JP2019537877A - 相互同期空間多重化フィーダリンクを用いた地上ビーム形成通信 - Google Patents
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Abstract
Description
Filippo Di Cecca他、「地上ビーム形成及び干渉除去を用いた移動体衛星システムのペイロード態様(Payload aspects of mobile satellite systems with on−ground beamforming and interference cancellation)」、Wireless Information Technology and Systems(ICWITS)、2012 IEEE International Conference On、IEEE、11 November 2012、pages 1−4を参照する。
欧州特許出願公開第1303927A2号には、公衆交換電話網(PSTN)又はインターネットなどの地上通信ネットワークとモバイル加入者との間の通信のために多数の地上局及び1つ又は複数の衛星を使用する衛星通信システムが開示されている。
国際公開第2017/124004A1号パンフレットには、ユーザサービスエリアと異なるアクセスノードクラスタを用いた無線通信システムで終端間ビーム形成する技法が開示されている。
Claims (44)
- 複数の集束ビームアンテナ素子(FAE)を含むフィーダアンテナサブシステムであって、各FAEが順方向リンクFAEポートを有するフィーダアンテナサブシステムと、
一列のビーム形成アンテナ素子(BAE)を含むユーザアンテナサブシステムであって、各BAEが順方向リンクBAEポートを有するユーザアンテナサブシステムと、
順方向アップリンク周波数範囲及び順方向ダウンリンク周波数範囲を有する順方向リピータサブシステムであって、複数の順方向リンクパスウェイを含み、前記順方向リンクパスウェイの各々は、前記順方向リンクFAEポートのうち1つと前記順方向リンクBAEポートのうち1つとの間に結合されており、前記順方向リンクパスウェイの各々は、前記順方向アップリンク周波数範囲における入力及び前記順方向ダウンリンク周波数範囲における出力を有する順方向リピータサブシステムと、
を含む衛星通信システムにおいて、
複数の順方向ダウンリンク信号は、複数の地理的分散ゲートウェイ端末のうち対応する1つから前記FAEのうち各1つで各々が受信されているビーム重み付け相互位相同期順方向アップリンク信号から生成可能であり、
前記BAEによる前記順方向ダウンリンク信号の送信は、前記順方向ダウンリンク信号が空間的に重畳して少なくとも1つの順方向ユーザビームを形成するようにする
ことを特徴とする衛星通信システム。 - 請求項1に記載の衛星通信システムにおいて、
戻りアップリンク周波数範囲及び戻りダウンリンク周波数範囲を有する戻りリピータサブシステムを更に含み、
前記フィーダアンテナサブシステムの各FAEは、戻りリンクFAEポートを更に有し、
前記ユーザアンテナサブシステムの各BAEは、戻りリンクBAEポートを更に有し、
前記戻りリピータサブシステムは、複数の戻りリンクパスウェイを含み、前記戻りリンクパスウェイの各々は、前記戻りリンクBAEポートのうち1つと前記戻りリンクFAEポートのうち1つとの間に結合されており、前記戻りリンクパスウェイの各々は、前記戻りアップリンク周波数範囲における入力及び前記戻りダウンリンク周波数範囲における出力を有し、
複数の戻りダウンリンク信号は、前記FAEによる送信のための前記戻りリンクパスウェイによって生成可能であり、前記戻りダウンリンク信号は、少なくとも1つのユーザ端末から前記BAEで受信されている戻りアップリンク信号から生成可能であり、これによって、前記少なくとも1つのユーザ端末との通信のための少なくとも1つの戻りユーザビームを形成する
ことを特徴とする衛星通信システム。 - 請求項1又は2に記載の衛星通信システムにおいて、
ビーコン送信器を有する衛星同期サブシステムを更に含み、
前記ビーコン送信器によって送信されている同期信号に従って前記FAEで受信する前に、前記順方向アップリンク信号は同期されている
ことを特徴とする衛星通信システム。 - 分散ネットワークを介して順方向ビーム形成器と通信しているビーム重み付け順方向信号入力と、
同期サブシステムに結合されている同期入力と、
前記同期入力に従って前記ビーム重み付け順方向信号入力の相互同期バージョンに対応するフィーダアップリンク信号出力と、
を各々が含む複数の地理的分散ゲートウェイ端末と、
複数の集束ビームアンテナ素子(FAE)を含むフィーダアンテナサブシステムであって、前記ゲートウェイ端末のうち対応する1つの前記フィーダアップリンク信号出力に通信可能に結合されている順方向リンクFAEポートを各FAEが有するフィーダアンテナサブシステムと、
一列のビーム形成アンテナ素子(BAE)を含むユーザアンテナサブシステムであって、各BAEが順方向リンクBAEポートを有するユーザアンテナサブシステムと、
順方向アップリンク周波数範囲及び順方向ダウンリンク周波数範囲を有する順方向リピータサブシステムであって、複数の順方向リンクパスウェイを含み、前記順方向リンクパスウェイの各々は、前記順方向リンクFAEポートのうち1つと前記順方向リンクBAEポートのうち1つとの間に結合されており、前記順方向リンクパスウェイの各々は、前記順方向アップリンク周波数範囲における入力及び前記順方向ダウンリンク周波数範囲における出力を有する順方向リピータサブシステムと、
を含む衛星と、
を含む衛星通信システムにおいて、
複数の順方向ダウンリンク信号は、前記FAEで受信されている順方向アップリンク信号から生成されており、前記BAEによる前記順方向ダウンリンク信号の送信は、前記順方向ダウンリンク信号が空間的に重畳して順方向ユーザビームを形成するようにする
ことを特徴とする衛星通信システム。 - 請求項1乃至4の何れか1項に記載の衛星通信システムにおいて、
各FAEは、第1の偏光方位における第1の順方向リンクFAEポートと第2の偏光方位における第2の順方向リンクFAEポートとを有し、
前記複数の順方向リンクパスウェイは、
前記第1の順方向リンクFAEポートのうち1つと前記順方向リンクBAEポートのうち1つとの間に各々が結合されている第1の複数の順方向リンクパスウェイと、
前記第2の順方向リンクFAEポートのうち1つと前記順方向リンクBAEポートのうちもう1つとの間に各々が結合されている第2の複数の順方向リンクパスウェイと、
を含む
ことを特徴とする衛星通信システム。 - 請求項1、4又は5の何れか1項に記載の衛星通信システムにおいて、
各順方向リンク入力は、第1の周波数部分範囲出力及び第2の周波数部分範囲出力を有する周波数分割器に結合されており、
前記複数の順方向リンクパスウェイは、
前記周波数分割器のうち1つの前記第1の周波数部分範囲出力と前記順方向リンクBAEポートのうち1つとの間に各々が結合されている第1の複数の順方向リンクパスウェイと、
前記周波数分割器のうち1つの前記第2の周波数部分範囲出力と前記順方向リンクBAEポートのうちもう1つとの間に各々が結合されている第2の複数の順方向リンクパスウェイと、
を含む
ことを特徴とする衛星通信システム。 - 請求項4乃至6の何れか1項に記載の衛星通信システムにおいて、
各地理的分散ゲートウェイ端末は、
前記分散ネットワークを介して戻りビーム形成器と通信している戻り信号出力と、
フィーダダウンリンク信号入力と、
を更に含み、
前記フィーダアンテナサブシステムの各FAEは、戻りリンクFAEポートを更に有し、
前記ユーザアンテナサブシステムの各BAEは、戻りリンクBAEポートを更に有し、
前記衛星は、戻りアップリンク周波数範囲及び戻りダウンリンク周波数範囲を有する戻りリピータサブシステムを更に含み、前記戻りリピータサブシステムは、複数の戻りリンクパスウェイを含み、前記戻りリンクパスウェイの各々は、前記戻りリンクBAEポートのうち1つと前記戻りリンクFAEポートのうち1つとの間に結合されており、前記戻りリンクパスウェイの各々は、前記戻りアップリンク周波数範囲における入力及び前記戻りダウンリンク周波数範囲における出力を有し、
複数の戻りダウンリンク信号は、前記FAEによる送信のための前記戻りリンクパスウェイによって生成可能であり、前記戻りダウンリンク信号は、少なくとも1つのユーザ端末から前記BAEで受信されている戻りアップリンク信号から生成可能であり、これによって、前記少なくとも1つのユーザ端末との通信のための少なくとも1つの戻りユーザビームを形成する
ことを特徴とする衛星通信システム。 - 請求項2又は7に記載の衛星通信システムにおいて、
各FAEは、第1の偏光方位における第1の戻りリンクFAEポートと第2の偏光方位における第2の戻りリンクFAEポートとを有し、
各BAEは、前記第1の偏光方位における第1の戻りリンクBAEポートと前記第2の偏光方位における第2の戻りリンクBAEポートとを有し、
前記複数の戻りリンクパスウェイは、
前記第1の戻りリンクBAEポートのうち1つと前記第1の戻りリンクFAEポートのうち1つとの間に各々が結合されている第1の複数の戻りリンクパスウェイと、
前記第2の戻りリンクBAEポートのうち1つと前記第2の戻りリンクFAEポートのうち1つとの間に各々が結合されている第2の複数の戻りリンクパスウェイと、
を含む
ことを特徴とする衛星通信システム。 - 請求項2、7又は8の何れか1項に記載の衛星通信システムにおいて、
各戻りリンクFAEポートは、第1の周波数部分範囲入力及び第2の周波数部分範囲入力を有する周波数結合器に結合されており、
前記複数の戻りリンクパスウェイは、
前記戻りリンクBAEポートのうち1つと前記周波数結合器のうち1つの前記第1の周波数部分範囲入力との間に各々が結合されている第1の複数の戻りリンクパスウェイと、
前記戻りリンクBAEポートのうちもう1つと前記周波数結合器のうち1つの前記第2の周波数部分範囲入力との間に各々が結合されている第2の複数の戻りリンクパスウェイと、
を含む
ことを特徴とする衛星通信システム。 - 請求項2又は7乃至9の何れか1項に記載の衛星通信システムにおいて、
前記順方向アップリンク周波数範囲は、前記戻りアップリンク周波数範囲と重複し、前記順方向ダウンリンク周波数範囲は、前記戻りダウンリンク周波数範囲と重複する
ことを特徴とする衛星通信システム。 - 請求項1乃至10の何れか1項に記載の衛星通信システムにおいて、
前記フィーダアンテナサブシステムは、フィーダ反射器を更に含み、
前記ユーザアンテナサブシステムは、ユーザ反射器を更に含む
ことを特徴とする衛星通信システム。 - 請求項11に記載の衛星通信システムにおいて、
前記フィーダ反射器上の表面ひずみは、フィーダアンテナ障害領域を定義し、
前記複数の地理的分散ゲートウェイ端末は、前記フィーダアンテナ障害領域から離れて位置決めされている
ことを特徴とする衛星通信システム。 - 請求項11に記載の衛星通信システムにおいて、
前記フィーダ反射器上の表面ひずみは、フィーダアンテナ障害領域を定義し、
前記フィーダアンテナサブシステムは、制限ビーム形成をフィーダビームに適用して前記フィーダアンテナ障害領域を補償する、多数のビーム/給電アンテナを含む
ことを特徴とする衛星通信システム。 - 請求項13に記載の衛星通信システムにおいて、
前記多数のビーム/給電アンテナは、ビーム形成係数メモリに記憶されている事前計算ビーム形成係数を有するビーム形成係数メモリを含み、前記事前計算ビーム形成係数は、前記制限ビーム形成を適用ために使用される
ことを特徴とする衛星通信システム。 - 請求項13に記載の衛星通信システムにおいて、
前記多数のビーム/給電アンテナは、ビーム形成係数メモリに記憶されている適応更新係数を有するビーム形成係数メモリを含み、前記適応更新係数は、前記制限ビーム形成を適用ために使用される
ことを特徴とする衛星通信システム。 - 請求項4又は8に記載の衛星通信システムにおいて、
前記複数の地理的分散ゲートウェイ端末は、M個のゲートウェイ端末を含み、
前記順方向リピータサブシステムは、前記M個のゲートウェイ端末のうち各1つに各々が対応するM個の順方向リンクパスウェイを含む
ことを特徴とする衛星通信システム。 - 請求項4乃至16の何れか1項に記載の衛星通信システムにおいて、
前記フィーダアップリンク信号出力は、前記同期入力に応じて前記ビーム重み付け順方向信号入力の位相同期バージョンに対応する
ことを特徴とする衛星通信システム。 - 請求項4乃至17の何れか1項に記載の衛星通信システムにおいて、
前記衛星は、ビーコン送信器を更に含み、
前記同期サブシステムは、
ループバック入力と、
前記同期入力に結合されており、前記ループバック入力で両方とも受信されているビーコン信号及びループバック信号の位相同期に応じた同期出力と、
を含む
ことを特徴とする衛星通信システム。 - 請求項18に記載の衛星通信システムにおいて、
各ゲートウェイ端末は、ループバック送信器を更に含む
ことを特徴とする衛星通信システム。 - 請求項4乃至19の何れか1項に記載の衛星通信システムにおいて、
各ゲートウェイ端末は、前記同期サブシステムの局所インスタンスを更に含む
ことを特徴とする衛星通信システム。 - 請求項4乃至19の何れか1項に記載の衛星通信システムにおいて、
前記同期サブシステムを更に含み、前記複数の地理的分散ゲートウェイ端末の各々は、前記分散ネットワークを介して前記同期サブシステムに結合されている
ことを特徴とする衛星通信システム。 - 請求項4乃至21の何れか1項に記載の衛星通信システムにおいて、
前記複数のゲートウェイ端末から給電入力信号を受信する複数の給電入力ポートと、
前記給電入力信号及び記憶クロストーク行列に応じて生成されているクロストーク補償給電信号を送信する複数の給電出力ポートと、
を有するクロストーク除去器を更に含む
ことを特徴とする衛星通信システム。 - 請求項22に記載の衛星通信システムにおいて、
前記クロストーク除去器は、前記ビーム形成器に配置されている
ことを特徴とする衛星通信システム。 - 請求項22又は23に記載の衛星通信システムにおいて、
前記衛星は、複数のスイッチを介して前記FAEに結合されているループバックアンテナ素子を有するループバックパスウェイを更に含み、
複数のタイムスロットにわたって、前記ループバックアンテナ素子は、前記各FAEの前記各順方向リンクFAEポートに連続的に結合され、これによって、前記タイムスロットの各々で、前記タイムスロットに連続的に結合されている前記FAEに対応付けられている前記ゲートウェイ端末からのループバックビーコン信号の受信に応じて前記ゲートウェイ端末に繰り返しループバック信号を送信する
ことを特徴とする衛星通信システム。 - 請求項22又は23に記載の衛星通信システムにおいて、
前記衛星は、複数のスイッチを介して前記FAEに結合されているループバックアンテナ素子を有するループバックパスウェイを更に含み、
複数のタイムスロットにわたって、前記ループバックアンテナ素子は、前記各FAEの前記各戻りリンクFAEポートに連続的に結合され、これによって、前記タイムスロットの各々で、前記ゲートウェイ端末からのループバックビーコン信号の受信に応じて前記タイムスロットに連続的に結合されている前記FAEに対応付けられている前記ゲートウェイ端末に繰り返しループバック信号を送信する
ことを特徴とする衛星通信システム。 - 請求項4乃至25の何れか1項に記載の衛星通信システムにおいて、
前記複数の地理的分散ゲートウェイ端末は、同じ搬送波周波数で全て動作する
ことを特徴とする衛星通信システム。 - 請求項4乃至26の何れか1項に記載の衛星通信システムにおいて、
前記フィーダアンテナサブシステムは、複数の順方向フィーダビームを照らし、
前記形成順方向ユーザビームは、前記順方向フィーダビームと空間的に重複しない
ことを特徴とする衛星通信システム。 - 請求項4乃至27の何れか1項に記載の衛星通信システムにおいて、
複数の順方向データストリーム入力と、
前記ゲートウェイ端末及び順方向データストリームの各々に対応付けられているビーム重みを示すビーム重み入力と、
複数のビーム重み付け順方向信号出力であって、前記ビーム重み付け順方向信号出力の各々は、前記分散ネットワークを介して前記ゲートウェイ端末のうち各1つの前記ビーム重み付け順方向信号入力に結合されており、前記ビーム重み付け順方向信号出力の各々は、前記ゲートウェイ端末のうち前記各1つに対応付けられている前記ビーム重みに従ってビーム重み付けされた前記順方向データストリーム入力の重み付け和である、複数のビーム重み付け順方向信号出力と、
を含む前記順方向ビーム形成器を更に含む
ことを特徴とする衛星通信システム。 - 請求項28に記載の衛星通信システムにおいて、
前記順方向データストリーム入力は、K個の形成順方向ユーザビームのうち各1つに各々が対応するK個の順方向データストリーム入力を含み、
前記複数の地理的分散ゲートウェイ端末は、L個のフィーダアップリンク信号出力を含み、
前記ビーム重み入力は、L×K個のビーム重みを含み、
前記ビーム重み付け順方向信号出力は、前記L×K個のビーム重みに従ってビーム重み付けされた前記K個の順方向データストリーム入力のL個の合成物に対応する
ことを特徴とする衛星通信システム。 - 請求項1乃至29の何れか1項に記載の衛星通信システムにおいて、
前記衛星は、静止衛星である
ことを特徴とする衛星通信システム。 - 衛星通信システムで地上ビーム形成する方法において、
複数のビーム重み付け相互同期順方向アップリンク信号を受信するステップであって、複数の空間分離ゲートウェイ位置のうち対応する1つから複数の集束フィーダアップリンクアンテナ素子のうち1つを介して各前記アップリンク信号を受信するステップと、
前記複数の順方向アップリンク信号のうち対応する1つを増幅して周波数変換することによって複数の順方向ダウンリンク信号の各々を生成するステップと、
複数の集束ずれユーザダウンリンクアンテナ素子を介して前記複数の順方向ダウンリンク信号を送信するステップであって、前記順方向ダウンリンク信号は、空間的に重畳してユーザビームを形成するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 請求項31に記載の方法において、
ビーム重み付けを複数の順方向データストリームに適用して、L個のビーム重み付け順方向信号を生成するステップと、
M個の空間分離ゲートウェイ位置のうち対応する1つに前記L個のビーム重み付け順方向信号の各々を伝達するステップと、
前記ゲートウェイ位置で前記ビーム重み付け順方向信号を同期させて、L個のビーム重み付け相互同期順方向アップリンク信号を生成するステップと、
を更に含むことを特徴とする方法。 - 請求項32に記載の方法において、
前記順方向ダウンリンク信号は、空間的に重畳してK個のユーザビームを形成し、
前記ビーム重み付けは、L×K個のビーム重みをK個の順方向データストリームに適用して前記L個のビーム重み付け順方向信号を生成するステップを含む
ことを特徴とする方法。 - 請求項31乃至33の何れか1項に記載の方法において、
前記受信ステップは、アップリンク周波数範囲にあり、
前記送信ステップは、ダウンリンク周波数範囲にあり、
前記周波数変換ステップは、前記アップリンク周波数範囲から前記ダウンリンク周波数範囲に変換するステップを含む
ことを特徴とする方法。 - 請求項31乃至34の何れか1項に記載の方法において、
複数の集束ずれユーザアップリンクアンテナ素子を介して複数の戻りアップリンク信号を受信するステップと、
前記複数の戻りアップリンク信号のうち対応する1つから複数の戻りダウンリンク信号の各々を生成するステップと、
複数の集束フィーダダウンリンクアンテナ素子を介して前記空間分離ゲートウェイ位置に前記複数の戻りダウンリンク信号を送信するステップと、
を更に含み、
前記集束ずれユーザアップリンクは、前記戻りダウンリンク信号を送信した後に前記戻りダウンリンク信号のビーム重み付け及び地上相互位相同期によって形成されるビームサービスエリアで生じる
ことを特徴とする方法。 - 請求項35に記載の方法において、
前記空間分離ゲートウェイ位置で前記複数の戻りダウンリンク信号を受信するステップと、
前記ゲートウェイ位置で前記戻りダウンリンク信号を同期させて、複数の相互同期戻り信号を生成するステップと、
前記複数の相互同期戻り信号をビーム重み付けして、ビーム重み付け相互同期戻り信号を生成するステップと、
を更に含むことを特徴とする方法。 - 請求項36に記載の方法において、
前記ビーム重み付け相互同期戻り信号は、L個のビーム重み付け相互同期戻り信号を含み、
前記形成ビームサービスエリアは、K個のユーザビームを含み、
前記複数の相互同期戻り信号をビーム重み付けするステップは、前記L個のビーム重み付け相互同期戻り信号にL×K個の戻りビーム重みを適用してK個の戻りデータストリームを回復するステップを含む
ことを特徴とする方法。 - 請求項35乃至37の何れか1項に記載の方法において、
前記複数の戻りアップリンク信号を、戻りアップリンク周波数範囲で受信し、
前記複数の戻りダウンリンク信号を、戻りダウンリンク周波数範囲で送信し、
前記生成ステップは、前記戻りアップリンク周波数範囲から前記戻りダウンリンク周波数範囲に変換するステップを含む
ことを特徴とする方法。 - 請求項32、33、36又は37の何れか1項に記載の方法において、
前記受信ステップは、無線中継器によって実行し、
前記同期ステップは、
前記中継器から送信されるビーコン信号を前記ゲートウェイ位置で受信するステップと、
前記ゲートウェイ位置から送信される各ループバック信号を各ゲートウェイ位置で受信するステップと、
前記各受信ループバック信号を前記受信ビーコン信号に各ゲートウェイ位置で位相同期させるステップと、
を含む
ことを特徴とする方法。 - 請求項32乃至39の何れか1項に記載の方法において、
前記ゲートウェイ位置から給電入力信号を受信するステップと、
前記給電入力信号及び記憶クロストーク行列に応じてクロストーク補正給電信号を生成するステップと、
を更に含むことを特徴とする方法。 - 請求項40に記載の方法において、
複数のタイムスロットにわたって、前記集束フィーダアップリンクアンテナ素子の各々にループバックアンテナ素子を連続的に結合し、これによって、前記タイムスロットの各々で、前記タイムスロットに連続的に結合される前記集束フィーダアップリンクアンテナ素子に対応付けられる前記ゲートウェイ位置からのループバックビーコン信号の受信に応じて前記ゲートウェイ位置に繰り返しループバック信号を送信するステップ
を更に含み、
前記複数のタイムスロットにわたって、前記給電入力信号は、前記ゲートウェイ位置における受信として前記繰り返しループバック信号に対応する
ことを特徴とする方法。 - 請求項40に記載の方法において、
複数のタイムスロットにわたって、複数の集束フィーダダウンリンクアンテナ素子の各々にループバックアンテナ素子を連続的に結合し、これによって、前記タイムスロットの各々で、前記ゲートウェイ位置からのループバックビーコン信号の受信に応じて前記タイムスロットに連続的に結合される前記集束フィーダダウンリンクアンテナ素子に対応付けられる前記ゲートウェイ位置に繰り返しループバック信号を送信するステップ
を更に含み、
前記タイムスロットの各々で、前記給電入力信号のうち少なくとも1つは、前記タイムスロットにおける前記ゲートウェイ位置のうち少なくとも1つによる受信として前記繰り返しループバック信号に対応する
ことを特徴とする方法。 - 請求項32乃至39の何れか1項に記載の方法において、
前記ゲートウェイ位置のうち少なくとも1つによって少なくとも1つのユーザ端末から少なくとも1つのプローブ信号を受信するステップと、
前記少なくとも1つのプローブ信号と予想給電信号との比較に応じて少なくとも1つのクロストーク補正給電信号を生成するステップと、
を更に含むことを特徴とする方法。 - 請求項32乃至39の何れか1項に記載の方法において、
少なくとも1つのユーザ端末によって前記ゲートウェイ位置のうち少なくとも1つから少なくとも1つのプローブ信号を受信するステップと、
前記少なくとも1つのプローブ信号と予想ユーザ信号との比較に応じて少なくとも1つのクロストーク補正給電信号を生成するステップと、
を更に含むことを特徴とする方法。
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