JP6405167B2 - 機上ビーム形成及び地上処理を用いる衛星通信システムの干渉抑制 - Google Patents

Description

本開示内容は、一般に衛星通信システムに関し、特に、衛星通信システムの干渉抑制に関する。

我々の社会及び経済が、無線通信アクセスにますます依存するようになるにつれて、それは、日常の社会機能のあらゆる面に広がっている。例えば、無線通信は、地上車両、航空機、宇宙船、船舶等の、移動プラットフォームに乗っているユーザにとって、ますます利用されるようになっている。移動プラットフォームの乗客用の無線通信サービスは、例えば、電子メール、及びウェブブラウジング等のインターネットアクセス、テレビ中継、音声サービス、仮想私的ネットワークアクセス、及び他のインタラクティブなリアルタイムサービスを含んでいる。

アクセスが難しい離れたユーザ端末や、例えば、移動プラットフォーム等の移動ユーザ端末用の無線通信プラットフォームは、通信衛星を用いることが多く、前記通信衛星は、離れた地上の又は水上の領域を含むことが多い、大きな地理的領域にサービスカバレッジを提供できる。一般に、基地局（例えば、地上基地局）は、一つ以上の衛星によって、ベントパイプ(bent pipe)を介して、ユーザ端末に情報（例えば、データ）を送信する。より詳細には、基地局は、衛星への順方向リンクに情報を送信し、前記衛星は、情報の受信、増幅、及び一つ以上の固定又は移動ユーザ端末のアンテナへの再送信を行う。ユーザ端末は更に、衛星を介して、基地局にデータを送り戻すことができる。基地局は、ユーザ端末に、インターネット、公衆交換電話網、及び／又は他の公衆又は私的ネットワーク、サーバ、及びサービスへのリンクを提供できる。

最新の衛星、及び他のセルラー通信システムは、ビームレイダウンを提供する複数のスポットビームを利用することが多く、前記ビームレイダウンは、複数のセルに分割可能な地理的領域上にカバレッジを形成する。スポットビームを用いる通信システムでは、二つ以上のセルで同時に、同じ周波数を使用できる。これらのビームは、所定の同極分離（例えば、搬送波対干渉比）の値を維持するように構成し、ビーム間の干渉を最小化できる。これは、空間分離、及び空間再利用と呼ばれる。一つの典型的な用途では、各スポットビームに色を割り当て、周波数重複利用パターンに一致する色パターンが形成される。このため、同じ色を備えた異なるビームによって、同一の周波数を重複利用できる。

複数のシステムは、ビーム形成アンテナを使用し、低側帯波を備えたビーム設計、又は適応ビーム形成技術(adaptive beamforming techniques)を利用することによって、干渉を抑制する。これらのシステムの場合、ビーム形成器は、衛星上で実行する場合も（機上ビーム形成器−ＯＢＢＦと呼ばれることもある）、地上で実行する場合もある（地上ビーム形成器−ＧＢＢＦと呼ばれることもある）。これらの技術の一つの用いるシステムの間には、重要な違いがある。ＯＢＢＦは、衛星のサイズ、及び電力散逸要件によって制限され、高度なビーム形成アルゴリズムの実施を困難にする。一方、ＧＢＢＦは、同様のサイズ、及び電力制限はなく、従って、適応干渉相殺方式(adaptive interference cancellation schemes)などを含む高度なビーム形成アルゴリズムを実施できる。しかし、ＧＢＢＦベースのシステムは、ずっと高いフィーダ帯域幅を必要とし、いくつかの状況では、それらを実施不可能にする場合がある。

システムの性能要件では、衛星の展開される反射アンテナが、理想的な面を備えている（理想的に形成されている）と仮定することが多い。しかし、いくつかのリフレクタのより大きな面、及びそれらを展開したものは、歪みを生じることが多く、非理想的な面をもたらす（非理想的に形成される）。そして、面が、その理想的な形状からずれていると、性能が低下する場合がある。同様に、熱的な効果も、性能を低下させる場合がある。適応ビーム形成技術は、非理想的な形状のリフレクタの影響、及び熱的な影響を低減できる。しかし、これは現在、ＧＢＢＦベースのシステムに限定され、干渉抑制のために、ＯＢＢＦベースのシステムより、これらのシステムが望まれることの方が多い理由を少なくとも部分的に説明できる。

本開示内容の実施形態は、一般に、機上ビーム形成、及び地上処理を用いる衛星通信システムの干渉抑制システム、及び関連の方法を対象とする。本実施形態は、地上の信号処理と共に、機上ビーム形成器（ＯＢＢＦ）を利用して、未知のリフレクタ歪みが存在する場合でも、干渉に対応できる。本実施形態は、地上ビーム形成器ベースの（ＧＢＢＦベースの）システムに比べて、フィーダリンク帯域幅要件が著しく低減される。

衛星通信システムは、衛星及び地上基地局を含み、第一地理的領域の通信用のカバレッジを提供して、前記第一地理的領域の外側の別個の第二地理的領域からの前記通信に対する干渉を抑制するように構成されている。一実施形態によると、衛星が提供され、前記衛星は、機上ビーム形成器（ＯＢＢＦ）、フィードアレイ、及びフィーダリンクアンテナを含んでいる。ＯＢＢＦは、第一地理的領域用の第一スポットビーム及び第二地理的領域用の別個の第二スポットビームを含む複数のスポットビームを生成するように構成されている。フィードアレイは、第一地理的領域用の第一スポットビームの第一信号、及び第二地理的領域用の第二スポットビームの第二信号を受信するように構成されている。第一信号の少なくとも一部は、通信データを含み、第二信号の少なくとも一部は、干渉原因を含んでいる。フィーダリンクアンテナは、第一信号と第二信号を地上基地局に送信するように構成され、前記地上基地局は、第一信号と第二信号を処理し、それに基づいて、通信データを含む第一信号の少なくとも一部に対するあらゆる干渉を抑制するように構成されている。

一例では、第一信号を受信するように構成されたフィードアレイは、通信データを含む第一信号の第一部分及び通信データを含まない第一信号の別の第二部分を受信するように構成されている。この例では、第一信号を送信するように構成されているフィーダリンクアンテナは、第一信号の第一部分と第二部分を送信するように構成されており、地上基地局は、前記第一信号の第二部分及び第二信号を処理し、それに基づいて、前記第一信号の第一部分に対するあらゆる干渉を抑制するように構成されている。

別の例では、第一信号の第二部分を受信するように構成されているフィードアレイは、第一地理的領域における通信が行われない既知の長さの予め設定された周期的時間において、前記第一信号の第二部分を受信するように構成されていてもよい。更に、別の例では、フィードアレイは、第一地理的領域の通信が行われない既知の長さの予め設定された時間において、周波数帯の割り当てられた部分の第一信号の第二部分を受信するように構成してもよい。

一例では、第一信号と第二信号を送信するように構成されているフィーダリンクアンテナは、前記第一信号と第二信号を地上基地局に送信するように構成されていてもよく、前記地上基地局は、前記第一信号と第二信号に基づいて、一つ以上のビームウエイトを計算し、通信データを含む第一信号の少なくとも一部に前記ビームウエイトを印加するように構成されている。

別の実施形態によると、地上基地局が提供される。前記地上基地局は、高周波装置と、前記高周波装置に結合した信号プロセッサを含んでいる。高周波装置は、上で説明したような機上ビーム形成器を含む衛星から第一信号及び別個の第二信号を受信するように構成されている。信号プロセッサは、第一信号と第二信号を処理し、それに基づいて、通信データを含む第一信号の少なくとも一部に対する干渉を抑制するように構成される。

一例では、第一信号を受信するように構成されている高周波装置は、通信データを含む第一信号の第一部分と、前記通信データを含まない第一信号の別の第二部分を受信するように構成されていてもよい。この例では、第一信号と第二信号を処理するように構成されている信号プロセッサは、前記第一信号の第二部分及び第二信号を処理し、それに基づいて、前記第一信号の第一部分に対するあらゆる任意の干渉を抑制するように構成されていてもよい。

別の例では、第一信号の第二部分を受信するように構成されている高周波装置は、第一地理的領域における通信が行われない既知の長さの予め設定された周期的時間において、前記第一信号の第二部分を受信するように構成されていてもよい。更に、別の例では、第一信号の第二部分を受信するように構成されている高周波装置は、第一地理的領域における通信が行われない既知の長さの予め設定された時間において、周波数帯の割り当てられた部分の第一信号の第二部分を受信するように構成されていてもよい。

一例では、信号プロセッサは、ビームウエイト生成器及びビーム形成器を含んでいてもよい。ビームウエイト生成器は、第一信号と第二信号に基づいて、一つ以上のビームウエイトを計算するように構成できる。そして、ビーム形成器は、通信データを含む第一信号の少なくとも一部に、ビームウエイトを印加するように構成できる。

別の実施形態では、第一地理的領域の通信用のカバレッジを構成し、前記通信に対する第二地理的領域からの干渉を抑制することを実現する方法が提供される。本明細書で説明される形態、機能、及び利点は、様々な実施形態で別個に実現でき、更に別の実施形態に組み合わせてもよく、それらの詳細は、以降の説明及び図面を参照しながら確認できる。

従って、一般論として、本開示内容の実施形態を説明するために、ここで添付の図面を参照するが、それらは、必ずしも等倍率では描かれていない。
本開示内容の実施形態による衛星通信システムを示す図である。 本開示内容の一実施形態に従って、各々の別個のカバレッジ、及び干渉領域用のビームレイダウンを含む地理的領域を示す図である。 本開示内容の実施形態による衛星通信システムの概略ブロック図である。 本開示内容の実施形態による各方法の様々な動作を含むフローチャートである。 本開示内容の実施形態による各方法の様々な動作を含むフローチャートである。

本開示内容のいくつかの実施形態を、添付の図面を参照しながら、これ以降に更に十分に説明するが、そこでは、本開示内容の実施形態の一部が示され、全てが示されているわけではない。実際、本開示内容の様々な実施形態は、多くの異なる態様で具現化でき、本明細書で述べられる実施形態に限定されるものと解釈すべきではなく、むしろ、これらの実施形態は、本開示内容が徹底的で完璧になり、当業者に本開示内容の範囲を十分に伝えために提供されるものである。例えば、部品の寸法、又はそれらの間の関係については、本明細書を参照してもよい。それらの及び他の同様の関係は、絶対的な場合もあるし、工学的許容範囲等から生じ得る変動を考慮した近似である場合もある。全体を通して、同様の参照番号は、同様の要素に対して用いられる。

本開示内容は、衛星通信システムの干渉抑制に関する。本明細書で説明されるように、用語「衛星」は、その一般的な意味でも使用されるが、他の種類の中継器及び分配装置を含み、それらは、様々な例において、地上又は移動プラットフォーム（例えば、地上車両、航空機、宇宙船、船舶）の機上に配置できる。従って、実施形態の通信システムは、一つ以上の「衛星」を含むように示され、説明されるが、本用語は、一つ以上の中継器、及び分配装置を含むように、より広く使用できる。

図１は、本開示内容の様々な実施形態における衛星通信システム１００の一例を示している。図示されたように、衛星通信システムは、一つ以上の衛星１０２、一つ以上の衛星地上基地局１０４、及び複数のユーザ端末１０６を含んでいてもよい。ユーザ端末は、小型手持ち端末１０６ａ、中型携帯及び車載端末１０６ｂ、及び／又は大型航空及び海上端末１０６ｃ等の、様々な異なる種類のものであってもよい。衛星は、基地局と通信を行い、地理的領域１０８（「カバレッジ領域」ともいう場合もある）に通信範囲(coverage for communication)を提供するように構成でき、そこには、前記基地局、及び一つ以上のユーザ端末を配置できる。基地局は、インターネット、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）、パケットデータネットワーク（ＰＤＮ）、公衆地上移動ネットワーク（ＰＬＭＮ）、企業ネットワーク及び政府ネットワーク等の私的ネットワーク、及び／又は他のサーバ及びサービス等の、一つ以上のネットワーク１１０に結合してもよいし、もしくはその一部であってもよい。

様々な例では、衛星１０２及び基地局１０４は、ユーザ端末１０６及びネットワーク１１０との間で通信を行うことができる。この点では、基地局は、ネットワークから情報（例えば、データ）を受信し、前記情報を衛星に送信する。衛星は更に、スポットビーム(spot beams)にて一つ以上のユーザ端末に前記情報を送信又は中継できる。逆に、例えば、衛星は、ユーザ端末から情報を受信し、前記情報を基地局に送信し、前記基地局は更に、情報をネットワークに送信又は中継できる。この種の通信は、「ベントパイプ(bent-pipe)」通信とも呼ばれる。しかし、当然のことながら、実施形態は、機上パケット切替えを備えているもの等の、他の種類の衛星システムにも適用できる。

衛星通信システム１００の衛星１０２は、カバレッジ領域１０８用のビームレイダウン(beam laydown)を提供する複数のスポットビームを利用してもよい。ビームレイダウンは、複数のセルに分割でき、そのビームは、各セルをカバーできる。各ビームには、いくつかのビーム識別手段（beam indicia）を割り当て、衛星の周波数重複利用パターン(frequency reuse pattern)に一致するパターンを生成できる。いくつかの例では、ビーム識別手段は、色又はセルであってもよく、英字、数字、又は英数字であってもよい。本開示内容の実施形態では、衛星は、二つ以上のセルに対して、同時に同じ周波数を使用できる。すなわち、衛星は、同じ色を備えている異なるビームの同じ周波数を重複利用できる。一例では、重複利用距離(reuse distance)は、一つのビームの中心から、同じ色を備えている別のビームの縁部までをいう。

様々な例では、様々なスポットビームにて衛星が受信する信号は、別個の、第二地理的領域１１２（「干渉領域」とも呼ばれる）から干渉を受ける可能性があり、第二地理的領域１１２は、カバレッジ領域１０８の外側にあり、干渉領域１１２からの干渉は、何らかの発信源１１４から発生している可能性がある。背景技術の項で説明したように、最近のセルラ通信システムの中には、ビーム形成アンテナを用いて、低側帯波を備えているビーム設計、又は適応ビーム形成技術(adaptive beamforming techniquies)を用いることによって、干渉を抑制するものがある。適応ビーム形成を実施するために、これらのシステムは、機上ビーム形成器（ＯＢＢＦ）又は地上ビーム形成器（ＧＢＢＦ）を用いることが多い。これらのビーム形成器は、各々、利点のみらならず、欠点も有する。本開示内容の実施形態のセルラー通信システム１００は、機上ビーム形成、及び地上処理を用いる干渉抑制用の技術を利用でき、それによって、ＯＢＢＦベースのシステム、及びＧＢＢＦベースのシステムの両方の利点を実現し、それらの欠点をなくす（又は低減する）ことができる。

実施形態の干渉抑制を可能にするために、衛星１０２は、カバレッジ領域１０８用の第一スポットビーム（「通信ビーム」ともいう）と、干渉領域１１２用の別個の第二スポットビーム（「補助ビーム」ともいう）とを含む、複数のスポットビームを生成するように構成したＯＢＢＦを備えていてもよい。衛星は、カバレッジ領域用の通信ビームの第一信号（「通信信号」ともいう）と、干渉領域用の補助ビームの第二信号（「補助信号」とも呼ばれる）とを受信できる。通信信号の少なくとも一部は、通信データを含み、補助信号の少なくとも一部は、干渉信号を含む。衛星は、通信信号と補助信号を基地局１０４に送信でき、基地局１０４は、それから、通信信号を含む通信信号の少なくとも一部に対するあらゆる干渉を抑制するように構成される。

図２は、カバレッジ領域２０２（例えば、カバレッジ領域１０８）を含む地理的領域２００と、前記カバレッジ領域の外側にある別個の干渉領域２０４（例えば、干渉領域１１２）を示している。実施形態の衛星は、カバレッジ領域用の第一ビームレイダウン２０６を提供する通信ビームを生成するように構成したＯＢＢＦを含んでいてもよく、前記レイダウンは、複数の第一セル２０８に分割できる。同様に、ＯＢＢＦは、干渉領域用の第二ビームレイダウン２１０を提供する補助ビームを生成するように構成でき、前記レイダウンは、複数の第二セル２１２に分割できる。衛星は、第一周波数帯にある通信信号を受信し、前記第一周波数帯において、通信ビームを周波数重複利用パターンに配置する。衛星は更に、第二周波数帯にある補助信号を受信し、前記第二周波数帯において、補助ビームを周波数重複利用パターンに配置する。いくつかの例では、第二周波数帯は、第一周波数帯の一つ以上の部分であってもよく、干渉領域とカバレッジ領域の相対的なサイズ、及び各々をカバーするために必要なセルの数に依存して決まることになる。

図３は、図１の衛星通信システム１００に対応する一例として、衛星通信システム３００をより詳細に示している。図示のように、衛星通信システムは、一つ以上の衛星３０２、一つ以上の衛星地上基地局又はゲートウェイ局３０４、及び複数のユーザ端末３０６を含んでいてもよく、それらは、それぞれ、衛星１０２、地上基地局１０４、及びユーザ端末１０６の一例である。ゲートウェイ局は、一つ以上のネットワーク３０８（例えば、ネットワーク１１０）から情報（例えば、データ）を受信し、所定の周波数帯（例えば、Ｋｕ帯）の一つ以上のフィーダリンク(feeder link)３１０を介して、衛星に前記情報を送信することも、その逆を行うこともできる。図のように、ゲートウェイ局は、地上制御ネットワーク（ＧＣＮ）３１２を含んでいてもよく、ＧＣＮ３１２は、例えば、ネットワークとの通信を可能なように構成した衛星ベースのサブシステム（ＳＢＳＳ）及びコアネットワーク（ＣＮ）を含んでいてもよい。ゲートウェイ局は更に、高周波（ＲＦ）装置（ＲＦＥ）３１４及び、後に説明するように、衛星からの所望の通信信号に対する干渉を抑制するように構成した地上信号プロセッサ３１６を含んでいてもよい。

衛星３０２は、ゲートウェイ局３０４から一つ以上のユーザ端末３０６に情報を送信又は中継することも、その逆を行うこともできる。衛星は、フィーダリンクアンテナ３２０を保持している通信プラットフォーム３１８、又はペイロード(pay load)を含んでいてもよ。衛星は、フィーダリンクアンテナにて、ゲートウェイ局３０４から信号を受信することができる。また、前記衛星は、フィーダリンクアンテナから、フィーダリンク３１０を介して、ゲートウェイ局に信号を送信することもできる。同様に、通信プラットフォームは、一つ以上のユーザ端末との通信用のアンテナフィード素子３２２のアレイ、及び選択的に位相アレイ又はリフレクタ３２４を含むアンテナシステムを保持してもよい。

リフレクタ３２４は、単一のリフレクタであっても、複数のリフレクタであってもよく、放物面又は他の適切な面を備えている任意の適切なサイズのものであってもよい。様々な例では、リフレクタは、直径２２ｍの程度の大きさであってもよく、より狭いスポットビームの形成、及び最大限の周波数重複利用を可能とすることもできる。一例では、リフレクタは、メッシュ材料から形成した面を備えていてもよく、収納状態から展開状態に外向きに引っ張ることができ、前記展開状態では、その面は、放物面を形成できる。いくつかの例では、この展開は、コーナーヒンジ(corner hinges)に配置した独立制御可能な駆動モータによって駆動でき、前記駆動モータは、繋ぎ部を引っ張るために必要なトルクを供給し、リフレクタを展開できる。

通信プラットフォーム３１８は、フィーダリンクアンテナ３２０とフィードアレイ３２２の間に適切な回路３２６を含み、衛星３０２によって送受信される信号を処理するように構成できる。この回路は、スポットビームを生成するように構成したＯＢＢＦ３２８を含んでいてもよく、当該スポットビームにより、フィードアレイは、所定の周波数帯（例えばＬ帯）にある一つ以上のユーザリンクを介して、信号を送受信できる。いくつかの例では、回路は、順方向（信号送信用）のビームと、逆方向（信号受信用）のビームの両方を生成するように構成した単一のＯＢＢＦを含んでいてもよい。他の例では、回路は、順方向と逆方向の各々のビームを生成するように構成した別個のＯＢＢＦを含んでいてもよい。

上で示したように、スポットビームは、一つ以上のビームレイダウンを提供でき、前記ビームレイダウンは各々、複数のセルに分割できる。より詳細には、スポットビームは、カバレッジ領域用の第一ビームレイダウンの通信ビーム３３０を含んでいてもよく、ユーザ端末３０６は、前記カバレッジ領域内に配置できる。スポットビームは更に、干渉領域用の第二ビームレイダウンの補助ビーム３３２を含んでいてもよく、一つ以上の干渉発信源３３４（例えば、発信源１１４）は、前記干渉領域内に配置できる。

スポットビームを生成するように構成されているＯＢＢＦ３２８は、一つ以上のビーム係数、ビームウエイト(beam weights)等（総括して「ビームウエイト」という）に従って、アレイ３２２の各フィード素子への各経路の振幅及び位相を調整するように構成してもよい。フィード素子への経路は、本明細書では「素子経路」とも呼ばれ、従って、ＯＢＢＦは、前記ＯＢＢＦの各ポート（「ビームポート」とも呼ばれる）を介して、前記フィード素子に出力されるビームを生成する。

様々な例では、ビームウエイトを生成し、ＯＢＢＦ３２８に読み込むことも、もしくはＯＢＢＦ３２８で受信することもできる。ビームウエイトは、複数の異なる方法で生成できる。一例では、ビームウエイトは、ビームウエイト生成器（ＢＷＧ）等の演算装置によって生成することも、別の演算装置によってオフラインで生成し、ＢＷＧ内に読み込むこともでき、前記ＢＷＧから、ビームウエイトをＯＢＢＦに読み込むことができる。ＯＢＢＦは、ビームウエイトを用いて、各セルに対応するビームを形成し、各ビームポートを介して、フィード素子３２２に前記ビームを出力する。

ＯＢＢＦ３２８に加えて、通信プラットフォーム３１８の回路３２６は更に、フィーダリンクアンテナ３２０とフィード素子３２２の間の信号の増幅、アップコンバート、ダウンコンバート、及び／又は経路指定を行うように構成した回路を含んでいてもよい。例えば、回路は、フィーダリンク帯（例えば、Ｋｕ帯）信号とユーザリンク帯（例えば、Ｌ帯）信号の間で、信号の経路指定を行うように構成した一つ以上のチャネライザ(channelizers)（例えば、順方向、及び逆方向チャネライザ）を含んでいてもよい。回路は、ハイブリッドマトリクス(matrix)−結合器間の変換に従って、フィード素子のうちの順方向の素子に信号を分配するように構成したハイブリッドマトリクスを含んでいてもよい。そして、いくつかの例では、回路は、アンテナ利得を印加し、ユーザリンクをユーザ端末３０６に対して「閉じる」ように構成した回路を含んでいてもよい。

特に逆方向において、いくつかの例では、ユーザ端末３０６からの通信信号と、干渉発信源３３４からの補助信号は、衛星３０２にて受信でき、リフレクタ３２４から反射させ、フィード素子３２２うちの戻り用の素子で受信できる。通信及び補助信号は、増幅、ダウンコンバート、及びＯＢＢＦ３２８への経路指定される。ＯＢＢＦ３２８は、前記通信及び補助信号を受信するために、それぞれ通信ビーム３３０と補助ビーム３３２を生成するように構成されている。この点では、ＯＢＢＦは、適切なビームウエイト、又は一組のビームウエイトを印加して、通信及び補助信号を増大してもよい。通信及び補助信号は、チャネライザを通過させられ、ユーザリンク帯信号とフィーダリンク帯信号の間で信号を経路指定される。通信及び補助信号は、アップコンバートし、フィーダリンク３１０におけるフィーダリンクアンテナ３２０を介して、ゲートウェイ局３０４に送信される。

ゲートウェイ局において、通信及び補助信号は、ＲＦＥ３１４を介して、信号プロセッサ３１６に受信される。信号プロセッサは、通信及び補助信号を処理し、それに基づいて、通信信号のうちの少なくともユーザ端末３０６からの通信データを保持している部分に対する、あらゆる干渉（干渉発信源３３４からの）を抑制する。いくつかの例では、信号プロセッサは、ＢＷＧ３３６とビーム形成器（ＢＦ）３３８を含み、通信及び補助信号を処理し、複数の異なる適応ビーム形成技術のいずれかを利用するなどして、通信信号から干渉を抑制する。この場合、ＢＷＧは、通信及び補助信号に基づいて、一つ以上のビームウエイトを計算するように構成され、ビーム形成器は、通信信号のうちの少なくとも通信データを保持している部分に、前記ビームウエイトを適用するように構成される。通信信号は、その後ＧＣＮ３１２からネットワーク３０８に送られ、処理及び経路指定を受けることになる。

信号プロセッサ３１６によって実行される信号処理は、補助ビーム３３２からの補助信号を利用して、干渉相殺を実行できるという点で、性質上は適応型といえよう。その結果、信号処理によって、リフレクタ３２４に関連したあらゆる歪みを補償でき、その結果、固定ＧＢＢＦ方式を用いるシステムに比べて、干渉抑制性能を向上することができる。

いくつかの例では、通信データが含まれない通信信号（通信ビーム３３０からの信号）を用いて、干渉抑制用の信号処理を実行することが望ましい。そこで、いくつかの例では、通信信号が、通信データを搬送する第一部分と、通信データのない別の第二部分を含むように設計してもよい。これは、複数の異なる方法のいずれかを利用して実現できる。その方法の一つでは、ユーザ端末が、ある期間、及び／又は周波数帯について通信を停止するように構成し（そのため通信データは含まれない）、その一方で衛星３０２は、各通信ビーム３３０に含まれる通信信号（これらの信号が第二部分となる）を受信し続けるようにする。例えば、ユーザ端末３０６は、ある割り当てられたタイムスロットのような既知の長さのスケジュールされた周期的時間中、戻り方向で通信を停止するように構成してもよい（そのため通信データは含まれない）。別の例では、ユーザ端末は、既知の長さのスケジュールされた時間中、周波数帯の割り当てられた部分の戻り方向の通信を停止するように構成してもよい。これらの及び他の同様の例では、信号プロセッサ３１６は、通信信号の第二部分と補助信号を処理し（例えば、前記通信信号の第二部分と補助信号に基づいて、ビームウエイトを計算し）、それに基づいて、通信信号のうちの通信データを含む第一部分に対するあらゆる干渉を抑制できる（例えば、計算したビームウエイトを、前記通信信号の第一部分に印加する）。

順方向では、ネットワーク３０８からの信号は、ＧＣＮ３１２を介して、（信号プロセッサ３１６とは別個の又はその一部の）ビーム形成器に送信できる。ビーム形成器は、適切なビームウエイト、又は一組のビームウエイトを信号に印加する。いくつかの例では、前記ビームウエイトは、戻り方向に対して、ＢＷＧ３３６によって計算したものに基づいて計算される。その結果、衛星３０２の通信プラットフォーム３１８における順方向の各フィード素子３２２を対象とするいくつかの信号が得られる。次いで、ビーム形成器は、ＲＦＥ３１４を介して、衛星に信号を転送する。衛星は、カバレッジ領域の通信ビーム３３０ににより、適切なユーザ端末３０６に信号を供給する。一例では、衛星は、フィーダリンクアンテナ３２０におけるフィーダリンク３１０にて信号を受信し、増幅、ダウンコンバートを行い、適切な回路３２６を介して、順方向フィード素子に信号を経路指定する。そして、順方向フィード素子から、信号は、カバレッジ領域のセルに向かってリフレクタ３２４から放射され、前記カバレッジ領域で、ユーザ端末は信号を受信する。

図４と５は、本開示内容の実施形態に従って、第一地理的領域の通信用のカバレッジ（例えば、カバレッジ領域１０８、２０２）を提供することと、前記第一領域の外側にある別の第二地理的領域（例えば、干渉領域１１２、２０４）からの干渉を、前記通信から抑制することと、からなる方法４００、５００の各々の様々な動作を含むフローチャートを示している。

まず、図４を参照すると、ブロック４０２に示したように、一形態の方法は、衛星（例えば、衛星１０２、３０２）のＯＢＢＦ（例えば、ＯＢＢＦ３２８）において、第一地理的領域用の第一スポットビーム（通信ビーム）と、第二地理的領域用の別個の第二スポットビーム（補助ビーム）とを含む複数のスポットビームを生成することを含んでいる。前記方法は、ブロック４０４に示したように、衛星において、第一地理的領域用の第一スポットビームの第一信号（通信信号）と、第二地理的領域用の第二スポットビームの第二信号（補助信号）を受信することを含んでいる。第一信号の少なくとも一部は通信データを含み、第二信号の少なくとも一部は干渉信号を含む。ブロック４０６に示したように、前記方法は、衛星から地上基地局（例えば、地上基地局又はゲートウェイ局１０４、３０４）に第一信号と第二信号を送信することを含み、前記地上基地局は、通信データを含む第一信号の少なくとも一部に対するあらゆる干渉を抑制するように構成されている。

ここで、図５を参照すると、ブロック５０２に示したように、別の形態の方法は、地上基地局（例えば、地上基地局又はゲートウェイ局１０４、３０４）において、第一地理的領域用の第一スポットビームと、第二地理的領域用の第二スポットビームとを含む複数のスポットビームを生成するように構成した機上ビーム形成器（例えば、ＯＢＢＦ３２８）を備える衛星（例えば、衛星１０２、３０２）から、第一信号と、別個の第二信号を受信することを含んでいる。前と同様に、衛星は、第一地理的領域用の第一スポットビームの第一信号と、第二地理的領域用の第二スポットビームの第二信号とを受信するように構成され、前記第一信号の少なくとも一部は通信データを含み、前記第二信号の少なくとも一部は干渉信号を含んでいる。ブロック５０４に示したように、前記方法は、地上基地局において、通信データを含む第一信号の少なくとも一部に対するあらゆる干渉を抑制することを含んでいる。

付記１：第一地理的領域における通信のためのカバレッジを提供して地上基地局との通信を行うとともに、当該通信に対する、前記第一地理的領域の外側にある別個の第二地理的領域からの干渉を抑制するように構成した衛星であって、前記第一地理的領域用の第一スポットビーム及び前記第二地理的領域用の別個の第二スポットビームを含む複数のスポットビームを生成するように構成された機上ビーム形成器と、前記第一地理的領域用の第一スポットビームにて、少なくとも一部に通信データを含む第一信号を受信するとともに、前記第二地理的領域用の第二スポットビームにて、少なくとも一部に干渉原因を含む第二信号を受信するように構成されたフィードアレイと、前記第一信号及び第二信号を地上基地局に送信するように構成されたフィーダリンクアンテナと、を含み、前記地上基地局が、第一信号及び第二信号を処理し、それに基づいて、通信データを含む前記第一信号の少なくとも一部に対するあらゆる干渉を抑制するように構成されている衛星。

付記２：前記第一信号を受信するように構成されている前記フィードアレイが、通信データを含む第一信号の第一部分及び通信データを含まない第一信号の別の第二部分を受信するように構成されており、前記第一信号を送信するように構成されている前記フィーダリンクアンテナが、前記第一信号の第一部分及び第二部分を送信するように構成されており、前記地上基地局が、前記第一信号の第二部分及び第二信号を処理し、それに基づいて、前記第一信号の第一部分に対するあらゆる干渉を抑制するように構成されている、付記１の衛星。

付記３：前記第一信号の第二部分を受信するように構成されている前記フィードアレイが、前記第一地理的領域における通信を行わない予め設定された既知の長さの周期的時間において、前記第一信号の第二部分を受信するように構成されている、付記２の衛星。

付記４：前記第一信号の第二部分を受信するように構成されている前記フィードアレイが、前記第一地理的領域における通信を行わない予め設定された既知の長さの時間において、周波数帯の割り当てられた部分に含まれる前記第一信号の第二部分を受信するように構成されている、付記２の衛星。

付記５：前記第一信号及び第二信号を送信するように構成されているフィーダリンクアンテナが、前記第一信号及び第二信号を地上基地局に送信するように構成されており、前記地上基地局が、前記第一信号及び第二信号に基づいて、一つ以上のビームウエイトを計算し、通信データを含む前記第一信号の少なくとも一部に前記ビームウエイトを印加するように構成されている、付記１の衛星。

付記６：第一地理的領域における通信のためのカバレッジを提供するべく衛星との通信を行うとともに、当該通信に対する、前記第一地理的領域の外側にある別個の第二地理的領域からの干渉を抑制するように構成した地上基地局であって、高周波装置と信号プロセッサとを備え、前記高周波装置は、前記第一地理的領域用の第一スポットビーム及び前記第二地理的領域用の第二スポットビームを含む複数のスポットビームを生成するように構成した機上ビーム形成器を備える衛星から、前記第一地理的領域用の第一信号及び別個の第二信号を受信するように構成されており、前記第一信号は少なくとも一部に通信データを含み、前記第二信号は少なくとも一部に干渉原因を含み、前記信号プロセッサは、前記高周波装置に結合されるとともに、前記第一信号と第二信号を処理し、それに基づいて、通信データを含む第一信号の少なくとも一部に対するあらゆる干渉を抑制するように構成されている、地上基地局。

付記７：前記第一信号を受信するように構成されている前記高周波装置が、通信データを含む第一信号の第一部分及び通信データを含まない第一信号の別の第二部分を受信するように構成されており、前記第一信号及び第二信号を処理するように構成されている信号プロセッサが、前記第一信号の第二部分及び第二信号を処理し、それに基づいて、前記第一信号の第一部分に対するあらゆる干渉を抑制するように構成されている、付記６の地上基地局。

付記８：前記第一信号の第二部分を受信するように構成されている高周波装置が、前記第一地理的領域における通信を行わない予め設定された既知の長さの周期的時間において、前記第一信号の第二部分を受信するように構成されている、、付記７の地上基地局。

付記９：前記第一信号の第二部分を受信するように構成されている高周波装置が、前記第一地理的領域における通信を行わない予め設定された既知の長さの時間において、周波数帯の割り当てられた部分に含まれる前記第一信号の第二部分を受信するように構成されている、付記７の地上基地局。

付記１０：前記信号プロセッサが、前記第一信号と第二信号に基づいて、一つ以上のビームウエイトを計算するように構成されたビームウエイト生成器と、通信データを含む第一信号の少なくとも一部に、前記ビームウエイトを印加するように構成したビーム形成器と、を含んでいる、付記６の地上基地局。

付記１１：第一地理的領域における通信のためのカバレッジを提供するとともに、当該通信に対する、前記第一地理的領域の外側にある別個の第二地理的領域からの干渉を抑制する方法であって、衛星の機上ビーム形成器において、前記第一地理的領域用の第一スポットビーム及び前記第二地理的領域用の第二スポットビームを含む複数のスポットビームを生成することと、前記衛星において、前記第一地理的領域用の第一スポットビームにて、少なくとも一部に通信データを含む第一信号を受信するとともに、前記第二地理的領域用の第二スポットビームにて、少なくとも一部に干渉原因を含む第二信号を受信することと、前記衛星から地上基地局に、前記第一信号及び第二信号を送信して、前記地上基地局にて、第一信号及び第二信号を処理し、それに基づいて、通信データを含む第一信号の少なくとも一部に対するあらゆる干渉を抑制することと、を含む、方法。

付記１２．前記第一信号を受信することが、通信データを含む第一信号の第一部分及び通信データを含まない第一信号の別の第二部分を受信することを含み、前記第一信号を送信することが、前記第一信号の第一部分及び第二部分を送信することを含み、前記地上基地局が、前記第一信号の第二部分及び第二信号を処理し、それに基づいて、前記第一信号の第一部分に対するあらゆる干渉を抑制するように構成されている、付記１１の方法。

付記１３．前記第一信号の第二部分を受信することが、前記第一地理的領域における通信を行わない予め設定された既知の長さの周期的時間において、前記第一信号の第二部分を受信することを含んでいる、付記１２の方法。

付記１４．前記第一信号の第二部分を受信することが、前記第一地理的領域における通信を行わない予め設定された既知の長さの時間において、周波数帯の割り当てられた部分に含まれる前記第一信号の第二部分を受信することを含んでいる、付記１２の方法。

付記１５．前記第一信号及び第二信号を送信することが、前記地上基地局に前記第一信号及び第二信号を送信することを含み、前記地上基地局が、前記第一信号及び第二信号に基づいて、一つ以上のビームウエイトを計算し、通信データを含む第一信号の少なくとも一部に、前記ビームウエイトを印加するように構成されている、付記１１の方法。

付記１６：第一地理的領域における通信のためのカバレッジを提供するとともに、当該通信に対する、前記第一地理的領域の外側にある別個の第二地理的領域からの干渉を抑制する方法であって、地上基地局において、前記第一地理的領域用の第一スポットビーム及び前記第二地理的領域用の第二スポットビームを含む複数のスポットビームを生成するように構成した機上ビーム形成器を備える衛星から、第一信号及び別の第二信号を受信することと、前記衛星が、前記第一地理的領域用の第一スポットビームにて前記第一信号を受信するとともに、前記第二地理的領域用の第二スポットビームにて前記第二信号を受信するように構成されていることと、前記第一信号の少なくとも一部が通信データを含み、前記第二信号の少なくとも一部が干渉原因を含むことと、前記第一信号と第二信号を処理することと、それに基づいて、前記地上基地局において、前記通信データを含む第一信号の少なくとも一部に対するあらゆる干渉を抑制することと、を含んでいる方法。

付記１７：前記第一信号を受信することが、通信データを含む第一信号の第一部分及び通信データを含まない第一信号の別の第二部分を受信することを含み、前記第一信号と第二信号を処理することが、前記第一信号の第二部分及び第二信号を処理することと、それに基づいて、前記第一信号の第一部分に対するあらゆる干渉を抑制することを含んでいる、付記１６の方法。

付記１８：前記第一信号の第二部分を受信することが、前記第一地理的領域における通信を行わない予め設定された既知の長さの周期的時間において、前記第一信号の第二部分を受信することを含んでいる、付記１７の方法。

付記１９：第一信号の第二部分を受信することが、前記第一地理的領域における通信を行わない予め設定された既知の長さの時間において、周波数帯の割り当てられた部分に含まれる前記第一信号の第二部分を受信することを含んでいる、付記１７の方法。

付記２０：前記第一信号及び第二信号を処理し、それに基づいて、あらゆる干渉を抑制することが、前記第一信号及び第二信号に基づいて、一つ以上のビームウエイトを計算することと、通信データを含む第一信号の少なくとも一部に、前記ビームウエイトを印加することと、を含んでいる、付記１６の方法。

本明細書で述べた開示内容の多くの変形携帯及び他の実施形態は、本開示に関わる当業者には思い付くものであり、上記の説明及び関連の図面から理解される利点を備えているものである。従って、当然のことながら、本開示内容は、開示された具体的な実施形態には限定されず、その変形形態及び他の実施形態は、添付の請求項の範囲内に含まれるものである。更に、上記の説明、及び関連の図面は、要素及び／又は機能の所定の組合せ例に関して実施形態であるが、当然のことながら、要素及び／又は機能の異なる組合せも、添付の請求項の範囲から逸脱することなく、代替え的な実施形態として実施できる。この点では、例えば、添付の請求項の一部に示されているように、これまで明示的に説明したもの以外の要素及び／又は機能の異なる組合せも想定されている。本明細書では具体的な用語を利用しているが、それらは、上位概念的且つ記述的な意味でのみ用いられ、限定するためのものではない。

Claims (10)

1. 第一地理的領域における通信のためのカバレッジを提供して地上基地局との通信を行うとともに、当該通信に対する、前記第一地理的領域の外側にある別個の第二地理的領域からの干渉を抑制するように構成した衛星であって、
   前記第一地理的領域用の第一スポットビーム及び前記第二地理的領域用の別個の第二スポットビームを含む複数のスポットビームを生成するように構成された機上ビーム形成器と、
   前記第一地理的領域用の第一スポットビームにて、少なくとも一部に通信データを含む第一信号を受信するとともに、前記第二地理的領域用の第二スポットビームにて、少なくとも一部に干渉原因を含む第二信号を受信するように構成されたフィードアレイと、
   前記第一信号及び第二信号を地上基地局に送信するように構成されたフィーダリンクアンテナと、を含み、
   前記地上基地局が、第一信号及び第二信号を処理し、それに基づいて、通信データを含む前記第一信号の少なくとも一部に対するあらゆる干渉を抑制するように構成されている衛星。
2. 前記第一信号を受信するように構成されている前記フィードアレイが、通信データを含む第一信号の第一部分及び通信データを含まない第一信号の別の第二部分を受信するように構成されており、
   前記第一信号を送信するように構成されている前記フィーダリンクアンテナが、前記第一信号の第一部分及び第二部分を送信するように構成されており、前記地上基地局が、前記第一信号の第二部分及び第二信号を処理し、それに基づいて、前記第一信号の第一部分に対するあらゆる干渉を抑制するように構成されている、請求項１に記載の衛星。
3. 前記第一信号の第二部分を受信するように構成されている前記フィードアレイが、前記第一地理的領域における通信を行わない予め設定された既知の長さの周期的時間において、前記第一信号の第二部分を受信するように構成されている、請求項２に記載の衛星。
4. 前記第一信号の第二部分を受信するように構成されている前記フィードアレイが、前記第一地理的領域における通信を行わない予め設定された既知の長さの時間において、周波数帯の割り当てられた部分に含まれる前記第一信号の第二部分を受信するように構成されている、請求項２又は３に記載の衛星。
5. 前記第一信号及び第二信号を送信するように構成されているフィーダリンクアンテナが、前記第一信号及び第二信号を地上基地局に送信するように構成されており、
   前記地上基地局が、前記第一信号及び第二信号に基づいて、一つ以上のビームウエイトを計算し、
   通信データを含む前記第一信号の少なくとも一部に前記ビームウエイトを印加するように構成されている、請求項１又は２に記載の衛星。
6. 第一地理的領域における通信のためのカバレッジを提供するとともに、当該通信に対する、前記第一地理的領域の外側にある別個の第二地理的領域からの干渉を抑制する方法であって、
   衛星の機上ビーム形成器において、前記第一地理的領域用の第一スポットビーム及び前記第二地理的領域用の第二スポットビームを含む複数のスポットビームを生成することと、
   前記衛星に設けられた共通のフィードアレイにおいて、前記第一地理的領域用の第一スポットビームにて、少なくとも一部に通信データを含む第一信号を受信するとともに、前記第二地理的領域用の第二スポットビームにて、少なくとも一部に干渉原因を含む第二信号を受信することと、
   前記衛星から地上基地局に、前記第一信号及び第二信号を送信することと、
   前記地上基地局にて、第一信号及び第二信号を処理し、それに基づいて、通信データを含む第一信号の少なくとも一部に対するあらゆる干渉を抑制することと、を含む、方法。
7. 前記第一信号を受信することが、通信データを含む第一信号の第一部分及び通信データを含まない第一信号の別の第二部分を受信することを含み、
   前記第一信号を送信することが、前記第一信号の第一部分及び第二部分を送信することを含み、前記地上基地局が、前記第一信号の第二部分及び第二信号を処理し、それに基づいて、前記第一信号の第一部分に対するあらゆる干渉を抑制するように構成されている、請求項６に記載の方法。
8. 前記第一信号の第二部分を受信することが、前記第一地理的領域における通信を行わない予め設定された既知の長さの周期的時間において、前記第一信号の第二部分を受信することを含んでいる、請求項７に記載の方法。
9. 前記第一信号の第二部分を受信することが、前記第一地理的領域における通信を行わない予め設定された既知の長さの時間において、周波数帯の割り当てられた部分に含まれる前記第一信号の第二部分を受信することを含んでいる、請求項７又は８に記載の方法。
10. 前記第一信号及び第二信号を送信することが、前記地上基地局に前記第一信号及び第二信号を送信し、当該地上基地局にて、
    前記第一信号及び第二信号に基づいて、一つ以上のビームウエイトを計算することと、
    通信データを含む第一信号の少なくとも一部に、前記ビームウエイトを印加することと、を含んでいる、請求項６又は７に記載の方法。

Images