JPH09181668A - 通信衛星負荷バランスシステム及び方法 - Google Patents

通信衛星負荷バランスシステム及び方法

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JPH09181668A
JPH09181668A JP8275857A JP27585796A JPH09181668A JP H09181668 A JPH09181668 A JP H09181668A JP 8275857 A JP8275857 A JP 8275857A JP 27585796 A JP27585796 A JP 27585796A JP H09181668 A JPH09181668 A JP H09181668A
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satellites
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Michael Horstein
ホースタイン マイケル
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H04B7/1853—Satellite systems for providing telephony service to a mobile station, i.e. mobile satellite service
    • H04B7/18539—Arrangements for managing radio, resources, i.e. for establishing or releasing a connection

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２つ以上の通信衛星がサービス領域をカバー
するような衛星ベースのセルラー遠隔通信システムにお
いて通信衛星システムの容量を制御するための方法を提
供する。 【解決手段】 通信衛星は、サービス領域に特定数の送
信を供給するために通信衛星全体に必要とされる最大単
一衛星電力を最小とするように移動セルラーステーショ
ンに指定される。サービス領域は、格子に分割され、各
格子は、アクティブな移動セルラーステーションの平均
数に比例する数値により特徴付けられる。この情報は、
各衛星／格子対に関連した電力利用ファクタと共に、移
動セルラーステーションへの通信衛星の指定を決定する
のに使用される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、通信衛星
に係る。より詳細には、本発明は、多数の衛星及びユー
ザに対する領域的なシステム容量を最大にするための衛
星負荷バランスシステム及び方法に係る。
【０００２】
【従来の技術】従来、通信衛星は、一般に、固定の地域
にサービスするように特定の地球静止軌道に配置されて
いる。最近、中地球軌道通信衛星システム及び低地球軌
道通信衛星システムがグローバルな遠隔通信用に提案さ
れている。このような低高度の衛星構成は、衛星が地球
の地理的な地点の上に本質的に固定されないので、通信
衛星が時間の経過と共に異なる地理的領域にサービスす
ることができる。通信衛星システムが通信のための送信
を与える地理的領域は、サービス領域として指定され
る。
【０００３】更に、低高度の通信衛星構成は、その通信
衛星の２つ以上が同じサービス領域をサポートするよう
にすることができる。通信衛星の程度は、サービス領域
に対するその現在の位置によって左右される。低高度通
信衛星の全領域システム容量は、衛星が動くために時間
と共に変化し、且つ又地理的な加入者分布と共に変化す
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従って、低高度の通信
衛星構成は、慣習的な通信衛星容量定義では充分に説明
されない。より詳細には、慣習的な通信衛星容量定義
は、衛星のシステム全体が所与のサービス領域に与える
ことのできるサービスのレベルに向けられたものではな
い。
【０００５】そこで、本発明の目的は、サービス領域の
異なる部分に対する１組の通信衛星割り当てを決定し、
その領域に対して最適な通信衛星システム容量を達成す
ることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】衛星をベースとするセル
ラー遠隔通信システムのシステム容量を制御するための
方法は、地球の共通カバー領域に対する軌道を回る複数
の通信衛星と、少なくともある時間間隔中に上記軌道を
回る通信衛星の少なくとも複数と通信することのできる
複数の移動セルラーステーションとを伴う。上記方法
は、通信衛星の各々に対し周期的な間隔で電力利用ファ
クタを決定する段階を含み、この電力利用ファクタは、
いずれかの通信衛星に対する通信飽和状態を回避するよ
うに選択的に使用される。又、上記方法は、上記電力利
用ファクタを含む基準に基づいて、上記移動セルラース
テーションと軌道衛星の１つとの間に通信チャンネルを
指定する段階も含む。
【０００７】本発明の１つの特徴によれば、移動セルラ
ーステーションは、環境条件に応じて上記指定をオーバ
ーライドすることができ、移動セルラーステーションと
上記軌道衛星の１つとの間の異なる通信チャンネルが移
動セルラーステーションによって決定される。
【０００８】本発明の別の特徴によれば、上記指定は、
地球をベースとするステーションから通信衛星へとアッ
プロードされる。
【０００９】本発明の更に別の特徴においては、アップ
ロードされた指定は、通信衛星の各々から共通カバー領
域へと放送される。
【００１０】本発明の別の特徴においては、通信衛星の
１つにおける通信チャンネルの負荷が所定量を越えたと
きに電力利用ファクタが使用される。
【００１１】本発明の別の特徴は、地理的な需要分布に
基づいて所定数の通信チャンネルを供給するように、上
記通信衛星に必要とされる最大の単一衛星電力を最小と
する電力利用ファクタを含む。
【００１２】本発明の別の特徴は、通信衛星間で通信チ
ャンネル負荷を均等化する電力利用ファクタを含む。
【００１３】本発明は、移動セルラー通信のための低高
度通信衛星のシステムに適用することができる。このよ
うな低高度通信衛星のシステムにおいては、移動セルラ
ーステーションは、制御ステーションと通信できると共
に、制御ステーションによりその移動セルラーステーシ
ョンに指定された通信衛星の１つを介してその最終的な
行先と通信することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の種々の効果は、添付図面
を参照した以下の詳細な説明から当業者に明らかとなろ
う。図３５において、通信衛星３０１、通信衛星３０２
及び通信衛星３０３は、複数の移動セルラーステーショ
ンを含むサービス領域３１０に対して両方向通信サービ
スを提供することができる。これらの通信衛星は、サー
ビス領域３１０内の移動セルラーステーションに対する
通信を取り扱う。この例の場合には、サービス領域３１
０として米国が選択されている。しかしながら、他の通
信衛星は、ヨーロッパ、アジア及び南アメリカのような
世界中の他の領域に同時に通信サービスを提供すること
が理解されよう。或いは又、世界が１つの領域を表すよ
うにしたり、全てのシステム衛星の間で電力をバランス
したりするようにしてシステムを設計することもでき
る。
【００１５】サービス領域３１０は、３１２に配置され
た格子に分割される。これら格子のサイズは、通信衛星
が同じ格子内の移動セルラーステーションに対してほぼ
同じ仰角で見えるに充分なほど小さいのが好ましい。１
つの例示的な実施形態では、格子は長方形であり、２°
ｘ２°の大きさを有する。多数の他の格子サイズ及び格
子形状も本発明の範囲内に包含されることを理解された
い。参照番号３１２で一般的に示された格子の方形セッ
ト内には変化する数の移動セルラーステーションがあ
る。
【００１６】通信衛星３０１は、サービス領域３１０の
一部分として第１の有効到達領域３２１を与える。通信
衛星３０２は、サービス領域３１０の一部分として第２
の有効到達領域３２２を与え、そして通信衛星３０３
は、サービス領域３１０の一部分として第３の有効到達
領域３２３を与える。この例では、３つの有効到達領域
が互いに部分的に重畳している。３つの通信衛星の共通
にカバーされるサービス領域である重畳する有効到達領
域は、曲線３３１、曲線３３２及び曲線３３３により包
囲された領域として示されている。又、この重畳する有
効到達領域には、格子３４０、格子３４２、格子３４４
及び格子３４６も含まれている。
【００１７】本発明によれば、カバーされる格子の各々
へ固定帯域巾の送信のダウンリンクを与えるために、通
信衛星の各々に対し、電力利用ファクタが必要に応じて
決定される。本発明による１つの実施形態では、単一衛
星送信に必要とされる無線周波数（ＲＦ）が、共通のカ
バーされる格子の各々に対して決定される。従って、例
えば、通信衛星３０１によって格子３４０へダウンリン
ク送信するのに必要なＲＦ電力が決定される。次いで、
他の２つの通信衛星により格子３４０へ送信するのに必
要なＲＦ電力が決定される。
【００１８】各通信衛星から全てのカバーされる格子へ
の送信に必要なＲＦ電力の決定が完了した後に、通信衛
星３０１−３０３の１つが、電力利用ファクタの決定さ
れた値に基づいて、共通にカバーされる格子へ指定され
る。より詳細には、領域の格子各々に単一送信を供給す
るために通信衛星システムの衛星に必要とされる最大Ｒ
Ｆ電力を最小とする１組の指定がなされるのが好まし
い。
【００１９】本発明は、３つの通信衛星から共通にカバ
ーされた格子へ通信を指定する際に助けとなる少なくと
も１つの制御ステーション３５０を含む。２つ以上の制
御ステーションが使用されて、図３５の制御ステーショ
ン３５０の例示位置以外の位置に配置されてもよいこと
を理解されたい。
【００２０】図３６は、制御ステーション、通信衛星及
び移動セルラーステーションの間の本発明による機能的
相互作用を示している。スタートステップ４００は、ブ
ロック４０２の制御ステーション機能が最初に処理され
ることを示している。ブロック４０２は、制御ステーシ
ョンが通信衛星を移動セルラーステーションへ指定する
ことを示している。その後、ブロック４０４は、制御ス
テーションが通信衛星に指定をアップロードすることを
示している。
【００２１】アップロードの後に、ブロック４０６にお
いて処理が続けられ、通信衛星は、指定情報をそれらの
指定の格子に位置する移動セルラーステーションへと放
送する。判断ブロック４０８において、移動セルラース
テーションは、制御ステーションにより選択されたもの
以外の衛星指定を要求することができる。例えば、移動
セルラーステーションが、制御ステーションにより指定
された特定の通信衛星と充分に確実な通信リンクを確立
できないときには、移動セルラーステーションが異なる
通信衛星を使用することを要求することができる。この
ような状態は、移動セルラーステーションがビルディン
グにより指定の通信衛星から少なくとも部分的に阻止さ
れたときに生じることがある。
【００２２】移動セルラーステーションが異なる指定を
要求しない場合には、本発明のこの点についての流れ
は、退出ステップ４２０へ進む。換言すれば、移動セル
ラーステーションは、ユーザが電話通話を行おうとする
か又は別の通信ステーションとの適当な通信セッション
（音声、データ、映像等の）開始しようとするときに、
予め指定された衛星を経て通信を開始する。又、移動セ
ルラーステーションは、スタンバイモードにある間に入
呼びに対し予め指定された衛星も聴取する。しかしなが
ら、移動セルラーステーションが異なる指定を要求する
場合には、本発明のこの点についての流れは、ブロック
４１０へ進む。
【００２３】ブロック４１０において、移動セルラース
テーションは、要求された衛星指定を予め指定された通
信衛星へアップロードする。ブロック４１２において、
予め指定された通信衛星は、要求された指定を制御ステ
ーションへとダウンロードする。制御ステーションは、
その要求された指定をブロック４１４で処理し、ここ
で、制御ステーションは、要求された衛星を移動セルラ
ーステーションへ指定する。その際に、本発明のこの点
についての流れは、退出ステップ４２０へ進む。
【００２４】又、本発明は、電力が限定された用途にも
関連していることが上記説明から明らかであろう。帯域
巾の限定といった他の制約が１つ以上の衛星に課せられ
る場合には、本発明による指定方法は、このような他の
観点を受け入れるように変更する必要がある。同様に、
非静止衛星により与えられる有効到達範囲は時間と共に
変化する性質があるから、時間の制約及び帯域巾の制約
が生じる。例えば、所与の状態における最も適当な指定
基準は、上記のように、エリアをカバーするために衛星
に残された時間に基づくものである。従って、指定基準
は、多数の計算ファクタに依存し、そしてここに教示す
る電力利用ファクタは、本発明により領域容量を最大に
するように使用できるので、重要なファクタであること
を理解されたい。
【００２５】更に、本発明は、低及び中地球高度軌道の
両方に衛星を使用する衛星ベースのセルラー遠隔通信シ
ステムに使用できることを理解されたい。本発明は、上
記の中地球高度システムに特に効果的であるが、２つ以
上の衛星が同じセルラー領域を同時にカバーすることの
できる非静止軌道に衛星を有する衛星ベースのセルラー
遠隔通信システムにも適用できる。例えば、多数の低地
球高度のセルラー遠隔通信システム（即ち、軌道がバン
アレン帯より下に配置される衛星ベースシステム）が提
案されている。これらのシステムも、ある程度の多重衛
星有効範囲を与える。
【００２６】制御ステーション３５０のような制御ステ
ーションを本発明に使用することについては、衛星が所
定の時間周期で頭上を通過するときに、制御ステーショ
ンが指定情報を衛星にアップロードするのが好ましい。
例えば、衛星３０３のような衛星が、１日に一度、制御
ステーション３５０の上を通過する状態においては、制
御ステーションは、衛星３０３により必要とされる全て
の指定情報を少なくとも１日の周期でアップロードする
ことができる。しかしながら、アップロードされる指定
情報は適切に長い時間周期でないとは言えない。という
のは、このような情報を一週間といった長い周期でアッ
プロードすることがより適切なことがあるからである。
指定命令を衛星に周期的にアップロードする必要性はさ
ておき、本発明は、使用する軌道の数にも、その他の同
様のコンステレーション構成仕様にも依存しないことを
理解されたい。実際には、航空機搭載又は船舶上の制御
ステーションも使用できるので、制御ステーションそれ
自体も固定の地上ステーションである必要はない。
【００２７】制御ステーション（１つ又は複数）は、次
のサービス周期における衛星の最も適した指定を決定す
るために過去の電力利用要求の経歴データを使用するの
が好ましい。
【００２８】図３７は、好ましい通信衛星送信負荷バラ
ンス方法及び装置を詳細に示している。スタートステッ
プ４５０は、ブロック４５２の初期段階が最初に処理さ
れることを示している。ブロック４５２は、所望のサー
ビス領域に対する格子分割識別データがデータベースか
ら検索されることを示している。
【００２９】ブロック４５６は、所望のサービス領域の
視野を有する各衛星に対しフローチャートの次の幾つか
のブロックを実行すべきであることを指示する反復構造
である。ブロック４５６の反復構造内にブロック４５８
がある。ブロック４５８は、各々の格子に対し次の幾つ
かのブロックを実行すべきであることを指示する別の反
復構造である。
【００３０】ブロック４５６及びブロック４５８の両反
復構造内で、判断ブロック４６０が処理され、これは、
ブロック４５８の特定の反復に対する格子が、ブロック
４５６の特定の反復に対し現在の通信衛星の視野内にあ
るかどうかを質問する。格子が現在の通信衛星の視野内
にない場合には、処理はブロック４６４へ続く。しかし
ながら、格子が視野内にある場合には、ブロック４６２
において、ブロック４５６の現在反復に対して選択され
た格子へ信号チャンネルを供給するのに必要な衛星のＲ
Ｆ電力が計算される。
【００３１】ブロック４６４は、ブロック４５６の現在
反復の通信衛星に対し全ての格子が評価されたかどうか
を質問する。より多くの格子を評価する必要がある場合
は、ブロック４５８で処理が再開され、ブロック４５６
の現在反復の通信衛星に対し次の格子を評価することが
できる。しかしながら、ブロック４５６の現在反復の通
信衛星に対してそれ以上の格子を評価する必要がない場
合には、処理はブロック４６８へと続く。
【００３２】ブロック４６８は、所望のサービス領域の
視野を有する全ての通信衛星が処理されたかどうか質問
する。付加的な通信衛星を評価する必要がある場合に
は、ブロック４５６において処理が再開され、次の選択
された通信衛星を評価することができる。しかしなが
ら、付加的な通信衛星を評価すべきでない場合には、流
れがフローチャート”Ａ”継続ステップ４７０へ分岐す
る。
【００３３】図３８は、フローチャート”Ａ”継続ステ
ップ４７０からの処理をブロック４７２において継続す
る。ブロック４７２は、「Ｎ」個のグリッドの領域が
「Ｓ」個の衛星によりカバーされるというフローチャー
トの残り部分に対して有効な基本的前提条件を示してい
る。
【００３４】ブロック４７４は、「Ｓ」個の衛星に
「Ｎ」個の格子を各々指定することに対して次の幾つか
のブロックを実行すべきであることを示す反復構造であ
る。ブロック４７４の反復構造内にブロック４７６があ
る。各衛星ごとに、ブロック４７６は、それに指定され
た各格子に対し単一キャリアをサポートするのに必要と
されるＲＦ電力を計算する。次いで、ブロック４７８
は、最大のＲＦ電力要求をもつ衛星を識別する。
【００３５】判断ブロック４８０は、最大ＲＦ電力がそ
の手前の格子指定に対して分かった最小の最大ＲＦ電力
より小さいかどうか質問する。もし小さくなければ、処
理は判断ブロック４８４へ続く。しかしながら、最大Ｒ
Ｆ電力が、その手前の格子指定に対して分かった最小の
最大ＲＦ電力より小さい場合には、ブロック４８２にお
いて、古いミニマックス(minimax) ＲＦ電力が、新たな
ミニマックスＲＦ電力に置き換えられる。その際に、処
理は判断ブロック４８４に続く。
【００３６】判断ブロック４８４は、格子指定ループが
完了したかどうか質問する。ループが完了していない場
合には、格子指定ループの次の反復に対し処理がブロッ
ク４７４へ復帰する。ループが完了した場合には、終了
ステップ４８６で処理が終了する。
【００３７】図３８の方法は、制御ステーションが
「Ｓ」個の衛星に対する「Ｎ」個の格子の各々のあり得
べき指定を考えることを必要とする。しかしながら、こ
のような大きな比較は、必ずしも行う必要がない。図３
８のプロセスによれば、ＳN 個のあり得べき指定の組を
考慮しなければならない。「Ｓ」及び「Ｎ」のある値に
ついては、ＳN の組が不当に大きなものとなる。それ
故、図３８の方法を、あり得べき指定の組ＳN の全数の
サブセットを検査する別の方法に置き換えることが望ま
しい。別の方法は、最適な１組の指定を与えるか、又は
最適な指定の組に関連した容量とほぼ同じ大きさのシス
テム容量を与える限り、変化してもよい。
【００３８】この指定方法は、システム容量の定義を次
のように与える。 システム容量（チャンネル数）＝（Ｐｓ／Ｐｍ）＊Ｎ 但し、Ｐｓは、各通信衛星から得られるＲＦ電力であ
り、Ｐｍは、通信衛星のミニマックス電力であり、そし
てＮは、選択された格子の数である。
【００３９】別の実施形態においては、各格子は、格子
のユーザ密度に比例するエントリーを含む。例えば、エ
ントリーは、１ないし１０の範囲である。更に、この例
においては、「Ｇ」個の格子があり、「ｉ番目」の格子
のエントリは、「ｎi 」で示される。格子「ｉ」に「ｎ
i 」個のチャンネルを供給するのに必要とされる通信衛
星のＲＦ電力は、格子「ｉ」をカバーする各通信衛星に
対し計算される。格子に対する通信衛星の指定の組は、
ｉの全ての値に対し、格子「ｉ」に「ｎi 」個のチャン
ネルを総体的に供給するために通信衛星に必要とされる
最大の単一通信衛星ＲＦ電力を最小にするものが選択さ
れる。この特定の実施形態では、システム容量は、次の
通りである。 システム容量（チャンネル数）＝（Ｐｓ／Ｐｍ’）＊Ｎ 但し、Ｐｓは、各衛星から得られるＲＦ電力であり、Ｐ
ｍ’は、衛星のミニマックス電力であり、そしてＮは、
次の数１により決定される。
【００４０】
【数１】
【００４１】更に、ある形式の環境が優勢である（例え
ば、農耕地帯）場合に、本発明は、その環境形式を使用
し、それに応じてチャンネル当たりの所要の通信衛星電
力を変更することができる。更に、本発明は、一対の通
信衛星が１つの格子のサポートを分担するようにするこ
ともできる。最適化プロセスに含まれる格子の数に基づ
き、これらの改善は、ミニマックス通信衛星電力を著し
い減少を生じ、それにより、サービス領域に対して計算
される通信衛星容量の著しい増加を生じる。
【００４２】図３９及び４０は、本発明の指定方法及び
システムの有効性を示す。この例に対して選択されたサ
ービス領域は、５６００海里の高度の軌道を回る１２個
の通信衛星の種々の組み合わせによって周期的にカバー
される北アメリカである。
【００４３】このサービス領域を含む移動セルラーステ
ーションについてのデータは、北アメリカにわたって分
散された１８個の人口センターにより移動セルラー加入
者人口を表すことにより形成されたものである。各位置
には等しい重みが与えられている。
【００４４】図３９のグラフは、北アメリカ大陸に対す
る２４時間周期の通信衛星システム容量を例示するもの
である。縦軸は、衛星が移動セルラーステーションによ
って独立して選択される状態のもとで、北アメリカサー
ビス領域に使用できるチャンネルに関して通信衛星シス
テム容量を示している。
【００４５】図４０は、図３９のグラフに類似したグラ
フである。その相違点は、図４０のグラフは、通信衛星
が制御ステーションによって指定されるような通信衛星
システム容量を示していることである。２つの通信衛星
システム容量プロファイルを比較すると、制御ステーシ
ョンによる指定は、実質的に高い通信衛星システム送信
容量を生じることが立証される。
【００４６】図３９又は４０に示された時間と共に変化
するシステム容量に対し、通信衛星送信容量を測定する
ための適当な方法は、阻止の確率が時間のＸ％をＹ％よ
りも越えないようなビジー時間で与えられるトラフィッ
クのレベルである。Ｘ及びＹの値を適度に選択した場合
に、図３９のシステム容量は、せいぜい２０００チャン
ネルである。しかしながら、図４０のシステム容量は、
同様に計算すると、３０００チャンネルを越える。従っ
て、サービス領域に対する通信衛星システムの送信容量
は、本発明に基づいて通信衛星を指定することにより５
０％以上増加することができる。
【００４７】制御ステーション指定方法の場合にシステ
ム容量が実質的に高い理由は、各移動セルラーステーシ
ョンがそれ自身の選択する通信衛星を介して通信するこ
とが許される場合に、一般的に、その受信信号強度に基
づいて判断するからである。この移動セルラーステーシ
ョン指定方法は、通信衛星の１つが飽和状態になる間
に、他の通信衛星の１つ以上が不必要に充分利用されな
い状態のままとすることができる。
【００４８】本発明は、好ましい実施形態について例示
したが、これに限定されるものではない。本発明の本質
的な精神及び範囲から逸脱せずに多数の付加的な変更や
改善がなされ得ることが当業者に明らかであろう。本発
明の範囲は、特許請求に範囲のみによって限定されるも
のとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に使用することのできる衛星をベースと
するセルラー遠隔通信システムの概略図である。
【図２】地球の単一のグローバルな陸上広域有効到達範
囲を与える遠隔通信衛星のコンステレーションを示す概
略図である。
【図３】地球の二重のグローバルな陸上広域有効到達範
囲を与える遠隔通信衛星のコンステレーションを示す概
略図である。
【図４】地球の単一の半球状の有効到達範囲を与える遠
隔通信衛星のコンステレーションを示す概略図である。
【図５】地球の二重の半球状の有効到達範囲を与える遠
隔通信衛星のコンステレーションを示す概略図である。
【図６】地球を部分的にカバーする遠隔通信衛星の原型
コンステレーションを示す概略図である。
【図７】地球を更にカバーするる遠隔通信衛星の追従コ
ンステレーションを示す概略図である。
【図８】地球の完全な陸上広域有効到達範囲を与える遠
隔通信衛星の全基線コンステレーションを示す概略図で
ある。
【図９】図６の原型コンステレーションを用いた衛星の
視覚性を示す地図である。
【図１０】図６の原型コンステレーションを用いた衛星
の有効到達範囲を示すグラフである。
【図１１】図６の原型コンステレーションを用いた衛星
の有効到達範囲を示す別のグラフである。
【図１２】図６の原型コンステレーションを使用した衛
星の有効到達範囲を示す地図である。
【図１３】図６の原型コンステレーションを使用した衛
星の有効到達範囲を示す地図である。
【図１４】図６の原型コンステレーションを使用した衛
星の有効到達範囲を示す地図である。
【図１５】図６の原型コンステレーションを使用した衛
星の有効到達範囲を示す地図である。
【図１６】図６の原型コンステレーションを使用した衛
星の有効到達範囲を示す地図である。
【図１７】ビーム操向方法を用いた可変アンテナパター
ンの地図表示である。
【図１８】ビーム操向方法を用いた可変アンテナパター
ンの地図表示である。
【図１９】ビーム操向方法を用いた可変アンテナパター
ンの地図表示である。
【図２０】ビーム操向方法を用いた可変アンテナパター
ンの地図表示である。
【図２１】ビーム操向方法を用いた可変アンテナパター
ンの地図表示である。
【図２２】ビーム操向方法を用いた可変アンテナパター
ンの地図表示である。
【図２３】ビーム操向方法を用いた可変アンテナパター
ンの地図表示である。
【図２４】衛星の各々がそれら自身の個々の軌道平面に
存在する別のコンステレーションを用いた衛星の視覚性
を示す地図表示である。
【図２５】図２４を参照した原型コンステレーションを
用いた衛星有効到達範囲を示すグラフである。
【図２６】図２４を参照した原型コンステレーションを
用いた衛星有効到達範囲を示す別のグラフである。
【図２７】整合されたボアサイト操向方法を示すフロー
チャートである。
【図２８】本発明により使用される移動ハンドセット追
跡及びページングシステムを組み込んだ衛星をベースと
する通信システムの概略ブロック図である。
【図２９】地球に対して固定された複数の格子区分と、
１つ以上の準地球同期衛星により発生された複数の個々
の収束ビームとを含む格子を示す図である。
【図３０】地球に対して固定された複数の格子区分と、
１つ以上の準地球同期衛星により発生された複数の個々
の収束ビームとを含む格子を示す図である。
【図３１】地球に対して固定された複数の格子区分と、
１つ以上の準地球同期衛星により発生された複数の個々
の収束ビームとを含む格子を示す図である。
【図３２】地球に対して固定された複数の格子区分と、
１つ以上の準地球同期衛星により発生された複数の個々
の収束ビームとを含む格子を示す図である。
【図３３】移動ハンドセットの概略ブロック図である。
【図３４】移動ハンドセットの追跡及びページングシス
テムにより行われる登録動作を示すフローチャートであ
る。
【図３５】サービス領域の重畳する衛星有効到達範囲及
び格子分割を例示する地図表示である。
【図３６】本発明の動作を実行するための制御ステーシ
ョン、通信衛星、及び移動セルラーステーションの間の
機能的な相互作用を示すフローチャートである。
【図３７】最大の領域システム容量を達成するための通
信衛星負荷バランス方法を示すフローチャートである。
【図３８】最大の領域システム容量を達成するための通
信衛星負荷バランス方法を示すフローチャートである。
【図３９】通信衛星が移動セルラーステーションにより
選択されたときのサービス領域に対する衛星システム容
量を時間の経過と共に示すグラフである。
【図４０】通信衛星が制御ステーションにより指定され
るときのサービス領域に対する衛星システム容量を時間
の経過と共に示すグラフである。
【符号の説明】
３０１、３０２、３０３ 通信衛星 ３１０ サービス領域 ３２１、３２２、３２３ 有効到達領域 ３４０、３４２、３４４、３４６ 格子 ３５０ 制御ステーション

Claims (35)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 地球の共通にカバーされる領域のまわり
    の軌道を回る複数の通信衛星と、少なくともある時間間
    隔中に上記軌道を回る通信衛星の少なくとも複数と通信
    することのできる複数の移動セルラーステーションとを
    有する衛星をベースとするセルラー遠隔通信システムに
    おいてシステム容量を制御する方法であって、 各移動セルラーステーションに組み合わされる各々の上
    記通信衛星ごとに、各移動セルラーステーションに対す
    る電力利用ファクタを決定し、この電力利用ファクタ
    は、いずれかの上記通信衛星に対する通信飽和状態を回
    避するように選択的に使用され、そして上記電力利用フ
    ァクタを含む基準に基づいて、上記移動セルラーステー
    ションと上記軌道衛星の１つとの間に通信チャンネルを
    指定する、という段階を備えたことを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 環境条件に応じて上記指定をオーバーラ
    イドするように上記移動セルラーステーションをイネー
    ブルし、上記移動セルラーステーションと上記軌道衛星
    の１つとの間の異なる通信チャンネルが上記移動セルラ
    ーステーションによって決定されるようにする請求項１
    に記載の方法。
  3. 【請求項３】 上記指定は、地球をベースとする制御ス
    テーションから上記通信衛星へアップロードされる請求
    項１に記載の方法。
  4. 【請求項４】 上記アップロードされた指定は、上記通
    信衛星から上記共通にカバーされた領域へ放送される請
    求項３に記載の方法。
  5. 【請求項５】 上記電力利用ファクタは、上記通信衛星
    の１つにおける通信チャンネル負荷が所定量を越えると
    きに使用される請求項１に記載の方法。
  6. 【請求項６】 上記電力利用ファクタは、上記移動セル
    ラーステーションの各々に単一の通信チャンネルを供給
    するために上記通信衛星に必要とされる最大の単一衛星
    電力を最小にするのに使用される請求項１に記載の方
    法。
  7. 【請求項７】 上記電力利用ファクタは、上記通信衛星
    間の通信チャンネル負荷を均等化する試みに適用される
    請求項１に記載の方法。
  8. 【請求項８】 上記基準は、通信チャンネルを到着衛星
    に指定するために選択的に使用される時間ファクタも含
    む請求項１に記載の方法。
  9. 【請求項９】 上記通信衛星は、地球と非同期である少
    なくとも１つの軌道に配置される請求項１に記載の方
    法。
  10. 【請求項１０】 上記通信衛星は、５０００ないし１０
    ０００海里の中地球高度を有する少なくとも１つの軌道
    に配置される請求項９に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 上記通信衛星は、上記中地球高度の軌
    道の少なくとも２つに配置される請求項１０に記載の方
    法。
  12. 【請求項１２】 上記移動セルラーステーションは、
    ０．５ワット程度の無線周波数送信能力を有するハンド
    ヘルド式セルラー電話である請求項１１に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 地球の共通にカバーされる領域のまわ
    りの軌道を回る複数の通信衛星と、少なくともある時間
    間隔中に上記軌道を回る通信衛星の少なくとも複数と送
    信することのできる複数の移動セルラーステーションと
    を有する衛星をベースとするセルラー遠隔通信システム
    においてシステム容量を制御する方法であって、上記共
    通にカバーされる領域は、複数の格子を有し、各格子は
    複数の移動セルラーステーションを有し、上記方法は、 複数の上記格子の各々に上記送信の１つを供給するのに
    必要とされる上記通信衛星の各々に対して電力利用ファ
    クタを決定し、そして上記通信衛星の少なくとも１つに
    上記複数の格子の各々を指定し、該指定は、上記複数の
    格子の各々に送信を供給するために上記通信衛星システ
    ムに必要とされる最大の単一衛星電力を最小にする、と
    いう段階を備えたことを特徴とする方法。
  14. 【請求項１４】 上記電力利用ファクタは、無線周波数
    送信電力の尺度である請求項１３に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 上記通信衛星は、地球と非同期である
    少なくとも１つの軌道に配置される請求項１３に記載の
    方法。
  16. 【請求項１６】 上記通信衛星は、５０００ないし１０
    ０００海里の中地球高度を有する少なくとも１つの軌道
    に配置される請求項１５に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 上記通信衛星は、上記中地球高度の軌
    道の少なくとも２つに配置される請求項１６に記載の方
    法。
  18. 【請求項１８】 上記格子の各々のサイズは、その格子
    への視線を有する各々の上記通信衛星に対し、その格子
    内に位置する移動セルラーステーションに対して実質的
    に同じ仰角を与える請求項１３に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 上記格子の各々を、その格子内に存在
    する移動セルラーステーションの数に比例する移動セル
    ラーステーション密度値で列挙する段階を更に備えた請
    求項１３に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 上記格子の各々の上記移動セルラース
    テーション密度値に基づいて上記電力利用ファクタを決
    定する段階を更に備えた請求項１９に記載の方法。
  21. 【請求項２１】 上記格子の指定は、移動セルラーステ
    ーションの経歴的な密度データに少なくとも部分的に基
    づいており、この経歴的データは、ほぼ現在の上記時間
    間隔以外のある時間に発生される請求項１９に記載の方
    法。
  22. 【請求項２２】 各々の衛星上の時間間隔中上記格子の
    指定を記憶する段階を更に備えた請求項２１に記載の方
    法。
  23. 【請求項２３】 各々の衛星上の時間間隔中上記格子の
    指定を記憶する段階を更に備えた請求項１３に記載の方
    法。
  24. 【請求項２４】 システム容量を制御するための衛星を
    ベースとするセルラー遠隔通信システムにおいて、 地球の共通にカバーされる領域のまわりの軌道を回る複
    数の通信衛星と、 少なくともある時間間隔中に上記軌道を回る通信衛星の
    少なくとも複数と通信することのできる複数の移動セル
    ラーステーションと、 各移動セルラーステーションに組み合わされる上記通信
    衛星の各々に対し電力利用ファクタを決定する手段とを
    備え、この電力利用ファクタは、いずれかの上記通信衛
    星に対する通信飽和状態を回避するように選択的に使用
    され、そして上記電力利用ファクタを含む基準に基づい
    て、上記移動セルラーステーションと上記軌道衛星の１
    つとの間に通信チャンネルを指定する手段を備えたこと
    を特徴とするシステム。
  25. 【請求項２５】 上記移動セルラーステーションは、環
    境条件に応じて上記指定をオーバーライドする手段であ
    って、上記移動セルラーステーションと上記軌道衛星の
    １つとの間の異なる通信チャンネルが上記移動セルラー
    ステーションによって決定されるようにする手段を備え
    た請求項２４に記載のシステム。
  26. 【請求項２６】 上記指定は、地球をベースとする制御
    ステーションから上記通信衛星へアップロードされる請
    求項２４に記載のシステム。
  27. 【請求項２７】 上記アップロードされた指定は、上記
    通信衛星から上記共通にカバーされた領域へ放送される
    請求項２４に記載のシステム。
  28. 【請求項２８】 上記電力利用ファクタは、上記通信衛
    星の１つにおける通信チャンネル負荷が所定量を越える
    ときに使用される請求項２４に記載のシステム。
  29. 【請求項２９】 上記電力利用ファクタは、上記移動セ
    ルラーステーションの各々に単一の通信チャンネルを供
    給するために上記通信衛星に必要とされる最大の単一衛
    星電力を最小にする請求項２４に記載のシステム。
  30. 【請求項３０】 上記電力利用ファクタは、上記通信衛
    星間の通信チャンネル負荷を均等化する試みに適用され
    る請求項２４に記載のシステム。
  31. 【請求項３１】 上記基準は、通信チャンネルを到着衛
    星に指定するために選択的に使用される時間ファクタも
    含む請求項２４に記載のシステム。
  32. 【請求項３２】 上記通信衛星は、地球と非同期である
    少なくとも１つの軌道に配置される請求項２４に記載の
    システム。
  33. 【請求項３３】 上記通信衛星は、５０００ないし１０
    ０００海里の中地球高度を有する少なくとも１つの軌道
    に配置される請求項３２に記載のシステム。
  34. 【請求項３４】 上記通信衛星は、上記中地球高度の軌
    道の少なくとも２つに配置される請求項３３に記載のシ
    ステム。
  35. 【請求項３５】 上記移動セルラーステーションは、
    ０．５ワット程度の無線周波数送信能力を有するハンド
    ヘルド式セルラー電話である請求項３４に記載のシステ
    ム。
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