JP5006500B2 - 移動プラットホームに双方向データサービスおよび生放送テレビ番組を提供するための方法および装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【技術分野】
この発明は、衛星通信を用いて航空機などの移動プラットホームに生放送のテレビ番組および双方向データサービスを提供するための、全世界規模のシステムに関するものである。
【０００２】
【発明の背景】
我々の社会および経済が依存度を増している広帯域のデータサービスおよび映像サービスは、今までのところ一般に、航空機、船舶、鉄道、自動車などの移動プラットホームに乗っているユーザに対しては容易に利用可能なものではなかった。このようなサービスをあらゆる形態の移動プラットホームに配信するための技術は存在するが、これまでの解決策は一般に極めて高価であり、データレートが低く、かつ／または政府／軍事関係のユーザのごく限られた市場や、或る高級顧客向けの海運市場（すなわち遊覧大型客船）に対してのみ開かれたものであった。
【０００３】
現在のところ、人工衛星のリンクを介して地上のユーザに多種多様なテレビ（ＴＶ）放送サービスが利用可能である。このようなサービスには、民間の固定衛星サービス（ＦＳＳ）または放送衛星サービス（ＢＳＳ）の衛星を介した商用の直接放送衛星（ＤＢＳ）サービス（たとえばDirecTV(R)およびEcho Star(R)）、および再放送映像など特別仕様の映像が含まれる。衛星リンク経由で提供され得るデータサービスには、あらゆる従来のインターネットサービス（ｅメール、ウェブ閲覧、ネット会議等）ならびに企業関係および政府関係の顧客に対する仮想私設網（ＶＰＮ）が含まれる。
【０００４】
これまで、移動プラットホームに生放送ＴＶおよびデータサービスを提供しようとして開発されたシステムでは、限られた成功しか達成されてこなかった。１つの大きな障害は、このような広帯域のデータサービスおよび映像サービスへのアクセスの価格が高いことであった。もう１つの問題はこれまでに開発されたシステムの容量が限られていることであり、異なった番組チャネルまたは異なったデータサービスを各々が同時に要求し得る何十人、あるいは何百人もの人を運ぶ移動プラットホームに対し、この容量では不十分であった。さらに既存のシステムは一般に、旅行中の人々の需要に応じるために拡張することが容易ではない。
【０００５】
現在利用可能ないくつかのサービスは、上述のサービスのうち限られたごく一部を提供するにすぎない。このようなサービスの１つは、移動プラットホーム上のユーザに狭帯域幅のインターネット接続を提供している。他のサービスは、利用可能な直接放送信号からのＴＶ放送サービス（すなわちEcho Star(R)およびDirecTV(R)）を提供、または専用衛星リンク経由の特別仕様のＴＶ放送信号（すなわちAirshow(R)）を提供している。しかし現在のところ、移動プラットホームまたは遠隔プラットホーム上のユーザ群に対し高速（すなわち６４Ｋｂｐｓを上回る速度）のデータネットワークサービスを提供するためのシステムも方法も存在せず、まして、このような高速ネットワークサービスを映像サービスとともに提供するためのシステムも方法も存在していない。
【０００６】
商用の航空路線および遊覧大型客船上で、限られたインターネットデータサービスを提供する事業システムがいくつかある。これらシステムはそのリンク能力において極めて限られたものであり（主に電話通信のために開発された通信リンクを使用）、またサービスは極めて高価（音声接続のためには１分当り約１．００ドルを上回る）である。これらの理由のため、またこのようなシステムに関係する容量上の制限から、このようなシステムの商業上の成功および人気は限定的なものにとどまっていた。
【０００７】
一般に現在の事業システムは、移動プラットホームへの双方向接続を達成するためにインマルサット衛星通信リンクまたは地上無線通信リンク（すなわち米国航空機電話システム（National Air Telephone System：ＮＡＴＳ））を用いている。これらの接続形態にはいくつかの不都合がある。
【０００８】
１） 接続帯域幅が限られている（一般的に６４Ｋｂｐｓ未満）
２） 全体的なシステム容量が限られている（周波数スペクトルが限られているため）
３） 高価格
インマルサットはＬ帯の周波数スペクトルで動作するが、ここでは旅行中の人々に広帯域サービスを提供するのに利用可能な帯域幅および容量が極めて少ない。ＮＡＴＳベースの解決策（すなわちGTE Airfone(R)、AT&T Claircom）は、座席背面に取付けられた電話を使用する国内航空路線利用客にはなじみのものであるが、これが提供する容量もやはり、Ｌ帯での動作のため極めて限られたものにすぎない。これらのシステムにはさらに、陸の上方でしか接続が可能ではないという問題もある。
【０００９】
現在の移動プラットホームの接続方法は本来的に狭帯域であるため、通常のネットワークの業務が不可能となる程度までデータの流れが制限されてしまう。一般的にこの接続は、ユーザのコンピュータと、空対地または船舶対沿岸の電話システムとの間で、標準的なコンピュータ電話モデムを使用することで達成される。このやり方では、各ユーザは自分のネットワークセッションの期間中、通信チャネル一杯を排外的に使用し、電話システムの中のこの部分を他の人々が用いることを事実上妨げる。
【００１０】
いくらか注目を浴びてきたもう１つのサービスは、移動プラットホーム上のユーザに対し、予め記憶されたワールド・ワイド・ウェブのコンテンツを提供するサービスである。このサービスは、移動プラットホーム上に配置されるサーバであって、移動プラットホーム上のユーザに対し、単純なタッチスクリーンのインターフェイスを通じてその記憶したコンテンツを提供するためのものを組込むことを想定している。サーバ上に配置されるコンテンツは、航空機が空港ゲートで駐機されている、または船舶が港に着けられているなど、移動プラットホームが活動中でない間に、数週間に１回更新されることになる。移動プラットホーム上でのデータ更新は、ＣＤＲＯＭのロードまたはサーバ上のハードドライブの取替えによって行なわれる。このサービスで移動プラットホーム上に記憶されるコンテンツは変更可能ではあるが、タイムリーなものとはなり得ない。
【００１１】
以上により、１つ以上の衛星リンクを介し、移動プラットホームにいるユーザに対して生放送テレビ番組および双方向データ通信を提供するための、システムおよび方法を提供する必要が大いにある。より特定的には、１つ以上の移動プラットホームにいる複数のユーザに対して、インターネットデータ通信、ＢＳＳ衛星経由の直接放送衛星サービス、およびＫｕ帯またはＫａ帯の衛星経由の生放送テレビ番組の再放送映像を提供し、しかもこれを、各ユーザがインターネットまたはリアルタイムデータのその他の形態、および見たいと望む特定の生放送番組を、要求および受信できる態様で行なう必要がある。
【００１２】
さらに、数百またはそれ以上の航空機などの移動プラットホームが、複数の独立した中継器を各々が含む複数の衛星と通信できることにより、各移動プラットホームが割当てられた中継器と通信でき、こうして各乗客が双方向でデータ通信を行なうこと、および選択された生放送ＴＶ番組を見ることが可能となる、システムおよび方法を提供する必要がある。
【００１３】
【発明の概要】
この発明は、この発明の好ましい実施例に従い、移動プラットホームにテレビサービスおよびデータサービスを提供するための方法および装置に向けられる。好ましい一実施例で、この発明のシステムは地上部を利用し、これは、映像およびデータコンテンツを受信し、それに従って無線周波数信号を用いて、地上アンテナ経由で宇宙部へコンテンツを送信するためのものである。宇宙部は衛星を含み、これは少なくとも１つの中継器、より好ましくは複数の独立した中継器を組込み、この衛星は、地上部のアンテナから送信された無線周波数（ＲＦ）信号を受信し、衛星にある中継器を用いて少なくとも１つの移動システム、より一般的には極めて多数の移動システムへ、これらの信号を中継する。各移動システムは移動プラットホーム（たとえば航空機、船舶等）に配置され、衛星中継器の中の少なくとも１つからＲＦ信号を受信し、中継された映像およびデータコンテンツを個々のユーザに対して、ユーザが行なった選択に従い配信する。このように各ユーザは、自分が特定的に選択または要求した映像番組および／またはデータコンテンツのみを受信する。
【００１４】
任意に、しかし好ましくは、地上部はインターネットサービスプロバイダとの少なくとも１つの専用リンクを含む。さらに、１つ以上の専用リンクがさまざまな個人／企業イントラネットアカンウトに与えられ得る。さらに、生放送テレビ番組およびその他のデータの宇宙部への送信を制御するために、地上部にあるコンテンツ管理センターがそのネットワークオペレーションセンターと通信する。
【００１５】
地上局から移動プラットホームへ送られる情報すべては、衛星中継器の受信可能領域全体にわたって放送される。各衛星は、静止軌道（ＧＳＯ）または非静止軌道（ＮＧＳＯ）に配置される。各移動プラットホーム上にいる複数のユーザに対して多重同時アクセスを提供するために、パケットの多重化を用いることが好ましい。
【００１６】
移動システムは、その割当てられた中継器と双方向の通信を達成するのに好適なアンテナシステムを組込む。好ましい一形態では、アンテナシステムは移動プラットホームによって運ばれる操縦アンテナを含み、これは受信可能領域内で衛星とＲＦ信号を送受信するためのものである。アンテナシステムは受信機と結合され、これは受信したＲＦ信号を復号および復調して、デジタル映像および音声信号、ならびにデータコンテンツ信号を生成する。好ましくは、これらの信号はパケットの形で与えられ、ルータへ送り込まれてここでフィルタ処理され、こうして移動プラットホーム上のユーザによって選択／要求されたコンテンツのみがユーザに配信される。この文脈でユーザは、乗客、機室乗務員、操縦室乗務員、整備乗務員、および人間でない存在、たとえば無人データサービスなどとして定義される。配信システムはデータコンテンツを、独立に各ユーザと関連付けられたアクセス局にいる正しいユーザへ、または移動プラットホーム全体にわたり配置される専用の構成要素（たとえば頭上のモニタ）へ、直接にルーティングする。こうして各ユーザまたは搭乗者は自分が要求した特定のデータコンテンツ（すなわちデータまたはＴＶ番組）のみを受信するか、またはデータコンテンツは単に移動プラットホームにいる乗客すべてに提供され得る。
【００１７】
このようにこの発明の方法および装置によって、複数の独立した移動プラットホーム間で双方向データ通信を行なうことができ、各移動プラットホームにいる各ユーザは、リアルタイムでインターネットデータまたはその他の形態のデータを独立に要求および入手することができる。さらにこの発明によって、ユーザは選択した生放送ＴＶ番組チャネルを、独立に要求して見ることができる。
【００１８】
【好ましい実施例の詳細な説明】
この発明のさまざまな利点は、前掲の特許請求の範囲および以下の詳細な説明を熟読し、添付の図面を参照することにより、当業者にとって明らかとなるであろう。
【００１９】
図１を参照すると、この発明の好ましい実施例に従うシステム１０が示され、これは、１つ以上の別個の受信可能領域１４ａおよび１４ｂにある複数の移動プラットホーム１２ａ〜１２ｆとデータコンテンツをやり取りするためのものである。システム１０は一般に、地上部１６と、宇宙部１７を形成する複数の衛星１８ａ〜１８ｆと、各移動プラットホーム１２上に配置された移動システム２０とを含む。移動プラットホームは航空機、遊覧大型客船、またはその他移動するどのような乗物も含むことができる。したがって、ここに移動プラットホーム１２を図面で航空機として例示し、以下の説明全体にわたり移動プラットホームを航空機として参照していることは、システム１０の適用可能性を航空機のみに限定するものと解釈されるべきではない。
【００２０】
宇宙局１７は、各受信可能領域１４ａおよび１４ｂの各々において、各領域に受信可能性を提供するのに必要な任意の数の衛星１８を含み得る。衛星１８ａ，１８ｂ，１８ｄ，１８ｅはＫｕ帯またはＫａ帯の衛星であることが好ましい。衛星１８ｃおよび１８ｆは放送衛星サービス（ＢＳＳ）衛星である。さらに、衛星１８の各々は静止軌道（ＧＳＯ）または非静止軌道（ＮＧＳＯ）に位置付けられる。この発明で用いられ得る可能なＮＧＳＯ軌道の例には、周回低軌道（ＬＥＯ）、周回中軌道（ＭＥＯ）および楕円軌道（ＨＥＯ）が含まれる。衛星１８の各々は少なくとも１つの無線周波数（ＲＦ）中継器、より好ましくは複数のＲＦ中継器を含む。たとえば衛星１８ａは、４つの中継器１８ａ₁〜１８ａ₄を有するものとして例示されている。ここに例示する他の衛星１８の各々は、受信可能領域で作動すると予想される数の移動プラットホーム１２に対処するのに必要なだけ、より多数または少数のＲＦ中継器を含み得ることが理解されるであろう。中継器は、航空機１２と地上部１６との間の「ベントパイプ」通信を提供する。これら通信リンクに用いられる周波数帯域は、およそ１０ＭＨｚから１００ＧＨｚまでのあらゆる無線周波数帯域を含み得る。中継器は好ましくは、固定衛星サービスＦＳＳまたはＢＳＳ衛星について連邦通信委員会（ＦＣＣ）および国際電気通信連合（ＩＴＵ）により指定された周波数帯域による、Ｋｕ帯の中継器を含む。さらに、異なった種類の中継器を採用することもでき（すなわち各衛星１８は、同一種の複数の中継器を含む必要はなく）、各中継器は異なった周波数で作動することができる。中継器１８ａ₁〜１８ａ₄の各々はさらに、受信可能である広い地理的な領域、高い実効等方向放射電力（ＥＩＲＰ）、および高い利得／雑音温度（Ｇ／Ｔ）を含む。
【００２１】
図１をさらに参照すると、地上部１６は地上局２２を含み、この地上局２２はコンテンツセンター２４およびネットワークオペレーションセンター（ＮＯＣ）２６と双方向で通信する。２つ以上の別個の受信可能領域がサービスのために必要である場合には、第２の受信可能領域１４ｂに配置される第２の地上局２２ａを用いることもできる。この場合には、地上局２２ａもまた、ＮＯＣ２６との通信リンクを確立するための地上リンクまたはその他の任意の好適な手段によって、ＮＯＣ２６と双方向で通信することになる。地上局２２ａはコンテンツセンター２４ａとも双方向で通信する。ここでの議論のために、受信可能領域１４ａで行なわれる作動との関連でシステム１０を説明する。しかしながら、衛星１８ｄ〜１８ｆについて同一の作動が受信可能領域１４ｂで行なわれることが理解されるであろう。さらにこの発明は、上述の態様で任意の数の受信可能領域１４へ拡張可能であることが理解されるであろう。
【００２２】
地上局２２は、衛星１８ａおよび１８ｂにデータコンテンツを送信するのに必要なアンテナおよび関連のアンテナ制御電子機器を含む。地上局２２のアンテナはさらに、受信可能領域１４ａ内の各航空機１２の各移動システム２０から発して中継器１８ａ₁〜１８ａ₄により中継されたデータコンテンツを受信するのにも用いられ得る。地上局２２は受信可能領域１４ａ内であればどこに配置されてもよい。同様に、地上局２２ａが組込まれていれば、これも第２の受信可能領域１４ｂ内のどこに配置されてもよい。
【００２３】
コンテンツセンター２４は、さまざまな外部のデータコンテンツプロバイダと通信し、これが受信した映像およびデータ情報の地上局２２への伝送を制御する。好ましくはコンテンツセンター２４は、インターネットサービスプロバイダ（ＩＳＰ）３０、映像コンテンツ源３２および公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）３４と交信する。任意には、コンテンツセンター２４はさらに１つ以上の仮想施設網（ＶＰＮ）３６と通信する。ＩＳＰ３０は、インターネットへのアクセスを各航空機の各搭乗者に提供する。映像コンテンツ源３２は、たとえばケーブルニュースネットワーク（Ｒ）（ＣＮＮ）およびＥＳＰＮ（Ｒ）などの生放送テレビ番組を提供する。ＮＯＣ２４は、伝統的なネットワーク管理、ユーザ認証、課金、顧客サービス、および請求書作成発送を行なう。第２の受信可能領域１４ｂにある地上局２２ａに関連のコンテンツセンター２４ａもまた、ＩＳＰ３８、映像コンテンツプロバイダ４０、ＰＳＴＮ４２、および任意にはＶＰＮ４４と通信することが好ましい。衛星リターンリンクについての代替案として、航空機電話システム２８を任意に含めることもできる。
【００２４】
次に図２を参照して、各航空機１２に配置された移動システム２０を以下に詳細に説明する。各移動システム２０は、ルータ／サーバ５０（以下「サーバ」）の形のデータコンテンツ管理システムを含み、これは通信サブシステム５２、制御ユニットおよび表示システム５４、ならびにローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）５６の形の配信システムと通信する。任意には、サーバ５０はさらに、米国航空機電話システム（ＮＡＴＳ）５８、乗務員情報サービスシステム６０、および／または機内娯楽システム（ＩＦＥ）６２と接続して作動するように構成され得る。
【００２５】
通信サブシステム５２は、送信機サブシステム６４および受信機サブシステム６６を含む。送信機サブシステム６４は、サーバ５０から送信アンテナ７４へ、データコンテンツ信号を符号化、変調、および周波数を高くして変換するための、符号器６８、変調器７０およびアップコンバータ７２を含む。受信機サブシステム６６は、受信アンテナ８２で受信された信号を、ベースバンド映像信号および音声信号、ならびにデータ信号となるように復号、復調、および周波数を低くして変換するための、復号器７６、復調器７８、およびダウンコンバータ８０を含む。ここではただ１つの受信機サブシステム６６を示すが、一般的には、複数のＲＦ中継器からのＲＦ信号の同時受信を可能にするために、複数の受信機サブシステム６６を含めることが好ましいと理解されるであろう。複数の受信機サブシステム６６を示すとすれば、これに対応する複数の構成要素７６〜８０もまた必要となるだろう。
【００２６】
受信機サブシステム６６が受信した信号は次にサーバ５０に入力される。移動システム２０のサブシステムすべてを制御するために、システムコントローラ８４が用いられる。具体的に、システムコントローラ８４は信号をアンテナコントローラ８６に供給し、これは受信アンテナ８２を電子的に操縦するために用いられ、これにより受信アンテナを特定の一衛星１８（以下「目標」衛星と呼ぶ）に向けて維持する。送信アンテナ７４は受信アンテナ８２のスレーブとなり、こうしてこれもまた目標衛星１８を追跡する。移動アンテナの種類によっては、同じ開口から送信と受信とが可能であることが理解されるであろう。この場合には、送信アンテナ７４および受信アンテナ８２は組み合わされて単一のアンテナとなる。
【００２７】
さらに図２を参照すると、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）５６は、サーバ５０と、航空機１２ａ上の各々の座席の場所と関連付けられた複数のアクセス局８８とのインターフェイスを取るために用いられる。各アクセス局８８は、サーバ５０と、ユーザのラップトップコンピュータ、携帯情報端末（ＰＤＡ）またはユーザのその他のパーソナルコンピュータ装置とを直接インターフェイスするのに用いられ得る。アクセス局８８の各々はさらに、座席背面に取付けられたコンピュータ／ディスプレイも含むことができる。ＬＡＮ５６は、ユーザのコンピュータ装置とサーバ５０との間の双方向データ通信を可能にし、こうして各ユーザは、航空機１２にいる他のユーザとは独立に、所望のテレビ番組チャネルを要求、所望のウェブサイトにアクセス、自分のｅメールにアクセス、またはその他の多種多様な作業を行なうことができる。
【００２８】
受信アンテナ８２および送信アンテナ７４は、どのような形態の操縦アンテナをも含み得る。好ましい一形態でこれらアンテナは、電子的に走査されるフェーズドアレイアンテナを含む。フェーズドアレイアンテナは、空力抵抗が重要な問題である航空用途に対して特に適切である。この発明で用いるのに適切な電子走査フェーズドアレイアンテナの特定の一形態は、ザ・ボーイング・カンパニーに譲渡された米国特許第５，８８６，６７１号に開示されている。
【００２９】
再び図１を参照し、システム１０の作動について、データコンテンツは好ましくは、インターネットプロトコル（ＩＰ）パケットへフォーマットされてから、地上局２２により、または各移動システム２０の送信アンテナ７４から送信される。ここでの議論のため、ＩＰパケットの形のデータコンテンツを地上局２２から送信することを「フォワードリンク」送信と呼ぶ。さらに、ユニキャスト、マルチキャストおよびブロードキャスト伝送を用いて、受信可能領域１４ａ内で作動する航空機１２の各々へデータコンテンツを同時に与えることができるように、ＩＰパケットの多重化を採用することが好ましい。
【００３０】
中継器１８ａ₁〜１８ａ₄の各々が受信したＩＰデータコンテンツパケットは次に、中継器によって、受信可能領域１４ａ内で作動する各航空機１２へ中継される。受信可能領域１４ａにわたって多数の衛星１８を例示するが、米国の大陸部全体を覆う区域に対して、現在は単一の衛星で受信可能性を提供できることが理解されるであろう。したがって、受信可能領域の地理的な大きさと、領域内で予想される移動プラットホームの交通量とに依存して、全領域に受信可能性を提供するには単一の中継器を組込む単一の衛星だけでよいこともあり得る。米国の大陸部以外の別個の受信可能領域には、ヨーロッパ、南／中央アメリカ、東アジア、中東、北大西洋などが含まれる。米国大陸部よりも大きなサービス領域では、領域内の完全な受信可能性を提供するために、１つ以上の中継器を各々が組込む複数の衛星１８が必要となることもあると予想される。
【００３１】
受信アンテナ８２および送信アンテナ７４の各々は、その関連付けられた航空機１２の胴体の上部に配置されることが好ましい。各航空機の受信アンテナ７４は、符号化されたＲＦ信号のＲＦ伝送全体を受信し、これは中継器１８ａ1〜１８ａ4の中の少なくとも１つからのＩＰデータコンテンツパケットを表わす。受信アンテナ８２は水平偏波（ＨＰ）信号および垂直偏波（ＶＰ）信号を受信し、これらは受信機６６の中の少なくとも１つに入力される。２つ以上の受信機６６が組込まれていれば、一受信機は、これが向けられている目標衛星１８で運ばれる特定の中継器１８ａ1〜１８ａ4と共に用いられるように指定される。受信機６６は符号化されたＲＦ信号を復号し、復調し、周波数を低くして変換することにより、映像信号および音声信号、ならびにデータ信号を生成し、これらはサーバ５０に入力される。サーバは、航空機１８上のユーザに対して意図されていないあらゆるデータコンテンツをフィルタ処理して破棄し、残ったデータコンテンツをＬＡＮ５６経由で適当なアクセス局８８に送る。この態様で各ユーザは、番組またはその他の情報のうち、自分が要求していた部分のみを受信する。こうして各ユーザは、航空機１２ａ上にいる他のユーザすべてから独立して、所望の番組チャネルを要求して受信、ｅメールにアクセス、インターネットにアクセス、およびその他のデータ転送作業を実行することが自由にできる。
【００３２】
この発明の利点は、システム１０が生放送テレビ番組（たとえばニュース、スポーツ、天気、娯楽など）のＤＢＳ伝送も受信できることである。ＤＢＳサービスプロバイダの例にはDirecTV(R)およびEcho Star(R)が含まれる。ＤＢＳ伝送は放送衛星サービス（ＢＳＳ）に指定された周波数帯域で行なわれ、北アメリカでは一般に円偏波である。したがって、北アメリカで放送衛星サービスを受信するために、受信アンテナ８２に対して線形偏波変換器が任意に追加され得る。データサービスを搬送するＦＳＳ周波数帯域と、ＤＢＳ伝送を搬送するＢＳＳ周波数帯域とは、Ｋｕ帯の中で互いに隣接する。システム１０の任意の一実施例では、単一のＫｕ帯の受信アンテナを用いて、ＤＢＳ衛星１８ｃおよび１８ｆからＢＳＳ帯域でＤＢＳ伝送を受信、またはＦＳＳ衛星１８ａまたは１８ｂのうち１つからＦＳＳ帯域でデータサービスを受信することができ、または同じ受信アンテナ８２を用いて両方を同時に行なうこともある。多数の衛星１８からの同時受信は、マルチビーム受信アンテナ８２を用いるか、または同じ静止軌道スロットに位置付けられた衛星とともに単一のビーム受信アンテナ８２を用いることによって達成される。
【００３３】
再放送テレビまたはカスタマイズされた映像サービスもまた、移動システム２０により同じ態様で受信および処理される。再放送またはカスタマイズされた映像コンテンツは、映像コンテンツ源３２から入手されて地上局２２経由でＦＳＳ衛星１８ａおよび１８ｂに送信される。映像コンテンツは、コンテンツセンター２４によって伝送のために適当に符号化されてから、地上局２２により放送される。移動システム２０のサーバ５０（図２）で再放送コンテンツに対しいくらかのカスタマイズを行なうことで、特定の市場または航空機１２上のユーザの関心に合わせて広告およびその他の情報コンテンツを調整することもある。
【００３４】
各航空機１２上のユーザに提供される大量のデータコンテンツは、民間のポータルデータコンテンツを用いて提供される。これは各移動システム２０のサーバ５０に保存された１組のＨＴＭＬページとして実現される。コンテンツは、更新された部分を、コンテンツセンター２４に配置される地上サーバから定期的に伝送することで新しく保たれ、これは地上部１６のＮＯＣ２６で制御されるスケジューリング機能に従って行なわれる。サーバ５０は、ユーザログオン情報を受付けてユーザの認証および許可をサポートするように、およびユーザおよびネットワーク課金情報を追跡して請求書作成発送システムをサポートするように容易に構成可能である。認証および課金システムは、地上部１６と通信して、蓄積されたデータを都合のよい間隔でＮＯＣ２６へ転送するように構成され得る。
【００３５】
この発明のシステム１０はさらに、たとえば航空機１２にいるユーザが、サーバ５０でキャッシュに保存されていないデータコンテンツを入手したいと望む場合、またはコンテンツ源が民間ポータルに新しいコンテンツを提供するための通路としてなど、さまざまな目的のために、衛星リンク経由の直接のインターネット接続を提供する。サーバは、最も頻繁に要求されるウェブページをキャッシュで保存するために用いられ、さらに最も頻繁にアクセスされるドメインのドメインネームシステム（ＤＭＳ）ルックアップ表を受け入れるために用いられ得る。ＤＭＳルックアップ表は、コンテンツセンター２４により維持され、移動システム２０上で定期的に更新されることが好ましい。ポータルのキャッシュに保存されたコンテンツのリフレッシュは、飛行中定期的に「押される（pushed）」キャッシュリフレッシュによって、または空港ターミナルのゲートで、航空機１８への任意の形態の有線接続または無線接続を用いて達成することができ、または、航空機１２の乗務員がＣＤＲＯＭを機内に持込んでこれをキャッシュサーバに入れる、手動キャッシュリフレッシュによって達成されることもある。発明１０は、衛星リンクによる、飛行中の定期的に押されるキャッシュリフレッシュ更新を実現している。好ましくは、キャッシュコンテンツのリフレッシュは衛星リンクへの需要が少ない期間に行なわれる。
【００３６】
地上部１６への見通し線のリンクが確立されて物理的なインフラストラクチャが与えられる場合には、システム１０で航空機電話システム２８を任意に採用することもできる。たとえば航空機電話システムを組込む任意の実現例を、低データレートのリターンリンク（２．４ｋｂｐｓから９．６ｋｂｐｓ）のために用いることができる。ヨーロッパおよびアジアなど他の地域には、地上のセルラー式通信リンクを用いて航空機と通信する類似の航空機電話システムがあることが理解されるであろう。航空機電話システム（たとえば北アメリカのＮＡＴＳ）は、電話トラフィックを搬送するように設計されたものであるが、単一のユーザのコールごとのポイント・ツー・ポイントアナログモデムデータを伝えるように適合されている。この発明では、移動システム２０からのリターンリンクトラフィック全体は、サーバ／ルータ５０、スイッチまたはＰＢＸ（図示せず）で組み合わされてから、アナログモデム経由で、または直接デジタルインターフェイス（たとえばＣＥＰＴ−Ｅ１）経由で航空機電話リターンリンクと結合される。ルータ／スイッチから航空機電話システムへの多重同時接続を確立することで、拡張された容量を提供することができる。機上およびＮＯＣルータ間でデータストリームの分割／合流を達成するために、マルチリンクのポイント・ツー・ポイント（ＰＴＰ）データカプセル封じを用いることもある。航空機電話システム経由の多数接続によって、容量が拡張されるのに加え、単一の接続障害に対する許容度が増大する。移動プラットホームが多数の受信可能領域を通過する際、別個の航空機電話システムアンテナ塔間の引渡しは航空機電話システムによって管理され、それぞれの航空および地上ルータ間の接続は自動的に管理される。
【００３７】
この発明で想定される重要な応用例は、地球上で衛星中継器による受信可能性が現在ほとんどない、または全くない海上または遠隔の地域（極地域を含む）の上を長時間飛行する航空機に関するものである。この発明は、全地球規模の受信可能性（極地域を含む）を提供するために、将来海上軌道に打ち上げられる予定のＧＳＯ衛星または新たな配列のＮＧＳＯ衛星とともに作動することができる。
【００３８】
さらに図１を参照して、航空機１２ａから地上局２２へのデータコンテンツの送信を説明する。この送信を「リターンリンク」送信という用語で呼ぶ。アンテナコントローラ８６は、送信アンテナ７４がそのアンテナビームを目標衛星１８ａに向くように維持する。各移動システム２０から地上局２２へと戻る通信に用いられるチャネルは、地上部１６のＮＯＣ２６によって個々に割当てられ動的に管理されるポイント・ツー・ポイントリンクを表わす。システム１０が数百またはそれ以上の航空機１２に対処できるように、所与の衛星１８によって運ばれる各中継器に対して多数の航空機を割当てる必要がある。リターンリンクで好ましい多重アクセス方法は、符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）、周波数分割多重接続（ＦＤＭＡ）、時分割多重接続（ＴＤＭＡ）、またはこれらを組合せたものである。これにより、多数の移動システム２０を単一の中継器１８ａ₁〜１８ａ₄に割当てることができる。移動システム２０を組込む多数の航空機１２が受信可能領域１４ａ内で作動する場合には、必要な中継器の数もこれに従って増加する。
【００３９】
受信アンテナ８２は、アンテナビームを方向付け、かつ受信信号振幅に基づきアンテナの偏波を調節するための、閉ループ追跡システムを実現し得る。送信アンテナ７４は、受信アンテナ８２の方向付けおよび偏波に従属する。これに代わる実現例では開ループの追跡方法を用いることができ、方向付けおよび偏波は、機上の慣性座標単位（ＩＲＵ）を用いた移動プラットホームの位置および姿勢についての知識と、衛星１８の場所についての知識とによって決定される。
【００４０】
符号化されたＲＦ信号は、所与の航空機１２の移動システム２０の送信アンテナ７４から、中継器１８ａ₁〜１８ａ₄のうち割当てられた一中継器に送信され、指定の中継器によって地上局２２へ中継される。地上局２２はコンテンツセンター２４と通信し、ユーザが要求した適当なデータ（たとえばワールドワイドウェブからのコンテンツ、ｅメール、またはユーザのＶＰＮからの情報）を決定および提供する。
【００４１】
さらにシステム１０について考慮すべき問題は、受信アンテナ８２の開口サイズが小さいため、その結果として生じ得る干渉の可能性である。受信アンテナ８２の開口サイズは一般的に、従来の「超小型地上局（ＶＳＡＴ）」アンテナよりも小さい。したがって受信アンテナ８２からのビームは、静止軌道の円弧に沿って隣接する衛星を含めてしまうことがある。この結果、特定の移動システム２０が受信している目標衛星以外の衛星からの干渉が生じるおそれがある。この潜在的な問題を克服するために、システム１０は、隣接する衛星からの干渉を克服する通常未満のフォワードリンクデータレートを用いることが好ましい。たとえばシステム１０は、典型的なＦＳＳのＫｕ帯中継器（たとえばTelstar−６）と、有効な開口が約１７×２４インチ（４３．１８×６０．９６ｃｍ）であるアンテナとを用い、中継器当り少なくとも約５Ｍｂｐｓの好ましいフォワードリンクデータレートで作動する。これと比較すると、典型的なＫｕ帯中継器は通常、従来のＶＳＡＴアンテナを用いておよそ３０Ｍｂｐｓのデータレートで作動する。
【００４２】
標準的なＤＶＢ（Digital Video Broadcast）波形を用いると、フォワードリンク信号は一般に、合計２７ＭＨｚの中継器帯域幅のうち８ＭＨｚ未満を占める。しかし、最大限未満の中継器帯域幅に中継器の電力を集中させると、規制上の問題が生じ得る。ＦＣＣ規制は現在、間隔の狭い衛星間での干渉を防ぐために、中継器からの最大実効等方向放射電力（ＥＩＲＰ）スペクトル密度を規制している。したがって、この発明の好ましい一実施例では、変調器７０でスペクトル拡散変調技術を採用し、周知の信号拡散技術を用いて中継器帯域幅にわたるフォワードリンク信号を「拡散」させる。これにより、中継された信号のスペクトル密度が減少し、こうして２つ以上の移動システム２０間の干渉の可能性がなくなる。
【００４３】
さらに、目標衛星１８に隣接する衛星への干渉を防ぐ規制上の要件を、送信アンテナ７４もまた満たすことが等しく重要である。ほとんどの移動用途で用いられる送信アンテナもまた、従来のＶＳＡＴアンテナ（一般的に直径１メートルの反射アンテナ）よりも小さくなる傾向にある。航空用途に用いられる移動送信アンテナは、空気抵抗が低く、軽量で電力消費が少なく、さらに比較的小さなサイズである必要がある。これらすべての理由から、送信アンテナ７４のアンテナ開口は従来のＶＳＡＴアンテナよりも小さいことが好ましい。ＶＳＡＴアンテナのサイズは、静止軌道の円弧上にある単一のＦＳＳ衛星を照らすのに十分狭いアンテナビームをもたらすようにされる。これは重要なことであるが、それは、ＦＳＳ衛星が静止軌道の円弧に沿って２°の間隔で隔てられるからである。この発明で用いられる送信アンテナ７４のアンテナ開口はこのように通常よりも小さいので、場合によっては静止軌道の円弧に沿って目標衛星に隣接する衛星を照射するために十分広いアンテナビームがもたらされ、干渉の問題を生じさせるおそれがある。この潜在的な問題は、リターンリンク伝送にもスペクトル拡散変調技術を用いることによってなくされる。送信アンテナ７４から送信された信号を周波数において拡散させることによって、隣接する衛星において生じる干渉信号は、信号が干渉するであろうしきい値ＥＩＲＰスペクトル密度を下回る。しかしながら、干渉が問題とならないような角度で所与の受信可能領域内の衛星が間隔付けられれば、スペクトル拡散変調技術は必要ではないことが理解されるであろう。
【００４４】
この発明のシステム１０は、多数の移動プラットホームにいる多数の独立のユーザに対して、双方向データコンテンツ転送を提供するための方法を提供することが理解されるであろう。さらにシステム１０によって、再放送映像サービス、放送映像サービスおよびその他の形態のデータコンテンツなどのデータコンテンツは、地上のデータコンテンツ源にアクセスする、または生放送テレビ番組を見ることを望む人々を乗せた航空機、船舶、またはその他事実上あらゆる形の移動プラットホームなどの極めて多数の移動プラットホームに対して、リアルタイムで提供され得る。さらにこのシステムによって、所与の受信可能領域内にある多数の移動プラットホームは、この所与の受信可能領域内にある１つまたは複数の中継器と通信し、衛星を介して地上制御システムへとデータコンテンツを送り返すことができる。こうして、移動プラットホームにいる個々のユーザは、さまざまな形態のデータコンテンツおよび選択された生放送テレビ番組チャネルを、独立にアクセスおよび入手することができる。重要なことに、この発明のシステム１０は、多数または少数の移動プラットホームに対処するように拡張可能であり、さらに、多くの衛星および多くの受信可能領域にわたって拡張可能である。
【００４５】
当業者であれば、以上の説明より、この発明の広範な教示はさまざまな形態で実現され得ることが理解できるであろう。したがって、この発明はその特定の実施例との関連で記載されているが、この発明の真の範囲はそのように限定されるべきではなく、それは、図面、明細書および前掲の特許請求の範囲を検討することにより、当業者にはその他の変形が明らかとなるであろうからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明のシステムの３つの主要な構成要素を例示する、簡略化されたブロック図である。
【図２】 各移動プラットホームによって運ばれる移動システムを示すブロック図である。

Claims (1)

1. 少なくとも１つの無線周波数（ＲＦ）中継器を有する少なくとも１つの衛星を通じて複数の移動プラットホームにデータコンテンツを提供し、前記ＲＦ中継器を通じて前記移動プラットホームからデータコンテンツを地上制御センターに送信するためのシステムであって、
   各々の前記移動プラットホームと関連づけられ、各々の前記移動プラットホームによって運ばれる独立の移動システムと、
   前記地上制御センターと関連付けられ、前記データコンテンツを表す符号化されたＲＦ信号を前記ＲＦ中継器経由で、前記移動システムに送信するための地上アンテナシステムとを含み、
   各々の前記移動システムは、
   操縦送信アンテナと、操縦受信アンテナと、
   通信サブシステムを含み、前記通信サブシステムは、前記アンテナの各々に応答して、前記受信アンテナによって受信された前記符号化されたＲＦ信号から、ベースバンド映像信号およびデータ信号を生成、および複数の搭乗者の各々が入力したデータ送信信号から、符号化されたＲＦ信号を生成し、前記操縦送信アンテナから送信するためのものであり、各々の前記移動システムはさらに、
   前記移動プラットホーム上の搭乗者に対して、向けられていない前記データコンテンツの部分をフィルタ処理して除去するための、ルータの形態のデータコンテンツ管理システムと、
   前記データコンテンツ管理システムから出力された前記ベースバンド映像信号および前記データ信号を前記搭乗者へ配信するためのネットワークとを含み、前記ネットワークは複数のアクセス局を含み、個々の搭乗者は、前記ベースバンド映像信号および前記データ信号のうち、前記搭乗者が以前に行った情報選択に関する特定のサブ部分のみを受信し、
   前記独立の移動システムはさらに、前記搭乗者の各々が入力した前記信号を、前記アクセス局の各々から前記ＲＦ中継器経由で前記地上アンテナへ送信するように作動する、システム。

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