JP2018513602A - 衛星ビームの動的周波数割振り - Google Patents

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Abstract

非静止軌道(NGSO)衛星配置内の1つまたは複数の衛星を動作させるための方法および装置が開示される。いくつかの態様では、衛星は、第1の周波数帯域を第1のビームに割り振り、第2の周波数帯域を第2のビームに割り振ることができる。次いで、ビームが使用不能にされる場合に、衛星は、第1の周波数帯域を第1のビームから第2のビームへ再マッピングすることができる。このようにして、使用不能にされたビームに当初割り振られていた周波数リソースが別の、使用不能にされていないビームに再マッピングされ得る。

Description

本明細書に記載の様々な態様は衛星通信に関し、より詳細には、衛星通信を管理する国際規則を遵守することに関する。
衛星による従来の通信システムは、ゲートウェイ、ならびにゲートウェイと1つまたは複数のユーザ端末との間で通信信号を中継する1つまたは複数の衛星を含む。ゲートウェイとは、通信衛星との間で信号を送受信するためのアンテナを有する地上局のことである。ゲートウェイは、衛星を使用してユーザ端末を他のユーザ端末に接続する、または公衆交換電話網、インターネット、および様々な公衆網および/または私設網など、他の通信システムのユーザに接続するための通信リンクを提供する。衛星とは、情報を中継するために使用される、軌道を周回する受信機および中継器のことである。
衛星は、ユーザ端末が衛星の「フットプリント」内にあれば、ユーザ端末との間で信号を送受信することができる。衛星のフットプリントとは、衛星の信号の範囲内の地表の地理的領域のことである。フットプリントは通常、1つまたは複数のアンテナを使用することによって、「複数のビーム」に地理的に分割される。各ビームは、フットプリント内の特定の地理的領域をカバーする。ビームは、同一の衛星からの複数のビームが特定の同一の地理的領域をカバーするように方向付けることができる。
静止衛星は、通信用に長く使用されてきた。静止衛星は、地球上の所与の場所に対して静止しており、したがって、無線信号伝搬の際の地球上の通信トランシーバと静止衛星との間のタイミングシフトおよび周波数シフトがほとんどない。しかし、静止衛星は静止軌道(GSO)に限定されるので、GSOに配置できる衛星の数は限られる。静止衛星の代替として、低地球軌道(LEO)などの非静止軌道(NGSO)上の衛星配置を利用する通信システムが、全地球の、または少なくとも地球の大部分の通信カバレッジを実現するために考案された。
GSO衛星とNGSO衛星は、同じ(または類似の)周波数帯域で動作することがあり、したがって、GSO衛星通信がNGSO衛星通信から障害を受けないように、干渉緩和技法がNGSO衛星で使用される場合がある。たとえば、国際電気通信連合(ITU)では、GSO衛星のフットプリント内にある地表のあらゆる点においてNGSO衛星が生成することができる等価電力束密度(EPFD)の限界を提示している。
地表の所与の点におけるEPFDを計算するには、アンテナおよび/または様々な地上局の伝送特性についての広範な知識が必要になり得るので、NGSO衛星は通常、ITUのEPFD限界に適合するには他の技法を使用する。EPFD限界に適合する一方法は、地球上のビームのカバレッジ領域内のどれかの点において、NGSO衛星とGSO衛星との間の角度が閾値角未満になる場合に(たとえば、これはGSO衛星の地球上のビーム終端点が、NGSO衛星のビームのカバレッジ領域内にあることを示し得る)、NGSO衛星がそのビームを使用不能にすることである。このようにしてNGSO衛星のビームを使用不能にすることで、NGSO衛星がEPFD限界に適合することが可能になり得るが、これにより、不要なカバレッジギャップがNGSO衛星通信システムに生じる可能性がある(たとえば、NGSO衛星のビームの一部分だけがGSO衛星の伝送を妨げる場合に)。さらに、ビームが使用不能にされる場合に、使用不能にされたビームに関連するリソースがアイドル状態になることがあり、その結果としてNGSO衛星の総容量が低減し得る。
本開示の諸態様は、たとえばITUのEPFD限界を遵守するために、かつ/またはGSO衛星通信への干渉を回避するために使用不能にされた(または使用不能にされるべき)衛星ビームに関連するリソースを再割振りするための装置および方法を対象とする。1つの例では、衛星を動作させる方法が開示される。この方法は、衛星の第1のビームに第1の周波数帯域を割り振るステップと、衛星の第2のビームに第2の周波数帯域を割り振るステップとを含み得る。この方法はまた、第1のビームを使用不能にするステップと、第1の周波数帯域を第1のビームから第2のビームへ再マッピングするステップとを含み得る。
別の例では、衛星を動作させるための装置が開示される。この装置は、衛星の第1のビームに第1の周波数帯域を割り振るための手段と、衛星の第2のビームに第2の周波数帯域を割り振るための手段と、第1のビームを使用不能にするための手段と、第1の周波数帯域を第1のビームから第2のビームへ再マッピングするための手段とを含み得る。
別の例では、衛星を動作させるための装置が開示される。この装置は、1つまたは複数のプロセッサと、命令を記憶するように構成されたメモリを含み得る。1つまたは複数のプロセッサによってその命令が実行されると装置は、衛星の第1のビームに第1の周波数帯域を割り振る、衛星の第2のビームに第2の周波数帯域を割り振る、第1のビームを使用不能にする、かつ第1の周波数帯域を第1のビームから第2のビームへ再マッピングし得る。
別の例では、非一時的コンピュータ可読媒体が開示される。この非一時的コンピュータ可読媒体は、衛星の1つまたは複数のプロセッサによって実行されると衛星が、衛星の第1のビームに第1の周波数帯域を割り振ること、衛星の第2のビームに第2の周波数帯域を割り振ること、第1のビームを使用不能にすること、および第1の周波数帯域を第1のビームから第2のビームへ再マッピングすることを含む動作を実行することになる、命令を記憶し得る。
本開示の諸態様が例示的に図示されるが、これらは添付の図面の図によって限定されるものではない。
例示的通信システムのブロック図である。 図1のゲートウェイの一例のブロック図である。 図1の衛星の一例のブロック図である。 図1のユーザ端末(UT)の一例のブロック図である。 図1のユーザ機器(UE)の一例のブロック図である。 地球を周回するNGSO衛星配置およびGSO衛星配置を描く図である。 GSO衛星および地球に対する2つのNGSO衛星の例示的な位置を描く図である。 EPFD限界についてのITUのガイダンスに従って画定され得る例示的な排除区域を描く図である。 いくつかのビームを地表に送信するNGSO衛星を描く図である。 図8Aに示されたNGSO衛星の例示的なフットプリントを描く図である。 ビームカバレッジ領域の4×4マトリックスとして形成された例示的なフットプリントを描く図である。 図8Aに示された数のビームに割り振られた例示的な周波数帯域および偏波を要約した表である。 図8A〜図8Bに描かれた衛星ビームの例示的な周波数再マッピングを表す表である。 例示的な実施形態による例示的なコントローラのブロック図である。 NGSO衛星のビームを選択的に使用不能にするための例示的な動作を表す実例となる流れ図である。 本明細書に教示された衛星動作の制御を支援するように構成された装置のいくつかの例示的態様の別のブロック図である。
同じ参照数字は、対応する部分をすべての図面の図にわたり指す。
本明細書に記載の例示的な実施形態では、NGSO衛星配置内の各衛星が、使用不能にされたビームと関連したリソースを別の、使用不能にされていないビームに再割振りすることを可能にする。より詳細に以下で説明するように、いくつかのビームがNGSO衛星配置内の衛星の各々から送信され得る。各衛星は、いくつかの異なる周波数帯域を1つまたは複数のビームに割り振ることができる。その後、第1のビームが使用不能にされると(たとえば、EPFD限界を遵守するために)、衛星は第1のビームに関連した周波数を、使用不能にされていない第2のビームに再マッピングすることができる。このようにして、使用不能にされたビームに当初割り振られていた周波数リソースが別の、使用不能にされていないビームに再マッピングされ得る。
本開示の態様は、特定の例を対象とする以下の記述および関連図面で説明される。代替例を本開示の範囲から逸脱することなく考案することができる。加えて、よく知られている要素は、本開示の関連する細部を分かりにくくしないように詳細には説明されないか、または省略される。
「例示的な」という語は、本明細書では「例、たとえ、または実例としての役割を果たすこと」を表すのに使用される。本明細書に「例示的な」として記載されたどの態様も、他の態様に比べて必ずしも好ましい、または有利であると解釈すべきではない。同様に、「諸態様」という用語は、論じられた特徴、利点または動作モードをすべての態様が含むことを要しない。
本明細書で使用される術語は、特定の態様を説明することだけが目的であり、諸態様を限定するものではない。本明細書では、単数形「1つの(a)」、「1つの(an)」および「その(the)」は、それ以外の指示がない限り複数形もまた含むものである。「含む(comprises)」、「含んでいる(comprising)」、「含む(includes)」、または「含んでいる(including)」という用語は、本明細書で用いられる場合、提示された特徴、完全体、ステップ、操作、要素、または構成要素が存在することを明示するが、1つまたは複数の他の特徴、完全体、ステップ、操作、要素、構成要素、またはこれらの群が存在すること、または追加されることを排除しないことをさらに理解されたい。さらに、「または(or)」という語は、ブール演算子「OR」と同じ意味を有し、すなわち「どちらか(either)」および「両方(both)」の可能性を包含し、特にことわらない限り「排他的なまたは(exclusive or)」(「XOR」)に限定されないことを理解されたい。隣接する2つの語の間の記号「/」は、特にことわらない限り「または」と同じ意味を有することも理解されたい。さらに「に接続される」、「に結合される」または「と連通している」などの句は、特にことわらない限り直に接続することに限定されない。
さらに、多くの態様が、たとえば計算デバイスの要素によって実行される動作シーケンスに関して説明される。本明細書で説明される様々な動作は、特定の回路によって、たとえば、中央処理ユニット(CPU)、グラフィック処理ユニット(GPU)、デジタル信号プロセッサ(DSP)、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、もしくは様々な他のタイプの汎用または専用のプロセッサまたは回路によって、1つもしくは複数のプロセッサで実行されるプログラム命令によって、または両方の組合せによって実行できることを理解されたい。加えて、本明細書に記載のこれらの動作シーケンスは、実行されると関連したプロセッサが本明細書に記載の機能を実行することになる、対応するコンピュータ命令のセットを記憶したコンピュータ可読記憶媒体の任意の形態の中に完全に具現化されるものと考えることができる。したがって、本開示の様々な態様は、いくつかの異なる形態で具現化することができ、そのすべてが、特許請求される主題の範囲内にあるものと企図された。加えて、本明細書に記載の態様の各々について、任意のそのような態様の対応する形態が、たとえば記載された動作を「実行するように構成された論理回路」として、本明細書で説明され得る。
以下の説明では、本開示の完全な理解が得られるように、特定の構成要素、回路、および処理の例などの多数の具体的な詳細が明らかにされる。本明細書で「連結された(coupled)」という用語は、直に接続された、または1つもしくは複数の介在する構成要素もしくは回路を介して接続された、を意味する。また、以下の説明で、かつ説明の目的で、特定の専門語が本開示の完全な理解が得られるように明らかにされる。しかし、これらの特定の細部が本開示の様々な態様を実践するために必要とされない可能性があることは、当業者には明らかであろう。他の場合では、よく知られた回路およびデバイスは、本開示が不明瞭にならないようにブロック図の形で示される。本開示の様々な態様は、本明細書に開示の特定の例に限定されると解釈すべきではなく、むしろ、添付の特許請求の範囲に定義されたすべての実施形態をその範囲内に含むものである。
図1は衛星通信システム100の一例を示し、このシステムは、たとえば低地球軌道(LEO)である非静止軌道の複数の衛星(ただし、図を分かりやすくするために1つの衛星300しか示されていない)、衛星300と通信するゲートウェイ200、衛星300と通信する複数のユーザ端末(UT) 400および401、ならびにUT 400および401それぞれと通信する複数のユーザ機器(UE) 500および501を含む。各UE 500または501は、モバイルデバイス、電話、スマートフォン、タブレット、ラップトップコンピュータ、コンピュータ、ウェアラブルデバイス、スマートウォッチ、視聴覚デバイス、またはUTと通信する機能を含む任意のデバイスなどの、ユーザデバイスであり得る。加えて、UE 500および/またはUE 501は、1つまたは複数のエンドユーザデバイスと通信するために使用されるデバイス(たとえば、アクセスポイント、スモールセルなど)であり得る。図1に示された例では、UT 400とUE 500は、双方向アクセスリンク(フォワードアクセスリンクおよびリターンアクセスリンクがある)を介して互いに通信し、同様に、UT 401とUE 501も別の双方向アクセスリンクを介して互いに通信する。別の実施形態では、1つまたは複数の追加UE(図示せず)を受信だけするように、したがって、フォワードアクセスリンクだけを使用してUTと通信するように、構成することができる。別の実施形態では、1つまたは複数の追加UE(図示せず)もまた、UT 400またはUT 401と通信することができる。あるいは、UTおよび対応するUEは、たとえば、一体化衛星トランシーバと、衛星と直に通信するためのアンテナとを備えたモバイル電話など、単一の物理的デバイスの一体化部分であり得る。
ゲートウェイ200は、インターネット108に、または公衆網、半私設網もしくは私設網のうちの1つもしくは複数の他のタイプに、アクセスすることができ得る。図1に示された例では、ゲートウェイ200は、インターネット108に、または公衆網、半私設網もしくは私設網のうちの1つもしくは複数の他のタイプにアクセスできる、インフラストラクチャ106と通信する。ゲートウェイ200はまた、たとえば、光ファイバ網または公衆交換電話網(PSTN) 110などの陸線網を含む、様々なタイプの通信迂回中継に結合することができる。さらに、代替実施形態では、ゲートウェイ200は、インターネット108、PSTN 110、または公衆網、半私設網もしくは私設網のうちの1つもしくは複数の他のタイプと、インフラストラクチャ106を使用しなくてもインターフェースすることができる。さらに、ゲートウェイ200は、インフラストラクチャ106を介してゲートウェイ201などの他のゲートウェイと通信することができ、あるいは、インフラストラクチャ106を使用せずにゲートウェイ201と通信するように構成することができる。インフラストラクチャ106は全体または一部で、ネットワークコントローラセンタ(NCC)、衛星コントロールセンタ(SCC)、有線および/またはワイヤレスコアネットワーク、および/または、衛星通信システム100の操作および/またはそれとの通信を容易にするために使用される任意の他の構成要素もしくはシステムを含み得る。
衛星300とゲートウェイ200との間の両方向の通信はフィーダリンクと呼ばれるのに対し、衛星とUT 400および401との間の両方向の通信はサービスリンクと呼ばれる。衛星300から、ゲートウェイ200またはUT 400および401のうちの1つであり得る地上局までの信号経路は、総称してダウンリンクと呼ばれることがある。地上局から衛星300までの信号経路は総称してアップリンクと呼ばれることがある。加えて、図示のように信号は、フォワードリンク、およびリターンリンクまたは上りリンクなどの全体的な方向性を有し得る。それに応じて、ゲートウェイ200から始まり衛星300を経由してUT 400で終わる方向の通信リンクはフォワードリンクと呼ばれるのに対し、UT 400から始まり衛星300を経由してゲートウェイ200で終わる方向の通信リンクはリターンリンクまたは上りリンクと呼ばれる。そのため、図1で、ゲートウェイ200から衛星300までの信号経路は「フォワードフィーダリンク」と標示されているのに対し、衛星300からゲートウェイ200までの信号経路は「リターンフィーダリンク」と標示されている。同様に、図1で、各UT 400または401から衛星300までの信号経路は「リターンサービスリンク」と標示されているのに対し、衛星300から各UT 400または401までの信号経路は「フォワードサービスリンク」と標示されている。
いくつかの実施形態では、衛星300は、1つまたは複数の使用不能にされる(たとえば、EPFD限界を遵守するために)ビームから1つまたは複数の使用不能にされないビームへと周波数帯域を再割振りするために使用できる周波数割振り回路341を含み得る。より詳細に以下で説明するように、1つまたは複数の使用不能にされたビームに関連した周波数帯域を1つまたは複数の使用不能にされていないビームに再マッピングする、再割り当てする、または別の方法で再割振りする機能により、たとえば、使用不能にされたビームに関連した周波数帯域を再マッピングしない衛星と比較して、1つまたは複数の使用不能にされていないビームの帯域幅(たとえばデータ送信容量)を改善することができる。周波数割振り回路341は、任意の適切な方法で実現することができ、かつ/または、たとえばCPU、ASIC、DSP、FPGAなどを含む、任意の適切なデバイスまたは構成要素を含み得る。少なくともいくつかの例示的な実施形態では、周波数割振り回路341は、命令を含む1つまたは複数のプログラムを任意の適切な1つまたは複数のプロセッサで実行することによって実現することができる(または、周波数割振り回路341の機能を実行することができる)。命令は、非一時的コンピュータ可読媒体に記憶することができる。
他の実施形態では、周波数割振り回路341はゲートウェイ200に含まれ、接続され、または別の方法で結合され得る。そのような実施形態では、周波数割振り回路341は、1つまたは複数の対応する衛星300へ、いくつかの制御信号および/または命令を送信することができ、これらにより、対応する衛星300の各々が、1つまたは複数の使用不能にされるビームから1つまたは複数の使用不能にされないビームへと、周波数帯域を再マッピングすることになり得る。
図2は、図1のゲートウェイ201にも当てはまり得る、ゲートウェイ200の例示的なブロック図である。ゲートウェイ200は、いくつかのアンテナ205、RFサブシステム210、デジタルサブシステム220、公衆交換電話網(PSTN)インターフェース230、ローカルエリアネットワーク(LAN)インターフェース240、ゲートウェイインターフェース245、およびゲートウェイコントローラ250を含めて図示されている。RFサブシステム210は、アンテナ205およびデジタルサブシステム220に結合される。デジタルサブシステム220は、PSTNインターフェース230、LANインターフェース240、およびゲートウェイインターフェース245に結合される。ゲートウェイコントローラ250は、RFサブシステム210、デジタルサブシステム220、PSTNインターフェース230、LANインターフェース240、およびゲートウェイインターフェース245に結合される。
いくつかのRFトランシーバ212、RFコントローラ214、およびアンテナコントローラ216を含み得るRFサブシステム210は、フォワードフィーダリンク301Fを経由して衛星300へ通信信号を送信し、また衛星300からリターンフィーダリンク301Rを経由して通信信号を受信することができる。図を簡単にするために図示されていないが、RFトランシーバ212の各々は、送信回路および受信回路を含み得る。各受信回路は、受信通信信号を既知の方法でそれぞれ増幅およびダウンコンバートする、低雑音増幅器(LNA)およびダウンコンバータ(たとえば、混合器)を含み得る。加えて、各受信回路は、受信通信信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するアナログ-デジタルコンバータ(ADC)を含み得る(たとえば、デジタルサブシステム220によって処理するために)。各送信回路は、衛星300へ既知の方法で送信されることになる通信信号をそれぞれアップコンバートおよび増幅するための、アップコンバータ(たとえば、混合器)および電力増幅器(PA)を含み得る。加えて、各送信回路は、デジタルサブシステム220から受信したデジタル信号を衛星300へ送信されることになるアナログ信号に変換するための、デジタル-アナログコンバータ(DAC)を含み得る。
RFコントローラ214は、いくつかのRFトランシーバ212の様々な態様を制御するために(たとえば、搬送波周波数の選択、周波数および位相の較正、利得設定などに)使用することができる。アンテナコントローラ216は、アンテナ205の様々な態様を制御すること(たとえば、ビーム形成、ビームステアリング、利得設定、周波数調整など)ができる。
デジタルサブシステム220は、いくつかのデジタル受信機モジュール222、いくつかのデジタル送信機モジュール224、ベースバンド(BB)プロセッサ226、および制御(CTRL)プロセッサ228を含み得る。デジタルサブシステム220は、RFサブシステム210から受信した通信信号を処理し、この処理した通信信号をPSTNインターフェース230および/またはLANインターフェース240へ転送すること、ならびにPSTNインターフェース230および/またはLANインターフェース240から受信した通信信号を処理し、この処理した通信信号をRFサブシステム210へ転送することができる。
各デジタル受信機モジュール222は、ゲートウェイ200とUT 400との間の通信を管理するために使用される信号処理要素に相当し得る。RFトランシーバ212の受信回路のうちの1つが、入力信号を複数のデジタル受信機モジュール222に供給することができる。いくつかのデジタル受信機モジュール222を使用して、任意の所与の時間に処理されている衛星ビーム、およびあり得るダイバーシティモード信号のすべてに対応することができる。図を簡単にするために図示されていないが、各デジタル受信機モジュール222は、1つまたは複数のデジタルデータ受信機、サーチャ受信機、およびダイバーシティ結合器と復号器の回路を含み得る。サーチャ受信機は、搬送波信号の適切なダイバーシティモードがないかを探索するために使用することができ、またパイロット信号(または他の比較的一定したパターンの強い信号)がないかを探索するために使用することができる。
デジタル送信機モジュール224は、衛星300を経由してUT 400へ送信されることになる信号を処理することができる。図を簡単にするために図示されていないが、各デジタル送信機モジュール224は、送信のためにデータを変調する送信変調器を含み得る。各送信変調器の送信電力は、対応するデジタル送信電力コントローラ(簡単にするために図示せず)によって制御することができ、このコントローラは、(1)干渉低減および資源割り振りを目的として最小レベルの電力を適用し、(2)伝送経路における減衰および他の経路伝達特性を補償する必要があるときには適切なレベルの電力を適用することができる。
デジタル受信機モジュール222、デジタル送信機モジュール224、およびベースバンドプロセッサ226に結合されている制御プロセッサ228は、それだけには限らないが、信号処理、タイミング信号生成、電力制御、ハンドオフ制御、ダイバーシティ結合、およびシステムインターフェースなどの機能を実行するためのコマンドおよび制御信号を供給することができる。
制御プロセッサ228はまた、パイロット信号、同期信号、およびページングチャネル信号の生成および電力と、これらを送信電力コントローラ(簡単にするために図示せず)に結合することとを制御することもできる。パイロットチャネルは、データによって変調されない信号であり、反復する不変パターンまたは変化しないフレーム構造タイプ(パターン)またはトーンタイプ入力を使用することができる。たとえば、パイロット信号用のチャネルを形成するために使用される直交関数は一般に、すべて1または0などの一定値、または1および0が散在する構造化パターンなどのよく知られた反復パターンを有する。
ベースバンドプロセッサ226は、当技術分野でよく知られており、したがって本明細書では詳細に説明しない。たとえば、ベースバンドプロセッサ226は、(それだけには限らないが)符号器、データモデム、およびデジタルデータ交換記憶構成要素などの様々な既知の要素を含み得る。
PSTNインターフェース230は、外部PSTNとの間で直接、または図1に示された追加のインフラストラクチャ106を介して、通信信号を供給し受信することができる。PSTNインターフェース230は、当技術分野でよく知られており、したがって本明細書では詳細に説明しない。他の実施形態では、PSTNインターフェース230は省略すること、またはゲートウェイ200を地上ネットワーク(たとえば、インターネット)に接続する他の適切なインターフェースに置き換えることができる。
LANインターフェース240は、外部LANとの間で通信信号を供給し受信することができる。たとえば、LANインターフェース240はインターネット108に直接、または図1に示された追加のインフラストラクチャ106を介して、結合することができる。LANインターフェース240は、当技術分野でよく知られており、したがって本明細書では詳細に説明しない。
ゲートウェイインターフェース245は、図1の衛星通信システム100と結合された1つまたは複数の他のゲートウェイとの間で(かつ/または、図を簡単にするために図示されていない、他の衛星通信システムに結合されたゲートウェイとの間で)通信信号を供給し受信することができる。いくつかの実施形態では、ゲートウェイインターフェース245は、1つまたは複数の専用通信ラインまたはチャネル(図を簡単にするために図示せず)を介して、他のゲートウェイと通信することができる。他の実施形態では、ゲートウェイインターフェース245は、PSTN 110、および/またはインターネット108(図1も参照)などの他のネットワークを使用して、他のゲートウェイと通信することができる。少なくとも1つの実施形態では、ゲートウェイインターフェース245は、インフラストラクチャ106を介して他のゲートウェイと通信することができる。
全体的なゲートウェイ制御は、ゲートウェイコントローラ250によって行うことができる。ゲートウェイコントローラ250は、衛星300の資源の利用をゲートウェイ200によって計画および制御することができる。たとえば、ゲートウェイコントローラ250は、傾向を分析し、トラフィックプランを生成し、衛星資源を割り振り、衛星位置を監視(または追跡)し、ゲートウェイ200および/または衛星300の動作を監視することができる。ゲートウェイコントローラ250はまた、地上の衛星コントローラ(図を簡単にするために図示せず)に結合することもでき、このコントローラは、衛星300の軌道を維持および監視し、衛星利用情報をゲートウェイ200まで中継し、衛星300の位置を追跡し、かつ/または衛星300の様々なチャネル設定を調整する。
図2に示された例示的な実施形態では、ゲートウェイコントローラ250は地方時・周波数・位置基準器251を含み、これは、地方時および周波数の情報をRFサブシステム210、デジタルサブシステム220、および/またはインターフェース230、240、および245に提供することができる。時間および周波数の情報は、ゲートウェイ200の様々な構成要素を互いに、かつ/または衛星300と同期させるために使用することができる。地方時・周波数・位置基準器251はまた、衛星300の位置情報(たとえば、天体位置表データ)をゲートウェイ200の様々な構成要素に提供することもできる。さらに、図2ではゲートウェイコントローラ250の中に含まれるように表されているが、他の実施形態では、地方時・周波数・位置基準器251は、ゲートウェイコントローラ250に(および/またはデジタルサブシステム220およびRFサブシステム210のうちの1つ以上に)結合されている別個のサブシステムであり得る。
上記のように、いくつかの実施形態では、ゲートウェイ200は、衛星300の使用不能にされる1つまたは複数のビームから、衛星300の使用不能にされない1つまたは複数のビームへと周波数帯域を再マッピングするための周波数割振り回路341を含み得る。より具体的には、そのような実施形態では、周波数割振り回路341は、いくつかの制御信号および/または命令を生成することができ、これらがいくつかの衛星300へ送信されると、衛星300の各々が、1つまたは複数の使用不能にされたビームから1つまたは複数の使用不能にされていないビームへと、周波数帯域を再マッピングすることになり得る。周波数割振り回路341は、図2の例に描かれているように、ゲートウェイコントローラ250内に設けることができ、またはゲートウェイ200に接続する、もしくは別の方法で結合することができる。
図を簡単にするために図2には示されていないが、ゲートウェイコントローラ250はまた、ネットワーク制御センタ(NCC)および/または衛星制御センタ(SCC)に結合することもできる。たとえば、ゲートウェイコントローラ250は、SCCが衛星300と直に通信して、たとえば天体位置表データを衛星300から取得することを可能にし得る。ゲートウェイコントローラ250はまた、ゲートウェイコントローラ250がそのアンテナ205を適正に向けること(たとえば、適切な衛星300に)、ビーム送信をスケジュールすること、ハンドオーバを調整すること、および他のよく知られた様々な機能を実行することを可能にする、処理された情報を受信することもできる(たとえば、SCCおよび/またはNCCから)。少なくともいくつかの実施形態では、NCCおよび/またはSCCは、1つまたは複数の使用不能にされたビームに関連した周波数帯域を1つまたは複数の使用不能にされていないビームに再マッピングするための制御信号および/または命令を生成する、1つまたは複数の周波数割振り回路341を含み得る。NCCおよび/またはSCCは、制御信号および/または命令を衛星300へ、ゲートウェイ200などの1つまたは複数のゲートウェイを介して送信することができる。いくつかの態様では、1つまたは複数の周波数割振り回路341がNCCおよび/またはSCC内に存在することがあり、ゲートウェイ200は周波数割振り回路341を含まないことがある。
図3は、説明だけを目的とする、衛星300の例示的なブロック図である。具体的な衛星構成は大きく変わる可能性があり、またオンボード処理を含むことも含まないこともあることを理解されたい。さらに、単一の衛星として図示されているが、衛星間通信を使用する2つ以上の衛星により、ゲートウェイ200とUT 400との間の機能的接続を行うこともできる。開示がいかなる特定の衛星配置にも限定されないこと、ならびに、ゲートウェイ200とUT 400との間の機能的接続を行うことができる任意の衛星または衛星の組合せは、本開示の範囲内にあると考えられることを理解されたい。一例では、衛星300は、フォワードトランスポンダ310、リターントランスポンダ320、発振器330、コントローラ340、フォワードリンクアンテナ351〜352、およびリターンリンクアンテナ361〜362を含むように図示されている。対応するチャネルまたは周波数帯域内の通信信号を処理できるフォワードトランスポンダ310は、第1のバンドパスフィルタ311(1)〜311(N)の各々1つ、第1のLNA 312(1)〜312(N)の各々1つ、周波数コンバー313(1)〜313(N)の各々1つ、第2のLNA 314(1)〜314(N)の各々1つ、第2のバンドパスフィルタ315(1)〜315(N)の各々1つ、およびPA 316(1)〜316(N)の各々1つを含み得る。PA 316(1)〜316(N)の各々は、図3に示されるように、アンテナ352(1)〜352(N)の各々1つに結合される。
それぞれのフォワード経路FP(1)〜FP(N)内で、第1のバンドパスフィルタ311は、それぞれのフォワード経路FPのチャネルまたは周波数帯域内の周波数を有する信号成分を通過させ、それぞれのフォワード経路FPのチャネルまたは周波数帯域の外側の周波数を有する信号成分をフィルタ除去する。したがって、第1のバンドパスフィルタ311のパスバンドは、それぞれのフォワード経路FPと対応付けられたチャネルの幅に対応する。第1のLNA 312は、受信した通信信号を周波数コンバータ313で処理するのに適したレベルまで増幅する。周波数コンバータ313は、それぞれのフォワード経路FP内の通信信号の周波数を変換する(たとえば、衛星300からUT 400へ送信するのに適した周波数に)。第2のLNA 314は、周波数変換された通信信号を増幅し、第2のバンドパスフィルタ315は、対応付けられたチャネル幅の外側の周波数を有する信号成分をフィルタ除去する。PA 316は、フィルタリングされた信号をそれぞれのアンテナ352を介してUT 400へ送信するのに適した電力レベルまで増幅する。個数Nのリターン経路RP(1)〜RP(N)を含むリターントランスポンダ320は、通信信号をUT 400からリターンサービスリンク302Rに沿ってアンテナ361(1)〜361(N)を経由して受信し、通信信号をゲートウェイ200へ、リターンフィーダリンク301Rに沿って1つまたは複数のアンテナ362を経由して送信する。対応するチャネルまたは周波数帯域内の通信信号を処理できるリターン経路RP(1)-RP(N)の各々は、アンテナ361(1)〜361(N)の各々1つと結合することができ、また、第1のバンドパスフィルタ321(1)〜321(N)の各々1つ、第1のLNA 322(1)〜322(N)の各々1つ、周波数コンバータ323(1)〜323(N)の各々1つ、第2のLNA 324(1)〜324(N)の各々1つ、および第2のバンドパスフィルタ325(1)〜325(N)の各々1つを含み得る。
それぞれのリターン経路RP(1)〜RP(N)内で、第1のバンドパスフィルタ321は、それぞれのリターン経路RPのチャネルまたは周波数帯域内の周波数を有する信号成分を通過させ、それぞれのリターン経路RPのチャネルまたは周波数帯域の外側の周波数を有する信号成分をフィルタ除去する。したがって、第1のバンドパスフィルタ321のパスバンドは、いくつかの実施形態では、それぞれのリターン経路RPと対応付けられたチャネルの幅に対応する。第1のLNA 322は、受信したすべての通信信号を周波数コンバータ323で処理するのに適したレベルまで増幅する。周波数コンバータ323は、それぞれのリターン経路RP内の通信信号の周波数を変換する(たとえば、衛星300からゲートウェイ200へ送信するのに適した周波数に)。第2のLNA 324は、周波数変換された通信信号を増幅し、第2のバンドパスフィルタ325は、対応付けられたチャネル幅の外側の周波数を有する信号成分をフィルタ除去する。リターン経路RP(1)〜RP(N)からの各信号は結合され、1つまたは複数のアンテナ362へPA 326を経由して供給される。PA 326は、結合信号をゲートウェイ200への送信のために増幅する。
発振信号を生成する任意の適切な回路またはデバイスであり得る発振器330は、フォワード局部発振器信号LO(F)をフォワードトランスポンダ310の周波数コンバータ313(1)〜313(N)に供給し、リターン局部発振器信号LO(R)をリターントランスポンダ320の周波数コンバータ323(1)〜323(N)に供給する。たとえば、LO(F)信号は、周波数コンバータ313(1)〜313(N)で使用して通信信号を、ゲートウェイ200から衛星300へ信号を送信することに対応付けられた周波数帯域から、衛星300からUT 400へ信号を送信することに対応付けられた周波数帯域へと変換することができる。LO(R)信号は、周波数コンバータ323(1)〜323(N)で使用して通信信号を、UT 400から衛星300へ信号を送信することに対応付けられた周波数帯域から、衛星300からゲートウェイ200へ信号を送信することに対応付けられた周波数帯域へと変換することができる。
コントローラ340は、フォワードトランスポンダ310、リターントランスポンダ320、および発振器330に結合されており、(それだけには限らないが)チャネル割り振りを含む衛星300の様々な動作を制御することができる。一態様では、コントローラ340は、プロセッサ(図を簡単にするために図示せず)に結合されたメモリを含み得る。メモリは、命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体(たとえば、EPROM、EEPROM、フラッシュメモリ、ハードドライブなどの1つまたは複数の不揮発性メモリ要素)を含むことができ、この命令は、プロセッサで実行されると、衛星300が(それだけには限らないが)図10および図11に関して本明細書で説明されたものを含む動作を行う。
上記のように、いくつかの実施形態では、衛星300は、周波数帯域を1つまたは複数の使用不能にされたビームから1つまたは複数の使用不能にされていないビームへ再マッピングする、再割り当てする、または別の方法で再割振りすることができる、周波数割振り回路341を含み得る。周波数割振り回路341は、任意の適切な方法で実施することができ、たとえばCPU、ASIC、DSP、FPGAなどを含む任意の適切なデバイスまたは構成要素を含み得る。少なくともいくつかの例示的な実施形態では、命令を含む1つまたは複数のプログラムを任意の適切な1つまたは複数のプロセッサが実行することによって、周波数割振り回路341が実施され得る(または周波数割振り回路341の機能が実行され得る)。命令は、非一時的コンピュータ可読媒体に記憶することができる。他の実施形態では、周波数割振り回路341は、図2に関して上述したゲートウェイ200および/または対応するNCCもしくはSCCの中に設ける、接続する、または別の方法で結合することができる。そのような実施形態では、周波数割振り回路341は、1つまたは複数の対応する衛星300へ、いくつかの制御信号および/または命令を送信することができ、これらにより、対応する衛星300の各々が、1つまたは複数の使用不能にされるビームから1つまたは複数の使用不能にされないビームへと、周波数帯域を再マッピングすることになり得る。
UT 400またはUT 401に使用するためのトランシーバの一例が図4に示されている。図4で、フォワードリンク通信信号を(たとえば、衛星300から)受信するための少なくとも1つのアンテナ410が設けられており、フォワードリンク通信信号は、アナログ受信機414へ渡され、そこでダウンコンバートされ、増幅され、デジタル化される。デュプレクサ要素412がしばしば、同一のアンテナが送信機能と受信機能の両方の役割を果たすことができるように使用される。あるいは、UTトランシーバが、別個の送信周波数および受信周波数で動作させるための別々のアンテナを使用することもできる。
アナログ受信機414からのデジタル通信信号出力は、少なくとも1つのデジタルデータ受信機416Aおよび少なくとも1つのサーチャ受信機418に渡される。追加の416Nまでのデジタルデータ受信機を使用して、関連技術分野の当業者には明らかなように、所望のレベルの信号ダイバーシティをトランシーバの複雑さの容認可能レベルに応じて得ることができる。
少なくとも1つのユーザ端末制御プロセッサ420が、デジタルデータ受信機416A〜416Nおよびサーチャ受信機418に結合される。制御プロセッサ420は、多くの機能がある中で、基本信号処理、タイミング、電力およびハンドオフ制御または調整、ならびに、信号搬送波に使用される周波数の選択を行う。制御プロセッサ420によって実行できる他の基本制御機能には、様々な信号波形を処理するために使用されるべき機能の選択または操作がある。制御プロセッサ420による信号処理には、相対信号強度の決定、および様々な関連信号パラメータの計算が含まれ得る。タイミングおよび周波数などの、そのような信号パラメータの計算には、測定の効率または速度の向上、または制御処理資源の割り振りの改善を行うための、追加または別個の専用回路を使用することが含まれ得る。
デジタルデータ受信機416A〜416Nの出力は、ユーザ端末内でデジタルベースバンド回路422に結合される。デジタルベースバンド回路422は、たとえば図1に示されたUE 500との間で情報を転送するために使用される処理要素および表示要素を含む。図4を参照すると、ダイバーシティ信号処理が使用される場合、デジタルベースバンド回路422は、ダイバーシティ結合器および復号器を含み得る。これらの要素の一部はまた、制御プロセッサ420の制御下で、またはそれと通信して、動作することもできる。
音声または他のデータが、ユーザ端末によって作り出される出力メッセージまたは通信信号として用意される場合、デジタルベースバンド回路422は、送信用の所望のデータを受信し、記憶し、処理し、またそれとは別に用意するために使用される。デジタルベースバンド回路422はこのデータを、制御プロセッサ420の制御下で動作している送信変調器426に供給する。送信変調器426の出力は電力コントローラ428に渡され、このコントローラは、出力信号をアンテナ410から衛星(たとえば、衛星300)へ最終的に送信するための送信電力増幅器430に対し出力電力制御を行う。
図4で、UTトランシーバはまた、制御プロセッサ420と結合されたメモリ432を含む。メモリ432は、制御プロセッサ420によって実行するための命令、ならびに制御プロセッサ420によって処理するためのデータを含み得る。
図4に示された例では、UT 400はまた、任意選択の地方時、周波数および/または位置基準器434(たとえば、GPS受信機)を含み、この基準器は、制御プロセッサ420に地方時、周波数および/または位置情報を、たとえばUT 400の時間および周波数の同期をとることを含む様々な用途のために提供する。
デジタルデータ受信機416A〜Nおよびサーチャ受信機418は、特定の信号を復調および追跡するように信号補正要素とともに構成される。サーチャ受信機418は、パイロット信号、または他の比較的一定したパターンの強い信号がないかを探索するために使用され、デジタルデータ受信機416A〜Nは、検出されたパイロット信号に関連した他の信号を復調するために使用される。しかし、デジタルデータ受信機416は、パイロット信号を取得後に追跡するように割り当てて、信号チップエネルギー対信号雑音の比を正確に決定し、パイロット信号強度を示すことができる。したがって、これらのユニットの出力を監視して、パイロット信号または他の信号のエネルギーまたは周波数を決定することができる。これらの受信機はまた、周波数追跡要素も使用し、この要素を監視して、復調されている信号について現在の周波数およびタイミングの情報を制御プロセッサ420に提供することができる。
制御プロセッサ420はそのような情報を使用して、同じ周波数帯域に基準化した場合に適宜、受信信号が発振器周波数からどの程度オフセットしているかを決定することができる。周波数誤差および周波数シフトに関連したこの情報および他の情報は、要望に応じて記憶装置またはメモリ要素432に記憶することができる。
制御プロセッサ420はまた、UT 400と1つまたは複数のUEとの間の通信が可能になるように、UEインターフェース回路450に結合することもできる。UEインターフェース回路450は、様々なUE構成物と通信する要望通りに構成することができ、それに応じて様々なトランシーバおよび関連した構成要素を、サポートされる様々なUEと通信するために使用される様々な通信技術に応じて、含み得る。たとえば、UEインターフェース回路450は、1つまたは複数のアンテナ、広域ネットワーク(WAN)トランシーバ、ワイヤレスローカルエリアネットワーク(WLAN)トランシーバ、ローカルエリアネットワーク(LAN)インターフェース、公衆交換電話網(PSTN)インターフェース、および/またはUT 400と通信する1つまたは複数のUEと通信するように構成された他の既知の通信技術を含み得る。
図5は、UE 500の一例を示すブロック図であり、図1のUE 501にもまた当てはまり得る。図5に示されるUE 500は、モバイルデバイス、ハンドヘルドコンピュータ、タブレット、ウェアラブルデバイス、スマートウォッチ、または、たとえばユーザと対話できる任意のタイプのデバイスであり得る。加えて、UEは、様々な最終エンドユーザデバイスとの、および/または様々な公衆網もしくは私設網との接続性を提供するネットワーク側デバイスであり得る。図5に示された例では、UE 500は、LANインターフェース502、1つまたは複数のアンテナ504、広域ネットワーク(WAN)トランシーバ506、ワイヤレスローカルエリアネットワーク(WLAN)トランシーバ508、および衛星測位システム(SPS)受信機510を備え得る。SPS受信機510は、全地球測位システム(GPS)、全地球的航法衛星システム(GLONASS)、および/または他の任意の全地球的もしくは地域的衛星ベース測位システムと互換性があり得る。代替態様では、UE 500は、たとえばLANインターフェース502、WANトランシーバ506、および/またはSPS受信機510が付いている、または付いていない、Wi-FiトランシーバなどのWLANトランシーバ508を含み得る。さらに、UE 500は、LANインターフェース502、WANトランシーバ506、WLANトランシーバ508、および/またはSPS受信機510が付いている、または付いていない、ブルートゥース(登録商標)、ジグビーおよび他の既知の技術などの追加のトランシーバを含み得る。したがって、UE 500について図示された要素は、単なる一例の構成として提示されており、本明細書に開示された様々な態様によるUEの構成を限定するものではない。
図5に示された例では、プロセッサ512がLANインターフェース502、WANトランシーバ506、WLANトランシーバ508、およびSPS受信機510に接続される。任意選択で、モーションセンサ514および他のセンサもまた、プロセッサ512に結合され得る。
メモリ516がプロセッサ512に接続される。一態様では、メモリ516は、図1に示されたUT 400との間で送受信できるデータ518を含み得る。図5を参照すると、メモリ516はまた、たとえばUT 400と通信するための処理ステップを実行するためにプロセッサ512によって実行されるべき、記憶命令520を含むこともできる。さらに、UE 500はまた、ユーザインターフェース522を含むこともでき、これは、たとえば光、音もしくは触覚の入力または出力を介して、プロセッサ512の入力または出力をユーザとインターフェースするためのハードウェアおよびソフトウェアを含み得る。図5に示された例では、UE 500は、ユーザインターフェース522に接続されたマイクロホン/スピーカ524、キーパッド526およびディスプレイ528を含む。あるいは、ユーザの触覚入力または出力は、たとえばタッチスクリーンディスプレイを使用することによって、ディスプレイ528と統合することもできる。再び、図5に示された要素は、本明細書に開示されたUEの構成を限定するものではなく、UE 500に含まれる要素は、デバイスの最終用途、およびシステム技術者の設計選択肢に基づいて変わることを理解されたい。
加えて、UE 500は、たとえば図1に示されたUT 400と通信するが分離している、モバイルデバイスまたは外部ネットワーク側デバイスなどのユーザデバイスであり得る。あるいは、UE 500およびUT 400は、単一の物理的なデバイスに一体化している部分であり得る。
上記のように、GSO衛星は、地表の上約35,000kmの静止軌道に配置され、地球のまわりを赤道軌道上で地球自体の角速度で回る。対照的に、NGSO衛星は非静止軌道に配置され、相対的に低い高度の(たとえば、GSO衛星と比べて)、地表の様々な経路の上で地球のまわりを回る。
たとえば、図6は、地球630のまわりの軌道上のNGSO衛星300A〜300Hの第1の配置610、およびGSO衛星621A〜621Dの第2の配置620を描く図600を示す。図6では8つだけのNGSO衛星300A〜300Hを含むように描かれているが、第1の配置610には、たとえば世界的な衛星カバレッジを得るために、任意の適切な数のNGSO衛星が含まれ得る。いくつかの実施形態では、第1の配置610には600基から900基の間のNGSO衛星が含まれ得る。同様に、図6には4つだけのNGSO衛星621A〜621Dを含むように描かれているが、第2の配置620には、たとえば世界的な衛星カバレッジを得るために、任意の適切な数のGSO衛星が含まれ得る。加えて、図を簡単にするために図6には示されていないが、GSO衛星の1つもしくは複数の他の配置、および/またはNGSO衛星の1つもしくは複数の他の配置が、地球630の上の軌道上にあり得る。
第1の配置610は、以下でNGSO衛星配置610と呼ばれることがあるが、第1の衛星サービスを地球630上のすべてではないにしてもほとんどの領域に提供することができる。第2の配置620は、以下でGSO衛星配置620と呼ばれることがあるが、第2の衛星サービスを地球630上の大部分に提供することができる。第1の衛星サービスは、第2の衛星サービスとは異なり得る。いくつかの態様では、NGSO衛星配置610によって提供される第1の衛星サービスは、グローバルブロードバンドインターネットサービスに対応することができ、GSO衛星配置620によって提供される第2の衛星サービスは、衛星放送(たとえば、テレビジョン)サービスに対応することができる。さらに、少なくともいくつかの実施形態では、NGSO衛星300A〜300Hの各々は、図1および図3の衛星300の一例であり得る。
NGSO衛星300A〜300Hは、任意の適切な数の非静止軌道面において地球630を周回することができ(図を簡単にするために図示せず)、軌道面の各々には、複数のNGSO衛星が含まれ得る(たとえば、NGSO衛星300A〜300Hのうちの1つまたは複数など)。非静止軌道面には、たとえば、極軌道パターンおよび/またはウォーカ軌道パターンが含まれ得る。したがって、地球630上の静止している観測者には、NGSO衛星300A〜300Hは、地表全体にわたり複数の異なる経路において空を横切って速く移動するように見え、NGSO衛星300A〜300Hの各々が、対応する経路を地表全体にわたりカバーする。
対照的に、GSO衛星621A〜621Dは、地球630のまわりの静止軌道上にあることができ、したがって、地球630上の静止している観測者には、地球の赤道631の上空にある固定位置に静止して見え得る。GSO衛星621A〜621Dの各々は、地球630上の対応するGSO地上局との相対的に固定された見通し線を維持する。たとえば、GSO衛星621Bは、図6に、GSO地上局625との相対的に固定された見通し線を維持しているように描かれている。地球630の表面の所与の点に対し、GSO衛星621A〜621Dを置くことができる点の円弧が空にあり得ることに留意されたい。このGSO衛星位置の円弧は本明細書でGSO円弧640と呼ばれることがある。GSO地上局(たとえば、GSO地上局625など)の受信領域は、一般に固定された方位および固定されたビーム幅(ITU規格によって規定されたビーム幅など)のアンテナパターンによって画定することができる。たとえば、GSO地上局625は、ビーム626をGSO衛星621Bに向けているように描かれている。
いくつかの実施形態では、NGSO衛星300A〜300Hの各々は、図1のUT 400などのユーザ機器との、および/または図1のゲートウェイ200などのゲートウェイとの高速フォワードリンク(たとえば、ダウンリンク)を得るために、いくつかの指向性アンテナを含み得る。高利得指向性アンテナは、放射を相対的に細いビーム幅に集束することによって(無指向性アンテナに関連した相対的に広いビーム幅と比べて)、高いデータ転送速度を実現し、また無指向性アンテナよりも干渉の影響を受けにくくなる。たとえば、図6に表されているように、NGSO衛星300Aから送信されるビーム612Aによって得られるカバレッジ領域613Aは、GSO衛星621Aから送信されるビーム622Aによって得られるカバレッジ領域623Aと比べて、相対的に小さくなり得る。したがって、図を簡単にするために図6には示されていないが、NGSO衛星300A〜300Hの各々のフットプリントは、GSO衛星621A〜621Dの各々のフットプリントよりも著しく小さくなり得る。
NGSO衛星300A〜300Hは、GSO衛星621A〜621Dが使用する同一の周波数スペクトルの少なくとも一部を使用して地上ゲートウェイ(図を簡単にするために図6には示されていない)と通信できるので、NGSO衛星300A〜300Hは、ITUによって制定されたEPFD限界を超過することがない。所与のNGSO衛星とGSO衛星の両方から送信したものが、たとえばGSO地上局のビームパターン(たとえば、アンテナパターン)によって画定されたGSO地上局の受信領域内の地表の一点で受信された場合には、所与のNGSO衛星は、EPFD限界を超過する、かつ場合によりGSO衛星通信に干渉するおそれが最も高くなる。図6の例では、GSO地上局625のビームパターン626は、GSO地上局625からGSO衛星621Bまでの線、および関連した角度ビーム幅によって画定され得る。NGSO衛星300A〜300Hは、その送信がEPFD限界を超過する、かつ/またはGSO衛星通信に干渉する可能性があるかどうかを、GSO円弧とGSO地上局とNGSO衛星との間の角度を比較し、次に、その角度がGSO地上局のビームパターン内に入るかどうかを判定することによって、判断することができる。GSO衛星621A〜621Dのフットプリントが相対的に大きく、またNGSO衛星配置610内の衛星の数が相対的に多いので、ITUによって制定されたEPFD限界を遵守することは、困難ではあるが、NGSO衛星配置610の動作にとって重要である。
図7Aの例示的な図700もまた参照すると、第1のNGSO衛星300Aが、ビーム612Aを地表のカバレッジ領域613Aに向けているように描かれ、また第2のNGSO衛星300Bが、ビーム612Bを地表の第2のカバレッジ領域613Bに向けているように描かれている。実際の実施形態では、NGSO衛星300Aおよび/または300Bはそれぞれ、任意の数のビームを送信し、そのビームのうちの1つまたは複数が、地表の重なり合う領域に向けられ得る。本明細書では、衛星のフットプリントとは、全UTが(最小仰角を超えて)衛星と通信できる範囲の(地球上の)表面積のことである。衛星の(たとえば、対応するアンテナから)送信されるビームによってカバーされる領域は、本明細書ではビームカバレッジ領域と呼ばれる。したがって、衛星のフットプリントは、衛星から送信されるいくつかのビームによって得られる、いくつかのビームカバレッジ領域によって画定され得る。
より具体的には、たとえば図7Aの例では、第2のNGSO衛星300Bを考察すると、第2のNGSO衛星300Bは、その地表のビームのカバレッジ領域(一例として、ビーム612Bのカバレッジ領域613B)内の各点について、地球上のその点から第2のNGSO衛星300Bまで延びる第1の線と、地球上のその点からGSO円弧640に沿った位置(たとえば、GSO衛星があり得る位置に対応するGSO円弧640に沿った位置)まで延びる複数の第2の線それぞれとの間の角度を決定することができる。図を簡単にするために、第1および第2の線は図7Aに示されていない。決定された角度は、本明細書で「円弧角(α)」と呼ばれることがある。次に、地球上の点について、円弧角の最小値が決定され得る。この処理が、第2のNGSO衛星300Bのビームのカバレッジ領域内のすべての点について繰り返され得る。次に、ビームのカバレッジ領域内の地球630上の任意の点に関し最小円弧角が閾値角度(たとえば、2°)未満である場合、第2のNGSO衛星300Bは、その干渉ビームを使用不能にして、GSO衛星通信に干渉するおそれがないようにすることができる。
決定された円弧角は、NGSO衛星に対するEPFD限界についてのITUのガイダンスに従って画定される排除区域に対応し得る。たとえば、図7Bは、例示的なGSO地上局625に対して、EPFD限界についてのITUのガイダンスに従って画定され得る例示的な排除区域710を描く図701を示す。第2のNGSO衛星300Bの視野から、3本の等α線711および712A〜712Bを地球630の表面に「引く」ことができる。等α線711および712A〜712Bの各々は、同じ値の円弧角αを共有する地球630の表面の点を表し得る。より具体的には、第1の等α線711は、α=0になる地球630の表面の点を表し得る。第1の等α線711は、GSO円弧640上の点からNGSO衛星300Bを通って地球630上の点まで延びる複数の見通し線715によって画定することができる。その場合、見通し線715に対応する地球上の点を用いて、第1の等α線711(たとえば、αの値=0)を画定することができる。第2の等α線712Aは、α=+α0になる地球630の表面の点を表し、第3の等α線712Bは、α=-α0になる地球630の表面の点を表し得る。図7Aに関して上述した閾値角度であり得るα0の値は、規定EPFD限界に対応し得る。いくつかの態様では、規定EPFD限界は、規定帯域幅内(たとえば、GSO衛星が使用する周波数スペクトルの少なくとも一部に相当する帯域幅内)で約-160dB(W/m2)であり得る。その場合、排除区域710は、「境界」等α線712A〜712B間にある地球630の表面領域と定義することができる。したがって、排除区域710内にある地球630上の点は、規定EPFD限界以上(たとえば、-160dB以上)のEPFD値になり得る。
NGSO衛星に対するEPFD限界についてのITUのガイダンスに従って、第2のNGSO衛星300Bは、地球上の1つまたは複数の点で第2のNGSO衛星300BがGSO円弧640の閾値角α0内に見える場合には(たとえば、排除区域710内にある点に関して)、そのビームのどれも使用不能にする。言い換えると、NGSO衛星送信に対するITUのEPFD限界を遵守するための少なくとも1つの従来の干渉緩和技法によれば、第2のNGSO衛星300Bから送信されるビームの-160dB PFD等高線が排除区域710と重なり合う場合には、第2のNGSO衛星300Bはビームをオフにする。本明細書では、ビームのPFD等高線は、地球上のビームのカバレッジ領域の、ビームのPFDが規定EPFD限界以上になる一部分を表示し得る。したがって、たとえばビームの-160dB PFD等高線は、ビームのPFDが-160dB以上になる地球上のカバレッジ領域を指し得る。
しかし、第2のNGSO衛星300Bのビームを図7A〜図7Bに関して上述したように使用不能にすることは、考察すれば、第2のNGSO衛星300BのビームがEPFD限界を超過しないこと、および/または実際にはGSO衛星通信に干渉しない可能性があることを示し得る、他の要素を考慮に入れていない。図7Aの例では、第2のNGSO衛星300Bから送信されるビーム612Bを特に考察すると、GSO衛星621Aに付随する受信機ビーム626は、ビーム612Bのカバレッジ領域613B内に終点があり、したがって、ビームカバレッジ領域613B内の地球630上のすべての点について、最小円弧角はゼロに近くなり得る。したがって、EPFD限界を遵守するための従来の手法を使用すると、第2のNGSO衛星300Bは、ビームカバレッジ領域613B内の地球630上のすべての点について最小円弧角が閾値角を超えるまで(たとえば、第2のNGSO衛星300Bがその軌道に沿って位置を変えることでビームカバレッジ領域613Bが地表を横切って動くことにより)、ビーム612Bを使用不能にすることになる。
しかし、第2のNGSO衛星300Bからのビーム612Bの送信電力が閾値レベル未満である場合には、ビーム612Bは、決定された円弧角のすべてが閾値角度未満である場合でも、GSO衛星621Aの通信に干渉するおそれがない。ビーム612Bを使用不能にすると、NGSO衛星配置610によって提供される地球630上のカバレッジ領域内にギャップが生じるので、第2のNGSO衛星300Bがビーム612Bを、それが実際にGSO衛星通信に干渉するときに、かつ/またはEPFD限界を実際に超過するときだけに、使用不能にすることが望ましい(たとえば、ビームのPFD等高線が排除区域に接触するとNGSO衛星ビームを自動的に使用不能にするのではなく)。
例示的な実施形態によれば、NGSO衛星は、そのビームのうちの1つまたは複数を使用不能にするかどうかを決定するときに、その送信特性を考慮に入れることができる。より具体的には、NGSO衛星から送信されるビームの各々について、ビームの送信特性を使用して、(1)GSO衛星送信に潜在的に干渉し得るビームのカバレッジ領域の第1の領域と、(2)GSO衛星通信に干渉しないビームのカバレッジ領域の第2の領域とを決定することができる。次いで、第1の領域内の点ごとに、NGSO衛星とGSO円弧との間の最小円弧角を決定することができる。決定された最小円弧角が、ビームのカバレッジ領域の第1の領域内のどれかの点について閾値角未満である場合には、NGSO衛星はそのビームを使用不能にすることができる。しかし、従来の手法とは異なり、ビームのカバレッジ領域の第2の領域はGSO衛星通信に干渉しないと定義できるので、たとえば、ビームのカバレッジ領域の第2の領域の最小円弧角は、決定されなくてもよい。したがって、本開示のいくつかの態様によれば、第1の領域内の点に対して測定された最小円弧角が閾値角未満であるNGSO衛星は、第2の領域内の点に対して測定された最小円弧角を考慮に入れずに、そのビームを使用不能にすることができる。
さらに、少なくともいくつかの実施形態では、NGSO衛星がそのビームの1つを使用不能にすると、NGSO衛星は、使用不能にされたビームに関連したリソースを、NGSO衛星から送信される別のビームに再割振りすることができる。いくつかの態様では、NGSO衛星が1つのビームを、たとえばEPFD限界に適合するために使用不能にすると、NGSO衛星は、使用不能にされたビームに関連した周波数帯域を、NGSO衛星から送信される別のビーム(たとえば、使用不能にされていない)に再マッピングすることができる。より詳細に以下で説明するように、1つまたは複数の使用不能にされたビームの周波数帯域を1つまたは複数の使用不能にされていないビームに再マッピングする機能により、NGSO衛星の周波数再利用計画を最大にすることができ、その結果として、NGSO衛星のスループット(たとえば容量)が最大になり得る。さらに、例示的な実施形態の周波数再マッピング技法がNGSO衛星配置の複数のNGSO衛星によって使用されると、システム全体のスループットが最大になり得る。
図8Aは、16基のアンテナ352(1)〜352(16)から16本のビーム810(1)〜810(16)をそれぞれ送信する衛星300を描いた図800を示す。他の実施形態では、衛星300は、任意の適切な数のアンテナ352を含み、かつ/または任意の適切な数のビーム810を送信することができる。図3もまた参照すると、アンテナ352(1)〜352(16)の各々が、衛星300のフォワードトランスポンダ310内の対応するフォワード経路(FP)に結合され得る。ビーム810(1)〜810(16)の各々が、データを衛星300から、地球上のビームのカバレッジ領域内にある1つまたは複数のユーザ端末(たとえば、図4のUT 400)へ送信するために使用され得る。したがって、いくつかの態様では、ビーム810(1)〜810(16)は、衛星300といくつかのUT 400との間のフォワードサービスリンク302Fを表し得る。図8Aの例示的な図800では、ビーム810(1)〜810(16)はそれぞれ、地球630上のカバレッジ領域820(1)〜820(16)を有するように描かれている。合わせて、それぞれのビーム810(1)〜810(16)によって得られるカバレッジ領域820(1)〜820(16)は、衛星300のフットプリントを画定し得る。
たとえば図8Bは、衛星300の例示的なフットプリント821を描いた図801を示す。フットプリント821は、図8Aに描かれた、衛星300から送信されたそれぞれのビーム810(1)〜810(16)によって得られる例示的なカバレッジ領域820(1)〜820(16)を含むように示されている。いくつかの態様では、ビーム810(1)〜810(16)は、たとえば、東西方向の向きになっている16列に配列することができ(たとえば、列ごとに1つのビームでは)、それにより、カバレッジ領域820(1)〜820(16)もまた東西方向の向きになっている。より具体的には、図8Bの例示的な図801に描かれているように、カバレッジ領域820(1)〜820(16)の各々が、東西方向の向きになっている長楕円形であり得る。言い換えると、図8Bの例では、カバレッジ領域820(1)〜820(16)の長楕円形は、地球の経線に実質的に平行な(たとえば、線831の方向に沿った)主軸と、地球の縦走線に実質的に平行な(たとえば、線832の方向に沿った)短軸とを有し得る。カバレッジ領域820(1)〜820(16)の各々は、フットプリント821の全幅にわたって延び得る。他の実施形態では、カバレッジ領域820(1)〜820(16)は、他の適切な形状、サイズ、および/または向きとすることができる。
いくつかの態様では、カバレッジ領域820(1)〜820(16)の隣り合う対は、ビーム810(1)〜810(16)によって得られるフットプリント821のカバレッジギャップが最小になり得るように、たとえば互いに接触し、さらには重なり合い得る。さらに、少なくともいくつかの実施形態では、NGSO衛星配置610内のすべての衛星300が、実質的に同様のフットプリント(たとえば、フットプリント821など)を有し得る。
いくつかの態様では、フットプリント821は、その南北中点の線831に対して対称とすることができ、それによって、カバレッジ領域820(1)〜820(16)に対応する8つの固有のビームパターンが生じる。たとえば、フットプリント821の北の部分のカバレッジ領域820を提供する各ビーム810は、たとえば、フットプリント821の南の部分のカバレッジ領域820を提供する対応しているビーム810と対にすることができ、それにより、ビーム810の対応する各対が、形状は実質的に類似しているが方位角は異なるようになる。より具体的には、ビーム810(1)とビーム810(16)は、互いに対にすることができ、ビーム810(16)がビーム810(1)に対して方位角で180°シフトしていることを除いて互いに実質的に類似し得る。同様に、ビーム810(2)とビーム810(15)は、互いに対にすることができ、ビーム810(15)がビーム810(2)に対して方位角で180°シフトしていることを除いて互いに実質的に類似し得、ビーム810(3)とビーム810(14)は、互いに対にすることができ、ビーム810(14)がビーム810(3)に対して方位角で180°シフトしていることを除いて互いに実質的に類似し得、以下同様である。
カバレッジ領域820(1)〜820(16)が東西方向の向きになっていることにより、衛星300が、たとえば東西方向の向きになっていないカバレッジ領域またはパターンと比較して、EPFD限界を遵守する場合により良いサービスカバレッジを提供することが可能になり得る。たとえば、図8Cは、衛星300などの衛星と関連し得る別の例示的なフットプリント851を描いた図802を示す。図8Cの例示的なフットプリント851は、4×4マトリックスの形で配列された複数のカバレッジ領域850(1)〜850(16)を含む。図8Cに描かれているように、フットプリント851の各横列は、東西方向の向きになっており(たとえば、線831に沿って)、所与の衛星から送信された対応する4本のビームによって提供される4つの円形カバレッジ領域850を含む(図を簡単にするために、カバレッジ領域850(1)〜850(16)に関連するビームは図8Cに示されていない)。たとえば、フットプリント851の列1は、4つのカバレッジ領域850(1)〜850(4)を含み、フットプリント851の列2は、4つのカバレッジ領域850(5)〜850(8)を含み、フットプリント851の列3は、4つのカバレッジ領域850(9)〜850(12)を含み、フットプリント851の列4は、4つのカバレッジ領域850(13)〜850(16)を含む。
上記のように、GSO衛星はGSO円弧640に沿って配置され、図7Bの排除区域710などの排除区域は通常、東西方向の向きになっている。その結果、フットプリント851の特定の列が排除区域と接触する、または重なり合う場合、その特定の列にカバレッジ領域850を提供する4つすべてのビームが使用不能にされることになる。たとえば、フットプリント851の列1のカバレッジ領域850(1)〜850(4)のうちの1つが排除区域と接触する場合、フットプリント851の列1の4つすべてのカバレッジ領域850(1)〜850(4)が排除区域に接触する可能性がある(たとえば、排除区域の典型的な東西の向きにより)。したがって、EPFD限界を遵守するために、カバレッジ領域850(1)〜850(4)に関連する4つすべてのビームが使用不能にされる可能性があり、その結果として、フットプリント851によって提供されるサービスエリアが25%低減する可能性がある(4つの列のうちの1つが使用不能にされるので)。対照的に、図8Bのフットプリント821の第1の列(たとえば、カバレッジ領域820(1))が排除区域に接触する場合には、1つのビーム(たとえば、ビーム810(1))だけを使用不能にすることができ、その結果として、フットプリント821によって提供されるサービスエリアは1/16=6.25%だけ低減することになり得る。
図8A〜図8Bを再び参照すると、衛星300から送信されるビーム810(1)〜810(16)の各々は、使用可能な周波数帯域またはチャネルの組から1つの対応する周波数帯域またはチャネルが割り振られ、または関連付けられ得る。本明細書では、周波数帯域は、所与の通信チャネルに関連する周波数の範囲を指すことがあり、したがって、「周波数帯域」という用語と「チャネル」という用語は、本明細書では交換可能に用いられ得る。ビーム810(1)〜810(16)は、周波数割振り回路341によって割り振られた周波数帯域とすることができる。ビーム周波数割振り回路303もまた、ビーム810(1)〜810(16)の各々にアンテナ偏波を割り当てることができる。いくつかの態様では、衛星300は、フォワードサービスリンク用にKu帯域内の第1の組の周波数を使用し、リバースサービスリンク用にKu帯域内の第2の組の周波数を使用することができる。第1の組の周波数は、第2の組の周波数とは異なり得る。
さらに、少なくともいくつかの実施形態では、ビーム810(1)〜810(16)の各々は、250MHzチャネル帯域幅を有することができ、ビーム810(1)〜810(16)のいくつかの隣り合う対は同様の偏波を有することができ、ビーム810(1)〜810(16)の他の隣り合う対は対向する偏波を有することができる。たとえば、衛星300から送信されることになるビーム810(1)〜810(16)への周波数および偏波の1つの例示的な割振りは、図8Dに示された表803に要約されており、ここで「右」は右旋円偏波(RHCP)を指し、「左」は左旋円偏波(LHCP)を指す。他の実施形態では、ビーム810(1)〜810(16)は、割り振られた別々の周波数帯域とすることができ、異なる偏波を有することができ、かつ/または図8Dに表された例とは異なるチャネル帯域幅とすることができる。他の実施形態では、ビーム810(1)〜810(16)は、他の適切な帯域幅および/または他の適切な偏波を有し得る。
衛星300が、たとえばEPFD限界を遵守するために、そのビーム810(1)〜810(16)のうちの1つを使用不能にすると、周波数割振り回路341は、その使用不能にされたビームに当初割り振られていた周波数帯域を、使用不能にされない他の1つまたは複数のビームに再マッピングすることができる。このようにして、他の1つまたは複数の使用不能にされていないビームには、使用不能にされたビームに当初割り振られていた周波数帯域を使用することができ、その結果として、その周波数帯域が割り振られる他の1つまたは複数の使用不能にされていないビームに関連するスループットを増大させることができる。
1つの例では、ビーム810(1)によって提供されるカバレッジ領域820(1)が図7Bの排除区域710などの排除区域内に入る(か、そうではなくITUのEPFD限界を超過することになる)場合、衛星300は、ビーム810(1)を使用不能にしてEPFD限界を超過しないようにすることができる。ビーム810(1)が使用不能にされた後、衛星300は、ビーム810(1)に当初割り振られていた周波数を別のビームに、たとえばビーム810(3)などに再マッピングすることができる。図8Dもまた参照すると、ビーム810(1)は当初、10.70GHzと10.95GHzとの間の第1の周波数帯域に割り振られ、ビーム810(3)は当初、11.20GHzと11.45GHzとの間の第3の周波数帯域に割り振られる。したがって、この例では、周波数割振り回路341は第1の周波数帯域を、使用不能にされていないビーム810(3)に再マッピングすることができ、それにより、第1の周波数帯域(10.70GHzと10.95GHzとの間)と第3の周波数帯域(11.20GHzと11.45GHzとの間)の両方がビーム810(3)に割り振られる。第1と第3の周波数帯域は、Ku帯域内の隣り合わない周波数を占めることに留意されたい。
その後、使用不能にされていないビーム810(3)は、第1の周波数帯域で第1のデータを、第3の周波数帯域で第2のデータを同時に送信するように構成することができる。第1のデータは、第2のデータとは異なり得る。したがって、使用不能にされていないビーム810(3)への第1の周波数帯域の再割振りの後、使用不能にされていないビーム810(3)は、ビーム810(3)に当初割り振られた帯域幅の2倍である500MHzの実効チャネル帯域幅を有することができる。それに応じて、ビーム810(1)が使用不能にされ、フットプリント821のカバレッジ領域820(1)に対応する一時的なサービスギャップが生じ得るが、使用不能にされていないビーム810(3)によって得られるスループットは増大して、たとえば、使用不能にされていないビーム810(3)によって提供されるカバレッジ領域820(3)内のUT 400へのダウンリンクデータ転送速度を高くすることができる。
本明細書に記載の例示的な実施形態では、衛星300は、たとえば2GHz程度の広帯域動作用に構成することができる。より具体的には、図3もまた参照すると、アンテナ352(1)〜352(16)は、フォワードサービスリンクと関連した周波数帯域またはチャネルのどれかによって、アンテナ352(1)〜352(16)の各々が信号を送信できるように、約10.7GHzから約12.7GHzまでの範囲の2GHzの周波数スペクトル全体にわたって動作するように構成することができる。同様にして、フィルタ311および315、LNA 312および314、ならびにPA 316もまた、フォワードサービスリンクと関連した周波数帯域またはチャネルのどれかによってフォワードトランスポンダ310のフォワード経路FP(1)〜FP(N)のうちのどれか1つが信号を送信できるように、約10.7GHzから約12.7GHzまでの範囲の2GHzの周波数スペクトル全体にわたって動作するように構成することができる。
図9は、例示的な実施形態による例示的なコントローラ940のブロック図である。本明細書の議論の目的のために、コントローラ940は、図2のゲートウェイコントローラ250および/または図3の衛星コントローラ340の(またはその中で実施された)一例であり得る。いくつかの実施形態では、コントローラ940は、周波数割振り回路341の機能を実行することができる。別法として、または付加物として、コントローラ940は、図2に関して上述したNCCおよび/またはSCCの中で、またはそれに結合して実施することができる。
コントローラ940は、少なくともプロセッサ941およびメモリ942を含む。メモリ942は、以下のソフトウェアモジュール(SW)を記憶できる非一時的コンピュータ可読媒体(たとえば、EPROM、EEPROM、フラッシュメモリ、ハードドライブなどの1つまたは複数の不揮発性メモリ要素)を含むことができる。
・たとえば図10の1つまたは複数の動作について説明されているように、衛星300から送信される1つまたは複数のビームがEPFD限界をいつ超過するか(または超過することになるか)を予測または検出するか、別の方法で決定するためのEPFD限界超過モジュール942Aと、
・たとえば図10の1つまたは複数の動作について説明されているように、予測または検出されたEPFD超過(たとえば、EPFD限界超過モジュール942Aから提供される)に少なくとも一部は基づいて、衛星300の1つまたは複数のビームを選択的に使用可能にする、かつ/または使用不能にするためのビーム選択モジュール942Bと、
・たとえば図10の1つまたは複数の動作について説明されているように、衛星300から送信されるビームに周波数帯域を割り振るためのビーム周波数割振りモジュール942Cと、
・たとえば図10の1つまたは複数の動作について説明されているように、ある周波数帯域を第1のビームから第2のビームへ動的に再マッピングするための、かつ/またはその周波数帯域を第2のビームから第1のビームへ戻して再マッピングするためのビーム周波数再マッピングモジュール942D。
各ソフトウェアモジュールは、プロセッサ941によって実行されると、対応する機能をコントローラ940に実行させる命令を含む。したがって、メモリ942の非一時的コンピュータ可読媒体は、図10の動作の全部または一部を実行するための命令を含む。
プロセッサ941は、コントローラ940に記憶された(たとえば、メモリ942内に)1つまたは複数のソフトウェアプログラムのスクリプトまたは命令を実行できる、任意の適切な1つまたは複数のプロセッサであり得る。たとえば、プロセッサ941は、衛星300から送信される1つまたは複数のビームがEPFD限界をいつ超過するか(または超過することになるか)を予測または検出するか、別の方法で決定するためのEPFD限界超過モジュール942Aを、たとえば、ビームカバレッジ領域820(1)〜820(16)のうちの1つまたは複数が図7Bの排除区域710などの排除区域に接触または重なり合うかどうかを判定することによって、実行することができる。プロセッサ941は、予測および/または検出されたEPFD超過(たとえば、EPFD限界超過モジュール942Aから提供される)に少なくとも一部は基づいて、衛星300の1つまたは複数のビームを選択的に使用可能にする、かつ/または使用不能にするためのビーム選択モジュール942Bを実行することができる。たとえば図8Dに関して上述したように、プロセッサ941は、衛星300から送信されるビームに周波数帯域を割り振るためのビーム周波数割振りモジュール942Cを実行することができる。たとえば、図8Eの例示的な周波数再マッピング804に関して上述のように、プロセッサ941は、ある周波数帯域を第1のビームから第2のビームへ動的に再マッピングするための、かつ/またはその周波数帯域を第2のビームから第1のビームへ戻して再マッピングするためのビーム周波数再マッピングモジュール942Dを実行することができる。
図10は、図3の衛星300などの衛星を動作させるための、例示的な動作1000を表す実例となる流れ図である。例示的な動作1000は、たとえば、図9に表されたコントローラ940によって実行して、ある周波数帯域を、衛星の使用不能にされたビームから衛星の使用可能にされたビームへ選択的に再マッピングすることができる。しかし、動作1000は、他の適切なコントローラによって、衛星300の任意の適切な構成要素によって、および/またはゲートウェイ200の任意の適切な構成要素によっても実行され得ることを理解されたい。たとえば、いくつかの態様では、例示的な動作1000は、上記で論じたように衛星300内で実施できる周波数割振り回路341によって実行することも、対応するゲートウェイ(たとえば、図2のゲートウェイ200)内で、またはそれに結合して実施することも、かつ/または図2に関して上述したNCCもしくはSCC内で、またはそれに結合して実施することもできる。
最初に、コントローラ940は、第1の周波数帯域を衛星300の第1のビームに割り振ることができ(1001)、また第2の周波数帯域を衛星の第2のビームに割り振ることができる(1002)。コントローラ940は、第1のビームを使用不能にすることができる(1003)。次に、コントローラ940は、第1の周波数帯域を第1のビームから第2のビームへ再マッピングし(1004)、次いで、第1の周波数帯域と第2の周波数帯域の両方を含む第2のビームを衛星から送信することができる(1005)。
その後、コントローラ940は、第1のビームを使用可能にすることができる(1006)。コントローラ940は、第1の周波数帯域を第2のビームから第1のビームへ再マッピングすることができ(1007)、次いで、第1の周波数帯域によって第1のデータを送信する第1のビームと、第2の周波数帯域によって第2のデータを送信する第2のビームとを衛星から同時に送信することができる(1008)。
図11は、一連の相関関数モジュールとして表された例示的なコントローラまたは装置1100を示す。第1の周波数帯域を衛星の第1のビームに割り振るためのモジュール1101は、少なくともいくつかの態様では、たとえば、本明細書で論じられているプロセッサ(たとえば、プロセッサ941)に対応し得る。第2の周波数帯域を衛星の第2のビームに割り振るためのモジュール1102は、少なくともいくつかの態様では、たとえば、本明細書で論じられているプロセッサ(たとえば、プロセッサ941)に対応し得る。第1のビームを使用不能にするためのモジュール1103は、少なくともいくつかの態様では、たとえば、本明細書で論じられているプロセッサ(たとえば、プロセッサ941)に対応し得る。第1の周波数帯域を第1のビームから第2のビームへ再マッピングするためのモジュール1104は、少なくともいくつかの態様では、たとえば、本明細書で論じられているプロセッサ(たとえば、プロセッサ941)に対応し得る。第2のビームを衛星から送信するためのモジュール1105は、少なくともいくつかの態様では、たとえば、本明細書で論じられているプロセッサ(たとえば、プロセッサ941)に対応し得る。第1のビームを使用可能にするためのモジュール1106は、少なくともいくつかの態様では、たとえば、本明細書で論じられているプロセッサ(たとえば、プロセッサ941)に対応し得る。第1の周波数帯域を第2のビームから第1のビームへ再マッピングするためのモジュール1107は、少なくともいくつかの態様では、たとえば、本明細書で論じられているプロセッサ(たとえば、プロセッサ941)に対応し得る。第1のデータを第1の周波数帯域によって送信する第1のビームと、第2のデータを第2の周波数帯域によって送信する第2のビームとを衛星から同時に送信するモジュール1108は、少なくともいくつかの態様では、たとえば、本明細書で論じられているプロセッサ(たとえば、プロセッサ941)に対応し得る。
図11のモジュールの機能は、本明細書の教示と合致するようにして様々に実施することができる。いくつかの設計では、これらのモジュールの機能は、1つまたは複数の電気構成要素として実現することができる。いくつかの設計では、これらのブロックの機能は、1つまたは複数のプロセッサ構成要素を含む処理システムとして実現することができる。いくつかの設計では、これらのモジュールの機能は、たとえば、1つまたは複数の集積回路(たとえばASIC)の少なくとも一部分を使用して実現することができる。本明細書で論じられているように、集積回路は、プロセッサ、ソフトウェア、他の関連する構成要素、またはこれらのいくつかの組合せを含み得る。すなわち、異なるモジュールの機能は、たとえば、集積回路の異なるサブセットとして、ソフトウェアモジュールのセットの異なるサブセット、またはこれらの組合せとして実現することができる。また、(たとえば、集積回路の、および/またはソフトウェアモジュールのセットの)所与のサブセットは、複数のモジュールの機能の少なくとも一部分を提供し得ることも理解されたい。
加えて、図11に表された構成要素および機能、ならびに本明細書に記載の他の構成要素および機能は、任意の適切な手段を使用して実現することもできる。そのような手段はまた、少なくとも一部は、本明細書で教示された対応する構造を使用して実現することもできる。たとえば、図11の構成要素「のためのモジュール」とともに上述の構成要素はまた、同様に示された機能「のための手段」に相当し得る。したがって、いくつかの態様では、1つまたは複数のそのような手段は、1つまたは複数のプロセッサ構成要素、集積回路、または本明細書で教示された他の適切な構造を使用して実現することができる。
当業者には、情報および信号が様々な異なる技術および技法のいずれかを使用して表せ得ることを理解されよう。たとえば、上記全体を通して参照され得るデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、記号、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁界もしくは磁性粒子、光場もしくは光粒子、またはこれらの任意の組合せによって表すことができる。
さらに、当業者には、本明細書で諸態様に関連して記述された様々な実例となる論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップは、電子的ハードウェア、コンピュータソフトウェア、または両方の組合せとして実現できることも理解されよう。このハードウェアとソフトウェアの交換可能性を明確に説明するために、様々な実例となる構成要素、ブロック、モジュール、回路、およびステップが、一般にその機能に関して上で説明されてきた。そのような機能がハードウェアとして実現されるか、それともソフトウェアとして実現されるかは、個々の用途、およびシステム全体に課される設計制約によって決まる。当業者には、説明された機能を個々の用途ごとに様々に実現することが可能であるが、そのような実現の決定が本開示の範囲から逸脱することになるとは解釈されるべきではない。
本明細書で開示された諸態様に関連して説明された方法、順序またはアルゴリズムは、ハードウェアとして、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールとして、またはこれら2つの組合せとして直接に具現化することができる。ソフトウェアモジュールは、RAMメモリ、フラッシュメモリ、ROMメモリ、EPROMメモリ、EEPROMメモリ、レジスタ、ハードディスク、取外し可能ディスク、CD-ROM、または当技術分野で知られている他の形態の記憶媒体に常駐することができる。例示的な記憶媒体は、プロセッサが記憶媒体との間で情報の読取りおよび書込みができるようにプロセッサに結合される。代替形態では、記憶媒体はプロセッサとの一体化が可能である。
したがって、本開示の一態様では、非静止衛星通信システムにおいて時間および周波数の同期をとるための方法を具現化する非一時的コンピュータ可読媒体を含むことができる。「非一時的」という用語は、いかなる物理的記憶媒体またはメモリも除外せず、特に、ダイナミックメモリ(たとえば、従来のランダムアクセスメモリ(RAM))を除外しないが、その媒体を一時的な伝搬信号の意味にとることができるという解釈だけは除外される。
上記の開示は実例となる態様を示すが、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、本明細書に様々な変更および修正を加えることができることに留意されたい。本明細書に記載の態様による方法請求項の機能、ステップまたは動作は、特にことわらない限り、何ら特定の順序で実行される必要がない。さらに、諸要素が単数形で記述または特許請求されることがあるが、単数形に限定することが明示されていない限り、複数形が企図されている。したがって、本開示は説明された例に限定されず、本明細書に記載の機能を実行するための任意の手段が本開示の諸態様に含まれる。
100 衛星通信システム
106 インフラストラクチャ
108 インターネット
200 ゲートウェイ
201 ゲートウェイ
205 アンテナ
210 RFサブシステム
212 RFトランシーバ
214 RFコントローラ
216 アンテナコントローラ
220 デジタルサブシステム
222 デジタル受信機
224 デジタル送信機
230 PSTNインターフェース
240 LANインターフェース
245 ゲートウェイインターフェース
250 ゲートウェイコントローラ
251 地方時/周波数/位置基準器
300 衛星
300A〜300H NGSO衛星
301F フォワードフィーダリンク(ゲートウェイから)
301R リターンフィーダリンク(ゲートウェイへ)
302F フォワードサービスリンク(UTへ)
302R リターンサービスリンク(UTから)
303 周波数割振り回路
310 フォワードトランスポンダ
311 フィルタ
311(1)〜311(N) 第1のバンドパスフィルタ
312 低雑音増幅器
312(1)〜312(N) 第1の低雑音増幅器
313(1)〜313(N) 周波数コンバータ
314 低雑音増幅器
314(1)〜314(N) 第2の低雑音増幅器
315(1)〜315(N) 第2のバンドパスフィルタ、フィルタ
316(1)〜316(N) 電力増幅器
320 リターントランスポンダ
321(1)〜321(N) 第1のバンドパスフィルタ
322(1)〜322(N) 第1の低雑音増幅器
324(1)〜324(N) 第2の低雑音増幅器
325(1)〜325(N) 第2のバンドパスフィルタ
326 電力増幅器
341 周波数割振り回路
351 フォワードリンクアンテナ
352(1)〜352(N) フォワードリンクアンテナ、アンテナ
361(1)〜361(N) リターンリンクアンテナ
362 リターンリンクアンテナ
400 ユーザ端末
401 ユーザ端末
410 アンテナ
412 デュプレクサ
414 アナログ受信機
416A デジタルデータ受信機
416N デジタルデータ受信機
418 サーチャ受信機
420 制御プロセッサ
422 デジタルベースバンド回路
426 送信変調器
428 デジタル送信電力コントローラ
430 アナログ送信電力
434 地方時/周波数/位置基準器
450 UEインターフェース回路
500 ユーザ機器
501 ユーザ機器
502 LANインターフェース
504 アンテナ
506 WANトランシーバ
508 WLANトランシーバ
510 SPS受信機
512 プロセッサ
514 モーションセンサ
516 メモリ
518 データ
520 命令
522 ユーザインターフェース
524 マイクロホン/スピーカ
526 キーパッド
528 ディスプレイ
600 衛星の配置図
610 第1の配置、NGSO衛星配置
612A ビーム
612B ビーム
613A カバレッジ領域
613B 第2のカバレッジ領域、カバレッジ領域
621A〜621D GSO衛星
623A カバレッジ領域
625 GSO地上局
626 GSO地上局のビームパターン、ビーム、受信機ビーム
630 地球
631 赤道
640 GSO円弧、円弧
700 図
701 図
710 排除区域
711 等α=0線
712A 等α=+α0線
712B 等α=-α0線
715 見通し線
800 図
801 図
810(1)〜810(16) ビーム
820(1)〜820(16) カバレッジ領域
821 フットプリント
831 線
850(1)〜850(16) 円形カバレッジ領域
851 フットプリント
940 コントローラ
941 プロセッサ
942 メモリ
942A EPFD限界超過モジュール
942B ビーム選択モジュール
942C ビーム周波数割振りモジュール
942D ビーム周波数再マッピングモジュール
1000 例示的な動作
1100 コントローラまたは装置
1101 モジュール
1102 モジュール
1103 モジュール
1104 モジュール
1105 モジュール
1106 モジュール
1107 モジュール
1108 モジュール
FP(1) フォワード経路
FP(N) フォワード経路
RP(1) リターン経路
RP(N) リターン経路

Claims (30)

  1. 衛星を動作させる方法であって、
    前記衛星の第1のビームに第1の周波数帯域を割り振るステップと、
    前記衛星の第2のビームに第2の周波数帯域を割り振るステップと、
    前記第1のビームを使用不能にするステップと、
    前記第1の周波数帯域を前記第1のビームから前記第2のビームへ再マッピングするステップとを含む、方法。
  2. 前記第1の周波数帯域と前記第2の周波数帯域の両方を含む前記第2のビームを前記衛星から送信するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
  3. 前記第2のビームが前記第1の周波数帯域によって第1のデータを送信し、かつ前記第2の周波数帯域によって第2のデータを送信する、請求項1に記載の方法。
  4. 前記第1の周波数帯域および前記第2の周波数帯域が、Ku帯域内の隣り合わない周波数の範囲を占める、請求項1に記載の方法。
  5. 前記第1のビームが地球上に第1のカバレッジ領域を提供し、前記第2のビームが地球上に第2のカバレッジ領域を提供し、前記第1のカバレッジ領域および前記第2のカバレッジ領域が各々、前記衛星のフットプリントの全幅にわたって延びる、請求項1に記載の方法。
  6. 前記第1のカバレッジ領域および前記第2のカバレッジ領域が各々、主軸が東西方向の向きになっている長楕円形を含む、請求項5に記載の方法。
  7. 前記第1のビームを使用不能にするステップが、等価電力束密度(EPFD)限界と関連した排除区域に接触する前記第1のビームによって提供される前記第1のカバレッジ領域に少なくとも一部は基づいており、前記方法がさらに、
    前記第1のビームを使用不能にすることに関係なく、前記第2のビームを使用可能にして前記フットプリントの前記第2のカバレッジ領域を提供するステップを含む、請求項5に記載の方法。
  8. 前記第1のビームを使用可能にするステップと、
    前記第1の周波数帯域を前記第2のビームから前記第1のビームへ再マッピングするステップと、
    前記第1のビームおよび前記第2のビームを前記衛星から同時に送信するステップとをさらに含み、前記第1のビームが前記第1の周波数帯域によって第1のデータを送信し、前記第2のビームが前記第2の周波数帯域によって第2のデータを送信する、請求項1に記載の方法。
  9. 衛星を動作させるための装置であって、
    前記衛星の第1のビームに第1の周波数帯域を割り振るための手段と、
    前記衛星の第2のビームに第2の周波数帯域を割り振るための手段と、
    前記第1のビームを使用不能にするための手段と、
    前記第1の周波数帯域を前記第1のビームから前記第2のビームへ再マッピングするための手段とを含む、装置。
  10. 前記第1の周波数帯域と前記第2の周波数帯域の両方を含む前記第2のビームを前記衛星から送信するための手段をさらに含む、請求項9に記載の装置。
  11. 前記第2のビームが前記第1の周波数帯域によって第1のデータを送信し、かつ前記第2の周波数帯域によって第2のデータを送信する、請求項9に記載の装置。
  12. 前記第1のビームが地球上に第1のカバレッジ領域を提供し、前記第2のビームが地球上に第2のカバレッジ領域を提供し、前記第1のカバレッジ領域および前記第2のカバレッジ領域が各々、前記衛星のフットプリントの全幅にわたって延びる、請求項9に記載の装置。
  13. 前記第1のカバレッジ領域および前記第2のカバレッジ領域が各々、主軸が東西方向の向きになっている長楕円形を含む、請求項12に記載の装置。
  14. 前記第1のビームを使用不能にするための手段が、等価電力束密度(EPFD)限界と関連した排除区域に接触する前記第1のビームによって提供される前記第1のカバレッジ領域に少なくとも一部は基づいており、前記装置がさらに、
    前記第1のビームを使用不能にすることに関係なく、前記第2のビームを使用可能にして前記フットプリントの前記第2のカバレッジ領域を提供するための手段を含む、請求項12に記載の装置。
  15. 前記第1のビームを使用可能にするための手段と、
    前記第1の周波数帯域を前記第2のビームから前記第1のビームへ再マッピングするための手段と、
    前記第1のビームおよび前記第2のビームを前記衛星から同時に送信するための手段とをさらに含み、前記第1のビームが前記第1の周波数帯域によって第1のデータを送信し、前記第2のビームが前記第2の周波数帯域によって第2のデータを送信する、請求項9に記載の装置。
  16. 衛星を動作させるための装置であって、
    1つまたは複数のプロセッサと、
    前記1つまたは複数のプロセッサによって実行されると前記装置が、
    前記衛星の第1のビームに第1の周波数帯域を割り振る、
    前記衛星の第2のビームに第2の周波数帯域を割り振る、
    前記第1のビームを使用不能にする、かつ
    前記第1の周波数帯域を前記第1のビームから前記第2のビームへ再マッピングすることになる命令を記憶するメモリとを備える、装置。
  17. 前記1つまたは複数のプロセッサによって前記命令が実行されると前記装置がさらに、
    前記第1の周波数帯域と前記第2の周波数帯域の両方を含む前記第2のビームを前記衛星から送信することになる、請求項16に記載の装置。
  18. 前記第2のビームが前記第1の周波数帯域によって第1のデータを送信し、かつ前記第2の周波数帯域によって第2のデータを送信する、請求項16に記載の装置。
  19. 前記第1のビームが地球上に第1のカバレッジ領域を提供し、前記第2のビームが地球上に第2のカバレッジ領域を提供し、前記第1のカバレッジ領域および前記第2のカバレッジ領域が各々、前記衛星のフットプリントの全幅にわたって延びる、請求項16に記載の装置。
  20. 前記第1のカバレッジ領域および前記第2のカバレッジ領域が各々、主軸が東西方向の向きになっている長楕円形を含む、請求項19に記載の装置。
  21. 前記第1のビームが、等価電力束密度(EPFD)限界と関連した排除区域に接触する前記第1のビームによって提供される前記第1のカバレッジ領域に少なくとも一部は基づいて使用不能にされ、前記1つまたは複数のプロセッサによって前記命令が実行されると前記装置がさらに、
    前記第1のビームを使用不能にすることに関係なく、前記第2のビームを使用可能にして前記フットプリントの前記第2のカバレッジ領域を提供することになる、請求項19に記載の装置。
  22. 前記1つまたは複数のプロセッサによって前記命令が実行されると前記装置がさらに、
    前記第1のビームを使用可能にする、
    前記第1の周波数帯域を前記第2のビームから前記第1のビームへ再マッピングする、かつ
    前記第1のビームおよび前記第2のビームを前記衛星から同時に送信することになり、前記第1のビームが前記第1の周波数帯域によって第1のデータを送信し、前記第2のビームが前記第2の周波数帯域によって第2のデータを送信する、請求項16に記載の装置。
  23. 衛星の1つまたは複数のプロセッサによって実行されると前記衛星が、
    前記衛星の第1のビームに第1の周波数帯域を割り振ること、
    前記衛星の第2のビームに第2の周波数帯域を割り振ること、
    前記第1のビームを使用不能にすること、および
    前記第1の周波数帯域を前記第1のビームから前記第2のビームへ再マッピングすること
    を含む動作を実行することになる命令を記憶する、コンピュータ可読記憶媒体。
  24. 前記1つまたは複数のプロセッサによって実行されると前記衛星が、
    前記第1の周波数帯域と前記第2の周波数帯域の両方を含む前記第2のビームを前記衛星から送信すること
    をさらに含む動作を実行する、請求項23に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
  25. 前記第2のビームが前記第1の周波数帯域によって第1のデータを送信し、かつ前記第2の周波数帯域によって第2のデータを送信する、請求項23に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
  26. 前記第1の周波数帯域および前記第2の周波数帯域が、Ku帯域内の隣り合わない周波数の範囲を占める、請求項23に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
  27. 前記第1のビームが地球上に第1のカバレッジ領域を提供し、前記第2のビームが地球上に第2のカバレッジ領域を提供し、前記第1のカバレッジ領域および前記第2のカバレッジ領域が各々、前記衛星のフットプリントの全幅にわたって延びる、請求項23に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
  28. 前記第1のカバレッジ領域および前記第2のカバレッジ領域が各々、主軸が東西方向の向きになっている長楕円形を含む、請求項27に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
  29. 前記第1のビームを使用不能にすることが、等価電力束密度(EPFD)限界と関連した排除区域に接触する前記第1のビームによって提供される前記第1のカバレッジ領域に少なくとも一部は基づいており、前記1つまたは複数のプロセッサによって前記命令が実行されると前記衛星が、
    前記第1のビームを使用不能にすることに関係なく、前記第2のビームを使用可能にして前記フットプリントの前記第2のカバレッジ領域を提供すること
    をさらに含む動作を実行することになる、請求項27に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
  30. 前記1つまたは複数のプロセッサによって前記命令が実行されると前記衛星が、
    前記第1のビームを使用可能にすること、
    前記第1の周波数帯域を前記第2のビームから前記第1のビームへ再マッピングすること、および
    前記第1のビームおよび前記第2のビームを前記衛星から同時に送信すること
    をさらに含む動作を実行することになり、前記第1のビームが前記第1の周波数帯域によって第1のデータを送信し、前記第2のビームが前記第2の周波数帯域によって第2のデータを送信する、請求項23に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
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