JP2018514979A - 自律的衛星自動利得制御 - Google Patents

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Abstract

ユーザ端末に関連するアップリンクパス利得の低下に対処するための方法および装置が開示される。衛星のリターンパスが、単一の周波数チャネル上でいくつかのデータ信号を受信することが可能であり、いくつかのデータ信号の各々は、単一の周波数チャネルの固有の時間-周波数サブチャネルを占有し、いくつかのユーザ端末(UT)のうちの対応する1つを発信元とし、かつ対応するUTに関連付けられたユーザ機器(UE)デバイスのグループに動的に割り振られた複数のタイムスロットを含む。リターンパスは、単一の周波数チャネルのすべての時間-周波数サブチャネルを占有するすべてのいくつかの受信されたデータ信号の総合電力レベルを決定することが可能であり、次に、総合電力レベルに少なくとも部分的に基づいて、リターンパスにおけるいくつかの受信されたデータ信号に適用される増幅器利得を調整することが可能である。

Description

本明細書において説明される様々な態様は、衛星通信に関し、より詳細には、地上ベースのデバイスから送信された弱い信号の受信を向上させることに関する。
従来の衛星ベースの通信システムは、ゲートウェイと、1つまたは複数の衛星とを含み、ゲートウェイと1つまたは複数のユーザ端末の間で通信信号を中継する。ゲートウェイは、通信衛星に信号を送信するため、および通信衛星から信号を受信するためのアンテナを有する地上局である。ゲートウェイは、衛星を使用して、ユーザ端末を、公衆交換電話網、インターネット、および様々なパブリックネットワークおよび/またはプライベートネットワークなどの他の通信システムの他のユーザ端末もしくはユーザに接続するための通信リンクを提供する。衛星は、情報を中継するのに使用される軌道上の受信機および中継器である。
衛星は、ユーザ端末が衛星の「フットプリント」内にあるという条件付きで、ユーザ端末から信号を受信すること、およびユーザ端末に信号を送信することができる。衛星のフットプリントは、衛星の信号の範囲内の地球の表面上の地理的区域である。フットプリントは、通常、ビーム形成アンテナの使用を介して「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区域を範囲に含む。ビームは、同一の衛星からの複数のビームが同一の特定の地理的区域を範囲に含むように向けられ得る。
対地同期衛星が、通信のために長年、使用されてきた。対地同期衛星は、地球上の所与の位置に対して静止しており、このため、地球上の通信トランシーバと対地同期衛星の間の無線信号伝播にほとんどタイミング偏移および周波数偏移が存在しない。しかし、対地同期衛星は、対地同期軌道(GSO)に限定されるため、GSOに配置され得る衛星の数は、限定される。対地同期衛星の代替として、地球低軌道(LEO)などの非対地同期軌道における衛星のコンステレーションを利用する通信システムが、地球全体、または地球の少なくとも大きい部分に対する通信カバレッジを提供するように考案されている。
GSO衛星ベースの地上通信システムと比較して、LEO衛星ベースのシステムなどの非対地同期衛星ベースのシステムは、いくつかの課題をもたらし得る。たとえば、LEO衛星は、地球の表面上の所与の地点を基準として空を迅速に横断するため、LEO衛星から送信されるビームは、ユーザ端末を比較的に迅速に通過する。ビームがユーザ端末を通過すると、ユーザ端末がビームの縁端に接近するので、ユーザ端末は、アップリンクパス(たとえば、衛星に至る)において低下した利得を経験する可能性がある(たとえば、ビームの縁端における利得は、ビームの中心における利得と比べて、相当により小さい可能性があるため)。その結果、ユーザ端末のアップリンクパスの利得は、ユーザ端末がビームを横断する際、かつ/またはビーム間を移動する際、低下する可能性があり、このことは、望ましくない。
ユーザ端末が、ユーザ端末の送信電力を増加させることは、たとえば、送信電力が、通常、最大値に設定されているため、実行可能ではない。さらに、衛星のトランスポンダが、異なるユーザ端末から送信された信号を分離することは、トランスポンダの全帯域幅と比較した場合、ユーザ端末に割り振られている狭い帯域幅のため、必ずしも実行可能であるとは限らない。このため、ユーザ端末が、信号処理能力をほとんど、またはまったく有さない単純な「ベントパイプ」衛星における一般的な広帯域チャネルを通過する場合、ビームを横断する、かつ/またはビーム間を移動するユーザ端末に関連するアップリンクパス利得の低下に対処する必要性が存在する。
本開示の態様は、NGSO衛星システムのビームを横断する、かつ/またはビーム間を移動するユーザ端末に関連するアップリンクパス利得の低下に対処するための装置およびシステムを対象とする。本開示の1つまたは複数の態様は、いくつかのチャネルのうちの対応する1つの上で送信された通信信号を処理するように各々が構成された少なくともいくつかのリターンパスを含む衛星において実施され得る。一例において、衛星のリターンパスにおいて通信信号を処理するための方法が開示される。方法は、リターンパスに結合されたアンテナ経由で、単一の周波数チャネル上でいくつかのデータ信号を受信することを含み得る。そのいくつかのデータ信号の各々は、単一の周波数チャネルの固有の時間-周波数サブチャネルを占有し、いくつかのユーザ端末(UT)のうちの対応する1つを発信元とし、かつ対応するUTに関連付けられたユーザ機器(UE)デバイスのグループに動的に割り振られた複数のタイムスロットを含む。方法は、単一の周波数チャネルのすべての時間-周波数サブチャネルを占有するすべてのいくつかの受信されたデータ信号の総合電力レベルを決定すること、および総合電力レベルに少なくとも部分的に基づいて、リターンパスにおけるいくつかの受信されたデータ信号に適用される増幅器利得を調整することも含む。
別の例において、いくつかのリターンパスと、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とを含む衛星が開示される。リターンパスのそれぞれのパスが、単一の周波数チャネル上でいくつかのデータ信号を受信するように構成されたアンテナを含み、いくつかのデータ信号の各々は、単一の周波数チャネルの固有の時間-周波数サブチャネルを占有し、いくつかのユーザ端末(UT)のうちの対応する1つを発信元とし、かつ対応するUTに関連付けられたユーザ機器(UE)デバイスのグループに動的に割り振られた複数のタイムスロットを含む。命令の実行は、それぞれのリターンパスに、単一の周波数チャネルのすべての時間-周波数サブチャネルを占有するすべてのいくつかの受信されたデータ信号の総合電力レベルを決定すること、および総合電力レベルに少なくとも部分的に基づいて、リターンパスにおけるいくつかの受信されたデータ信号に適用される増幅器利得を調整することを行わせることが可能である。
別の例において、いくつかのリターンパスを含む衛星が開示される。いくつかのリターンパスのそれぞれのパスが、単一の周波数チャネル上でいくつかのデータ信号を受信するための手段を含み、いくつかのデータ信号の各々は、単一の周波数チャネルの固有の時間-周波数サブチャネルを占有し、いくつかのユーザ端末(UT)のうちの対応する1つを発信元とし、かつ対応するUTに関連付けられたユーザ機器(UE)デバイスのグループに動的に割り振られた複数のタイムスロットを含む。また、いくつかのリターンパスのそれぞれのパスは、単一の周波数チャネルのすべての時間-周波数サブチャネルを占有するいくつかの受信されたデータ信号の総合電力レベルを決定するための手段と、総合電力レベルに少なくとも部分的に基づいて、それぞれのリターンパスにおけるいくつかの受信されたデータ信号に適用される増幅器利得を調整するための手段とを含むことも可能である。
別の例において、非一時的コンピュータ可読媒体が開示される。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、衛星のリターンパスに、単一の周波数チャネル上でいくつかのデータ信号を受信することを行わせる命令を記憶することが可能であり、そのいくつかのデータ信号の各々は、単一の周波数チャネルの固有の時間-周波数サブチャネルを占有し、いくつかのユーザ端末(UT)のうちの対応する1つを発信元とし、かつ対応するUTに関連付けられたユーザ機器(UE)デバイスのグループに動的に割り振られた複数のタイムスロットを含む。また、命令の実行は、衛星のリターンパスに、単一の周波数チャネルのすべての時間-周波数サブチャネルを占有するいくつかの受信されたデータ信号の総合電力レベルを決定すること、および総合電力レベルに少なくとも部分的に基づいて、リターンパスにおけるいくつかの受信されたデータ信号に適用される増幅器利得を調整することを行わせることも可能である。
本開示の態様が、例として示され、添付の図面の図によって限定されることは意図されない。
例示的な通信システムを示すブロック図である。 図1のゲートウェイの一例を示すブロック図である。 図1の衛星の一例を示すブロック図である。 図1のユーザ端末(UT)の一例を示すブロック図である。 図1のユーザ機器(UE)デバイスの一例を示すブロック図である。 いくつかの実施様態による衛星の例示的なリターントランスポンダを示すブロック図である。 いくつかの実施様態によるUEデバイスの対応するグループと衛星との間の通信を各々が円滑にするいくつかのUTを示す図である。 図7の周波数チャネル701内の時間-周波数サブチャネル701A〜701Eに関する例示的な信号強度を示す図である。 UEデバイスの対応するグループに対する時間-周波数サブチャネルのそれぞれのサブチャネルのタイムスロットの例示的な割振りを示し、かつタイムスロット間の例示的な信号強度変動を示す図である。 いくつかの実施様態によるリターントランスポンダの例示的なリターンパスを示すブロック図である。 いくつかの実施様態によるリターントランスポンダの例示的なリターンパスを示すブロック図である。 利得設定を調整するための例示的な動作を示す例示的な流れ図である。 本明細書において教示される衛星動作を制御することをサポートするように構成された装置のいくつかのサンプル態様を示すブロック図である。
同様の符号は、図面のすべてにわたって対応する部分を参照する。
本開示の態様は、NGSO衛星システムのビームを横断する、かつ/またはビーム間を移動するユーザ端末に関連するアップリンクパス利得の低下に対処するための装置および方法を対象とする。本開示の1つまたは複数の態様は、いくつかのチャネルのうちの対応する1つの上で送信された通信信号を処理するように各々が構成された少なくともいくつかのリターンパスを含む衛星において実施され得る。いくつかのリターンパスのそれぞれのパスは、少なくとも、可変利得増幅器(VGA)と、自動利得コントローラ(AGC)とを含み得る。VGAは、対応するチャネル上で送信された通信信号を受信する入力端子と、増幅された通信信号を生成する出力端子とを含み得る。AGCは、VGAの出力端子に結合された入力端子と、VGAの制御端子に結合された出力端子とを含み得る。AGCは、増幅された通信信号の電力レベルに少なくとも部分的に基づいて、VGAの利得を選択的に調整するように構成され得る。たとえば、AGCは、増幅された通信信号の電力レベルが閾値レベル未満である場合、VGAの利得を増加させることが可能であり、増幅された通信信号の電力レベルが閾値レベルを超えている場合、VGAの利得を低減することが可能である。いくつかの実施様態に関して、閾値レベルは、衛星のそれぞれのリターンパスに関連する最大電力レベルに対応することが可能である。他の実施様態に関して、閾値レベルは、VGAの予期される電力レベルに対応することが可能である。
本開示の態様が、特定の例を対象とする以下の説明および関連する図面において説明される。代替の例が、本開示の範囲を逸脱することなく考案され得る。さらに、よく知られた要素は、本開示の関係のある詳細を不明瞭にしないように、詳細に説明されることはない、または省略される。
「例示的」という語は、「例、実例、または例示の役割をする」を意味するように本明細書において使用される。本明細書において「例示的」であるとして説明される態様は、必ずしも、他の態様より好ましい、または有利であると解釈されるべきではない。同様に、「態様」という用語も、すべての態様が説明されるフィーチャ、利点、または動作のモードを含むことを要求しない。
本明細書で使用される用語は、特定の態様を説明する目的に限られ、態様を限定することは意図していない。「備える」、「備えた」、「含む」、または「含んだ」という用語は、本明細書で使用される場合、記述されるフィーチャ、完全体、ステップ、動作、要素、または構成要素の存在を明示するが、他の1つもしくは複数のフィーチャ、完全体、ステップ、動作、要素、構成要素、またはそれらのグループの存在も追加も除外しないことがさらに理解されよう。さらに、「または」という語は、ブール演算子「OR」と同一の意味を有する、すなわち、「または」は、「いずれか」および「両方」の可能性を包含し、特に明記しない限り、「排他的論理和」(「XOR」)に限定されないものと理解される。また、隣り合う2つの語の間の「/」という記号は、特に明記しない限り、「または」と同一の意味を有するものと理解される。さらに、「に接続された」、「に結合された」または「と通信状態にある」などの句は、特に明記しない限り、直接の接続に限定されない。
さらに、多くの態様が、たとえば、コンピューティングデバイスの要素によって実行されるべきアクションのシーケンスの点で説明される。本明細書において説明される様々なアクションは、特定の回路、たとえば、中央処理装置(CPU)、グラフィック処理装置(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)、または他の様々なタイプの汎用もしくは専用のプロセッサもしくは回路によって、1つもしくは複数のプロセッサによって実行されているプログラム命令によって、またはその両方の組合せによって実行され得ることが認識されよう。さらに、本明細書において説明されるアクションのこれらのシーケンスは、実行されると、関連するコンピュータに、本明細書において説明される機能を実行することを行わせる、対応するコンピュータ命令のセットをその中に記憶する任意の形態のコンピュータ可読媒体内で完全に実現されるものと見なされ得る。このため、本開示の様々な態様は、いくつかの異なる形態において実現されることが可能であり、それらのすべてが、主張される主題の範囲内にあることが企図されている。さらに、本明細書において説明される態様のそれぞれに関して、任意のそのような態様の対応する形態は、たとえば、説明されるアクションを実行する「ように構成されたロジック」として本明細書において説明され得る。
以下の説明において、特定の構成要素、回路、プロセッサの例などの多数の特定の詳細が、本開示の徹底的な理解をもたらすように提示される。本明細書で使用される「結合された」という用語は、直接に接続されること、または介在する1つもしくは複数の構成要素もしくは回路を介して接続されることを意味する。また、以下の説明において、説明の目的で、特定の術語が、本開示の徹底的な理解をもたらすように提示される。しかし、これらの特定の詳細は、本開示の様々な態様を実施するのに要求されない可能性があることが当業者には明白となろう。他の実例において、よく知られた回路およびデバイスは、本開示を不明瞭にするのを回避するようにブロック図形態で示される。本開示の様々な態様は、本明細書において説明される特定の例に限定されるもの解釈されるべきではなく、むしろ、添付の特許請求の範囲によって定義されるすべての実施様態をその範囲内に含むものとされる。
図1は、非対地同期軌道、たとえば、地球低軌道(LEO)にある複数の衛星(例示を明瞭にするために1つだけの衛星300が示されるものの)と、衛星300と通信状態にあるゲートウェイ200と、衛星300と通信状態にある複数のユーザ端末(UT)400および401と、UT400および401とそれぞれ通信状態にある複数のユーザ機器(UE)500および501とを含む衛星通信システム100の例を示す。各UE500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、オーディオビジュアルデバイス、またはUTと通信する能力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。さらに、UE500および/またはUE501は、1つまたは複数のエンドユーザデバイスに通信するのに使用されるデバイス(たとえば、アクセスポイント、スマートセル、その他)であり得る。図1に示される例において、UT400とUE500は、双方向アクセスリンク(順方向アクセスリンクと、リターンアクセスリンクとを有する)経由で互いに通信し、同様に、UT401とUE501も、別の双方向アクセスリンクを介して互いに通信する。別の実施様態において、さらなる1つまたは複数のUE(図示せず)が、受信専用に構成され、したがって、順方向アクセスリンクだけを使用してUTと通信することが可能である。別の実施様態において、さらなる1つまたは複数のUE(図示せず)が、UT400またはUT401と通信することも可能である。代替として、UTと対応するUEは、たとえば、衛星と直接に通信するための一体型の衛星トランシーバとアンテナとを有するモバイル電話などの単一の物理デバイスの一体化している部分であってもよい。
ゲートウェイ200は、インターネット108、または1つもしくは複数の他のタイプのパブリックネットワーク、半プライベートネットワーク、もしくはプライベートネットワークにアクセスを有することが可能である。図1に示される例において、ゲートウェイ200は、インターネット108、または1つもしくは複数の他のタイプのパブリックネットワーク、半プライベートネットワーク、もしくはプライベートネットワークにアクセスすることができるインフラストラクチャ106と通信状態にある。ゲートウェイ200は、たとえば、光ファイバネットワークまたは公衆交換電話網(PSTN)110などの陸線ネットワークを含む、様々なタイプの通信バックホールに結合されることも可能である。さらに、代替の実施様態において、ゲートウェイ200は、インフラストラクチャ106を使用することなしに、インターネット108、PSTN110、または1つもしくは複数の他のタイプのパブリックネットワーク、半プライベートネットワーク、もしくはプライベートネットワークにアクセスとインターフェースをとってもよい。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可能であり、または代替として、インフラストラクチャ106を使用することなしにゲートウェイ201と通信するように構成されてもよい。インフラストラクチャ106は、ネットワーク制御センタ(NCC)、衛星制御センタ(SCC)、有線コアネットワークおよび/もしくはワイヤレスコアネットワーク、ならびに/または衛星通信システム100の動作、および/またはシステム100との通信を円滑にするのに使用される他の任意の構成要素もしくはシステムを全体または部分として含み得る。
両方の方向における衛星300とゲートウェイ200との間の通信が、フィーダリンクと呼ばれる一方で、両方の方向における衛星とUT400および401のそれぞれとの間の通信が、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UT400および401のうちの1つであり得る地上局に至る信号パスは、ダウンリンクと総称され得る。地上局から衛星300に至る信号パスは、アップリンクと総称され得る。さらに、図示されるとおり、信号は、順方向リンク、およびリターンリンクもしくは逆方向リンクなどの全体的な方向性を有し得る。したがって、ゲートウェイ200を発信元として衛星300を介してUT400に終端する方向における通信リンクが、順方向リンクと呼ばれる一方で、UT400を発信元として衛星300を介してゲートウェイ200に終端する方向における通信リンクは、リターンリンクもしくは逆方向リンクと呼ばれる。このため、図1においてゲートウェイ200から衛星300に至る信号パスには、「順方向フィーダリンク」というラベルが付けられる一方で、衛星300からゲートウェイ200に至る信号パスには、「リターンフィーダリンク」というラベルが付けられる。同様に、図1において各UT400または401から衛星300に至る信号パスには、「リターンサービスリンク」というラベルが付けられる一方で、衛星300から各UT400または401に至る信号パスには、「順方向サービスリンク」というラベルが付けられる。
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と、RFサブシステム210と、デジタルサブシステム220と、公衆交換電話網(PSTN)インターフェース230と、ローカルエリアネットワーク(LAN)インターフェース240と、ゲートウェイインターフェース245と、ゲートウェイコントローラ250とを含むことが示される。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と、RFコントローラ214と、アンテナコントローラ216とを含み得るRFサブシステム210が、順方向フィーダリンク301F経由で衛星300に通信信号を送信することが可能であり、かつリターンフィーダリンク301R経由で衛星300から通信信号を受信することが可能である。簡単のため図示されないものの、RFトランシーバ212の各々は、送信チェーンと、受信チェーンとを含み得る。各受信チェーンは、受信された通信信号を増幅すること、およびダウンコンバートすることをそれぞれ、よく知られた様態で行う低雑音増幅器(LNA)と、ダウンコンバータ(たとえば、ミクサ)とを含み得る。さらに、各受信チェーンは、受信された通信信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する(たとえば、デジタルサブシステム220による処理のために)アナログ-デジタル変換器(ADC)を含み得る。各送信チェーンは、衛星300に送信されるべき通信信号をアップコンバートすること、および増幅することをそれぞれ、よく知られた様態で行うアップコンバータ(たとえば、ミクサ)と、電力増幅器(PA)とを含み得る。さらに、各送信チェーンは、デジタルサブシステム220から受信されたデジタル信号を、衛星300に送信されるべきアナログ信号に変換するデジタル-アナログ変換器(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(たとえば、キャリア周波数の選択、周波数および位相較正、利得設定など)を制御するのに使用され得る。アンテナコントローラ216は、アンテナ205の様々な態様(たとえば、ビーム形成、ビームステアリング、利得設定、周波数同調など)を制御することが可能である。
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と、いくつかのデジタル送信機モジュール224と、ベースバンド(BB)プロセッサ226と、制御(CTRL)プロセッサ228とを含み得る。デジタルサブシステム220は、RFサブシステム210から受信された通信信号を処理し、処理された通信信号を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に転送することが可能であり、かつ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から受信された通信信号を処理し、処理された通信信号をRFサブシステム210に転送することが可能である。
各デジタル受信機モジュール222は、ゲートウェイ200とUT400との間で通信を管理するのに使用される信号処理要素に対応することが可能である。RFトランシーバ212の受信チェーンのうちの1つが、複数のデジタル受信機モジュール222に入力信号を供給することが可能である。いくつかのデジタル受信機モジュール222が、任意の所与の時点で扱われている衛星ビームおよび可能なダイバーシティモード信号のすべてに対処するのに使用され得る。簡単のため図示されないものの、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と、サーチャ受信機と、ダイバーシティコンバイナ-デコーダ回路とを含み得る。サーチャ受信機は、キャリア信号の適切なダイバーシティモードを探索するのに使用されることが可能であり、かつパイロット信号(または他の比較的固定されたパターンの強い信号)を探索するのに使用され得る。
デジタル送信機モジュール224は、衛星300経由でUT400に送信されるべき信号を処理することが可能である。簡単のため図示されないものの、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、(1)干渉低減およびリソース割振りの目的で最小レベルの電力を適用すること、ならびに(2)送信パスにおける減衰、および他のパス伝達特性を補償するのに必要とされる場合、適切なレベルの電力を適用することが可能である対応するデジタル送信電力コントローラ(簡単のため図示せず)によって制御され得る。
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に結合された制御プロセッサ228は、信号処理、タイミング信号生成、電力制御、ハンドオフ制御、ダイバーシティ合成、およびシステムインターフェースなどの、ただし、それらには限定されない機能を実施するコマンド信号および制御信号を供給することが可能である。
また、制御プロセッサ228は、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、ならびに送信電力コントローラ(簡単のため図示せず)にそれらの信号を結合することを制御することも可能である。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、反復する変化しないパターン、または変わらないフレーム構造タイプ(パターン)の、もしくはトーンタイプの入力を使用することが可能である。たとえば、パイロット信号のためのチャネルを形成するのに使用される直交関数は、一般に、すべて1もしくはすべて0などの不変の値、または点在させられた1および0の構造化されたパターンなどの、よく知られた反復するパターンを有する。
ベースバンドプロセッサ226は、当技術分野においてよく知られており、したがって、本明細書において詳細に説明されることはない。たとえば、ベースバンドプロセッサ226は、コーダー、データモデム、およびデジタルデータスイッチング-記憶構成要素などの(ただし、それらには限定されない)様々な知られている要素を含み得る。
PSTNインターフェース230は、図1に示されるとおり、直接に、またはさらなるインターフェース106を介して外部PSTNに通信信号を供給すること、および外部PSTNから通信信号を受信することが可能である。PSTNインターフェース230は、当技術分野においてよく知られており、したがって、本明細書において詳細に説明されることはない。他の実施様態に関して、PSTNインターフェース230は、省略されることが可能であり、またはゲートウェイ200を地上ベースのネットワーク(たとえば、インターネット)に接続する任意の他の適切なインターフェースで置き換えられることが可能である。
LANインターフェース240は、外部LANに通信信号を供給すること、および外部LANから通信信号を受信することが可能である。たとえば、LANインターフェース240は、図1に示されるとおり、直接に、またはさらなるインターフェース106を介してインターネット108に結合され得る。LANインターフェース240は、当技術分野においてよく知られており、したがって、本明細書において詳細に説明されることはない。
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に関連付けられた他の1つまたは複数のゲートウェイに通信信号を供給すること、およびそのようなゲートウェイから通信信号を受信すること(かつ/または簡単のため図示されない、他の衛星通信システムに関連付けられたゲートウェイに/からそれを行うこと)が可能である。いくつかの実施様態に関して、ゲートウェイインターフェース245が、1つまたは複数の専用の通信線もしくは通信チャネル(簡単のため図示せず)経由で他のゲートウェイと通信することが可能である。他の実施様態に関して、ゲートウェイインターフェース245が、PSTN110、および/またはインターネット108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可能である(図1も参照されたい)。少なくとも1つの実施様態に関して、ゲートウェイインターフェース245が、インフラストラクチャ106経由で他のゲートウェイと通信することが可能である。
全体的なゲートウェイ制御が、ゲートウェイコントローラ250によって提供され得る。ゲートウェイコントローラ250は、ゲートウェイ200による衛星300のリソースの利用を計画すること、および制御することが可能である。たとえば、ゲートウェイコントローラ250は、傾向を分析すること、トラフィック計画を生成すること、衛星リソースを割り振ること、衛星位置を監視する(もしくは追跡する)こと、およびゲートウェイ200および/もしくは衛星300のパフォーマンスを監視することが可能である。ゲートウェイコントローラ250は、衛星300の軌道を維持し、監視すること、衛星利用情報をゲートウェイ200に中継すること、衛星300の位置を追跡すること、および/または衛星300の様々なチャネル設定を調整することを行う地上ベースのコントローラ(簡単のため図示せず)に結合されることも可能である。
図2に示される例示的な実施様態に関して、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、ならびに/またはインターフェース230、240および245にローカル時刻および周波数情報を供給することが可能なローカル時刻、周波数、および位置基準251を含む。時刻および周波数情報は、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と同期するのに使用され得る。また、ローカル時刻、周波数、および位置基準251は、衛星300の位置情報(たとえば、エフェメリスデータ(ephemeris data))をゲートウェイ200の様々な構成要素に供給することも可能である。さらに、図2にゲートウェイコントローラ250内に含まれるものとして示されるものの、他の実施様態に関して、ローカル時刻、周波数、および位置基準251は、ゲートウェイコントローラ250(ならびに/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つまたは複数)に結合された別個のサブシステムであってもよい。
簡単のため図2には示されないものの、ゲートウェイコントローラ250は、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)に結合されることも可能である。たとえば、ゲートウェイコントローラ250は、SCCが、衛星300と直接に通信して、たとえば、衛星300からエフェメリスデータを取得することを可能にし得る。また、ゲートウェイコントローラ250は、ゲートウェイコントローラ250が、コントローラ250のアンテナ205を適切に(たとえば、適切な衛星300に)向けることを可能にする処理された情報を(たとえば、SCCおよび/またはNCCから)受信して、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、および他の様々なよく知られた機能を実行することも可能である。
図3は、例示だけを目的とした衛星300の例示的なブロック図である。特定の衛星構成は、相当に様々であることが可能であり、オンボード処理を含んでも、含まなくてもよいことが認識されよう。さらに、単一の衛星として図示されるものの、衛星間通信を使用する2つ以上の衛星が、ゲートウェイ200とUT400の間で機能上の接続を提供してもよい。本開示は、いずれの特定の衛星構成にも限定されず、ゲートウェイ200とUT400との間で機能上の接続を提供することができる任意の衛星または衛星の組合せが、本開示の範囲に入ると見なされ得ることが認識されよう。一例において、衛星300は、順方向トランスポンダ310と、リターントランスポンダ320と、発振器330と、コントローラ340と、順方向リンクアンテナ351〜352と、リターンリンクアンテナ361〜362とを含むことが示される。対応するチャネル内、もしくは対応する周波数帯域内の通信信号を処理することが可能な順方向トランスポンダ310は、第1のバンドパスフィルタ311(1)〜311(N)のうちのそれぞれの1つと、第1のLNA312(1)〜312(N)のうちのそれぞれの1つと、周波数変換器313(1)〜313(N)のうちのそれぞれの1つと、第2のLNA314(1)〜314(N)のうちのそれぞれの1つと、第2のバンドパスフィルタ315(1)〜315(N)のうちのそれぞれの1つと、PA316(1)〜316(N)のうちのそれぞれの1つとを含み得る。PA316(1)〜316(N)の各々は、図3に示されるとおり、アンテナ352(1)〜316(N)のうちのそれぞれの1つに結合される。
順方向パスFP(1)〜FP(N)の各パス内で、第1のバンドパスフィルタ311が、それぞれの順方向パスFPのチャネル内、もしくは周波数帯域内の周波数を有する信号成分を通過させ、それぞれの順方向パスFPのチャネル外、もしくは周波数帯域外の周波数を有する信号成分を濾波する。このため、第1のバンドパスフィルタ311の通過帯域は、それぞれの順方向パスFPに関連付けられたチャネルの幅に対応する。第1のLNA312が、受信された通信信号を、周波数変換器313による処理に適したレベルに増幅する。周波数変換器313は、それぞれの順方向パスFPにおける通信信号の周波数を変換する(たとえば、衛星300からUT400への送信に適した周波数に)。第2のLNA314が、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が、関連するチャネル幅を外れた周波数を有する信号成分を濾波する。PA316が、濾波された信号を、それぞれのアンテナ352経由でUT400に送信するのに適した電力レベルに増幅する。ある数NのリターンのリターンパスRP(1)〜RP(N)を含むリターントランスポンダ320が、アンテナ361(1)〜361(N)経由でリターンサービスリンク302R上でUT400から通信信号を受信し、1つまたは複数のアンテナ362を介してリターンフィーダリンク301R上でゲートウェイ200に通信信号を送信する。対応するチャネル内、もしくは周波数帯域内の通信信号を処理することが可能なリターンパスRP(1)〜RP(N)のそれぞれが、アンテナ361(1)〜361(N)のうちのそれぞれの1つに結合されることが可能であり、かつ第1のバンドパスフィルタ321(1)〜321(N)のうちのそれぞれの1つと、第1のLNA322(1)〜322(N)のうちのそれぞれの1つと、周波数変換器323(1)〜323(N)のうちのそれぞれの1つと、第2のLNA324(1)〜324(N)のうちのそれぞれの1つと、第2のバンドパスフィルタ325(1)〜325(N)のうちのそれぞれの1つとを含み得る。
それぞれのリターンパスRP(1)〜RP(N)の各パス内で、第1のバンドパスフィルタ321が、それぞれのリターンパスRPのチャネル内、もしく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パスRPのチャネル外、もしくは周波数帯域外の周波数を有する信号成分を濾波する。このため、第1のバンドパスフィルタ321の通過帯域は、いくつかの実施様態に関して、それぞれのリターンパスRPに関連付けられたチャネルの幅に対応する。第1のLNA322が、受信されたすべての通信信号を、周波数変換器323による処理に適したレベルに増幅する。周波数変換器323は、それぞれのリターンパスRPにおける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への送信に適した周波数に)。第2のLNA324が、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が、関連するチャネル幅を外れた周波数を有する信号成分を濾波する。リターンパスRP(1)〜RP(N)からの信号が組み合わされ、PA326経由で1つまたは複数のアンテナ362に供給される。PA326は、組み合わされた信号を、ゲートウェイ200に送信するために増幅する。
発振信号を生成する任意の適切な回路もしくはデバイスであり得る発振器330が、順方向トランスポンダ310の周波数変換器313(1)〜313(N)に順方向ローカル発振器信号LO(F)を供給し、リターントランスポンダ320の周波数変換器323(1)〜323(N)にリターンローカル発振器信号LO(R)を供給する。たとえば、LO(F)信号は、周波数変換器313(1)〜313(N)によって、通信信号を、ゲートウェイ200から衛星300への信号の送信に関連付けられた周波数帯域から、衛星300からUT400への信号の送信に関連付けられた周波数帯域に変換するのに使用され得る。LO(R)信号は、周波数変換器323(1)〜323(N)によって、通信信号を、UT400から衛星300への信号の送信に関連付けられた周波数帯域から、衛星300からゲートウェイ200への信号の送信に関連付けられた周波数帯域に変換するのに使用され得る。
順方向トランスポンダ310、リターントランスポンダ320、および発振器330に結合されたコントローラ340が、チャネル割振りおよびビームステアリングを含め(ただし、それらには限定されない)衛星300の様々な通信動作を制御することが可能である。一態様において、コントローラ340は、プロセッサ(簡単のため図示せず)に結合されたメモリを含み得る。メモリは、プロセッサによって実行されると、衛星300に、図10に関連して後段で説明されるものを含む(ただし、それらには限定されない)動作を実行することを行わせる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、ハードディスク、その他などの1つまたは複数の不揮発性メモリ要素)を含み得る。
UT400または401において使用するためのトランシーバの例が、図4に示される。図4において、少なくとも1つのアンテナ410が、順方向リンク通信信号を(たとえば、衛星300から)受信するために備えられ、それらの信号は、アナログ受信機414に転送され、受信機414において、それらの信号は、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、同一のアンテナが送信機能と受信機能の両方を果たすことを可能にするように、しばしば、使用される。代替として、UTトランシーバが、異なる送信周波数および受信周波数において動作するための別々のアンテナを使用してもよい。
アナログ受信機414によって出力されたデジタル通信信号は、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に転送される。当業者には明白なとおり、トランシーバの複雑さの許容可能なレベルに依存して、416Nまでのさらなるデジタルデータ受信機が、所望されるレベルの信号ダイバーシティを獲得するのに使用され得る。
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、他にも機能があるなかで、とりわけ、基本信号処理、タイミング、電力、およびハンドオフ制御もしくは調整、ならびに信号キャリアのために使用される周波数の選択を提供する。コントローラプロセッサ420によって実行され得る別の基本制御機能が、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である。制御プロセッサ420による信号処理は、相対信号強度の決定、および関連する様々な信号パラメータの計算を含み得る。タイミングおよび周波数などの信号パラメータのそのような計算は、測定におけるより高い効率もしくは速度、または制御処理リソースの向上した割振りをもたらす追加の、または別個の専用回路の使用を含み得る。
デジタルデータ受信機416A〜416Nの出力は、ユーザ端末内の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に示されるとおり、UE500に情報を転送するのに、かつUE500から情報を転送するのに使用される処理要素および提示要素を備える。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、ダイバーシティコンバイナ-デコーダを備え得る。これらの要素のうちのいくつかは、制御プロセッサ420の制御下で、または制御プロセッサ420と通信して動作することも可能である。
音声または他のデータが、ユーザ端末を発信元とする出力メッセージまたは通信信号として準備される場合、デジタルベースバンド回路422が、所望されるデータを受信すること、記憶すること、処理すること、およびそれ以外で送信のために準備することを行うのに使用される。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、アンテナ410から衛星(たとえば、衛星300)に出力信号を最終的に送信するために送信電力増幅器430に出力電力制御をもたらす電力コントローラ428に転送される。
図4において、UTトランシーバは、制御プロセッサ420に関連付けられたメモリ432も含む。メモリ432は、制御プロセッサ420によって実行されるための命令、ならびに制御プロセッサ420によって処理されるためのデータを含み得る。
図4において示される例において、UT400は、オプションのローカル時刻、周波数、および/または位置基準434(たとえば、GPS受信機)も含み、基準434は、たとえば、UT400に関する時刻および周波数同期を含む、様々なアプリケーションのために制御プロセッサ420にローカル時刻、周波数、および/または位置情報を供給することが可能である。
デジタルデータ受信機416A〜Nおよびサーチャ受信機418は、特定の信号を復調して、追跡する信号相関要素を有して構成される。サーチャ受信機418は、パイロット信号、または他の比較的固定されたパターンの強い信号を探索するのに使用される一方で、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付けられた他の信号を復調するのに使用される。しかし、デジタルデータ受信機416が、獲得の後、パイロット信号を追跡するように割り当てられて、信号チップエネルギー対信号雑音の比を正確に決定し、かつパイロット信号強度を定式化することが可能である。したがって、これらのユニットの出力が監視されて、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が決定され得る。また、これらの受信機は、復調されている信号に関して制御プロセッサ420に現在の周波数およびタイミング情報を供給するように監視され得る周波数追跡要素も使用する。
制御プロセッサ420は、そのような情報を使用して、受信された信号が、適宜、同一の周波数帯域に合わせたスケールにされた場合、発振器周波数からどれだけオフセットされているかを決定することが可能である。周波数誤差および周波数偏移と関係するこの情報および他の情報は、所望に応じて、記憶要素またはメモリ要素432に記憶され得る。
制御プロセッサ420は、UEインターフェース回路450に結合されて、UT400と1つまたは複数のUEとの間の通信を可能にすることも可能である。UEインターフェース回路450が、様々なUE構成と通信するために所望に応じて構成されることが可能であり、したがって、サポートされる様々なUEと通信するのに使用される様々な通信技術に依存して、様々なトランシーバおよび関連する構成要素を含み得る。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、ワイドエリアネットワーク(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(LAN)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UT400と通信状態にある1つまたは複数のUEと通信するように構成された他の知られている通信技術を含み得る。
図5は、図1のUE501にも当てはまり得る、UE500の例を示すブロック図である。図5に示されるUE500は、たとえば、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、またはユーザと対話することができる任意のタイプのデバイスであり得る。さらに、UE500は、様々な最終的なエンドユーザデバイスおよび/または様々なパブリックネットワークもしくはプライベートネットワークに対する接続を提供するネットワーク側デバイスであり得る。図5に示される例において、UE500は、LANインターフェース502と、1つまたは複数のアンテナ504と、ワイドエリアネットワーク(WAN)トランシーバ506と、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と、衛星測位システム(SPS)受信機510とを備え得る。SPS受信機510は、全地球測位システム(GPS)、グローバルナビゲーション衛星システム(GLONASS)、および/または他の任意の全地球もしくは地域衛星ベースの測位システムに適合し得る。代替の態様において、UE500は、たとえば、LANインターフェース502を伴う、または伴わない、Wi-FiトランシーバなどのWLANトランシーバ508、WANトランシーバ506、および/またはSPS受信機510を含み得る。さらに、UE500は、LANインターフェース502を伴う、または伴わない、Bluetooth(登録商標)、ZigBee、および他の知られている技術などのさらなるトランシーバ、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を含み得る。したがって、UE500に関して図示される要素は、例示的な構成として与えられるに過ぎず、本明細書において開示される様々な態様によるUEの構成を限定することは意図していない。
図5に示される例において、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。オプションとして、モーションセンサ514および他のセンサがプロセッサ512に結合されることも可能である。
メモリ516がプロセッサ512に接続される。一態様において、メモリ516は、図1に示されるとおり、UT400に送信されること、および/またはUT400から受信されることが可能なデータ518を含み得る。図5を参照すると、メモリ516は、たとえば、UT400と通信するためのプロセスステップを実行するようにプロセッサ512によって実行されるべき記憶された命令520を含むことも可能である。さらに、UE500は、たとえば、光入力もしくは光出力、音入力もしくは音出力、または触覚入力もしくは触覚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結び付けるためのハードウェアおよびソフトウェアを含み得る、ユーザインターフェース522を含むことも可能である。図5に示される例において、UE500は、ユーザインターフェース522に接続されたマイクロフォン/スピーカ524、キーパッド526、およびディスプレイ528を含む。代替として、ユーザの触覚入力または触覚出力は、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と一体化されてもよい。この場合も、図5に示される要素は、本明細書において開示されるUEの構成を限定することは意図しておらず、UE500に含まれる要素は、デバイスの最終用途、およびシステムエンジニアの設計選択に基づいて異なることが認識されよう。
さらに、UE500は、たとえば、図1に示されるとおり、UT400と通信状態にあるが、UT400とは別個であ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。代替として、UE500とUT400は、単一の物理デバイスの一体化している部分であってもよい。
後段で説明される例示的な実施様態に関して、リターンサービスリンク302Rは、約1000MHzの合計帯域幅を有することが可能であり、かつ約125MHzの帯域幅をそれぞれが有する(たとえば、8つの周波数チャネルのそれぞれが約125MHz幅であり得る)N=8の周波数チャネルをサポートすることが可能である。さらに、本明細書において説明される例示的な実施様態に関して、各周波数チャネルは、約20MHz幅をそれぞれが有する、例として、数S=5の時間-周波数サブチャネルをサポートすることが可能である。本明細書における説明の目的で、8つの周波数チャネルのうちの所与の1つのチャネル内の5つの時間-周波数サブチャネルのそれぞれが、対応するUT400から受信される(かつ、対応するUT400に送信される)通信信号に関係付けられる(たとえば、割り当てられる)ことが可能である。他の実施様態に関して、リターンサービスリンク302Rは、任意の適切な帯域幅(たとえば、1000MHzより大きい、または少ない)のものであることが可能であり、かつ任意の適切な数の周波数チャネル(たとえば、例示的な実施様態に関して本明細書において説明されるN=8の周波数チャネルより多い、または少ない)をサポートすることが可能である。さらに、周波数チャネルのそれぞれが、任意の適切な帯域幅を有することが可能であり、かつ任意の適切な数の時間-周波数サブチャネルをサポートすることが可能である(たとえば、例示的な実施様態に関して本明細書において説明されるS=5の時間-周波数サブチャネルより多い、または少ない)。
図6は、衛星300のリターントランスポンダ320(図3も参照されたい)のために使用され得る例示的なリターントランスポンダ600のブロック図である。例示的なリターントランスポンダ600は、数N=8の異なる周波数チャネル上で受信された通信信号を処理するように構成されることが可能であり、それらの異なる周波数チャネルのそれぞれは、数S=5の時間-周波数サブチャネルに分割され得る。図6の例に示されるとおり、リターントランスポンダ600は、数N=8のリターンパスRP(1)〜RP(8)を含む。リターントランスポンダ600のリターンパスRP(1)〜RP(8)のそれぞれは、8つの周波数チャネルのうちの対応する1つのチャネルに関連付けられた(または割り当てられた)通信信号を処理することが可能である。このため、たとえば、リターンパスRP(1)が、最低の125MHz幅の周波数チャネルに割り当てられることが可能であり、リターンパスRP(2)が、2番目に低い125MHz幅の周波数チャネルに割り当てられることが可能であるといった具合で、リターンパスRP(8)が、最高の125MHz幅の周波数チャネルに割り当てられることが可能である。リターンパスRP(1)〜RP(8)のそれぞれは、チャネルのうちの対応する1つのチャネルの固有の時間-周波数サブチャネルをそれぞれが占有するいくつかの異なる信号を同時に処理することが可能である。このため、図6に示される例示的な実施様態に関して、リターントランスポンダ600は、合計8*5=40の異なるサブチャネル内の信号を処理することが可能である。他の実施様態に関して、リターントランスポンダ600が、適切な数のリターンパスRPを含むことが可能であり、各リターンパスは、周波数チャネルのうちの対応する1つのチャネル内の任意の適切な数の時間-周波数サブチャネルを占有する信号を同時に処理するように構成され得る。
一態様において、リターントランスポンダ600は、プロセッサ630に結合されたメモリ620を含むコントローラ610に結合され得る。メモリ620は、プロセッサ630によって実行されると、リターントランスポンダ600に、図10に関連して後段で説明されるものを含む(ただし、それらには限定されない)動作を実行することを行わせる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、ハードディスク、その他などの1つまたは複数の不揮発性メモリ要素)を含み得る。プロセッサ630は、衛星300に(たとえば、メモリ620内に)記憶された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もしくは命令を実行することが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。さらに、図6には特に示されないものの、例示的な実施様態に関して、プロセッサ630は、リターンパスRP(1)〜RP(8)の任意の信号線路、および/またはバスのそれぞれに直接に、または間接的に接続され得る。他の態様において、リターンパスRP(1)〜RP(8)のそれぞれは、プロセッサ630などの1つまたは複数のプロセッサを含み得る。
簡単のため図示されないものの、本明細書において説明される例示的な実施様態に関して、衛星300の順方向トランスポンダ310の一例は、N=8の順方向パスFP(1)〜FP(8)を含むことが可能であり、8つの順方向パスFP(1)〜FP(8)の各々が、8つの周波数チャネルのうちの対応する1つのチャネル内の5つのサブチャネルに関する信号を処理する。他の実施様態に関して、順方向トランスポンダ310は、任意の適切な数の順方向パスFPを含むことが可能であり、各順方向パスは、任意の適切な数のサブチャネル(これらは、任意の適切な幅のものであり得る)内の信号を処理するように構成され得る。
前述したとおり、本明細書において説明される例示的な実施様態は、8つの異なる周波数チャネルを使用することが可能であり、それらの異なる周波数チャネルのそれぞれが、5つの固有の時間-周波数サブチャネルを含む(他の実施様態に関して、衛星300の1つまたは複数の例は、8つより多い(または少ない)周波数チャネルを使用してもよく、かつそれらの周波数チャネルのそれぞれが、5つより多い(または少ない)時間-周波数サブチャネルを含んでもよいものの)。時間-周波数サブチャネルのそれぞれは、複数のUT400のうちの対応する1つによって使用される(または、それ以外でそのような1つに割り当てられる)ことが可能である。異なるUT400は、サービスリンク受信アンテナ361(1)〜361(8)に対して異なる空間特性を有し得る(たとえば、UT400は、様々な位置に位置付けられていることが可能である)ため、UT400から送信された通信信号の信号強度は(したがって、それらの信号に対応するサブチャネルの相対信号強度も)異なり得る。さらに、UT400のうちのそれぞれのUT400に関連付けられたUEデバイス500のグループが、それぞれのUT400に対して異なる空間特性を有し得る(たとえば、UEデバイス500の所与のグループ内のUEデバイス500は、様々な位置に位置付けられていることが可能である)ため、それぞれのUT400に関連付けられたUEデバイス500のそれぞれから送信された通信信号の信号強度は異なり得る。
より具体的には、それぞれのUT400に関連付けられた複数のUEデバイス500は、それぞれのUT400に割り振られた同一の時間-周波数サブチャネルを共有することが可能であるため、UEデバイス500のロケーションの違い、UEデバイス500の送信電力レベルの違い、および/またはUEデバイス500に関連付けられたチャネル条件の違いは、たとえば、対応する時間-周波数サブチャネルの隣接するタイムスロットが異なるUEデバイス500に割り当てられた場合、それぞれのUT400に割り当てられた時間-周波数サブチャネルの信号強度が急速に変動することをもたらし得る。UT400から送信されたデータ信号の信号強度のうちの1つまたは複数が、クリティカルなレベルを下回って低下した場合、そのようなデータ信号の信号対雑音比(SNR)は、衛星300による適切な受信には不十分であること、および/またはゲートウェイ200が、衛星300によってその後に再送信されたデータ信号からデータを回復することを可能にするには不十分であることが可能である。
たとえば、図7は、単一の周波数チャネル701上で衛星300と通信している複数のUT400A〜400Eを示す図700を示す。図7の例に関して、複数のUT400A〜400Eは、衛星300の第1のアンテナ361(1)経由で、単一の周波数チャネル701上で衛星300とデータ信号を交換することが可能である。衛星300のその他のアンテナ361(2)〜361(8)は、それぞれ、他の周波数チャネル702〜708経由でUT400の他のグループ(簡単のため図示せず)にデータ信号を送信すること、および/またはそのようなグループからデータ信号を受信することが可能である。また、他の周波数チャネル702〜708のそれぞれは、後段でより詳細に説明されるとおり、UT400の対応する異なるグループ、または対応する複数のUT400にそれぞれが割り当てられること、または割り振られることが可能な複数の時間-周波数サブチャネルを含むことも可能である。
UT400A〜400Eのそれぞれが、周波数チャネル701の時間-周波数サブチャネル701A〜701Eのそれぞれの1つに割り当てられることが可能であり、かつUEグループ501A〜501Eのそれぞれの1つに関係付けられることが可能である。たとえば、第1のUT400Aが、第1の周波数チャネル701の第1の時間-周波数サブチャネル701A上で衛星300と通信することが可能であり、かつUEデバイス500A-1ないし500A-nを含む第1のUEグループ501Aに関係付けられることが可能である。このため、第1のUEグループ501A内のUEデバイス500A-1ないし500A-nのそれぞれは、第1の時間-周波数サブチャネル701Aの割り振られた部分を使用して、UT400A経由で衛星300と通信することが可能である。より具体的には、UEデバイス500A-1ないし500A-nは、第1の時間-周波数サブチャネル701Aを時分割使用して第1のUT400A経由で衛星300と通信することが可能である。いくつかの例示的な実施様態に関して、第1の時間-周波数サブチャネル701Aは、複数のタイムスロットに分割されることが可能であり、第1のUT400Aは、その複数のタイムスロットを、第1のUEグループ501A内のUEデバイス500A-1ないし500A-nに動的に割り当てること、または割り振ることが可能である。第1の時間-周波数サブチャネル701Aの複数のタイムスロットは、第1のUEグループ501A内のUEデバイス500A-1ないし500A-nに任意の適切な様態で動的に割り当てられること、または割り振られることが可能である。
一例に関して、第1の時間-周波数サブチャネル701Aの複数のタイムスロットは、ラウンドロビン技法を使用してUEデバイス500A-1ないし500A-nに割り当てられること、または割り振られることが可能である。別の例として、第1の時間-周波数サブチャネル701Aの複数のタイムスロットは、重み付き公平キューイング(WFQ: weighted fair queuing)技法を使用してUEデバイス500A-1ないし500A-nに割り当てられること、または割り振られることが可能である。さらに別の例に関して、第1の時間-周波数サブチャネル701Aの複数のタイムスロットは、トラフィック分類またはトラフィック優先度により(たとえば、音声データ、ビデオデータ、ベストエフォートデータ、およびバックグラウンドデータに関するアクセスカテゴリまたはトラフィック識別子(TID)を使用して)UEデバイス500A-1ないし500A-nに割り当てられること、または割り振られることが可能である。さらに別の例に関して、第1の時間-周波数サブチャネル701Aの複数のタイムスロットは、UEデバイス500A-1ないし500A-nの媒体アクセスコンテンション動作に基づいて、UEデバイス500A-1ないし500A-nに割り当てられること、または割り振られることが可能である。前述の例は、網羅的であるのではなく、例示的であり、このため、他の要因、変数、および/または考慮事項が、UEデバイス500A-1ないし500A-nに複数のタイムスロットを割り当てる、または割り振るのに使用され得る。
その他のUT400Bないし400Eが、それぞれの時間-周波数サブチャネル701Bないし701E上で衛星300と通信することが可能であり、かつUEデバイスのそれぞれのグループ501Bないし501Eに関係付けられることが可能である。たとえば、第2のUT400Bが、第1の周波数チャネル701の第2の時間-周波数サブチャネル701B上で衛星300と通信することが可能であり、かつUEデバイス500B-1ないし500B-nを含む第2のUEグループ501Bに関係付けられることが可能であるといった具合であり、第5のUT400Eは、第1の周波数チャネル701の第5の時間-周波数サブチャネル701E上で衛星300と通信することが可能であり、かつUEデバイス500E-1ないし500E-nを含む第5のUEグループ501Eに関係付けられることが可能である。さらに、その他のUT400Bないし400Eのそれぞれが、それぞれの時間-周波数サブチャネル701Bないし701Eの複数のタイムスロットを、それぞれのUEグループ501Bないし501E内のUEデバイス500に動的に割り当てること、または割り振ることも可能である。
前述したとおり、UEグループ501A〜501Eのそれぞれのグループ内のUEデバイス500は、代替として、タイムスロットを共有することによって周波数チャネル701の時間-周波数サブチャネル701A〜701Eのそれぞれのサブチャネル上で衛星300にデータを送信してもよい。このため、少なくともいくつかの実施様態に関して、データは、時分割多元接続(TDMA)技法を使用して周波数チャネル701(ならびにその他の周波数チャネル702〜708)上で送信され得る。周波数チャネル701内の時間-周波数サブチャネル701A〜701EにTDMA技法を適用することは、UT400A〜400Eの各々が、周波数チャネル701の時間-周波数サブチャネル701A〜701Eのうちの対応する1つを使用して、それぞれのUEグループ501A〜501E内の複数のUEデバイス500にサービスを提供することを可能にし得る。このため、簡単のため図7には図示されないものの、その他の周波数チャネル702〜708内の時間-周波数サブチャネルにTDMA技法を適用することは、複数の他のUT400の各々が、その他の周波数チャネル702〜708のうちの対応する1つのチャネルの単一の時間-周波数サブチャネルを使用して、複数のUEデバイス500にサービスを提供することを可能にし得る。
時間-周波数サブチャネル701A〜701Eの各サブチャネルの連続するタイムスロットが、UEグループ501A〜501Eのうちの対応する1つのグループ内の異なるUEデバイス500に割り当てられることが可能であるため、時間-周波数サブチャネル701A〜701E上で送信されるデータ信号は、パイロット信号によっても、パイロットトーンによっても伴われない可能性がある。より具体的には、後段でより詳細に説明されるとおり、異なるUEデバイス500に時間-周波数サブチャネル701A〜701Eのうちの所与の1つのサブチャネルの隣接するタイムスロットを割り振ることは、たとえば、UEデバイス500の各々がパイロット信号を生成すること、および/またはUT400A〜400Eが、それぞれのUEグループ501A〜501E内の様々なUEデバイス500から受信される異なるパイロット信号を正規化することが実行可能でない可能性があるため、パイロット信号の使用を排除する可能性がある。より具体的には、周波数チャネル701〜708の各チャネル内の時間-周波数サブチャネルのタイムスロットの比較的短い持続時間(たとえば、1ミリ秒のオーダであることが可能な)が、UEデバイス500が、UT400A〜400E経由の衛星300に対するデータ信号送信に関してパイロット信号もしくはパイロットトーンを生成すること、および/または含めることをできなくする可能性がある。したがって、例示的な実施様態は、送信されたパイロット信号もしくはパイロットトーンを使用して、衛星300内の増幅器利得設定を制御する、または調整する利点を有さない可能性がある。
また、前述したとおり、UT400A〜400Eの信号強度が、たとえば、UT400A〜400Eが、異なるロケーションを有することが可能であり、異なる送信電力レベルを有することが可能であり、かつ/または異なるチャネル条件を経験することが可能であるため、異なることも可能である。また、UEグループ501A〜501Eのうちのそれぞれの1つのグループ内のUEデバイス500の信号強度が、たとえば、UEデバイス500が、やはり、異なるロケーション、異なる送信電力レベル、および/または異なるチャネル条件を有し得るため、異なることも可能である。このため、異なるUEデバイス500に隣接するタイムスロットを割り振ることは、時間-周波数サブチャネルの信号強度の急速な変化をもたらす可能性があり、このことが、異なる周波数チャネル701〜708の信号強度の急速な変化をもたらす可能性がある。
図8Aは、図7の周波数チャネル701の時間-周波数サブチャネル701A〜701Eに関する相対信号強度を示す図800である。図7に関して前述したとおり、周波数チャネル701の時間-周波数サブチャネル701A〜701Eは、それぞれ、UT400A〜400Eからデータ信号を同時に送信するのに使用され得る。たとえば、第1のサブチャネル701Aが、第1のUT400Aに割り当てられることが可能であり、第2のサブチャネル701Bが、第2のUT400Bに割り当てられることが可能であり、第3のサブチャネル701Cが、第3のUT400Cに割り当てられることが可能であり、第4のサブチャネル701Dが、第4のUT400Dに割り当てられることが可能であり、かつ第5のサブチャネル701Eが、第5のUT400Eに割り当てられることが可能である。
図8Aに示されるとおり、それぞれ時間-周波数サブチャネル701A、および701C〜701E上でUT400A、および400C〜400Eから送信されるデータ信号は、雑音閾値880より大きい信号強度を有し、サブチャネル701B上でUT400Bから送信されるデータ信号は、雑音閾値880を下回る信号強度を有する。より具体的には、サブチャネル701A、および701C〜701Eの信号強度は、雑音閾値880より大きいが、サブチャネル701Bの信号強度は、雑音閾値880未満である。その結果、衛星300は、第2のサブチャネル701B上で第2のUT400Bから送信されたデータ信号を適切に受信することができない可能性があり、このことは、ゲートウェイ200が、第2のUT400Bに関連付けられた1つまたは複数のUEデバイス500B-1ないし500B-nから送信されたデータを回復することができることを妨げる可能性がある。例示的な実施様態に関して、サブチャネル701A〜701Eに関連付けられた信号強度の範囲は、10dB未満に制限され得る。他の実施様態に関して、サブチャネル701A〜701Eに関連付けられた信号強度の範囲は、10dBを超えることも、10dB未満であることも可能な選択された、もしくは所定の量に制限され得る。このため、たとえば、周波数チャネル701〜708のうちの対応する1つのチャネル内の時間-周波数サブチャネルのうちの1つまたは複数のサブチャネルの信号強度が雑音閾値880を下回って低下した場合、衛星300のリターンパスRP(1)〜RP(8)の各パス内で、周波数チャネル701〜708のうちの対応する1つの上で受信されたデータ信号を増幅する必要がある。
図8Bは、第1のUT400Aに関連付けられたUEグループ501AのUEデバイス500A-1ないし500A-nに対する時間-周波数サブチャネル701Aの複数のタイムスロットの例示的な割振りを示す図810を示し、時間-周波数サブチャネル701Aの隣接するタイムスロットの間の例示的な信号強度変動を示す図820も示す。図8Bに示されるとおり、時間-周波数サブチャネル701Aの各周期811が、数N=1000のタイムスロットに分割され得る。1つの例示的な実施様態に関して、サブチャネル周期811は、1秒の持続時間を有することが可能であり、時間-周波数サブチャネル701Aの各タイムスロットは、約1ミリ秒(ms)の持続時間を有することが可能である。他の実施様態に関して、サブチャネル周期811は、任意の適切な持続時間のものであることが可能であり、時間-周波数サブチャネル701Aの各周期811は、任意の適切な数のタイムスロットに分割され得る。このため、それぞれが約1ミリ秒、続く、1000のタイムスロットに分割された時間-周波数サブチャネル701Aが図示されることは、1つの例示的な実施様態を例示するに過ぎない。
図810に示されるとおり、サブチャネル周期811内の1000のタイムスロットは、第1のUEグループ500Aに関連付けられた様々なUEデバイス500に動的に割り当てられることが可能である。図8Bの例に関して、数M=10のUEデバイス500A-1ないし500A-10に、第1の時間-周波数サブチャネル701Aのタイムスロットが順次に割り振られる(たとえば、ラウンドロビン様態で)。このため、最初の100のタイムスロットが、UEデバイス500A-1ないし500A-10に、以下のとおり割り振られることが可能である。すなわち、タイムスロット1が、UEデバイス500A-1に割り当てられ、タイムスロット2が、UEデバイス500A-2に割り当てられ、タイムスロット3が、UEデバイス500A-3に割り当てられ、タイムスロット4が、UEデバイス500A-4に割り当てられ、タイムスロット5が、UEデバイス500A-5に割り当てられるといった具合で、タイムスロット100は、UEデバイス500A-10に割り当てられる。100のタイムスロットの次の9つのグループのそれぞれが、同様の様態でUEデバイス500A-1ないし500A-10に割り振られ得る。前述したとおり、周波数チャネル701〜708の各チャネル内の時間-周波数サブチャネルのタイムスロットは、対応するUEグループ501内のUEデバイス500に任意の適切な様態で割り振られることが可能であり、このため、図8Bにおけるタイムスロットの例示的な割振りは、1つの例示的な実施様態を例示するに過ぎない。
図8Bの例に関して、タイムスロット801の直前の時間-周波数サブチャネル701Aの信号強度は、雑音閾値880を超えている。タイムスロット801(UEデバイス500A-1に割り振られている)の始めに、信号強度は、雑音閾値880を下回るレベルにほとんど瞬時に低下し、タイムスロット802(UEデバイス500A-2に割り振られている)中に雑音閾値880を超えるレベルにほとんど瞬時に増加し、タイムスロット803(UEデバイス500A-3に割り振られている)中に雑音閾値880を下回るレベルにほとんど瞬時に低下し、次に、タイムスロット804(UEデバイス500A-4に割り振られている)中に雑音閾値880を超えるレベルにほとんど瞬時に増加する。時間-周波数サブチャネル701Aの信号強度は、タイムスロット801および803の間、雑音閾値880を下回っているため(たとえば、UEデバイス500A-1および500A-3から送信された弱いデータ信号に起因して)、衛星300は、許容可能な閾値レベルを超える雑音のレベルを伴わずに、それぞれのタイムスロット801および803の間、UT400A経由で、UEデバイス500A-1および500A-3から受信されたデータをゲートウェイ200に再送信することができない可能性がある(図1も参照されたい)。
したがって、衛星300の例示的な実施様態が、たとえば、タイムスロット801および803の間、雑音閾値880を下回って低下する時間-周波数サブチャネル701Aの信号強度を補償するように、タイムスロット801および803の間、周波数チャネル701上で受信されるデータ信号に適用される増幅器利得を増加させるように構成され得る。さらに、時間-周波数サブチャネル701Aの信号強度は、タイムスロット802および804の間、雑音閾値880を超えているため、衛星300の例示的な実施様態は、たとえば、衛星300の対応するリターンパス内で与えられる1つまたは複数の増幅器に関連付けられた最大電力レベルが超えられないように、タイムスロット802および804の間、周波数チャネル701上で受信されるデータ信号に適用される増幅器利得を低下させる(または少なくとも増加させない)ように構成され得る。このため、衛星300は、調整間隔821(1)〜821(4)のそれぞれの始めに1つまたは複数の増幅器利得を選択的に調整するように構成され得る。いくつかの実施様態に関して、調整間隔821(1)〜821(4)はそれぞれ、時間-周波数サブチャネルのタイムスロットの持続時間と等しい時間周期を有し得る。
図9Aは、図6のリターントランスポンダ600のリターンパスRP(1)〜RP(8)のうちの1つまたは複数のパスの一実施様態であり得る例示的なリターンパス900を示す。リターンパス900は、第1のバンドパスフィルタ901と、可変利得増幅器(VGA)902と、自動利得コントローラ(AGC)903と、周波数変換器904と、増幅器905と、第2のバンドパスフィルタ906とを含むことが示される。リターンパス900の例示的な動作が、たとえば、図8Aおよび8Bに示されるとおり、チャネル701に関連して後段で説明される。しかし、リターンパス900は、衛星300に関連付けられた様々な周波数チャネル701〜708のいずれを濾波すること、周波数変換すること、および増幅することにも使用され得ることを理解されたい。
第1のバンドパスフィルタ901は、リターンパス900に入るデータ信号の周波数を、図8Aのチャネル701に関連付けられた周波数に制限するのに使用され得る。VGA902は、第1のバンドパスフィルタ901から受信された帯域制限されたデータ信号を増幅することが可能である。VGA902に関する利得設定は、後段でより詳細に説明されるとおり、AGC903によって決定され、かつ/または調整されることが可能である。VGA902によって増幅された信号が、周波数変換器904に供給され、変換器904は、通信信号のキャリア周波数を変更することが可能である。たとえば、UT400から送信されるデータ信号は、Ku帯域内のキャリア周波数を有することが可能であり、周波数変換器904は、たとえば、ローカル発振器信号LO(R)(または周波数変換に適した他の任意のクロックもしくは発振信号)を使用して、受信されたデータ信号をKa帯域内の周波数に変換することが可能である。
周波数変換器904から出力された信号は、増幅器905によって増幅され、次に、第2のバンドパスフィルタ906によって濾波されることが可能である。第2のバンドパスフィルタ906は、周波数変換器904からの出力周波数を、例示的なチャネル701内の周波数に制限することが可能である。第2のバンドパスフィルタ906から出力された信号は、PA326に供給され得る(図6も参照されたい)。
いくつかの実施例に関して、第1のバンドパスフィルタ901は、図3の第1のバンドパスフィルタ321(1)〜321(N)のうちの1つまたは複数であることが可能であり、周波数変換器904は、図3の周波数変換器323(1)〜323(N)のうちの1つまたは複数であることが可能であり、増幅器905は図3のLNA324(1)〜324(N)のうちの1つまたは複数であることが可能であり、かつ第2のバンドパスフィルタ906は、図3第2のバンドパスフィルタ325(1)〜325(N)のうちの1つまたは複数であることが可能である。他の実施様態に関して、第2のバンドパスフィルタ906と増幅器905の処理順序は、入れ替えられてもよい。このため、別の実施様態に関して、周波数変換器904から出力された信号は、第2のバンドパスフィルタ906によって濾波され、次に、増幅器905によって増幅されてもよい。
例示的な実施様態によれば、AGC903は、VGA902の1つまたは複数の利得設定を変更して、サブチャネル701A〜701Eに関連付けられた信号強度を増加させて、たとえば、UT400A〜400Eから送信されるデータ信号の電力レベルもしくは信号強度がすべて、雑音閾値880より大きいようにすることが可能である(図8Aも参照されたい)。いくつかの実施様態に関して、時間-周波数サブチャネル701A〜701Eに関連付けられた信号強度の差は、選択された、もしくは所定の量未満であることが可能であり(たとえば、時間-周波数サブチャネル701A〜701Eに関連付けられた信号強度は、所与の範囲内にあることが可能である)、このことは、VGA902によってもたらされる利得が、選択された、所定の、または閾値レベル(たとえば、リターンパス900における信号処理回路、特に、組み合わされたすべての信号を通過させなければならない最終的な電力増幅器326を過負荷にしない)に制限されることを可能にし得る。
少なくともいくつかの実施様態において、VGA902の利得設定は、周波数チャネル701内のすべての時間-周波数サブチャネル701A〜701Eを占有するすべてのデータ信号の総合電力レベルに少なくとも部分的に基づくことが可能である。たとえば、サブチャネル701A〜701Eの各々が、リターンパス900に所定の量の電力Psch=XmWを配送することができる場合、VGA902の出力において予期される電力の合計量は、Ptotal=5XmWとして表現され得る。このため、VGA902の合計出力電力が、AGC903によって検出されるところにより、5XmW未満である場合、AGC903は、VGA902の利得設定を増加することが可能である。VGA902の利得設定を増加することは、VGA902の合計出力電力Ptotalを増加させることが可能であり、このことは、すべての時間-周波数サブチャネル701A〜701Eの電力を、雑音閾値880を超えるレベルに増加させることが可能である。
VGA902の合計出力電力は、AGC903によって継続的に(たとえば、周期的に)監視されて、VGA902の合計出力電力が閾値レベルを超えたかどうかが判定されることが可能である。たとえば、AGC903が、VGA902の合計出力電力が閾値レベル未満であると判定した場合、AGC903は、VGA902の利得をさらに増加させることが可能である。逆に、AGC903が、VGA902の合計出力電力が閾値レベルに(または閾値レベル近くに)あると判定した場合、AGC903は、VGA902の現在の利得設定を維持することが可能である。さらに、AGC903が、VGA902の合計出力電力が閾値レベルより大きい(たとえば、このことは、リターンパス900における1つまたは複数の下流信号処理回路を低下させ、かつ/または過度に働かせる可能性がある)と判定した場合、AGC903は、VGA902の利得設定を低減することが可能である。一実施様態において、AGC903によってもたらされる増幅器利得調整は、1ミリ秒のオーダであり得る。いくつかの態様に関して、増幅器利得調整は、たとえば、UT400と衛星300との間でリターンリンクを形成する異なる周波数チャネル701〜708の各チャネル内の時間-周波数サブチャネルの時分割使用される性質を見込むように、いくつかの調整間隔821の始めにAGC903によってもたらされることが可能である。より具体的には、図8A〜図8に関連して前述したとおり、調整間隔821はそれぞれ、1ミリ秒オーダの持続時間または時間周期を有することが可能であり、AGC903によってもたらされる増幅器利得調整は、たとえば、前述したとおり、持続時間が1ミリ秒であり得る連続するタイムスロットの間の時間-周波数サブチャネルの信号強度の変化を迅速に補償するように、1マイクロ秒のオーダであり得る。このため、1つまたは複数のUT400が、アップリンクパス利得の低下に応答して利得調整をもたらすとした場合でさえ、そのような利得調整は、アップリンク利得損失を補正する(たとえば、アップリンクパス利得を適切なレベルに増加させる)のに多くのミリ秒を要する可能性がある。したがって、AGC903によってもたらされる利得調整は、1マイクロ秒のオーダであり得るため(これは、UT400が利得調整を行い得るよりも数桁、高速である可能性がある)、AGC903によってもたらされる利得調整は、たとえば、UT400によってもたらされる利得調整がアップリンクパス利得をその公称レベルに復元することができるまで、アップリンクパス利得損失の急速な低下を防止することが可能である。
たとえば、時間-周波数サブチャネルの各々が、リターンパス900に100mWを配送するものと予期されることが可能であり、かつリターンパス900が、周波数チャネル701〜708のうちの所与の1つのチャネルの5つの時間-周波数サブチャネルを受信するように構成される場合、AGC903は、VGA902の出力電力が500mWを下回って低下した場合、VGA902の利得設定を増加するように構成され得る。より具体的には、AGC903が、VGA出力電力が500mW未満であると判定した場合、AGC903は、VGA902の利得設定を増加することが可能である。逆に、AGC903が、VGA出力電力が500mWより大きいと判定した場合、AGC903は、VGA902の利得設定を低減することが可能である。いくつかの実施様態において、VGA902の合計出力電力の過渡変化に応答してVGA利得設定調整を低減するのにヒステリシスが使用され得る。これらの変化は、前述したとおり、マイクロ秒単位で生じることが可能である。
図8Bも参照すると、時間-周波数サブチャネル701Aの信号強度が、タイムスロット800とタイムスロット801との間に雑音閾値880を上回るレベルから雑音閾値880を下回るレベルにほとんど瞬時に低下する。そのことに応答して、AGC903は、調整間隔821(1)の始めに、VGA902の利得設定を増加して、時間-周波数サブチャネル701Aの電力レベル(および周波数チャネル701内のその他の時間-周波数サブチャネル701B〜701Eの電力レベル)を増加させることが可能である。時間-周波数サブチャネル701Aの信号強度が、タイムスロット801とタイムスロット802との間に雑音閾値880を下回るレベルから雑音閾値880を上回るレベルにほとんど瞬時に増加した場合、AGC903は、調整間隔821(2)の始めに、VGA902の利得設定を低減して、時間-周波数サブチャネル701Aの電力レベル(および周波数チャネル701内のその他の時間-周波数サブチャネル701B〜701Eの電力レベル)を低減することが可能である。次に、時間-周波数サブチャネル701Aの信号強度が、タイムスロット802とタイムスロット803との間に雑音閾値880を上回るレベルから雑音閾値880を下回るレベルにほとんど瞬時に低下した場合、AGC903は、調整間隔821(3)の始めに、VGA902の利得設定を増加して、時間-周波数サブチャネル701Aの電力レベル(および周波数チャネル701内のその他の時間-周波数サブチャネル701B〜701Eの電力レベル)を増加させることが可能である。最後に、時間-周波数サブチャネル701Aの信号強度が、タイムスロット803とタイムスロット804との間に雑音閾値880を下回るレベルから雑音閾値880を上回るレベルにほとんど瞬時に増加した場合、AGC903は、調整間隔821(4)の始めに、VGA902の利得設定を低減して、時間-周波数サブチャネル701Aの電力レベル(および周波数チャネル701内のその他の時間-周波数サブチャネル701B〜701Eの電力レベル)を低減することが可能である。
図9Bは、図6のリターントランスポンダ600のリターンパスRP(1)〜RP(8)のうちの1つまたは複数のパスの一実施様態であり得る例示的なリターンパス910を示す。リターンパス910は、VGA902が周波数変換器904とバンドパスフィルタ906との間に結合されること、およびLNA912が、バンドパスフィルタ901と周波数変換器904との間に結合されること以外は、図9Aのリターンパス900と同様である。
図10は、いくつかの実施様態による、リターンパス900に関する利得設定を調整するための例示的な動作1000を示す例示的な流れ図を示す。図6、図7、図8A〜図8B、および図9も参照すると、リターンパス900が、リターンパスに結合されたアンテナ経由で、単一の周波数チャネル上でいくつかのデータ信号を受信する(1002)。いくつかの実施様態に関して、そのいくつかのデータ信号は、単一の周波数チャネル701内の時間-周波数サブチャネル701A〜701Eのうちの対応する1つが各々に割り当てられたいくつかのユーザ端末UT400A〜400Eからそれぞれ受信され得る。より具体的には、そのいくつかのデータ信号の各々が、単一の周波数チャネルの固有の時間-周波数サブチャネルを占有し、いくつかのUT400のうちの対応する1つを発信元とし、かつ対応するUT400に関連付けられたUEデバイス500のグループに動的に割り振られた複数のタイムスロットを含む(1002A)。たとえば、周波数チャネル701が、リターンパス900に割り当てられることが可能であり、かつ周波数チャネル701の時間-周波数サブチャネル701A〜701Eが、それぞれ、UT400A〜400Eに割り当てられることが可能である。さらに、UEデバイス500の各グループ501が、UEデバイス500のグループ501に関連付けられたUT400に割り当てられた時間-周波数サブチャネルの複数のタイムスロットを共有する。たとえば、UEグループ501A内のUEデバイス500A-1ないし500A-nが、UT400Aに割り当てられた時間-周波数サブチャネル701Aを共有することが可能であり、UEグループ501B内のUEデバイス500B-1ないし500B-nが、UT400Bに割り当てられた第2の時間-周波数サブチャネル701Bを共有することが可能であるといった具合である。
次に、単一の周波数チャネル内のすべての時間-周波数サブチャネルを占有するすべてのいくつかの受信されたデータ信号の総合電力レベルが決定される(1004)。いくつかの実施様態に関して、AGC903が、単一の周波数チャネル内のすべての時間-周波数サブチャネルの総合電力レベルを、VGA902の出力電力に基づいて(または代替として、VGA902の現在の利得設定に基づいて)決定することが可能である。
次に、すべてのいくつかの受信されたデータ信号に適用される増幅器利得が、単一の周波数チャネル内のすべての時間-周波数サブチャネルの総合電力レベルに少なくとも部分的に基づいて調整される(1006)。いくつかの実施様態に関して、AGC903が、VGA902の出力電力を測定することが可能であり、かつそれに応答して増幅器利得設定を選択的に調整することが可能である。他の実施様態に関して、AGC903または他の任意の適切な回路(たとえば、電圧検出器、比較器、および類似したもの)が、単一の周波数チャネル内のすべての時間-周波数サブチャネルの総合電力レベルを決定するのに使用され得る。
図10を再び参照すると、少なくともいくつかの例示的な実施様態に関して、いくつかの受信されたデータ信号に適用される増幅器利得が、単一の周波数チャネル内のすべての時間-周波数サブチャネルの総合電力レベルが閾値レベル未満であることに基づいて、増加されることが可能であり(1006A)、いくつかの受信されたデータ信号に適用される増幅器利得が、単一の周波数チャネル内のすべての時間-周波数サブチャネルの総合電力レベルが閾値レベル以上であることに基づいて、低減されることが可能である(1006B)。いくつかの態様において、決定された総合電力レベルが閾値未満であることは、時間-周波数サブチャネルのうちの少なくとも1つのサブチャネルの信号対雑音比(SNR)が比較的低いこと(たとえば、時間-周波数サブチャネルのうちの少なくとも1つのサブチャネルの電力レベルが、図8Aの雑音閾値880未満であること)を示し得る。
次に、増幅器利得設定が変更されるべきかどうかの判定が行われ得る(1008)。たとえば、AGC903が、その増幅器利得設定の適用が、単一の周波数チャネル内のすべての時間-周波数サブチャネルの総合電力レベルが閾値レベル未満となることをもたらすと判定した場合、処理は、1004に進むことが可能である。そうではない場合、処理は、終了し得る。
図11は、一連の互いに関連付けられた機能モジュールとして表現された例示的な衛星または装置1100を示す。単一の周波数チャネル上でいくつかのデータ信号を受信するためのモジュール1101が、少なくともいくつかの態様において、たとえば、本明細書において説明されるプロセッサ(たとえば、プロセッサ630)、および/または本明細書において説明される1つまたは複数のアンテナ(たとえば、アンテナ361のうちの1つまたは複数)に対応することが可能である。いくつかの受信されたデータ信号の総合電力レベルを決定するためのモジュール1102が、少なくともいくつかの態様において、たとえば、本明細書において説明されるプロセッサ(たとえば、プロセッサ630)、および/本明細書において説明されるAGC(たとえば、AGC903)に対応することが可能である。いくつかの受信されたデータ信号に適用される増幅器利得を調整するためのモジュール1103が、少なくともいくつかの態様において、たとえば、本明細書において説明されるプロセッサ(たとえば、プロセッサ630)、および/本明細書において説明される説明されるAGC(たとえば、AGC903)に対応することが可能である。
いくつかの実施様態に関して、モジュール1103は、少なくともいくつかの態様において、たとえば、本明細書において説明されるプロセッサ(たとえば、プロセッサ630)、および/本明細書において説明される説明されるAGC(たとえば、AGC903)に対応することが可能である、いくつかの受信されたデータ信号に適用される増幅器利得を増加させるためのサブモジュール1103Aを含み得る。モジュール1103は、少なくともいくつかの態様において、たとえば、本明細書において説明されるプロセッサ(たとえば、プロセッサ630)、および/本明細書において説明される説明されるAGC(たとえば、AGC903)に対応することが可能である、いくつかの受信されたデータ信号に適用される増幅器利得を低減するためのサブモジュール1103Bを含み得る。
図11のモジュールの機能は、本明細書における教示に合致する様々な様態で実施され得る。いくつかの設計において、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施され得る。いくつかの設計において、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施され得る。いくつかの設計において、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施され得る。本明細書で説明されるとおり、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、またはそれらの何らかの組合せを含み得る。このため、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として、またはそれらの組合せとして実施され得る。また、所与のサブセット(たとえば、集積回路の、かつ/またはソフトウェアモジュールのセットの)が、複数のモジュールに関する機能の少なくとも一部分を提供してもよいことが認識されよう。
さらに、図11によって表される構成要素および機能、ならびに本明細書において説明される他の構成要素および機能は、任意の適切な手段を使用することによって実施され得る。また、そのような手段は、少なくとも部分的に、本明細書において教示される対応する構造を使用して実施されることも可能である。たとえば、図11の「〜ためのモジュール」構成要素と一緒に前段で説明される構成要素は、同様の名称で呼ばれる「〜ための手段」機能に対応することも可能である。このため、いくつかの態様において、そのような手段のうちの1つまたは複数は、本明細書において教示されるプロセッサ構成要素、集積回路、または他の適切な構造のうちの1つまたは複数を使用して実施され得る。
情報および信号は、様々な異なる技術および技法のいずれを使用して表現されてもよいことが、当業者には認識されよう。たとえば、前段の説明の全体にわたって言及され得るデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁場もしくは磁気粒子、光場もしくは光粒子、またはそれらの任意の組合せによって表現され得る。
さらに、本明細書において開示される態様に関連して説明される様々な例示的な論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、または電子ハードウェアとコンピュータソフトウェアの組合せとして実施され得ることが当業者には認識されよう。ハードウェアとソフトウェアのこの互換性を明確に例示するのに、様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路、およびステップが、それらの機能の点で前段において一般的に説明されてきた。そのような機能が、ハードウェアとして実施されるか、またはソフトウェアとして実施されるかは、全体的なシステムに課される特定のアプリケーション上、および設計上の制約に依存する。当業者は、説明される機能を、特定の各アプリケーションに関して様々な様態で実施してよいが、そのような実施上の決定が、本開示の範囲からの逸脱をもたらすものと解釈されるべきではない。
本明細書において開示される態様に関連して説明される方法、シーケンス、またはアルゴリズムは、ハードウェアにおいて直接に、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において、またはハードウェアとそのようなソフトウェアモジュールの組合せにおいて実現され得る。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、リムーバブルディスク、CD-ROM、または当技術分野において知られている任意の他の形態の記憶媒体に存在することが可能である。例示的な記憶媒体は、プロセッサが、その記憶媒体から情報を読み取ること、およびその記憶媒体に情報を書き込むことができるようにプロセッサに結合される。代替として、記憶媒体は、プロセッサと一体化していてもよい。
したがって、本開示の一態様は、非対地同期衛星通信システムにおける時間および周波数同期のための方法を実現する非一時的コンピュータ可読媒体を含み得る。「非一時的」という用語は、いずれの物理記憶媒体もメモリも除外せず、特に、動的メモリ(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、媒体が一時的伝播信号として解釈され得るという解釈だけを除外する。前述の開示は、例示的な態様を示すが、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく、様々な変更および変形が本明細書において行われることも可能であることに留意されたい。本明細書において説明される態様による方法クレームの機能、ステップ、またはアクションは、特に明記しない限り、いずれの特定の順序で実行される必要もない。さらに、要素は、単数形で説明されること、または主張されることが可能であるものの、単数形に限定されることが明記されない限り、複数形も企図される。したがって、本開示は、示される例に限定されず、本明細書において説明される機能を実行するための任意の手段が、本開示の態様に含められる。
106 インフラストラクチャ
108 インターネット
110 公衆交換電話網
200、201 ゲートウェイ
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
226 ベースバンドプロセッサ
228 制御プロセッサ
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 ローカル時刻/周波数/位置基準
300、1100 衛星または装置
301F 順方向フィーダリンク
301R リターンフィーダリンク
302F 順方向サービスリンク
302R リターンサービスリンク
311(1)〜311(N)、315(1)〜315(N)、321(1)〜321(N)、325(1)〜325(N)、901、906 バンドパスフィルタ
312(1)〜312(N)、314(1)〜314(N)、322(1)〜322(N)、324(1)〜324(N)、912 低雑音増幅器
313(1)〜313(N)、323(1)〜323(N)、904 周波数変換器
320 リターントランスポンダ
326 電力増幅器
330 発振器
340 コントローラ
351、352(1)〜352(N)、361(1)〜361(N)、362、410、504 アンテナ
400A〜400E、401 ユーザ端末
412 デュプレクサ
414 アナログ受信機
416A、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
432、516、620 メモリ
434 ローカル時刻/周波数/位置基準
450 UEインターフェース回路
500、501、500A-1〜500A-n ユーザ機器デバイス
501A〜501E ユーザ機器グループ
502 LANインターフェース
506、508 WANトランシーバ
510 SPS受信機
512、630 プロセッサ
514 モーションセンサ
518 データ
520 命令
522 ユーザインターフェース
524 マイクロフォン/スピーカ
526 キーパッド
528 ディスプレイ
600 リターントランスポンダ
610 コントローラ
701A〜701E 時間-周波数サブチャネル
701〜708 周波数チャネル
900、910、RP(1)〜RP(N) リターンパス
902 可変利得増幅器
903 自動利得コントローラ
905 増幅器
1101、1102、1103 モジュール
1103A、1103B サブモジュール
FP(1)〜FP(N) 順方向パス
LO(F)、LO(R) ローカル発振器信号

Claims (30)

  1. 衛星のリターンパスにおいて通信信号を処理するための方法であって、
    前記リターンパスに結合されたアンテナ経由で、単一の周波数チャネル上でいくつかのデータ信号を受信するステップであって、前記いくつかのデータ信号の各々は、前記単一の周波数チャネルの固有の時間-周波数サブチャネルを占有し、いくつかのユーザ端末(UT)のうちの対応する1つを発信元とし、かつ前記対応するUTに関連付けられたユーザ機器(UE)デバイスのグループに動的に割り振られた複数のタイムスロットを含む、ステップと、
    前記単一の周波数チャネルのすべての時間-周波数サブチャネルを占有するすべての受信された前記いくつかのデータ信号の総合電力レベルを決定するステップと、
    前記総合電力レベルに少なくとも部分的に基づいて、前記リターンパスにおける受信された前記いくつかのデータ信号に適用される増幅器利得を調整するステップと
    を備える方法。
  2. 前記衛星は、地球を周回する非対地同期軌道(NGSO)にあるベントパイプ衛星を備える、請求項1に記載の方法。
  3. 前記増幅器利得の調整は、前記単一の周波数チャネルの時間-周波数サブチャネル間の信号強度の差を補償する、請求項1に記載の方法。
  4. 前記増幅器利得は、前記タイムスロットの持続時間と等しい時間周期を有する間隔で選択的に調整される、請求項1に記載の方法。
  5. 前記いくつかのUTのそれぞれは、前記固有の時間-周波数サブチャネルのうちの対応する1つに割り当てられる、請求項1に記載の方法。
  6. 調整する前記ステップは、
    前記総合電力レベルが閾値レベル未満であることに基づいて、受信された前記いくつかのデータ信号に適用される前記増幅器利得を増加させるステップと、
    前記総合電力レベルが前記閾値レベル以上であることに基づいて、受信された前記いくつかのデータ信号に適用される前記増幅器利得を低減するステップと
    を備える、請求項1に記載の方法。
  7. 前記閾値レベルは、前記衛星の前記リターンパスにおける可変利得増幅器の最大電力レベルに対応する、請求項6に記載の方法。
  8. 前記総合電力レベルが前記閾値レベル未満であることは、前記固有の時間-周波数サブチャネルのうちの少なくとも1つのサブチャネルの信号対雑音比(SNR)が閾SNR値未満であることを示す、請求項6に記載の方法。
  9. 前記いくつかのデータ信号は、前記単一の周波数チャネル上でパイロット信号なしに受信される、請求項1に記載の方法。
  10. 衛星であって、
    単一の周波数チャネル上でいくつかのデータ信号を受信するように構成されたアンテナであって、前記いくつかのデータ信号の各々は、前記単一の周波数チャネルの固有の時間-周波数サブチャネルを占有し、いくつかのユーザ端末(UT)のうちの対応する1つを発信元とし、かつ前記対応するUTに関連付けられたユーザ機器(UE)デバイスのグループに動的に割り振られた複数のタイムスロットを含む、アンテナと、
    1つまたは複数のプロセッサと、
    メモリであって、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、前記衛星のリターンパスに、
    前記単一の周波数チャネルのすべての時間-周波数サブチャネルを占有するすべての受信された前記いくつかのデータ信号の総合電力レベルを決定すること、および
    前記総合電力レベルに少なくとも部分的に基づいて、前記リターンパスにおける受信された前記いくつかのデータ信号に適用される増幅器利得を調整すること
    を行わせる命令を記憶するように構成されたメモリと
    を備える衛星。
  11. 地球を周回する非対地同期軌道(NGSO)にあるベントパイプ衛星を備える、請求項10に記載の衛星。
  12. 前記増幅器利得の調整は、前記単一の周波数チャネルの時間-周波数サブチャネル間の信号強度の差を補償する、請求項10に記載の衛星。
  13. 前記増幅器利得は、前記タイムスロットの持続時間と等しい時間周期を有する間隔で調整される、請求項10に記載の衛星。
  14. 前記いくつかのUTのそれぞれは、前記固有の時間-周波数サブチャネルのうちの対応する1つに割り当てられる、請求項10に記載の衛星。
  15. 前記増幅器利得を調整する前記命令の実行は、前記リターンパスに、
    前記総合電力レベルが閾値レベル未満であることに基づいて、前記増幅器利得を増加すること、および
    前記総合電力レベルが閾値レベル以上であることに基づいて、前記増幅器利得を低減すること
    を行わせる、請求項10に記載の衛星。
  16. 前記閾値レベルは、前記リターンパスに関連付けられた可変利得増幅器(VGA)の最大電力レベルに対応する、請求項15に記載の衛星。
  17. 前記総合電力レベルが前記閾値レベル未満であることは、前記固有の時間-周波数サブチャネルのうちの少なくとも1つのサブチャネルの信号対雑音比(SNR)が閾SNR値未満であることを示す、請求項15に記載の衛星。
  18. 前記いくつかのデータ信号は、前記単一の周波数チャネル上でパイロット信号なしに受信される、請求項10に記載の衛星。
  19. いくつかのリターンパスを含む衛星であって、前記いくつかのリターンパスのそれぞれのリターンパスは、
    単一の周波数チャネル上でいくつかのデータ信号を受信するための手段であって、前記いくつかのデータ信号の各々は、前記単一の周波数チャネルの固有の時間-周波数サブチャネルを占有し、いくつかのユーザ端末(UT)のうちの対応する1つを発信元とし、かつ前記対応するUTに関連付けられたユーザ機器(UE)デバイスのグループに動的に割り振られた複数のタイムスロットを含む、手段と、
    前記単一の周波数チャネルのすべての時間-周波数サブチャネルを占有する受信された前記いくつかのデータ信号の総合電力レベルを決定するための手段と、
    前記総合電力レベルに少なくとも部分的に基づいて、前記それぞれのリターンパスにおける受信された前記いくつかのデータ信号に適用される増幅器利得を調整するための手段と
    を備える衛星。
  20. 前記増幅器利得の調整は、前記単一の周波数チャネルの時間-周波数サブチャネル間の信号強度の差を補償する、請求項19に記載の衛星。
  21. 前記増幅器利得は、前記タイムスロットの持続時間と等しい時間周期を有する間隔で選択的に調整される、請求項19に記載の衛星。
  22. 調整するための前記手段は、
    前記総合電力レベルが閾値レベル未満であることに基づいて、受信された前記いくつかのデータ信号に適用される増幅器利得を増加させ、かつ
    前記総合電力レベルが前記閾値レベル以上であることに基づいて、受信された前記いくつかのデータ信号に適用される前記増幅器利得を低減する、請求項19に記載の衛星。
  23. 前記閾値レベルは、前記衛星の前記それぞれのリターンパスに関連付けられた最大電力レベルに対応する、請求項22に記載の衛星。
  24. 前記いくつかのデータ信号は、前記単一の周波数チャネル上でパイロット信号なしに受信される、請求項19に記載の衛星。
  25. 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、衛星のリターンパスに、
    単一の周波数チャネル上でいくつかのデータ信号を受信することであって、前記いくつかのデータ信号の各々は、前記単一の周波数チャネルの固有の時間-周波数サブチャネルを占有し、いくつかのユーザ端末(UT)のうちの対応する1つを発信元とし、かつ前記対応するUTに関連付けられたユーザ機器(UE)デバイスのグループに動的に割り振られた複数のタイムスロットを含む、受信すること、
    前記単一の周波数チャネルのすべての時間-周波数サブチャネルを占有する受信された前記いくつかのデータ信号の総合電力レベルを決定すること、および
    前記総合電力レベルに少なくとも部分的に基づいて、前記リターンパスにおける受信された前記いくつかのデータ信号に適用される増幅器利得を調整すること
    を行わせる命令を記憶する非一時的コンピュータ可読記録媒体。
  26. 前記増幅器利得の調整は、前記単一の周波数チャネルの時間-周波数サブチャネル間の信号強度の差を補償する、請求項25に記載の非一時的コンピュータ可読記録媒体。
  27. 前記命令の実行は、前記リターンパスに、前記増幅器利得を、前記タイムスロットの持続時間と等しい時間周期を有する間隔で選択的に調整することを行わせる、請求項25に記載の非一時的コンピュータ可読記録媒体。
  28. 前記増幅器利得を選択的に調整する前記命令の実行は、前記リターンパスに、
    前記総合電力レベルが閾値レベル未満であることに基づいて、受信された前記いくつかのデータ信号に適用される前記増幅器利得を増加させること、および
    前記総合電力レベルが前記閾値レベル以上であることに基づいて、受信された前記いくつかのデータ信号に適用される前記増幅器利得を低減すること
    を行わせる、請求項25に記載の非一時的コンピュータ可読記録媒体。
  29. 前記閾値レベルは、前記衛星の前記リターンパスに関連付けられた最大電力レベルに対応する、請求項28に記載の非一時的コンピュータ可読記録媒体。
  30. 前記いくつかのデータ信号は、前記単一の周波数チャネル上でパイロット信号なしに受信される、請求項25に記載の非一時的コンピュータ可読記録媒体。
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