項２５】衛星通信システムにおける使用のための周波数を基調とす
るルータ回路であって、前記衛星通信システムが地上ハブと通信衛星と複数のス
ポット有効範囲地域内に位置する複数のユーザターミナルとを有し、前記ルータ回路において、複数のビーム内から１つのビーム間信号を分離する第１デマルチプレクサと、前記ビーム内信号を分離する第２デマルチプレクサと、前記ビーム間信号及び前記ビーム内信号の各々を前記衛星上のそれぞれのスポ
ットビームアンテナへ経路指定するように形成されたルータとを備えることを特徴とするルータ回路。
【請求項２６】それぞれのビーム間及びビーム内信号を周波数変換するた
めの複数のダウンコンバータを更に備えることを特徴とする請求項２５に記載の
周波数を基調とするルータ回路。
【請求項２７】前記ビーム間信号及び前記ビーム内信号の中の選定された
少なくとも１つの信号の出力電力レベルを設定する電力調整回路を更に備えるこ
とを特徴とする請求項２５に記載の周波数を基調とするルータ回路。