JP2014516500A - スペクトル・フラグメントにより回復力のあるデータ伝送を実現するシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

干渉／障害の条件に応じて、伝送されるべきデータ・ストリームまたはファイルのそれぞれの部分を伝達するためにスペクトル・フラグメントを使用することによって、およびスペクトル・フラグメント・チャネルの順方向誤り修正（ＦＥＣ）率または他のパラメータを独立して適合させることによって、データ伝送システムにおける帯域幅利用の改善だけでなく干渉への回復力を改善するためのシステム、方法、および装置。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている、２０１１年３月４日に出願した米国特許出願第１３／０４０，４５８号「ＶＩＲＴＵＡＬ ＡＧＧＲＥＧＡＴＩＯＮ ＯＦ ＦＲＡＧＭＥＮＴＥＤ ＷＩＲＥＬＥＳＳ ＳＰＥＣＴＲＵＭ」（代理人整理番号８０９１２５）の一部継続出願である。

本出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている、２０１１年４月１８日に出願した米国特許仮出願第６１／４７６，５７１号「ＩＮＴＥＲＦＥＲＥＮＣＥ ＭＩＴＩＧＡＴＩＯＮ ＶＩＡ ＳＬＩＣＩＮＧ ＡＮＤ ＡＧＧＲＥＧＡＴＩＯＮ ＯＦ ＷＩＲＥＬＥＳＳ ＳＩＧＮＡＬＳ」（代理人整理番号８０９６１５）、２０１１年５月１６日に出願した米国特許仮出願第６１／４８６，５９７号「ＥＦＦＩＣＩＥＮＴ ＦＡＩＬＯＶＥＲ ＳＵＰＰＯＲＴ ＵＳＩＮＧ ＡＧＧＲＥＧＡＴＩＯＮ ＯＦ ＷＩＲＥＬＥＳＳ ＳＩＧＮＡＬＳ」（代理人整理番号８０９６６３）、および２０１１年８月１５日に出願した米国特許仮出願第６１／５２３，６７８号「ＤＩＳＪＯＩＮＴ ＲＥＰＬＩＣＡＴＥＤ ＳＰＲＥＡＤ ＳＰＥＣＴＲＵＭ」（代理人整理番号８１０３０５）の利益を主張するものである。

本発明は、一般に、通信ネットワークに関し、より詳細には、それに限定されないが、ポイント・ツー・ポイントおよびポイント・ツー・マルチポイントの通信ネットワークならびにバックホール・リンクに関する。

従来のワイヤレス・システムでは、伝送されるデータの量に比例した帯域幅をもつ連続するスペクトルのブロックを利用できることを想定している。伝送システムは、したがって、通常のまたは平均的な使用ケースを用いる最悪の場合の帯域幅要件に対して設計されていることが多く、一部の例では、さらに少ない帯域幅（すなわちスペクトル）を必要とすることもある。

衛星通信システムおよび他のポイント・ツー・ポイント通信システムにおいては、顧客に割り当てられた利用可能なスペクトルは時間の経過とともに断片化されることがあり、このために割り当てられたスペクトルのブロック間に未使用のブロックが生じる。未使用のスペクトルのブロックが小さすぎる場合、顧客の間でスペクトルを再び割り当てるか、またはスペクトルの未使用のブロックを単一のスペクトル領域へと合体できるように、既存のスペクトル割当てから新しいスペクトル割当てに顧客を「移動させる」ことが必要である。残念なことに、そのような再割当てを行うと大きな混乱が生じる。

従来技術の様々な不備点が、干渉／障害の条件に応じて、伝送されるデータ・ストリームまたはファイルのそれぞれの部分を伝達するためにスペクトル・フラグメントを使用することによって、およびスペクトル・フラグメント・チャネルの順方向誤り修正（ＦＥＣ）率または他のパラメータを独立して構成することによって、データ伝送システムにおいて帯域幅利用の改善だけでなく干渉への回復力を改善するための本発明のシステム、方法、および装置によって対処される。様々な実施形態はまた、保護された信号の１つまたは複数の部分をサポートするためにサポートするように構成されたフェイルオーバー・メカニズムを提供する。

一実施形態による方法は、データ・ストリームを複数のサブストリームに分割するステップと、それぞれのスペクトル・フラグメントにより伝送のために構成されたそれぞれの変調された信号を提供するために各サブストリームを変調するステップと、劣化したチャネルを識別するためにスペクトル・フラグメントのそれぞれのチャネル・パフォーマンスを示すデータを監視するステップと、劣化した各チャネルに対して、それぞれの識別されたチャネル劣化を補正するために１つまたは複数のそれぞれの変調パラメータを構成するステップとを含む。

本発明の教示は、添付図面とともに以下の詳細な説明を考慮することによって容易に理解することができる。

一実施形態による通信システムを示すブロック図である。 本実施形態を理解するのに役立つスペクトル割当てをグラフ的に示す図である。 様々な実施形態で使用するに適した汎用コンピューティング・デバイスのハイレベル・ブロック図である。 一実施形態による方法の流れ図である。 一実施形態による方法の流れ図である。 一実施形態による方法の流れ図である。 一実施形態による通信システムのブロック図である。 一実施形態による通信システムのブロック図である。 一実施形態による通信システムのブロック図である。 一実施形態による通信システムのブロック図である。 一実施形態による通信システムのブロック図である。 一実施形態による通信システムのブロック図である。 様々な実施形態で使用するに適したスライサ／デマルチプレクサのハイレベル・ブロック図である。 一実施形態による方法の流れ図である。 様々な実施形態から利益を得るシステムのハイレベル・ブロック図である。 一実施形態による方法の流れ図である。

理解し易くするために、可能な場合は、図に共通する同一の要素を示すために同一の参照番号を使用している。

本発明は、衛星通信システムの文脈の中で主に記述する。しかし、当業者および本明細書の教示から知識を得た者は、本発明はまた、マイクロ波通信システム、ワイヤレス通信システムなど、柔軟なスペクトル割当てから利益を得る任意のシステムに適用可能であることを理解するであろう。

一実施形態は、累積的な帯域幅が、構成するブロックの帯域幅の合計とほぼ等しくなるように、ワイヤレス・スペクトルの複数の断片化されたブロックを１つの連続する仮想ブロックへと集約するために、効率的かつ汎用の技術を提供する。断片化されたブロックは、オプションとして、ガード・ブロック、他者が所有するブロック、地域または国のワイヤレス・スペクトル監督機関によって禁止されたブロックなど、スペクトルのブロックによって相互に分離される。

図１は、様々な実施形態から利益を得る通信システムのブロック図を示している。図１の通信システム１００は、仮想スペクトル・アグリゲータ送信機１１０、電力増幅器１２０、衛星アップリンク１３０、衛星１４０、衛星ダウンリンク１５０、仮想スペクトル・アグリゲータ受信機１６０、およびオプションとして制御モジュール１７０を含むポイント・ツー・ポイント・リンクを含む。ポイント・ツー・ポイント・リンクを通じて伝送されるデータは、１８８バイトのトランスポート・ストリーム（ＴＳ）パケット、６４〜１５００バイトのイーサネット・パケットなど、データ・ストリーム・パケットＤとして提供される。特定のパケット構造、パケット構造内で伝達されるデータなどは、本明細書に記述した様々な実施形態に対して容易に適合される。

入力データ・ストリームＤは、仮想スペクトル集約送信機１１０によって受信され、Ｎ個のサブストリーム（Ｄ_０…Ｄ_Ｎ−１）を提供するために、スライサ／デマルチプレクサ１１１によって処理され、ここで、Ｎは、Ｓ_０、Ｓ_１などからＳ_Ｎ−１までとして示される多数のスペクトル・フラグメントに対応している。

図１に示すように、Ｎ＝３であり、したがって、スライサ／デマルチプレクサ１１１は、（実例として）Ｄ_０、Ｄ_１、およびＤ_２として示された３つのサブストリームへと入力データ・ストリームＤをスライス、多重化、および／または分割する。

サブストリームＤ_０、Ｄ_１、およびＤ_２のそれぞれは、それぞれの変調器１１２（すなわち変調器１１２_０、１１２_１、および１１２_２）に結合される。変調器１１２_０、１１２_１、および１１２_２のそれぞれは、それぞれのスペクトル・フラグメントＳ_０、Ｓ_１、およびＳ_２によって運ばれるように、対応する変調された信号を提供するために、それぞれのサブストリームＤ_０、Ｄ_１、およびＤ_２を変調する。

変調器１１２は、波形の型、コンスタレーション・マップ、順方向誤り修正（ＦＥＣ）設定の特性など、同じ特性を有する、または異なる特性を有する変調器を含むことができる。各変調器は、特定タイプのトラフィック（たとえば、ストリーミング・メディア、ストリーム送信しないデータなど）、その対応するスペクトル・フラグメントＳ_ｉに関連する特定のチャネル条件、および／または他の基準に従って最適化することができる。

概して言えば、スライサ／デマルチプレクサ１１１によって任意のサブストリームＤ_ｉに割り当てられたデータの量は、対応するスペクトル・フラグメントＳ_ｉのデータ運搬容量に比例する。様々な実施形態では、サブストリームＤ_ｉのそれぞれは、同じ量のデータを含む一方、他の実施形態では、様々なサブストリームＤ_ｉは、異なる量のデータを含むことができる。

図１に示すように、第１の変調器１１２_０は、第１のスペクトル・フラグメントＳ_０に関連する６ＭＨｚの信号を提供し、第２の変調器１１２_１は、第２のスペクトル・フラグメントＳ_１に関連する１ＭＨｚの信号を提供し、第３の変調器１１２_２は、第３のスペクトル・フラグメントＳ_２に関連する１ＭＨｚの信号を提供する。

周波数マルチプレクサ（すなわち信号結合器）１１３は、組み合わせられた変調された信号Ｓｃを生成するために変調された信号を組み合わせるように動作し、これは変調されたキャリア信号Ｃを提供するために、アップコンバータ１１４によってキャリア信号へと変調される。複数の周波数マルチプレクサ／信号結合器１１３は、共通のトランスポンダ、マイクロ波リンク、およびワイヤレス・チャネルなどを介して伝送されるように、変調された信号のそれぞれのグループを多重化するために使用することができることに注意されたい。

図１の実施形態では、変調されたキャリア信号Ｃに関連するスペクトルは、変調されたデータ・サブストリームを伝達するために使用される複数のスペクトル・フラグメントへと、論理的にまたは実際に分割される。スペクトル・フラグメント・アロケーション・テーブルまたは他のデータ構造は、どのスペクトル・フラグメントが規定されているか、どのスペクトル・フラグメント（どのデータ・サブストリーム）が使用されているか、およびどのスペクトル・フラグメントを利用できるかを追跡するために使用される。概して言えば、各トランスポンダ／伝送チャネルは、複数のスペクトル・フラグメントまたは領域に分割することができる。これらのスペクトル・フラグメントまたは領域のそれぞれは、特定のデータ・サブストリームに割り当てることができる。データ・サブストリームのそれぞれは、一意または共通の変調方式に従って変調することができる。

図１に示すように、単一の衛星トランスポンダが使用されるため、変調された信号はすべて、単一の衛星チャネルを介したアップコンバージョンおよび伝送の前に、周波数マルチプレクサ１１３によって組み合わせることができる。様々な実施形態では、１つまたは複数の衛星内に複数のトランスポンダを使用することができる。これらの実施形態では、衛星内で共通のトランスポンダを介して伝送されるそれらの変調された信号だけが組み合わせられ、ともに変換される。様々な実施形態では、変調波形は独立して伝送される。

アップコンバータ１１４によって生成された、変調されたキャリア信号Ｃは、電力増幅器１２０によって増幅され、衛星アップリンク１３０を介して衛星１４０に送信される。衛星１４０は、変調されたサブストリームＤ_０、Ｄ_１、およびＤ_２を含む変調されたキャリア信号を衛生ダウンリンク１５０に送信し、これは仮想スペクトル・アグリゲータ受信機１６０に信号を伝播する。

仮想スペクトル・アグリゲータ受信機１６０は、受信されたキャリア信号Ｃ’から組み合わせられたスペクトル・フラグメント信号Ｓｃ’をダウンコンバートするダウンコンバータ（１６５）と、組み合わせられたスペクトル・フラグメント信号Ｓｃ’からスペクトル・フラグメントＳ_０’、Ｓ_１’、およびＳ_２’を分離するように動作する周波数デマルチプレクサ（１６４）とを含む。

スペクトル・フラグメントＳ_０’、Ｓ_１’、およびＳ_２’のそれぞれは、個別の復調器（すなわち復調器１６２_０、１６２_１、および１６２_２）に結合される。対応する復調されたサブストリームＤ_０’、Ｄ_１’およびＤ_２’を提供するために、復調器１６２_０、１６２_１、および１６２_２のそれぞれは、そのそれぞれのスペクトル・フラグメントＳ_０’、Ｓ_１’およびＳ_２’を復調する。

仮想スペクトル・アグリゲータ送信機１１０によって最初に処理された入力データ・ストリームＤを表す出力データ・ストリームＤ’を生成するために、復調されたサブストリームＤ_０’、Ｄ_１’、およびＤ_２’は、結合器１６１によって処理される。復調器１６２のそれぞれは、その対応する変調器１１２と互換性をもつ方法で動作することを注意されたい。

オプションとして、仮想スペクトル・アグリゲータ受信機１６０は、様々な復調されたサブストリームに弾性的なバッファリング機能を提供するバッファ１６６_０、１６６_１、および１６６_２を含むため、様々なサブストリームに関連する異なる伝播遅延によって引き起こされた調整エラーは、サブストリームを組み合わせる前に回避することができる。１６６に属するバッファは、復調器（１６２）と結合器１６１との間に配置された機能要素として示されている。様々な実施形態では、バッファ１６６またはそれらの機能的な等価物は、結合器１６１内に含まれている。たとえば、結合器１６１は、復調器（１６２）のすべてからデータを受信し、次に、出力ストリームＤ’としてそのデータを再配置する単一のバッファを含むことができる。サブストリーム内のパケットＩＤおよび／または他の情報は、この目的に使用することができる。

オプションの制御モジュール１７０は、要素管理システム（ＥＭＳ）、ネットワーク管理システム（ＮＭＳ）、および／または図１に関して本明細書に記述した機能を実装するネットワーク要素の管理に使用するのに適した他の管理または制御システムと対話する。制御モジュール１７０は、様々な変調器、復調器、および／または図１に関して本明細書に記述した要素内の他の回路を構成するために使用することができる。さらに、制御モジュール１７０は、それによって制御される要素に関してリモートに位置してもよく、伝送回路に隣接して位置してもよく、受信機回路などに隣接して位置してもよく、その他諸々に位置してもよい。制御モジュール１７０は、本明細書に記述したような特定の制御機能を実行するようにプログラムされた汎用コンピュータとして実装することができる。一実施形態では、制御モジュール１７０は、それぞれ第１の制御信号ＴＸＣＯＮＦおよび第２の制御信号ＲＸＣＯＮＦを介して、仮想スペクトル・アグリゲータ送信機１１０および仮想スペクトル・アグリゲータ受信機１６０の構成および／または操作を構成する。この実施形態では、複数の制御信号は、複数の送信機および受信機の場合に提供することができる。

図２は、本実施形態を理解するのに役立つスペクトル割当てのグラフ的な図を示している。具体的には、図２は、３６ＭＨｚのスペクトル割当てをグラフ的に示しており、第１の顧客は、スペクトルの第１の部分２１０、実例として単一の１０ＭＨｚのブロックを割り当てられ、第２の顧客は、スペクトルの第２の部分２２０、実例として単一の８ＭＨｚのブロックを割り当てられ、第３の顧客は、スペクトルの第３の部分２３０、実例として単一の１０ＭＨｚのブロックを割り当てられ、第４の顧客は、スペクトルの第４の部分２４０、実例として第１の１ＭＨｚのブロック２４０_１、第２の１ＭＨｚのブロック２４０_１、および６ＭＨｚのブロック２４０_３を含む３つの不連続スペクトル・ブロックを割り当てられる。

本明細書で説明した様々な実施形態において、第４の顧客に関連するデータ・ストリームは、単一の６ＭＨｚのスペクトル・フラグメントで２つの異なる１ＭＨｚのスペクトル・フラグメントに分割され、それぞれは本質的に図１に関して上に記述したのと同じ方法で処理される。

図３は、本明細書に記述した様々な実施形態で使用するに適した汎用コンピューティング・デバイス３００のハイレベル・ブロック図を示している。たとえば、図３に示されたコンピューティング・デバイス３００は、本明細書に記述される様々な送信機の処理機能、受信機の処理機能、および／または管理処理機能を実装するのに適したプログラムを実行するために使用することができる。

図３に示すように、コンピューティング・デバイス３００は、入力／出力（Ｉ／Ｏ）回路３１０、プロセッサ３２０、およびメモリ３３０を含む。プロセッサ３２０は、Ｉ／Ｏ回路３１０およびメモリ３３０のそれぞれに結合される。

メモリ３３０は、バッファ３３２、送信機（ＴＸ）プログラム３３４、受信機（ＲＸ）プログラム３３６、およびまたは、管理プログラム３３８を含むように示されている。メモリ３３０に格納される特定のプログラムは、コンピューティング・デバイス３００を使用して実装される機能に依存している。

一実施形態では、図１に関して上に記述したスライサ／デマルチプレクサ１１１は、図３のコンピューティング・デバイス３００などのコンピューティング・デバイスを使用して実装される。具体的には、プロセッサ３２０は、スライサ／デマルチプレクサ１１１に関して上に記述した各種機能を実行する。この実施形態では、Ｉ／Ｏ回路３１０は、データ・ソース（図示せず）から入力データ・ストリームＤを受信し、Ｎ個のサブストリーム（Ｄ_０…Ｄ_Ｎ−１）を復調器１１２に提供する。

一実施形態では、図１に関して上に記述した結合器１６１は、図３のコンピューティング・デバイス３００などのコンピューティング・デバイスを使用して実装される。具体的には、プロセッサ３２０は、結合器１６１に関して上に記述した各種機能を実行する。本実施形態では、Ｉ／Ｏ回路３１０は、（オプションとしてバッファ１６６を介して）復調器１６２から、復調されたサブストリームＤ_０’、Ｄ_１’、およびＤ_２’を受信し、仮想スペクトル・アグリゲータ送信機１１０によって最初に処理された入力データ・ストリームＤを表す出力データ・ストリームＤ’を提供する。

一実施形態では、図１に関して上に記述したオプションの制御モジュール１７０は、図３のコンピューティング・デバイス３００などのコンピューティング・デバイスを使用して実装される。

特定のタイプおよび配置のコンポーネントを有するものとして主に示し記述したが、他の適切なタイプおよび／または配置のコンポーネントもコンピューティング・デバイス３００に使用できることが理解されるであろう。コンピューティング・デバイス３００は、本明細書に記述した各種機能を実装するのに適した任意の方法で実装することができる。

図３に示したコンピュータ３００は、本明細書に記述した機能要素、および／または本明細書に記述した機能要素の部分を実装するのに適した一般的なアーキテクチャおよび機能を提供することが理解されるであろう。本明細書に示し記述した機能は、たとえば汎用コンピュータ、１つまたは複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、および／または他のハードウェア等価物を使用して、ソフトウェアおよび／またはハードウェアに実装することができる。

ソフトウェアによる方法として本明細書に記述したステップの一部は、たとえば、様々な方法のステップを実行するようにプロセッサと協働する回路として、ハードウェア内に実装ができると考えられる。本明細書に記述した機能／要素の一部は、コンピュータ・プログラム製品として実装することができ、コンピュータ命令は、コンピュータによって処理されたときに、本明細書に記述した方法および／または技術が呼び出されるか、そうでなければ提供されるように、コンピュータの動作を構成する。本発明の方法を呼び出すための命令は、固定または取り外し可能な媒体に格納され、ブロードキャストまたは他の信号搬送媒体でデータ・ストリームを介して伝送され、有形媒体を介して伝送され、かつ／または命令に従って動作するコンピューティング・デバイス内のメモリ内に格納され得る。

図４は、一実施形態による方法の流れ図を示している。具体的には、図４の方法４００は、図１に関して上に説明したように、伝送のためにデータ・ストリームＤを処理するのに適している。

ステップ４１０で、仮想スペクトル集約送信機１１０によってなど、１つまたは複数の顧客からのデータを含むデータ・ストリームが受信される。

ステップ４２０で、受信されたデータ・ストリームは、Ｎ個のサブストリームへスライスされ、各サブストリームは、それぞれのスペクトル・フラグメントに関連付けられる。ボックス４２５を参照すると、サブストリームへとデータ・ストリームをスライスする処理は、以下の基準、すなわち、顧客ごと、フラグメントごと、データ型に対して、固定サイズ、可変サイズ、様々なスライス方法および／または他の基準の組合せ、のいずれかを単独または任意の組合せで使用して実行することができる。

ステップ４３０で、サブストリームのそれぞれは、それぞれの変調器を使用して変調される。ボックス４３５を参照すると、復調器は、データ型に対して最適化し、チャネル条件に対して最適化することができ、それらは共通の特性を共有し、それらは様々な／異なる特性などを有する。

オプションのステップ４４０で、１つまたは複数の変調されたサブストリームは、同じトランスポンダまたは伝送チャネルを使用して伝送されることになっており、これらの変調されたサブストリームが組み合わせられる。

ステップ４５０では、変調されたサブストリームは、アップコンバートおよび伝送される。ボックス４５５を参照すると、アップコンバージョン／伝送プロセスは、衛星通信方式、マイクロ波通信システム、ワイヤレス通信システム／チャネル、または他の媒体にある場合がある。

図５は、一実施形態による方法の流れ図を示している。具体的には、図５の方法５００は、図１に関して上に説明したように、１つまたは複数の受信されたサブストリームを処理するのに適している。

ステップ５１０で、１つまたは複数の変調されたサブストリームが受信され、ダウンコンバートされる。ボックス５１５を参照すると、１つまたは複数の変調されたサブストリームは、衛星通信方式、ワイヤレス通信システム、ワイヤレス通信システム／チャネル、または他の媒体を介して受信することができる。

ステップ５２０で、以前に送信機で組み合わせされたサブストリームは、個々のサブストリームを提供するために分離され、ステップ５３０で、個々のサブストリームのそれぞれは、それぞれの適切な復調器を使用して復調される。

ステップ５４０で、復調されたサブストリームの１つまたは複数は、選択的に遅延されるため、結果として生じる復調データ・ストリームは一時的に調整することができる。

ステップ５５０で、復調され、選択的に遅延したサブストリームは、仮想スペクトル・アグリゲータ送信機によって最初に処理された入力データ・ストリームＤを表すデータ・ストリームＤ’など、結果として生じるデータ・ストリームを提供するために組み合わせられる。

図６は、一実施形態による方法の流れ図を示している。具体的には、図６の方法６００は、様々な実施形態に従って様々な送信機および受信機のパラメータを構成するのに適している。

ステップ６１０で、顧客データの伝送のために要求が受信される。ボックス６１５を参照すると、要求は指定された帯域幅、指定されたデータ転送速度、指定されたデータ型、指定された変調タイプ、ならびに／または顧客データ伝送要求に関連する帯域幅および／もしくはサービス要件を記述する他の情報を提供することができる。

ステップ６２０で、顧客データ伝送要求を満たすのに適したスペクトル割当てに関して決定が行われる。

ステップ６３０で、特定のスペクトル関連の基準が、顧客データ伝送要求を満たすのに適しているかどうかに関して、オプションの決定が行われる。ボックス６３５を参照すると、そのようなスペクトル関連の基準は、最小の帯域幅ブロック・サイズ、連続する帯域幅ブロックの要件、および／または他の基準を含むことができる。

ステップ６４０で、利用可能なスペクトル・フラグメントが識別される。ボックス６４５を参照すると、利用可能なスペクトル・フラグメントの識別は、アロケーション・テーブル、管理システム、および／またはそのような情報の他のソースに関して行うことができる。一実施形態では、アロケーション・テーブルは、衛星通信システムによってサービスを提供される各顧客に関連するスペクトル割当てを規定する、すなわち、各顧客の帯域幅割当て、帯域幅をサポートするトランスポンダ（複数可）、トランスポンダ（複数可）をサポートする衛星（複数可）などである。さらに、各衛星の各トランスポンダのサイズおよびスペクトル領域に関して、利用可能なスペクトル・フラグメントが規定される。

ステップ６５０で、顧客データ伝送要求を満たすために利用可能なスペクトル・フラグメントが割り当てられる。ボックス６５５を参照すると、利用可能なスペクトル・フラグメントは、利用可能なものとして割り当て、顧客に対して最適化し、キャリアに対して最適化し、スペクトル・フラグメント数を減らすために最適化し、回復力または冗長度を提供するために最適化し、かつ／または他の基準に基づいて最適化することができる。

ステップ６６０で、送信機／受信機システムは、顧客データ伝送要求をサポートし、要求する顧客および／または他の顧客のためにスペクトル・フラグメント割当てへのいずれの変化に対しても適合するために、正しい数およびタイプの変調器／復調器を提供するように構成される。すなわち、特定の顧客、サービス・プロバイダなどを支持して最適化するために、最適化および／または他の基準に基づいて、複数の顧客のスペクトル・フラグメント割当てを変更することが適切な場合がある。

ステップ６７０で、課金データ、サービス契約などが適切に更新される。ステップ６８０で、システム構成、供給、および／または他の管理データが更新される。

様々な実施形態では、異なる衛星トランスポンダおよび／または異なる衛星で利用可能なスペクトル・フラグメントが、仮想の連続するブロックを形成するために集約される。他の実施形態では、複数のトランスポンダの全帯域幅が、衛星リンクを通じて高いデータ転送速度のパイプ（たとえばＯＣ−３／１２ｃ）をサポートするために使用される。

図７〜９は、様々な実施形態による通信システムのブロック図を示している。図７〜９に示した通信システム内の様々なコンポーネントのそれぞれは、図１の通信システム内の対応するコンポーネントに関して、上に記述したのと同じ方法で本質的に機能する。たとえば、図７〜９の実施形態のそれぞれにおいて、入力データ・ストリームＤは、仮想スペクトル集約送信機１１０によって受信され、Ｎ個のサブストリーム（Ｄ_０…Ｄ_Ｎ−１）を提供するために、スライサ／デマルチプレクサｘ１１によって処理され、Ｎ個のサブストリームのそれぞれは、それぞれの変調器ｘ１２によって変調される。様々な図の間にある他の違いおよび類似点について、ここでより詳細に記述する。

図７は、ストリームＡ、Ｂ、Ｃ、およびＤとして示された複数のデータ・ストリームのそれぞれを伝えるために単一のトランスポンダが使用される単一のトランスポンダの実施形態を示している。図７Ａは、システムのアップリンク部分を示す一方、図７Ｂは、システムのダウンリンク部分を示している。

図７Ａを参照すると、次に、組み合わせられて変調された信号ＡＢＣを提供するために第１の信号結合器１１３_１によって組み合わせられるそれぞれの変調されたストリームを生成するために、データ・ストリームＡ、Ｂ、およびＣは、それぞれの変調器７１２によって変調される。

次に、それぞれのスペクトル・フラグメントＳ_０、Ｓ_１、およびＳ_２によって運ばれる、対応する変調された信号を提供するために、それぞれの変調器７１２（すなわち変調器７１２_０、７１２_１、および７１２_２）によって変調されるＮ個のサブストリーム（Ｄ_０…Ｄ_Ｎ−１）を提供するために、データ・ストリームＤはスライサ／デマルチプレクサ７１１によって処理される。組み合わせられた変調された信号ＤＤＤを提供するために、対応する変調された信号は、第２の信号結合器７１３_２によって組み合わせられる。これは、第３の信号結合器７１３_３によって変調された信号ＡＢＣと組み合わせられる。電力増幅器７２０によって増幅され、衛星アップリンク７３０を介して衛星７４０に向けて送信されるキャリア信号Ｃを生成するために、結果として生じる組み合わせられた変調された信号は、アップコンバータ７１４によって変換される。

図７Ｂを参照すると、衛星７４０は、変調されたストリームＡからＤを含む変調されたキャリア信号を衛生ダウンリンク７５０に送信し、これはダウンコンバータ７６５に信号を伝播する。ダウンコンバートされた信号は、ＡＢＣおよびＤＤＤの信号成分に信号を分離するように動作する周波数デマルチプレクサ１６４_３によって処理される。

ＡＢＣ信号成分は、変調された信号を回復するために第２の周波数デマルチプレクサ７６４_１によって分離され、次に、それぞれの復調器７５２によって復調される。

それぞれの復調器７５２によって復調された変調された信号を回復するために、ＤＤＤ信号成分は、第３の周波数デマルチプレクサ７６４_２によって分離される。

入力データ・ストリームＤを表す出力データ・ストリームＤ’を生成するために、復調されたサブストリームＤ_０’、Ｄ_１’、およびＤ_２’は、結合器７６１によって処理される。復調器１６２のそれぞれは、その対応する変調器１１２と互換性をもつ方法で動作することを注意されたい。

図８は、トランスポンダが２つある実施形態を示し、第１のトランスポンダは、データ・ストリームＤに関連する３つのサブストリームの２つだけでなく、ストリームＡ、Ｂ、およびＣとして示された複数のデータ・ストリームを伝えるために使用され、第２のトランスポンダは、データ・ストリームＤに関連する第３のサブストリームだけでなく、ＥおよびＦとして示された複数のデータ・ストリームを伝えるために使用される。図８Ａは、システムのアップリンク部分を示し、図８Ｂは、システムのダウンリンク部分を示している。

図８Ａを参照すると、データ・ストリームＡ、Ｂ、Ｃ、Ｅ、およびＦは、それぞれの変調されたストリームを生成するためにそれぞれの変調器８１２によって変調される。

データ・ストリームＥおよびＦは、それぞれの変調された信号を生成するためにそれぞれの変調器８１２によって変調される。

次に、それぞれのスペクトル・フラグメントＳ_０、Ｓ_１、およびＳ_２によって運ばれる、対応する変調された信号を提供するために、それぞれの変調器７１２（すなわち変調器７１２_０、７１２_１、および７１２_２）によって変調されるＮ個のサブストリーム（Ｄ_０…Ｄ_Ｎ−１）を提供するために、データ・ストリームＤはスライサ／デマルチプレクサ７１１によって処理される。

組み合わせられた変調された信号ＡＢＣを提供するために、データ・ストリームＡ、Ｂ、およびＣに関連する変調された信号は、第１の信号結合器８１３_１によって組み合わせられる。

組み合わせられた変調された信号Ｄ_１２を提供するために、サブストリームＤ_０およびＤ_１に関連する変調された信号は、第２の信号結合器８１３_２によって組み合わせられる。

次に、第１の８１３_１および第２の８１３_２の信号結合器によって生成された組み合わせられた変調された信号は、第３の信号結合器８１３_３によって組み合わせられ、第１のキャリア信号Ｃ１を生成するために第１のアップコンバータ８１４_１によって変換される。

サブストリームＤ_３に関連する変調された信号、ならびにストリームＥおよびＦは、第４の信号結合器８１３_３によって組み合わせられ、第２のキャリア信号Ｃ２を生成するために第２のアップコンバータ８１４_２によって変換される。

Ｃ１およびＣ２のキャリア信号は、第４の信号結合器８１３_４によって組み合わせられ、電力増幅器８２０によって増幅され、衛星アップリンク８３０のそれぞれのトランスポンダ（ＡおよびＢ）を介して、衛星８４０に向けて送信される。

図８Ｂを参照すると、衛星８４０は、衛生ダウンリンク８５０にそれぞれのトランスポンダ（ＡおよびＢ）を介して変調されたストリームＡからＦを含む２つの変調されたキャリア信号を送信し、これは信号をダウンコンバータ８６５に伝播する。ダウンコンバートされた信号は、周波数デマルチプレクサ８６４_４によってその２つのキャリア信号へと分離される。２つのキャリア信号は、入力データ・ストリームＡからＦを表す様々な出力データ・ストリームＡ’からＦ’を生成するために、８６４に属する様々なデマルチプレクサ、８６２に属する復調器、および結合器８６１を使用して処理される。

図９は、データ・ストリームＤに関連する３つのサブストリームの２つとともに、ストリームＡ、Ｂ、およびＣとして示された複数のデータ・ストリームを伝えるために、１つの衛星（９４０_１）が使用される、衛星が２つある実施形態を示している。第２の衛星（９４０_２）は、データ・ストリームＤに関連する第３のサブストリームとともに、ＥおよびＦとして示されている複数のデータ・ストリームを伝えるために使用される。図９Ａは、システムのアップリンク部分を示し、図９Ｂは、システムのダウンリンク部分を示している。

図９Ａを参照すると、データ・ストリームＡ、Ｂ、Ｃ、Ｅ、およびＦは、２つのキャリア信号が、単一の衛星のそれぞれのトランスポンダを介して伝えるために組み合わせられないことを除いて、図８Ａに関して上に記述したのと本質的に同じ方法で処理される。むしろ、図９は、個別の電力増幅器（９２０_１および９２０_２）によって増幅され、アップリンク９３０_１および９３０_２を使用して、それぞれ衛星９４０_１および９４０_２に送信される２つのキャリア信号を示している。

図９Ｂを参照すると、２つの衛星９４０は、それぞれのダウンリンク９５０を介して、変調されたストリームＡからＦを含むそれぞれの変調されたキャリア信号を送信し、これは次に、それぞれのダウンコンバータ９６５に供給される。２つのダウンコンバートされたキャリア信号は、入力データ・ストリームＡからＦを表す出力データ・ストリームＡ’からＦ’を生成するために、デマルチプレクサ（９６４）、復調器（９６２）、および結合器（９６１）を使用して処理される。

図１０は、本明細書に記述した様々な実施形態で使用するのに適したスライサ／デマルチプレクサのハイレベル・ブロック図を示している。具体的には、図１０のスライサ／デマルチプレクサ１０００は、パケット・エンカプスレータ１０１０、バッファ・メモリ１０２２を含むマスター・スケジューラ１０２０、およびバッファ・メモリ１０３２を含む複数のスレーブ・スケジューラ１０３０を含む。

パケット・エンカプスレータ１０１０は、データ・ストリームＤから受信されたパケットを事前定義されている、または正規化された形式を有するパケット構造へとカプセル化するように動作する。様々なカプセル化パケット形式を使用できるが、システムのアップリンク側のスライサ／デマルチプレクサによって使用されるカプセル化形式に従ってパケットを組み合わせるように、システムのダウンリンク側の結合器を構成することが重要である。

一実施形態では、カプセル化パケットは、１８５バイトのペイロード・セクションおよび３バイトのヘッダ・セクションを有する１８８バイトのパケットを含む。パケット・エンカプスレータ１０１０は、オリジナル・データ・ストリームＤから連続する１８５バイト部分を抽出し、カプセル化パケット（ＥＰ）を形成するために抽出された各部分をカプセル化する。各カプセル化パケットのヘッダ部分は、ペイロード・データに関連するユーザ・シーケンス番号を格納するため、データ・ストリームの連続する１８５バイト部分は、様々な図に関して上に説明したように、結合器によって再構築することができる。

一実施形態では、ユーザ・シーケンス番号は、継続的に増分され、パケット・エンカプスレータ１０１０によって提供されるカプセル化されたパケットにスタンプを押すために使用される１４ビットの番号を含む。一実施形態では、パケット・エンカプスレータ１０１０によって提供されるパケットのヘッダ部分は、２つのゼロ・ビットが続き、ユーザ・シーケンス番号に関連する１４ビットが続く１６進数４７（すなわち４７ｈ）を格納する第１のバイトを含む。

伝えられている総合データ率がより高い場合、より大きなシーケンス番号フィールド（たとえば２４または３２ビット）を使用することができる。シーケンス番号フィールドのサイズは、上記の様々な図に記述されている受信結合器要素で起こるバッファリングの量に関係している。バッファのサイズは、次に、最大サブストリーム帯域幅と最小サブストリーム帯域幅の比率に関係している。したがって、様々な実施形態は、合計の全帯域幅および／または最大帯域幅サブストリームと最小帯域幅サブストリームとの比率に基づいて、シーケンス番号のフィールド・サイズ（および結果として生じるオーバヘッド）を調整することができる。

様々な実施形態では、カプセル化パケットを構成するために、１８８バイトより多く、または少なく使用される。様々な実施形態では、カプセル化パケット・ヘッダを構成するために、３バイトより多く、または少なく使用される。たとえば、ユーザ・シーケンス番号に追加的なヘッダ・ビットを割り当てることによって、より大きなユーザ・シーケンス番号を使用することができる。この場合、受信機で同じシーケンスを有する２つのカプセル化パケットを処理する可能性が減る。

本明細書に記述した実施形態では、１８８バイトの固定パケット・サイズがカプセル化パケットに使用される。しかし、様々な代替実施形態において、異なる固定サイズのパケットおよび／または異なる可変サイズのパケットは、そのようなパケット・サイズが、それらのサブストリームに使用されるそれぞれの変調器の入力インターフェースと互換性をもっている限り、異なるサブストリームに使用することができる。

マスター・スケジューラ１０２０は、カプセル化されたパケットを様々なスレーブ・スケジューラ１０３０にルーティングする。スレーブ・スケジューラ１０３０は、次に、それらのパケットをスライサ／デマルチプレクサのそれぞれの出力ポートにルーティングし、それによって、実例として、それぞれのサブストリームを変調器または他のコンポーネントに提供する。

概して言えば、各スレーブ・スケジューラ１０３０は、そのスケジューラに割り当てられたスペクトル・フラグメントの帯域幅に一致するパケットを受け入れる。したがって、１ＭＨｚのスペクトル・フラグメント・チャネルにサービスを提供するスレーブ・スケジューラは、１０ＭＨｚのスペクトル・フラグメントまたは領域にサービスを提供するスレーブ・スケジューラの約１／１０のデータ転送速度でパケットを受け入れる。

マスター・スケジューラ１０２０は、どのスレーブ・スケジューラ１０３０が次のカプセル化されたパケットを受信できるか（またはするべきか）を識別するために、スレーブ・スケジューラ１０３０と通信する。オプションとして、マスター・スケジューラ１０２０は、スレーブ・スケジューラ１０３０からステータスおよび他の管理情報を受信し、このステータス情報の一部は、様々な管理エンティティ（図示せず）に伝播することができる。

一実施形態では、スレーブ・スケジューラ１０３０は、パケットを受け入れる能力を示す制御信号をマスター・スケジューラ１０２０に提供する。一実施形態では、マスター・スケジューラ１０２０は、ラウンドロビン方式でスレーブ・スケジューラ１０３０にパケットを割り当てる。一実施形態では、特定の伝送チャネルまたはスペクトル領域が顧客および／またはサービス・プロバイダ要件に基づいて好ましい場合、マスター・スケジューラ１０２０によるカプセル化されたパケットの割当ては、好ましい伝送チャネルにサービスを提供するこれらのスレーブ・スケジューラ１０３０に、より多くのカプセル化されたパケットを提供することを支持するように重み付けされる。

一実施形態では、スレーブ・スケジューラのそれぞれは、事前定義された帯域幅または対応するスペクトル・フラグメントに関連するチャネル容量の他のインジケータに関連している。この実施形態では、マスター・スケジューラ１０２０は、各スレーブ・スケジューラ１０３０の重み付け割当てに従ってパケットをルーティングする。

概して言えば、マスター・スケジューラは、ランダムなルーティング・アルゴリズム、ラウンドロビン・ルーティング・アルゴリズム、顧客指定のアルゴリズム、およびサービス・プロバイダ指定のアルゴリズムの１つまたは複数に従ってパケットをルーティングする。そのようなルーティングは、各変調器、スペクトル・フラグメント、通信チャネルなどに重み係数を関連付けることによって対応することができる（たとえば、トランスポンダ、マイクロ波リンク、ワイヤレス・チャネルなど）。たとえば、好ましいスペクトル・フラグメントは、最小または最大サイズをもつフラグメント、比較的低いエラー・チャネルまたは比較的高いエラー・チャネルに関連するフラグメント、好ましい通信タイプに関連するフラグメント（たとえば、衛星、マイクロ波リンク、ワイヤレス・ネットワークなど）、好ましい顧客に関連するフラグメントなどを含むことができる。チャネルに重み付けする他の手段、通信システム、スペクトル領域なども、様々な実施形態において使用することができる。

図１１は、一実施形態による方法の流れ図を示している。ステップ１１１０で、パケットはデータ・ストリームＤから受信される。ステップ１１２０で、受信されたパケットがカプセル化される。ボックス１１２５を参照すると、パケットは、１８５バイトのペイロードおよび３バイトのヘッダ・パケットを含むことができる。異なるシーケンス番号フィールド・サイズおよび／または追加の制御情報を有する他のヘッダ形式を、本実施形態の文脈の中で使用することができる。

ステップ１１３０で、カプセル化されたパケットは、実例として、マスター・スケジューラ１０２０、パケット・エンカプスレータ１０１０内の個別のバッファ（図示せず）などによってバッファされる。

ステップ１１４０で、エンカプスレータ・パケットは、マスター・スケジューラ１０２０によってスレーブ・スケジューラ１０３０に転送される（または転送するようにされる）。

本明細書に記述した様々な実施形態において、各カプセル化されたパケットは、それぞれのサブストリームの一部としてそれぞれの変調器に結合される。しかし、増加したデータ回復力および／またはバックアップを提供するように構成された実施形態では、カプセル化されたパケットは、複数のそれぞれのサブストリームの一部として複数の変調器に結合することができる。これらの実施形態では、カプセル化されたパケットに関連するシーケンス番号は同じままである。

これらの実施形態では、受信機は、適切なシーケンス番号をもつ第１のカプセル化されたパケット（またはエラーのないカプセル化されたパケット）を処理し、同じシーケンス番号を有する他のパケットを無視する。すなわち、受信機でカプセル化パケットを再び順序付ける場合、最近順位付けされたカプセル化パケットのシーケンス番号に一致するシーケンス番号を有するこれらのカプセル化パケットが廃棄される。シーケンス番号は周期的または繰り返されるため（たとえば、１４ビットのシーケンス番号の場合、１６，３８４のカプセル化パケットごと）、数千パケット前に処理されたカプセル化パケットと同じシーケンス番号を有するカプセル化パケットは、その以前に処理されたカプセル化パケットの複写である可能性があるため、冗長としてドロップまたは廃棄するべきである。

本明細書に記述した様々な実施形態は、離れたスペクトルのブロックの動的なスペクトル・アグリゲーションを提供するため、顧客の帯域幅要件が変わると、スペクトルを増やしたり、または既存のスペクトル割当てから減らしたりすることができる。さらに、小さなスペクトル・ブロックまたは孤立したスペクトル・ブロック（すなわち、概括的に役立てるには小さすぎるスペクトル・ブロック）は、帯域幅のより大きなブロックを形成するために、事実上組み合わせることができる。

上記の実施形態は、１つのスペクトル・フラグメントの損失が、サービスの完全な損失を引き起こさないことになるため、改善されたシステム回復力を含む多くの利点を提供する。さらに、スペクトル・フラグメントが複数のトランスポンダを横断してマッピングされている場合、１つのトランスポンダの損失のために、サービスが完全に損失することはなく、むしろ、サービスのグレースフル・デグラデーションが提供される。連続するスペクトルを利用するより古い／既存の方式は、単一障害点になる可能性がある唯一のトランスポンダを使用することができる。

干渉抑圧および改善された回復力
以下の説明のために、伝送メカニズムは４つのキャリアＳ０…Ｓ３を利用すると想定する（ただし異なる数のキャリアを使用してもよい）。さらに、キャリアは周波数領域で分離される（隣接しない）ため、どのような信号干渉も、スライスの（すべてではなく）サブセットだけに影響する可能性がある。最後に、受信機が送信機に信号のステータスに関するフィードバックを提供するために利用できる制御チャネル（帯域内または帯域外のいずれか）を想定する。これらの想定はまた、様々な図に関して本明細書に説明した様々な他の実施形態にも当てはまる場合がある。

スライスＳｉ（０≦ｉ≦３）が干渉の影響を受ける場合、受信サイトは、そのスライスのＣ／Ｎ（搬送波対雑音）で劣化に気づく。受信サイトは、制御チャネルを使用して劣化に関して送信側に通知する。次に、送信機はＦＥＣ率を減少させ（たとえば、率を３／４から２／３に変更することによってＦＥＣをより強力にする）、受信機が追加されたノイズに対抗できるようにする。この方式は、適応符号化変調（ＡＣＭ：Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｃｏｄｉｎｇ ａｎｄ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）と呼ばれる。

本明細書で説明した様々な実施形態は、（キャリアまたはデータ・ストリーム全体のＦＥＣ率を変更する従来の手法とは違い）データ・ストリームの特定のスライスまたは一部のＦＥＣ率を変更する機能を提供することによって、ＡＣＭの有効性を拡張するために使用することができる。このようにして、様々な実施形態において、従来の技術と比較して、より高いスループットが維持される。

本明細書で説明した様々な実施形態では、利用可能なＦＥＣ率がその効果を緩和するには干渉元が強力すぎる場合、受信機は、そのキャリア（たとえばキャリアＳ２）のロックをなくし、損失について送信機に通知する。送信機は、キャリアＳ１、Ｓ３、およびＳ４を通じてデータを再ルーティングする。事実上、それはスペクトル・スライスＳ２を「回避」し、より低いスループットではあるがサービスを維持する。強力な干渉元がそのキャリアを完全に損ない、サービスの完全な損失を引き起こしたはずの従来の単一キャリア方式とこれを対比する。

本明細書で説明した様々な実施形態は、すでに知られていたものとは異なるキャリア配置を提供する。具体的には、相互に隣接している多数のサブキャリアから信号が構成される従来のＯＦＤＭ方式とは違い、様々な実施形態は、分離されスペクトル的に離れたキャリアを提供する。このようにして、フロントエンドの飽和または強力な干渉元の通過帯域の影響は、様々なスライスで大きく減じられる。

本明細書で説明した様々な実施形態は、干渉に対処するために、スライスがスペクトルの異なる部品に移される、または再ルーティングされることを可能にするため、結果として、わずかなスループットの劣化でサービスの完全な復元が可能になる。

本明細書で説明した様々な実施形態は、強力な干渉がある状態でヒットのない伝達を可能にする。たとえば、一部の実施形態は、保護グループとして、Ｓ０およびＳ１など、キャリアのサブセットを構成するため、Ｓ０またはＳ１のいずれかの障害（両方同時ではない）が、データの損失につながらない。そのケースでは、Ｓ２およびＳ３は、保護グループのメンバーではなく、独立したキャリアとして動作し続けることができる。交互に、それらは相互に保護するために第２の保護グループへとグループ化することができる。第３の代替案として、２つを超えるキャリア、たとえばＳ０…Ｓ２は、保護グループを形成することができ、Ｓ３は独立している。極端になると、４つのキャリアはすべて広範囲の干渉などに対処するための保護グループの一部でもよい。柔軟性の程度は大きく、構成は、特定のタイプの干渉に最も効果的に対処するために微調整することができる。

本明細書で説明した様々な実施形態は、装置の誤作動および／または干渉によって引き起こされるなど、回復力をさらに改善するためにキャリアの追加および削除を動的に可能にする。たとえば、システムは、独立して機能する（すなわち、保護グループを構成しない）２つのキャリアＳ０およびＳ１を用いることができるが、Ｓ０またはＳ１のいずれかが損なわれている場合、第３のキャリアＳ２を利用可能なスペクトルの領域に後で追加することができる。一実施形態では、第３または予備のキャリア（たとえばＳ２）は、代用キャリア、一時的な保護グループの一部、動的に形成された保護グループの一部として形成することができる。

代用キャリアとして、予備のキャリア（たとえばＳ２）は、Ｓ０またはＳ１のいずれかに対する「代用」キャリアとして機能するように構成できるため、損なわれたキャリアの目的を効果的に引き継ぐことができる。

一時的な保護グループの一部として、予備のキャリア（たとえばＳ２）は、損なわれたキャリアと提携または関連して一時的な保護グループを形成するように構成することができる。たとえば、Ｓ１が損なわれた場合、Ｓ１とＳ２との間に保護グループを形成することができる。Ｓ０は独立した状態を維持する。障害の原因が対処されＳ１が回復すると、Ｓ２は取り除くことができる。

動的に形成された保護グループの一部として、予備のキャリア（たとえばＳ２）は、既存のキャリアの中から保護グループの動的な形成物の一部として構成することができる。これは、パケット損失および他の障害を引き起こすのに十分に長いが、上記のようなトラフィックの完全な再ルーティングを義務づけるほどには長くない時間、複数のキャリアに影響する一時的な干渉に対処するのに効果的である。たとえば、Ｓ０…Ｓ３は、４キャリア伝送システムを構成し、Ｓ２およびＳ３は、キャリアごとのＡＣＭも再ルーティングもが効果的に対処できない一時的な干渉を経験すると想定する。この実施形態では、Ｓ２およびＳ３は、ＤＳＳ保護グループを構成するために一時的にペアになる一方、Ｓ０およびＳ１は独立した状態を維持する。最終的に、スループットの一時的な低下により干渉に対処する堅牢な方法が得られる。Ｓ２およびＳ３に影響する障害の根本的原因が対処されたら、それらは独立して機能するように再構成することができる。

離れて複製されたスペクトル拡散（ＤＲＳＳ：Ｄｉｓｊｏｉｎｔ Ｒｅｐｌｉｃａｔｅｄ Ｓｐｒｅａｄ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ）
本明細書に記述した様々な技術および実施形態は、ワイヤレス通信チャネルにおいて強力な無線周波数（ＲＦ）干渉がある状態でペイロード・データの「ヒットなし」の伝達を提供する、離れて複製されたスペクトル拡散（ＤＲＳＳ：Ｄｉｓｊｏｉｎｔ Ｒｅｐｌｉｃａｔｅｄ Ｓｐｒｅａｄ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ）の実施形態を提供するように構成することができる。たとえば、ワイヤレス通信の従来の技術は、通信チャネルの搬送波対雑音（Ｃ／Ｎ）比を前提として、疑似エラー・フリー（ＱＥＦ：Ｑｕａｓｉ Ｅｒｒｏｒ Ｆｒｅｅ）データを伝えるように設計されたエラー保護符号化率を有する単一キャリアのＲＦシグナルの使用を含む。増加した干渉が存在する場合、受信機で信号の劣化の影響を打ち消すのを支援するために、エラー保護符号化率は減らされる（より強力になる）。この手法に関する問題は、受信された信号の帯域内であり、ＱＥＦしきい値より低いＣ／Ｎ比率へとつながる十分に強力な干渉元は、符号化率がどんなに強くても、完全なデータの損失へとつながることである。これは、（他の理由の中でも）、ＬＮＡ、ミキサー、およびアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）を使用するサンプリング回路など、コンポーネントに関する受信機のフロントエンドのＲＦダウン・コンバージョン回路の完全な飽和が原因の場合がある。したがって、シングルキャリア方式に基づく最善のエラー・コーディング技術でも、帯域内であり、ＱＥＦ Ｃ／Ｎしきい値によりキャリア電力より大きい干渉に対処することができない。

ＤＲＳＳは、スペクトル的に離れたキャリアを利用する。ＤＲＳＳ技術では、オリジナルのペイロード（Ｐ）は、Ｎ（Ｎ≧２）個のキャリアを通じて伝送され、それぞれが符号化および変調されており、一般的なケースにおいては、それぞれのチャネル条件に適した異なる物理レイヤー方式が用いられる。簡単な実施形態では、すべてのキャリアは、同じ物理レイヤー・パラメータを使用して構成されるが、相互に離れた（分離された）スペクトル・ブロックで伝送される。キャリアは、概して、同じスペクトル幅である必要がない。しかし、（シンボル・レート、符号化率、コンスタレーション・マップ、ロールオフ、および他の関連する変調パラメータによって決定される）各キャリアの情報伝達能力は、必要なペイロードを運ぶのに十分であることが要求される。

送信端で、ペイロード（Ｐ）は、最初に、上に記述した仮想スペクトル・アグリゲーション（ＶＳＡ）技術を使用して、固定サイズのパケット（ｐ_ｉ、ｉ＝０、１、２…）のシーケンスへと事前処理および分割される。ＶＳＡプリプロセッサの出力の各パケットｐ_ｉは、次にＮ回、複製され、各コピーはＮ個のキャリアすべてを通じて送信される。

受信端で、受信機は、各キャリアからのデータを復調する。すべてのキャリアが良好なＣ／Ｎを有する場合、受信機は、各パケットｐ_ｉのＮ個のエラーのないコピーを回復する。Ｎ−１個のコピーは破棄され、１個がｉごとにパケットｐ_ｉに対して保持される。すべての選択されたコピーは、受信端でＶＳＡプロセッサに提供され、上記のように、オリジナルのペイロードＰは再び、再構築されてその意図する受信側に送られる。

強力な干渉が存在する場合、Ｎ個のキャリアのサブセットは、完全なデータの損失を経験する場合がある。しかし、少なくとも１つのキャリアが、所定のときにそのＱＥＦしきい値を超えるＣ／Ｎをもっている限り、受信機は、各パケットｐ_ｉの（送信されたＮ個のコピーから）少なくとも１つの良好なコピーにアクセスできる。これにより、受信機のＶＳＡプロセッサは、エラーなくペイロードを再構築することができる。

上記の方式では、複数のスペクトル的に離れたキャリアは、極めて広帯域でなければ、同じ干渉信号によって同時に影響を受ける可能性が低い。強力な干渉は、Ｎ−１個までのキャリアで完全なデータの損失につながる可能性があるが、各パケットｐ_ｉについて、そのパケットをエラーなく伝えることができる少なくとも１つのキャリアがある限り、希望するペイロードの完全な回復はまだ可能である。スペクトル領域で素早く移動する干渉について、これは、パケットｐ_ｉを伝達したキャリアが、その後に干渉を経験し、パケットｐ_ｉ＋１の伝達に最も適したキャリアではないかもしれない可能性のため、連続するパケットが異なるキャリアから得られることを意味する場合がある。

図１〜１１に関して記述したＶＳＡ技術の使用、およびそれらの関連する記述により、複数の離れたスペクトル・スライスのアグリゲーションが可能になる。スペクトル・アグリゲーションに関連してＤＲＳＳが使用される場合、強力な新しい機能が有効になる。たとえば、ＤＲＳＳを選択的に使用することで、干渉を受けやすい可能性があるスペクトル（無許可の帯域など）の部分へのキャリアのマッピングが可能になる。言い換えると、ＤＲＳＳを使用することで、サービス・プロバイダは、高度な回復力をもつ構成するペイロードを伝達しながら、ノイズがある可能性がある帯域に集約されるキャリアの組全体またはサブセットのいずれかをマッピングすることによって、ノイズがあるまたは無許可の帯域を使用し始めることができる。

図１２は、様々な実施形態から利益を得るシステムのハイレベル・ブロック図を示している。具体的には、図１２は、実例として、スペクトル・スライスＳ２およびＳ３を通じて通信された冗長なペイロードを含む４つのスペクトル・スライスＳ１〜Ｓ４を集約するために、上記のＶＳＡ技術を使用するシステム１２００のハイレベル・ブロック図を示している。代表的なシステム１２００は、キャリアＳ０、Ｓ１、Ｓ２、およびＳ３を使用して、ペイロードＰを伝えるハイブリッドＶＳＡ／ＤＲＳＳシステムである。代表的なシステム１２００は、他および追加的なタイプの通信リンクを用いることができるが、衛星通信リンク１２６０を利用するものとして示されている。

システム１２００は、概してＶＳＡプリプロセッサ、変調器／送信機、通信リンク、復調器／受信機、およびＶＳＡポストプロセッサを意図している。

ＶＳＡプリプロセッサ１２１０は、本明細書に説明するような様々なスライサ機能１２１２、パリティ・コード機能１２１４、制御ヘッダ挿入機能１２１６、およびスケジューラ機能１２１８を実行する。ＶＳＡプリプロセッサ１２１０は、実例としてＰ’_０からＰ’_３として示された４つのストリーム部分またはセグメントへと入力信号またはストリーム・ペイロードＰを処理またはスライスするように構成される。すでに述べたように、４つのストリーム部分またはセグメントのそれぞれは、通信リンクを介して伝送されるなど、１つのキャリア信号のそれぞれのスペクトル・スライスに一致する方法で変調されることになる。

変調器／送信機は、実例として、変調された信号Ｓ_０からＳ_３を生成するために、それぞれＰ’_０からＰ’_３としてペイロード・ストリーム部分またはセグメントを変調するように構成された４つの変調器１２２０−１〜１２２０−４を含み、この変調された信号は、単一の結合器／マルチプレクサ１２３０によって組み合わせられる。結果として生じる結合された信号は、実例として、通信リンク１２６０を介して伝送に適した信号を提供するために、アップコンバータ１２４０および増幅器１２５０によって処理される。

通信リンク１２６０は、衛星１２６０−Ｓを介して受信機１２６０−Ｒに伝送信号を送信する送信機１２６０−Ｔを含む衛星通信リンクとして示されている。

復調器／受信機は、実例として、受信された衛星信号から変調された信号Ｓ_０からＳ_３を抽出する信号セパレータ／デマルチプレクサ１２７０、および変調された信号Ｓ_０からＳ_３を復調し、ペイロード・ストリーム部分またはセグメントＰ’_０からＰ’_３をそこから取得するように構成された４つの復調器１２８０−１から１２８０−４を含む。

ＶＳＡポストプロセッサ１２９０は、本明細書で説明したように、様々なバッファ・マネージャ機能１２９１、バッファ機能１２９２、非パケット削除機能１２９３、パリティ・コード・プロセッサ機能１２９４、再同期および調整機能１２９５、制御ヘッダ削除機能１２９６、および結合器機能１２９７を実行する。ＶＳＡポストプロセッサ１２９０は、実例として、入力信号またはストリーム・ペイロードＰを再組み立てするためにＰ’_０からＰ’_３として示された４つのストリーム部分またはセグメントを処理するように構成されている。

様々な実施形態では、独立したキャリアであるスペクトル・スライスＳ０およびＳ１は、ＤＲＳＳを使用しない。これらのキャリアは、通常は強力な干渉が問題ではなく、標準的な符号化率（リード・ソロモンまたはＢＣＨなどのブロック符号に加えて、ＬＤＰＣ３／４、５／６など）が各キャリアに十分であるスペクトルを「洗浄する」ためにマッピングされるものと想定される。

様々な実施形態では、スペクトル・スライスＳ２およびＳ３はＤＲＳＳを使用する。言い換えると、Ｓ２で運ばれるペイロードは、複製されてキャリアＳ３を通じて送信される。Ｓ２およびＳ３の両方は、標準的なコーディング技術を使用する（ＢＣＨまたはリード・ソロモンなどのブロック符号とともにＬＤＰＣ３／４または５／６など）。この例では、キャリアＳ２およびＳ３は、Ｓ２またはＳ３のいずれかのデータの損失の完全な損失を引き起こすことができる（たとえば、悪意がある、または故意でない）強力な干渉元をもつ可能性があるスペクトルにマッピングされることを想定している。Ｓ２とＳ３との間のスペクトル・ギャップを保証することによって、Ｓ２およびＳ３に同時に影響する干渉の可能性が最小限にされる。したがって、Ｓ２およびＳ３の両方がしきい値を超える干渉によって影響されない限り、集約された信号は回復することができる。

様々な実施形態では、システムは、Ｓ０、Ｓ１、およびＳ２の集約的な容量がペイロードＰを伝えるのに十分なように構成される。Ｓ０、Ｓ１、およびＳ３の集約的な容量に対しても同様に想定される。

ペイロードＰは、小さな固定サイズ・パケットへとスライスされ、制御ヘッダは、上記のＶＳＡ技術に一致する各パケットの最初に挿入される。受信機がヘッダの完全性をチェックすることを可能にするために追加的なパリティ・コードが添付される。Ｓ０およびＳ１に１つずつ、およびＳ２およびＳ３を組み合わせた組に１つという個別の３つのスケジューラが、Ｐ_０’、Ｐ_１’、およびＰ_２０’として示された３つの個別のストリームにパケットを割り当てるために使用される。Ｐ_２１’はＰ_２０’のレプリカである。スケジューラは、各キャリアに割り当てられたデータの量がその情報支持容量を超えないことを保証する。

様々な実施形態では、Ｐ_０’、Ｐ_１’、Ｐ_２０’、およびＰ_２１’は、キャリアＳ０、Ｓ１、Ｓ２、およびＳ３を生成するために個別の変調器（それぞれＭｏｄ０、Ｍｏｄ１、Ｍｏｄ２、およびＭｏｄ３）に供給される。様々な他の実施形態では、合成変調器が使用される。

４つのキャリアは、標準的なＲＦ結合器を使用して組み合わせられ、希望する周波数帯域にアップコンバートされ、電力増幅器（ＰＡ）を使用して増幅され、次にアンテナを使用して放射される。ベントパイプ衛星は、可能性として複数の受信サイトに信号を送信する。

受信側では、４つのキャリアは、４つの個別の復調器によって復調される。復調器からのパケットは、個別のバッファにキューされる（復調器ごとに１つ）。４つのキャリアの伝播遅延が大きく異なり、時間の経過とともに変動する可能性があるため、これは必要である。ヌル・パケット（たとえば、物理レイヤーの標準としてＤＶＢ−ＳまたはＤＶＢ−Ｓ２を使用する場合に変調器で導入される）が削除され、４つのパケット・ストリームの正しい処理に不可欠な制御ヘッダ情報を検出および修正するために、パリティ・コードがチェックされる。正しくないパリティ・コードをもつパケットがドロップされる。再同期化および調整ブロックにより、すべての利用可能なストリームからのパケットが適切な順に並べられることを保証し、（たとえば、両方の信号が良好なＣ／Ｎを有するときに起こるように）キャリアＳ２またはＳ３を通じて受信された重複パケットはドロップされる。制御ヘッダは取り除かれ、パケットのペイロード部は、最終的なペイロードＰを生成するためにマージされる。

Ｓ２およびＳ３の干渉は、特定の受信サイトに集中させることができる、または、送信側に存在する場合、すべての受信サイトでそれらの信号に影響を与えることになる。集中された干渉の場合には、特定のサイトは、たとえばＳ２で、部分的または完全なデータの損失を受ける可能性がある。それらの場合、Ｓ３を通じて受信されたパケットが選択される。他の受信機サイトでは、Ｓ３は損なわれ、その場合には、Ｓ２を通じて受信されたパケットが選択される。干渉が、Ｓ２およびＳ３に交互に影響する可能性がある掃引（ｓｗｅｅｐｅｒ）タイプである場合、受信機は、パケットごとにそれら２つのキャリア間で切り替える手段を使う。

システム１２００は、ベントパイプ衛星通信リンク１２６０を使用するものとして示されている。しかし、様々な他の実施形態において、ポイント・ツー・マルチポイントの地上放送システムまたはセル方式バックホールのポイント・ツー・ポイントのマイクロ波システムなど、他のタイプのワイヤレス・ネットワークを使用することができる。より概括的には、システムは、ワイヤレス・チャネルを通じて任意のデータ・ペイロード（同期またはパケット化）の搬送のために効果的に適用することができる。

さらに別の実施形態では、変調された信号の１つまたは複数は、光学ネットワーク、ＩＰネットワーク、または他のワイヤーライン・ネットワークなど、代替ネットワーク１２６５を介して伝達される。

実施形態の様々な利点は、そうでなければ小さすぎて使用できない孤立したスペクトル・フラグメントを使用する能力だけでなく、著しく高いスペクトル使用効率を含む。様々な実施形態は、衛星用途、ベントパイプＳａｔＣｏｍ用途に使用されるものなどのポイント・ツー・ポイントのワイヤレス・リンク、マイクロ波タワーを使用して提供されるワイヤレス・バックホール・インフラストラクチャなどに適用することができる。

様々な実施形態は、帯域幅が、すでに使用中のそれらの帯域幅ブロックに追加的な帯域幅のブロックを「添付する」ことによって割り当てられるため、サービス・プロバイダおよび消費者のために「ｐａｙ−ａｓ−ｙｏｕ−ｇｒｏｗ（成長に合わせて支払う）」ビジネス・モデルを促進できるメカニズムを提供する。

様々な実施形態では、サテライト・システムの単一のトランスポンダは、複数の変調されたサブストリームを含むキャリア信号を伝播するために使用され、変調されたサブストリームのそれぞれは、そのそれぞれのスペクトル・フラグメント領域を占める。他の実施形態では、複数のキャリア信号は、それぞれのトランスポンダを介して伝播される。

様々な実施形態では、マイクロ波通信システム内の単一のマイクロ波リンクは、複数の変調されたサブストリームを含むキャリア信号を伝播するために使用され、各変調されたサブストリームは、そのそれぞれのスペクトル・フラグメント領域を占める。他の実施形態では、複数のキャリア信号は、それぞれのマイクロ波リンクを介して伝播される。

様々な実施形態では、ワイヤレス通信システム内の単一のワイヤレス・チャネルは、複数の変調されたサブストリームを含むキャリア信号を伝播するために使用され、各変調されたサブストリームは、そのそれぞれのスペクトル・フラグメント領域を占める。他の実施形態では、複数のキャリア信号は、それぞれのワイヤレス・チャネルを介して伝播される。

保護グループを使用する効率的なフェイルオーバー・サポート
ストリームを複数のストリーム・セグメントへとセグメント化し、それぞれのスペクトル部分によりこれらのストリーム・セグメントを伝送することによって、悪意のある掃引、漏洩する装置などからなど干渉元への回復力を改善することができる。

様々な実施形態は、ストリーム・セグメントを複製し、異なるスペクトル領域により複製されたストリーム・セグメントを変調／伝送し、オプションとして異なる変調方式を使用することによって、さらに回復力を改善する。いくつかの実施形態では、上記のように、オリジナルまたは複製されたストリーム・セグメントは、ワイヤーライン通信リンクによって伝達することができる。

様々な実施形態は、しきい値を超える第１のスペクトル領域内のチャネル障害に応じて、第１のスペクトル領域内で変調／伝送されたストリーム・セグメントが、バックアップ・スペクトル領域内で変調／伝送されるセグメント・レベルの保護グループを提供することによって、さらに回復力を改善する。様々な実施形態では、バックアップ・スペクトル領域は、より低い優先度データ・ストリーム・セグメントに関連するスペクトル領域を含む。様々な実施形態では、優先度は、データ、顧客、サービス・レベル合意（ＳＬＡ）プロファイル、および／また）他の基準のタイプに従って割り当てられる。

様々な実施形態では、アクティブなスペクトルのブロックおよび未使用のままであるバックアップ・スペクトルの他の同様に大きなブロックを割り当てるのではなく、複数のより小さなスペクトルのブロックが利用される。スペクトル・ブロックは、同じまたは異なる衛星（または他のワイヤレス通信メカニズム）、同じまたは異なるトランスポンダなどに割り当てることができる。例示を目的として、これは様々な実施形態の要件ではないが、より小さなスペクトル・ブロックのそれぞれの帯域幅容量は同じであることが想定される。バックアップ・スペクトル・ブロックまたは領域において、バックアップ・スペクトル・ブロックまたは領域は、最大のスペクトル・ブロックまたは領域と少なくとも同じくらい大きいべきである。スペクトル・ブロックまたは領域が同様のサイズである場合、バックアップ・スペクトル・ブロックまたは領域も同様のサイズになることになる。

様々な実施形態では、チャネル・ステータス・フィードバックなどの情報は、送信機で受信される。図１２を参照すると、オプションのステータス・フィードバック（ＳＦ）は、代替ネットワーク１２６５または他のメカニズムを介して受信することができる。たとえば、典型的なサテライト・システムにおいて、伝送品質、エラー率、バッファ・バック・プレッシャー、受信機ステータスなどを示す情報を送信機に伝達するために、受信機によって使用できるバック・チャネルが存在する。本明細書に記述した様々な実施形態では、受信機から送信機にフィードバックまたはステータス情報を提供するための任意の既知のメカニズムを用いることができる。

図１３は、一実施形態による流れ図を示している。具体的には、図１３は、様々な実施形態により、拡張されたチャネルの回復力にオプションの優先度を提供するためのメカニズムの流れ図を示している。図１３に関して本明細書に記述した方法は、上記のように１つまたは複数のＶＳＡ送信機で提供することができる。

ステップ１３１０で、１つまたは複数のデータ・ストリームは、１つまたは複数の顧客から受信される。ボックス１３１５を参照すると、１つまたは複数のデータ・ストリームは、衛星リンク、マイクロ波リンク、ワイヤレス・チャネル、ワイヤーライン・チャネル、および／または他の手段を介して受信することができる。

ステップ１３２０で、データ・ストリームのそれぞれは、複数のストリーム・セグメントおよび／またはサブストリームへとスライスされ、ストリーム・セグメントおよび／またはサブストリームのそれぞれは、様々な実施形態に関して上に記述したように、それぞれのスペクトル・フラグメントに関連している。ボックス１３２５を参照すると、ストリーム・セグメントおよび／またはサブストリームは、顧客、固定サイズまたは可変サイズの利用可能なスペクトル・フラグメント、データ型、信号タイプ、および／または他のパラメータに従って規定することができる。

ステップ１３３０で、様々な変調パラメータ、帯域幅割当て、優先度レベル、および／または他のパラメータが、ストリーム・セグメントおよび／またはサブストリーム、ならびにそれぞれのスペクトル・フラグメントに対して選択される。様々なストリーム・セグメントおよび／またはサブストリームは、それぞれのスペクトル・フラグメント内でそれに応じて変調および伝送される。

ステップ１３４０では、スペクトル・フラグメントに関連する様々なチャネルは、チャネル干渉、チャネル障害など、次善のチャネル動作を識別するために監視される。ボックス１３４５を参照すると、そのような監視は、事前に定めた間隔で、関連する各加入者イベントの後に、事前に定めた数の加入者イベントの後に、または他の何らかのスケジュールに従って、発生することができる。たとえば、様々な実施形態では、割り込み駆動の監視が提供され、順方向誤り修正（ＦＥＣ）パラメータ、ＦＥＣ修正能力を超えるレベル、チャネル障害を示すレベルなどを適応させることによって修正可能な１つまたは複数のレベルなど、１つまたは複数のしきい値を超えてチャネルが損なわれた場合のみ、受信機は、それぞれの送信機に情報を伝達する。

ステップ１３５０で、次善のチャネルは、チャネル・パフォーマンスおよび／またはチャネル・データの優先順位に従って処理される。ボックス１３５５を参照すると、順方向誤り修正（ＦＥＣ）および／またはチャネルに関連する他のパラメータを構成することができる。そのような構成は、１つまたは複数の干渉しきい値、１つまたは複数の障害しきい値など、様々なしきい値に基づいてもよい。優先順位処理において（チャネルが効果的に機能していない場合など）、チャネルに関連するストリーム・セグメントおよび／またはサブストリームは、バックアップ・チャネル（複数可）またはより低い優先度データに関連するチャネルを介して、変調および伝送することができる。すなわち、スケジューラは、優先度の低いセグメントおよび／またはサブストリームを通じて、優先度セグメントおよび／またはサブストリームに優先的に対応するために、様々なスケジュールを構成することができる。

ステップ１３６０で、セグメントおよび／またはサブストリームは、オプションとして、複数のスペクトル・フラグメントを通じて集約されるため、それらは複数の通信チャネルを介して伝えられる。さらに、複数の通信チャネルは、異なる通信ネットワークまたはリンクを介してサポートすることができる。ボックス１３６５を参照すると、様々なリンクは、衛星リンクまたはマイクロ波リンクなど１つまたは複数のポイント・ツー・ポイント・リンク、様々なワイヤレス・チャネルによって提供されるようなポイント・ツー・マルチポイント・リンク、ワイヤーライン・チャネル、および／または他のメカニズムを含む。

上記のステップは、チャネル品質の劣化または障害に応じて、データの優先度に基づいて、ＦＥＣおよび／または他のパラメータならびにチャネル再割当てを構成するために、チャネルの個々の処理の一方または両方を考えている。これらのステップは、サービス・レベル合意（ＳＬＡ）、プロファイル・データ、デフォルトのキャリア設定、および／または他の基準に応じて、本質的に自動的に実装される。概して言えば、システムは、優先度が付けられたデータ・チャネルが、可能な限り効率的に使用されることを保証するために本質的に自動的に動作する。別のデータ・ストリームは、異なる優先度レベルに関連する場合がある。異なる顧客は、異なる優先度レベルに関連する場合がある。

様々な実施形態は、１つまたは複数の障害を起こしたスペクトル・ブロックを回避するために、利用可能なスペクトル・ブロックを通じてＶＳＡ送信機によってデータの自動的な再ルーティングを提供するように動作する。様々な実施形態は、負荷分散機能を提供する、またはそうでなければ利用可能なスペクトル・ブロックを可能な限り効率的に利用するために、ＶＳＡ送信機によってデータの自動的な再ルーティングを提供するように動作する。

すでに述べたように、優先度が高いトラフィックが伝達を保証され、優先度の低いトラフィックは、優先度の高いトラフィックのサービスから残された予備の帯域幅、または日和見主義的に挿入されたデータを使用して伝達されることを保証するために、様々な優先度技術を用いることができる。

様々な実施形態は、均等化キューイング（ＷＦＱ）スケジューラを様々なトラフィック・クラスへの割当てに使用することによってなど、複数の優先度レベルをサポートする。

様々な実施形態は、スペクトル・アグリゲーションを使用して干渉抑圧を提供する。すなわち、干渉元（本質的にＣＷまたは複合）が特定のチャネルを劣化させる場合、その特定のチャネルのＦＥＣ率だけが、この劣化を補正するように構成される。干渉元が強力すぎてより良いＦＥＣ符号化率だけでは克服できない場合（または強力すぎて、構成されたＦＥＣ符号化率が、受け入れられないほど低いレベルへとスループットを落とす可能性がある）場合、チャネルは、異なるスペクトル・フラグメントに再割り当てする必要がある。特に、様々な実施形態は、スライスのＦＥＣ率調整ごとの干渉抑圧（各スライスのＦＥＣ率は、各スライスに特有の干渉の程度に依存して調整される）およびスペクトルのスライス再割当てを提供する（特定のスライス内の干渉が強力すぎ、より高いＦＥＣ率で緩和できない場合、スライスの組全体ではなくそのスライスが、他のスライスに影響なく、トランスポンダの他の領域または完全に他のトランスポンダに再割り当てされる）。

様々な実施形態は、データ・ストリームに関連するデータ・セグメントの一部またはすべての暗号化により、改善されたセキュリティを提供するように構成される。すなわち、様々な実施形態において、チャネル変調回路は暗号化機能を含むように構成され、チャネル復調回路は復号化機能を含むように構成される。そのような暗号化／復号化機能は、大きな暗号鍵、頻繁に変更される暗号鍵、またはそれらの組合せの使用に基づいてもよい。ＡＥＳなどの技術は、また、様々な実施形態において利用することができる。本明細書に記述したＶＳＡ技術の使用は、暗号化なしでも追加的なセキュリティの層を提供する。暗号化を用いることで、セキュリティは非常に堅牢になる。

一実施形態では、各データ・セグメントおよび／またはチャネルは、共通の暗号鍵または技術で暗号化される。他の実施形態では、各データ・セグメントおよび／またはチャネルは、それぞれの暗号鍵または技術で暗号化される。

様々な実施形態は、本明細書に記述した様々なステップおよび機能を実行するように動作可能なシステム、方法、装置、コンピューティング・デバイスなどを考慮している。たとえば、データ・ストリームを複数のサブストリームに分割するステップ、それぞれのスペクトル・フラグメントまたはブロックを介して伝送のために構成されたそれぞれの変調された信号を提供するために各サブストリームを変調するステップ、劣化したチャネルを識別するためにスペクトル・フラグメントのそれぞれのチャネル・パフォーマンスを示すデータを監視するステップ、各劣化したチャネルに対して、それぞれの識別されたチャネル劣化を補正するために１つまたは複数のそれぞれの変調パラメータを構成するステップなどである。

様々な実施形態では、１つまたは複数の変調パラメータは、劣化のしきい値までの識別されたチャネル劣化を補正するように構成される。ＦＥＣ率および／または他のパラメータは、これを達成するために調整することができる。スペクトル・ギャップは、様々なスペクトル・フラグメントまたはブロックの間で維持することができる。

識別されたチャネルの劣化がしきい値を超える（たとえば、修正するにはエラーが多すぎる、修正し十分な帯域幅をもつにはエラーが多すぎるなど）または単にチャネルに障害が発生している場合、様々な実施形態は、識別された劣化したチャネルに関連する変調された信号による使用のために、バックアップ・スペクトル・フラグメントを選択するように動作する。サブストリームは、新しく選択されたスペクトル・フラグメントまたはブロックについて、異なる方法で再変調または変調する必要がある場合がある。データ・ストリームおよび／またはサブストリームの間の優先度は、スペクトル・フラグメントまたはブロックの数が限られている場合に提供することができる。

様々な実施形態は、それぞれの組み合わせられたサブストリームを形成するために、２つ以上の変調されたサブストリームを組み合わせることによってなど、スペクトル・フラグメントまたはブロックの少なくとも一部の合成物または複数のサブストリームを考慮し、組み合わせられたサブストリームのそれぞれは、組み合わせられたサブストリームの総実効データ転送速度と互換性をもつ帯域幅をもつスペクトル・フラグメントにより、伝送のために構成された変調された信号へと変調される。

様々な実施形態は、通信システム内のそれぞれのチャネルを介してキャリア信号を伝送することを考慮している。たとえば、１つまたは複数のキャリア信号のそれぞれは、衛星通信システム内のそれぞれのトランスポンダ、マイクロ波通信システム内のそれぞれのマイクロ波リンク、および／またはワイヤレス通信システム内のそれぞれのワイヤレス・チャネルによってサポートすることができる。

様々な実施形態は、それぞれのカプセル化パケットのペイロード部分へとデータ・ストリームの連続する部分をカプセル化し、データ・ストリームの連続する部分のそれぞれは、それぞれのカプセル化パケットのヘッダ部分内に含まれるそれぞれのシーケンス番号に関連し、それぞれのサブストリーム内に各カプセル化パケットを含めることによって、データ・ストリームを複数のサブストリームに分割することを考慮する。あるいは、各カプセル化パケットは、サブストリームの１つまたは複数内に含めることができる。シーケンス番号は、少なくとも１４ビットをもつフィールドによって表すことができる。カプセル化パケット・ヘッダは、第１バイトに１６進数４７を含むことができる。

様々な実施形態は、それぞれのスペクトル・フラグメントにより変調されたサブストリームのそれぞれを受信し、変調されたサブストリームのそれぞれを復調し、データ・ストリームを回復するために複数の復調されたサブストリームを組み合わせるための受信機について考慮する。データ・ストリームを回復するために復調されたサブストリームを組み合わせることは、それぞれのシーケンス番号に従って１つまたは複数のサブストリームを介して受信されたカプセル化パケットに順位付けすることと、それによってデータ・ストリームを回復するために、順位付けされたカプセル化パケットからデータ・ストリームの連続する部分を抽出することとにより提供することができる。最近受信されたカプセル化パケットのシーケンス番号に一致するシーケンス番号をもつカプセル化パケットの廃棄も提供することができる。

前述した内容は本発明の様々な実施形態に関して記述しているが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、本発明の他およびさらなる実施形態を考案することができ、当業者なら、これらの教示を組み込んだ他の多数の様々な実施形態を容易に考案することができる。そのため、本発明の適切な範囲は、添付の特許請求の範囲に従って決定すべきである。

Claims (10)

1. データ・ストリームを複数のサブストリームに分割するステップと、
   それぞれのスペクトル・フラグメントにより伝送のために構成されたそれぞれの変調信号を提供するために各サブストリームを変調するステップと、
   劣化したチャネルを識別するために前記スペクトル・フラグメントのそれぞれのチャネル・パフォーマンスを示すデータを監視するステップと、
   各劣化したチャネルに対して、それぞれの識別されたチャネル劣化を補正するために１つまたは複数のそれぞれの変調パラメータを構成するステップと
   を含む方法。
2. 前記１つまたは複数の変調パラメータは、順方向誤り修正（ＦＥＣ）率を含む請求項２に記載の方法。
3. しきい値を超える識別されたチャネルの劣化に応じて、前記識別された劣化したチャネルに関連する前記変調された信号によって使用するために、バックアップ・スペクトル・フラグメントを選択するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
4. チャネルの劣化の前記しきい値は、最適なＦＥＣ率および前記チャネルの帯域幅容量を含む、前記それぞれの変調されたサブストリームの帯域幅要件によって規定される請求項３に記載の方法。
5. それぞれの組み合わせられたサブストリームを形成するために、２つ以上の変調されたサブストリームを組み合わせるステップであって、前記組み合わせられたサブストリームのそれぞれは、組み合わせられたサブストリームの総実効データ転送速度と互換性をもつ帯域幅を有するスペクトル・フラグメントにより伝送するようになされた変調された信号へと変調される、ステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
6. データ・ストリームを複数のサブストリームに前記分割するステップは、
   それぞれのカプセル化パケットのペイロード部分へと前記データ・ストリームの連続する部分をカプセル化するステップであって、前記データ・ストリームの前記連続する部分のそれぞれは、前記それぞれのカプセル化パケットのヘッダ部分内に含まれるそれぞれのシーケンス番号に関連する、ステップと、
   それぞれのサブストリーム内に各カプセル化パケットを含めるステップと
   を含む請求項１に記載の方法。
7. ソフトウェア命令を含むコンピュータ可読媒体であって、前記命令は、プロセッサによって実行されたときに、
   データ・ストリームを複数のサブストリームに分割するステップであって、前記サブストリームのそれぞれは、それぞれのスペクトル・フラグメントによる伝送のために変調される、ステップと、
   前記それぞれのスペクトル・フラグメントのデータ転送速度に従って、前記サブストリームのそれぞれに、１つまたは複数の変調パラメータを割り当てるステップと、
   スループットのそれぞれのしきい値を決定するために、前記スペクトル・フラグメントのそれぞれについてパフォーマンスを示す信号を監視するステップと、
   スループット低下を経験しているスペクトル・フラグメントによってサポートされた各サブストリームに対して、それぞれの順方向誤り修正（ＦＥＣ）率を適合させるステップとを含む方法を行う、
   コンピュータ可読媒体。
8. コンピュータが、前記コンピュータの動作を適合させるソフトウェア命令を処理するように動作し、それにより、前記コンピュータは、
   データ・ストリームを複数のサブストリームに分割するステップであって、前記サブストリームのそれぞれは、それぞれのスペクトル・フラグメントによる伝送のために変調される、ステップと、
   前記それぞれのスペクトル・フラグメントのデータ転送速度に従って、前記サブストリームのそれぞれに、１つまたは複数の変調パラメータを割り当てるステップと、
   スループットのそれぞれのしきい値を決定するために、前記スペクトル・フラグメントのそれぞれについてパフォーマンスを示す信号を監視するステップと、
   スループット低下を経験しているスペクトル・フラグメントによってサポートされた各サブストリームに対して、それぞれの順方向誤り修正（ＦＥＣ）率を適合させるステップとを含む方法を行うようになる、
   コンピュータ・プログラム製品。
9. データ・ストリームを複数のサブストリームに分割するための分波器であって、前記サブストリームのそれぞれは、それぞれのスペクトル・フラグメントに関連し、前記それぞれのスペクトル・フラグメントの帯域幅と互換性をもつデータ転送速度を有する、分波器と、
   複数の変調器であって、各変調器が、前記それぞれのスペクトル・フラグメントによる伝送のために適合された変調された信号を提供するために、それぞれのサブストリームを変調するように構成された、複数の変調器と、
   少なくとも１つのキャリア信号のそれぞれのスペクトル・フラグメントへと前記変調された信号をアップコンバートするための少なくとも１つのアップコンバータと
   を備える装置であって、
   前記アップコンバートされた変調された信号内に含まれる前記サブストリームは、それによってデータ・ストリームを回復するために受信機で復調および組み合わせられるように適合されている、
   装置。
10. 前記分波器は、
    それぞれのカプセル化パケットのペイロード部分へと前記データ・ストリームの連続する部分をカプセル化するためのエンカプスレータであって、前記データ・ストリームの前記連続する部分のそれぞれは、前記それぞれのカプセル化パケットのヘッダ部分内に含まれるそれぞれのシーケンス番号に関連する、エンカプスレータと、
    前記復調器に向けてカプセル化されたパケットを選択的にルーティングするためのマスター・スケジューラと
    を備える請求項９に記載の装置。

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