KR100994664B1 - 프라이머리 다중 빔 위성 및 백업 다중 빔 위성을 가지는위성통신 시스템 - Google Patents

Abstract

사용자 단말기과 게이트웨이 간에 통신을 제공하는 위성 통신 시스템은 m 개의 프라이머리 위성으로 구성된다. 일 실시형태에 있어서, 또한, n 개의 백업 위성이 제공된다. 또한, 프라이머리 위성 또는 백업 위성 각각은 느슨하게-팩킹된 어레이 방식으로 영역상에 및 그 영역에 걸쳐서 N/m 개의 빔을 투사하도록 설치된다. m 개의 프라이머리 위성 및 n 개의 백업 위성은 집합적으로 영역을 커버하는 N 의 빔 스폿을 생성한다. 또한, 빔 스폿에 의해 커버되는 각각의 서브-영역들은 다른 빔 스폿에 의해 커버되는 다른 서브-영역들로부터 하나의 빔폭 만큼 분리되어있다. 그 결과, m 개의 프라이머리 위성 중 임의의 하나의 위성은 요청 시에 n 개의 백업 위성 중 선택된 하나의 위성에 의해 효율적으로 대체된다. 게이트웨이 및 사용자 단말기는 신호를 프라이머리 위성 및 백업 위성 모두 또는 어느 하나의 위성을 통하여, 또는 이들과 신호를 통신하도록 구성된다.

위성 통신 시스템, 프라이머리 위성, 백업 위성.

Description

프라이머리 다중 빔 위성 및 백업 다중 빔 위성을 가지는 위성통신 시스템 {A SATELLITE COMMUNICATION SYSTEM WITH PRIMARY AND BACK-UP MULTI-BEAM SATELLITES}

관련 출원

본 출원은, 2002년 7월 23일 자로 출원된 가출원 제 60/398,272 호의 우선권을 주장한다.

발명의 배경

Ⅰ.발명의 분야

본 발명은 위성 통신 시스템 분야에 관한 것으로, 더 상세하게는, 다중-빔 위성을 이용하고 내장 리던던시 (built-in redundancy) 를 가지는 위성통신 시스템에 관한 것이다.

Ⅱ. 관련기술

프로세서 및 관련 기술의 발달과 함께, 비즈니스용 또는 여가용에 관계없이 개인용 컴퓨터는 대부분의 사람들이 널리 이용하게 되었다. 네트워킹 및 관련기술이 발달함에 따라, 많은 계산 디바이스들이 인터넷 또는 기업 인트라넷과 같은 개인용 및/또는 공용 네트워크에 연결되며, 월드 와이드 웹 (World Wide Web : WWW) 과 같은 광범위의 컨텐트 서버에 의해 제공되는 다양한 종류의 컨텐트에 액세스 (access) 하게 되었다. 그러나, 많은 가정용 또는 비사업용 컴퓨터 사용자들은 더욱 풍부한 멀티미디어 컨텐츠를 지원하기 위하여 광대역으로 액세스하지 못하기 때문에 실망하고 있다.

디지털 가입자 라인 (Digital Subscriber Line : DSL) 또는 케이블 모뎀 시스템과 같은 유선 또는 광섬유 기반 광대역 액세스는 최근 매우 선호되고 있다. 그러나, 유선 기반 솔루션 (solution) 은 고가이며, 서비스 지역 또는 개발 지역 전체에 걸쳐 물리적 케이블 라인이 설치될 것을 요구하기 때문에, 이것이 가능하다고 하더라도, 전국적 혹은 대륙적인 광범위한 배치를 달성하는데 장시간이 소요된다. 그 결과, 주요 대도시 지역 또는 가장 최근에 개발된 지역을 제외하면, 많은 소도시 지역 또는 구 개발 지역의 이용자는 임의의 공용 또는 상업용 데이터 네트워크로 적합한 고속 액세스를 하지 못하고 있다.

무선 광대역 액세스가 효율적이고 신뢰가능하며 낮은 비용으로 제공될 수 있다면, 무선 광대역 액세스는 제한을 받지 않을 것이다. 즉, 장거리에 걸쳐 고가의 케이블을 설치하지 않으면서 또는 수신 영역 미만에서, 전체 국가를 포함하여 넓은 영역에 걸친 모든 지역이 쉽게 또는 비용 효율적으로 커버될 수 있다.

동시에, 위성 및 관련기술의 발달은 통신용 이동 위성 서비스 (Mobile Satellite Service : MSS) 의 광범위한 채택을 가져왔다. MSS는 단순한 페이징 (paging) 기능 서비스에서부터 음성의 제공, 현재에는 사용자의 e메일에 액세스하거나 또는 인터넷 또는 회사 인트라넷에 액세스 하는 것과 같은 데이터 어플리케이션으로 빠르게 이동하고 있다. 따라서, 미국본토 (CONUS로 불리는) 와 같은 넓은 서비스 영역에 저가의 신뢰가능한 위성 기반 데이터 통신 서비스를 제공할 것이 요구된다. 정지궤도 위성은 미국본토 크기의 영역에 서비스를 제공할 수 있고, 소망의 데이터 및 서비스를 제공할 수 있다. 일반적으로, 저궤도 (Low Earth Orbit : LEO) 위성은 신호 변화 지연이 거의 없어야 하는 음성 트레픽에 적합한 것으로 간주된다.

이러한 넓은 서비스 지역에 이러한 저가이며 신뢰가능한 위성 기반 데이터 통신 서비스를 제공하기 위해서 많은 과제들이 극복될 필요가 있다. 무엇보다도, 단일 다중-빔 (Multi-beam) 정지궤도 위성이 CONUS와 같은 큰 국가 크기의 서비스 영역을 커버할 수 있는 반면, 수십에서 수백의 범위에서, 상대적으로 많은 수의 빔들이 소망의 통신 링크 용량을 달성하는데 필요하다. 이 빔들은 많은 사용자들을 서비스하기 위하여 타이트하게-팩킹된 "셀 (cell)" 패턴을 형성하여 서비스 영역을 커버한다. 그러나, 상업적 통신 시스템에 의하면 백업 위성들 또한 지상 시스템과 비교할 때 사용자들이 의존하는 적절한 수준의 리던던시 및 신뢰 가능도를 제공할 필요가 있기 때문에, 이러한 접근방법은 비용측면에서 단점을 가진다. 또한, 백업 위성들은 광범위의 전체 서비스 영역을 커버하는데 필요한 수의 빔을 동등하게 지원해야 한다.

또한, 많은 수의 피드 혼 (feed horn) 이 이용되어야 하며, 반사 안테나 각각에 대해 함께 타이트하게 팩킹되어야 하므로, 범용 반사 타입의 안테나 시스템을 이용하는 위성의 설계를 상당히 제한한다. 타이트하게-팩킹된 구성은 결국 이러한 피드 혼에 제공될 수 있는 구경 (aperture) 의 크기에 영향을 주며, 결국 이득 (gain) 및 빔 품질과 같은 빔 특성에 부정적인 영향을 준다.

또한, 형성된 셀룰러 패턴은 지상 셀룰러 패턴과 유사한 방식으로 보여질 수도 있다. 즉, 유한 수의 지정 또는 할당된 주파수가, 상이한 및 인접 "셀"의 커버리지 영역 내에 있는 수많은 사용자에 의해 사용되고 공유될 수 있도록, 주파수 재사용 방식이 고안되어야 한다.

또한, 빔 상호간 간섭 문제를 고려하고 해결해야 한다. 이러한 간섭은, 백업 위성 기술이 사용되는지 뿐만 아니라 프라이머리 빔 형성 통신 위성을 사용하는지에 관계없이 최소치로 유지될 필요가 있다.

본 발명의 교시를 이용하여 제조되거나 또는 동작하는 위성 통신 시스템, 및 관련 단말기 또는 무선 디바이스는 이러한 과제들을 해결하여 종래 기술에 비해 적은 비용과 더 신뢰 가능한 위성 기반 데이터 통신 서비스를 제공한다.

요약

게이트웨이 및 사용자 단말기를 구비한 위성 통신 시스템, 및 동작 방법이 개시된다. 통상적으로, 위성 통신 시스템은 사용자 단말기에 데이터 액세스를 제공하기 위해 사용되며, 사용자 단말기에 의한 인터넷 또는 기업 인트라넷과 같은 통신 네트워크로의 액세스를 용이하게 할 수 있다.

일 실시형태에서, 위성 및 사용자 단말기와 통신하는 하나 이상의 게이트웨이를 갖고, m 개의 프라이머리 다중 빔 위성을 갖는 통신 시스템이 개시되어 있고, 프라이머리 다중 빔 위성 각각은 소망하는 서비스 영역상에 N/m 개의 빔을 투사하도록 각각 설치 및 구성되며, m x N/m, 즉 N 개의 빔이 집합적으로 서비스 영역을 커버하며, m 은 1 보다 큰 정수값이다. 또한, 본 발명의 일 양태에 따르면, n 개의 백업 다중 빔 위성이 제공되며, 또한, 백업 다중-빔 위성은 N/m 개의 빔을 영역상에 투사하도록 각각 설치되어 있고, n은 1 이상의 정수값이다. 소망하는 바에 따라 요청 시에, n 개의 백업 위성 각각은 m 개의 프라이머리 위성 중 고장난 위성을 각각 대체하도록, 선택적으로 구성될 수도 있다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 단순히 N/m 개의 빔 (단일 위성 접근방식에 있어서 N 개의 빔과 반대로) 을 제공하는 것 뿐만 아니라, 프라이머리 또는 백업 위성의 N/m 개의 빔 각각은 느슨하게-팩킹된 어레이 방식 (loosely-packed array manner) 으로 투사된다. 일 실시형태에서, 더 상세하게는, N/m 개의 빔은, N/m 개의 빔 스폿 (beam spot) 각각이 서로 이격된 하나의 빔 폭이도록 구성된다.

또 다른 양태에서, 위성은 복수의 트랜스폰더 (transponder); 및 트랜스폰더에 커플링되며, 영역 상에 N/m 개의 빔을 느슨하게-팩킹된 어레이 방식으로 투사하고, m-1 개의 다른 위성으로 전체 영역 중 N/m 개의 서브-영역 (sub-area) 을 커버하는데 기여하는 하나의 반사기와 N/m 개의 피드 혼을 가지는 안테나 시스템을 포함하며, 빔 스폿에 의해 커버되는 각각의 서브-영역은 다른 빔 스폿에 의해 커버되는 다른 서브-영역으로부터 하나의 빔폭 만큼 분리되어 있다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 상이한 시간 주기에서 피크 요구를 갖는 서비스 영역의 상이한 지역을 커버하는 위성의 N/m 개의 빔이 전체 서비스 영역에 걸쳐서 투사된다. 일 실시형태에서, m 은 3으로 설정되며, n은 1로 설정된다. 또한, 위성 통신 시스템에 의해 커버되는 영역은 상이한 시간 주기에서 피크 요구를 각각 갖는 복수의 존 (zone) 을 포함한다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 각 위성의 N/m 개의 빔은 하나의 빔상에서 m 개의 주파수 대역 중 하나의 대역을 통한 통신을 용이하게 하도록 할당되며, m은 1 보다 큰 정수이다.

일 실시형태에 있어서, 방법은, 영역 상에 및 그 영역에 걸쳐 N/m 개의 빔을 투사하도록 m 개의 프라이머리 위성을 구성하는 단계, 및 하나의 프라이머리 위성을 n 개의 백업 위성 중 선택된 위성으로 대체하기 위해, m 개의 프라이머리 위성 중 하나의 위성이 영역 상에 및 그 영역에 걸쳐 N/m 개의 빔을 투사하도록 구성되는 것과 일치되게, 요청 시에 영역 상에 및 그 영역에 걸쳐 N/m 개의 빔을 투사하도록 n 개의 백업 위성 중 선택된 위성을 구성하는 단계를 포함한다.

다른 양태에서, 방법은 영역 상에 및 그 영역에 걸쳐 N/m 개의 빔을 느슨하게-팩킹된 어레이 방식으로 투사하여 그 영역을 커버하기 위한 N 개의 빔 스폿을 집합적으로 생성하도록 m 개의 프라이머리 위성을 단계를 포함하며, 빔 스폿에 의해 커버되는 각각의 서브-영역은 다른 빔 스폿에 의해 커버되는 다른 서브-영역으로부터 하나의 빔폭 만큼 분리되어 있으며, m은 1 보다 큰 정수이다. 또한, m 개의 프라이머리 위성 각각은 하나의 빔상에서 m 개의 주파수 대역 중 하나의 대역을 통한 통신을 용이하게 하도록 구성될 수 있다.

다른 양태에서, 방법은, 하나의 빔 스폿에 의해 커버되는 각각의 서브-영역은 다른 빔 스폿에 의해 커버되는 서브-영역으로부터 하나의 빔폭 만큼 분리되어 있는 느슨하게 팩킹된 어레이 방식으로 영역상에 및 그 영역에 걸쳐 N/m 개의 빔을 투사하도록 n 개의 백업 위성중 선택된 위성을 구성하여, 요청 시에 m 개의 프라이머리 위성 중 하나를 n 개의 백업 위성 중 선택된 하나로 대체하는 단계, 및 하나의 빔상에서 m 개의 주파수 대역 중 하나의 대역을 통한 통신을 용이하게 하도록 n 개의 백업 위성 중 선택된 위성을 구성하는 단계를 포함하며, m 개의 주파수 대역 중 하나의 대역은 대체되는 프라이머리 위성에 의해 이전에 사용된 m 개의 주파수 대역 중 하나이다.

다른 양태에서, 위성 통신 시스템을 통해 신호를 통신하는데 유용한 게이트웨이는, 영역 상에 N/m 개의 빔을 투사하도록 각각 설치된 m 개의 프라이머리 위성을 통해서 신호를 전송하는 수단으로서, m 은 1 보다 큰 정수인, 전송 수단; 및 요청시에 n 개의 백업 위성 중 선택된 위성이 m 개의 프라이머리 위성 중 어느 하나를 대체할 수 있게 하기 위해 영역 상에 N/m 개의 빔을 투사하도록 설치된 n 개의 백업 위성을 통하여 신호를 전송하는 수단을 포함하며, n은 1 이상의 정수이다. 위성 통신 시스템을 통해 하나 이상의 게이트웨이로 신호를 통신하기 위한 사용자 단말기는, m 개의 프라이머리 위성을 통해 신호를 전송하는 수단, 및 요청 시에 m 개의 프라이머리 위성 중 어느 하나를 대체하도록 구성된 n 개의 백업 위성을 통해 신호를 전송하는 수단을 포함한다.

도면의 간단한 설명

본 발명의 특징, 목적, 및 이점은 도면과 함께 제시되는 이하의 상세한 설명으로부터 더 명백히 알 수 있으며, 동일 도면부호는 도면 전반에 걸쳐서 동일 또는 유사한 구성요소를 나타낸다.

도 1 은 일 실시형태에 따른, 본 발명의 위성 기반 통신 시스템을 도시한다.

도 2 는 도 1 의 다중-빔 위성 중 하나의 빔 투사를 더 상세히 도시한다.

도 3A 는 일 실시형태에 따른, 본 발명의 빔 투사 방식 하에서 결과적으로 발생하는 조합된 "셀" 패턴의 일부를 도시한다.

도 3B 는 일 실시형태에 따라 도 3A 의 빔 패턴이 어떻게 CONUS에 투사될 수 있는지를 도시한다.

도 4 는 일 실시형태에 따른 위성 통신 시스템의 동작 흐름을 도시한다.

도 5 는 다양한 실시형태 구현을 위한 하드웨어 시스템의 일 실시형태를 도시한다.

도 6 은 다양한 실시형태 구현을 위해 실행 가능 명령을 저장하는 기계 판독 가능 매체의 일 실시형태를 도시한다.

상세한 설명

이하의 설명에서, 본 발명의 다양한 실시형태 및 이러한 실시형태의 다른 양태를 설명한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 다양한 실시형태의 모든 양태 또는 단지 일부의 양태로 실시될 수 있음을 안다. 다양한 실시형태의 완전한 이해를 제공하기 위해서 특정 숫자, 재료, 및 구성을 설명한다. 그러나, 이러한 특정 설명 없이도 다양한 실시형태가 구현될 수 있음은 당업자에게 또한 명백하다. 다른 예에서, 본 발명을 불명료하지 않게 하기 위하여 공지의 특성은 생략하거나 단순화하였다.

몇몇 설명은, 다른 당업자에게 본질을 전달하기 위해서 당업자에 의해 공통적으로 이용되는 빔, 주파수, 안테나, 반사기, 피드 혼, 구경 등과 같은 용어를 사용하여 제공된다. 다르게 정의되지 않은 한, 이 용어들은 당업자가 의해 이해하는 바와 같이 최광의 의미로 제공되어야 한다.

여기의 "일 실시형태", "실시형태" 또는 유사 어구에 대한 참조는 그 실시형태와 관련하여 설명되는 특유의 특징, 구조, 동작, 또는 특성이 본 발명의 하나 이상의 실시형태에 포함되는 것을 의미한다. 따라서, 그러한 구절 또는 어구의 출현은 반드시 동일한 실시형태를 참조하는 것은 아니다. 또한, 다양한 특유의 특징, 구조, 동작, 또는 특성은 하나 이상의 실시형태에서 적절한 방식으로 조합될 수도 있다.

통상적인 위성 통신 시스템은 무선 사용자 단말기와 하나 이상의 게이트 웨이, 기지국 또는 허브 (hub) 사이에 신호를 전송, 즉, 이들로 또는 이들로부터 신호를 전송함으로써, 하나 이상의 무선 사용자 단말기에 서비스를 제공하기 위하여 공지의 궤도 패턴에 있는 몇몇 위성을 사용한다. 이러한 시스템은 넓은 지리적 영역 또는 지역에 걸친 통신 용량 또는 커버리지를 제공하는 능력을 갖는다. 통상적인 위성 통신 시스템은, 거의 글로벌한 커버리지를 제공하기 위해 일련의 널리 정의된 궤도 평면, 예를 들어, 6개내에 상주하는 48개 이상 정도의 위성을 사용한다.

위성은 TDMA 또는 CDMA 타입의 변조 (modulation) 또는 순방향 또는 역방향 링크 또는 이들의 조합에서의 신호에 대한 공중 인터페이스를 사용할 수 있다. 위성에서 현재 사용되는 확산 스펙트럼 (SS) 코드 분할 다중 접속 (CDMA) 기술은 TIA/EIA 임시 표준, 1993년 7월 자 TIA/EIA/IS-95의, 통신 산업 협회/전자 산업 협회 (TIA/EIA) 표준 IS-95라 불리는 "이중-모드 광대역 확산 스펙트럼 셀룰러 시스템을 위한 이동국-기지국간 호환성 표준 (Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System)" 과 유사하다. 그러나, 다른 확산 스펙트럼 및 CDMA 기술과 프로토콜, 또는 심지어 몇몇 타입의 시 분할 다중 접속 (TDMA) 시스템이 사용될 수 있다. 다른 통신 시스템이 국제 이동 통신 시스템 2000 (International Mobile Telecommunication System 2000)/세계 이동 통신 시스템 (Universal Mobile Telecommunication System) 또는 IMT-2000/UM 표준에서 설명되며, 광대역 CDMA (WCDMA), cdma2000 (예를 들어 cdma2000 1x-rxtt cdma2000 1x, 3x, 또는 MC 표준) 또는 TD-SCDMA라 일반적으로 불리는 것을 커버한다. 위성 기반 통신 시스템은 또한 이들 또는 유사한 공지의 표준을 활용할 수 있다.

하나의 방식이, 설계 제한 및 소망의 동작 특성에 의존하여, 다른 방식보다 특정 통신 시스템에서 사용되는데 효율적이라 하더라도, 특정 변조 방식을 사용하는 것이 본 발명의 실시형태에 대한 제한으로서 작용하지 않는다. 역방향 링크 (RL) 가 사용자 단말기로부터 게이트웨이로 이동하는 통신 신호를 지칭하는 반면, 순방향 링크 (FL) 는 게이트웨이로부터 사용자 단말기로 전송되거나 이동하는 통신 신호, 또는 경로를 지칭한다.

여기서 설명하는 단말기는 위성과의 통신을 위해 구성되며, 각각은 셀룰러 전화, 무선 핸드셋 (wireless handset) 또는 다른 디바이스, 무선 모뎀, 데이터 트랜시버, 또는 페이징 (paging) 또는 위치 결정 수신기, 또는 이동 라디오-전화를 포함하나 이에 한정되지 않는 복수의 다른 타입의 고정식 또는 이동식 사용자 단말기를 가지거나 포함한다. 또한, 사용자 단말기는 소망하는 바와 같이 휴대할 수 있거나, 운송수단 (예를 들어 자동차, 트럭, 보트, 기차, 및 비행기를 포함하여) 에 탑재되어 휴대 가능하거나, 또는 고정식일 수 있다. 또한, 무선 통신 디바이스는 선호에 따라 일부 통신 시스템에서는 때때로 사용자 단말기, 이동국, 가입자 유닛 (unit), 이동 라디오 또는 라디오전화, 무선 유닛, 또는 단순히 '사용자', '가입자', '단말기', 및 '모바일'로 불린다.

또한, 위성은 소정 지리적 범위 또는 위성의 "풋프린트 (footprint) " 내에서 신호를 전송하기 위해 빔-형성 안테나 구조체에 의해 생성된, 소정 또는 설계된 빔 패턴을 채택한다. 빔 패턴은 당업자에게 공지된 바와 같이 원형에서부터, 더 확장된 타원형으로 변하거나, 다양한 불규칙 형상, 또는 이득 분포 패턴을 가질 수 있다. 특정 통신 시스템 설계에 따라 임의의 적절한 패턴 또는 패턴 세트가 사용될 수 있고, 이러한 패턴은 본 발명의 실시형태에 대한 제한으로서 작용하지 않는다. 사용되는 신호의 타입 또는 용량, 커버되는 지리적 영역, 서비스를 받는 단말기의 개수, 가용 전력, 가용 주파수, 및 시스템 설계자에게 공지된 다른 위성 또는 시스템 설계 제한에 따라 더 많거나 적은 수의 빔들이 사용될 수도 있다.

도 1 은 본 발명의 실시형태를 구현하는데 유용한 위성 기반 통신 시스템을 도시한다. 도시된 바와 같이, 위성 통신 시스템 (100) 은 일련의 프라이머리 다중-빔 위성 (110) 을 이용하여 형성되며, 통신 시스템에서는 이러한 m 개의 위성이 존재하며, m 은 정수이고 1 보다 큰 값을 갖는다. 시스템 내의 각 위성은, 서비스 영역 (115) 을 커버하는 지역에 N/m 개의 빔을 투사하도록 설치되어지거나 구성되어, 서비스 지역 (115) 내에서 데이터 및/또는 다른 통신 신호, 또는 커멘드를 전송함으로써 사용자 단말기에게 서비스를 제공하는 것을 가능하게 한다. 각각이 N/m 개의 빔을 생성하는, m 개의 위성은, 이들을 함께 취할 때, 서비스 영역을 커버하도록 소망되는 N 개의 빔을 생성 또는 제공한다. 도시된 실시형태에서 소망하는 바대로, 다른 값이 명백하게 사용될 수 있지만, m은 3이다. 통신 시스템에 대한 선택된 서비스 영역의 크기에 따라, N은 통상적으로 서비스 지역 (115) 에 따라 총 빔이 약 30에서 120 개까지의 범위일 수도 있다.

N 에 대한 선택된 값은 상이한 통신 시스템에 대해 변화하며, 다수의 널리 공지된 인자 (factor) 에 기초한다. 예를 들어, 공지된 바와 같이, 기대되는 동작 주파수 또는 재사용 패턴, 빔 형상 등 뿐만 아니라, 위성 풋프린트 또는 커버되는 서비스 영역의 전체 크기, 전송되는 트래픽 또는 신호의 양, 및 데이터 레이트를 말한다. 일부 빔은 상당히 크게 만들 수는 있는 반면, 그렇게 하는 것은 수용되거나 서비스를 제공받을 수 있는 단말기의 총 개수를 감소시킬 수 있으며, 또는 다른 빔 또는 시스템과의 간섭을 야기할 수 있다. 상당히 많은 수의 작은 빔을 사용하는 것은 사용되는 트랜스듀서 (transducer) 의 수, 제어 시스템, 신뢰도, 및 소모되는 전력의 관점에서 위성에 대한 더 복잡하고 고가인 안테나 구조체 및 설계 문제를 야기한다.

갯수 뿐만 아니라 크기에서 동일할 필요가 없고 풋프린트내의 형상 및 패턴에서 대칭일 필요가 없지만, 통상적인 값은 FL 및 RL 모두에 대해 16개의 빔이다. 그러나, 상이한 주파수 및 FDM 기술을 사용할 경우, '서브-빔 (sub-beam)' 으로 불리는 부가적인 빔들이 동일한 지리적 영역을 커버할 수 있으며, 예를 들어 하나의 빔 내에 8 내지 13개 또는 그 이상의 서브-빔이 위성 당 전체 약 208개의 서브-빔을 생성하는데 사용될 수 있다. 본 발명의 실시형태들은 특정 갯수의 빔에 한정되지 않으며, 다양한 구성 및 다양한 통신 시스템에서도 유용함이 증명될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 양태에 따르면, n개의 백업 다중-빔 위성 (112) 이 제공되며, n은 1 이상의 정수이다. 백업 다중-빔 위성 (112) 각각은 소망의 표면 영역상에, 또는 서비스 영역 내에 N/m 개의 빔을 투사하도록 설치되어 있다. 즉, 프라이머리 다중-빔 위성 및 백업 다중-빔 위성은 하기 특징 모두가 반드시 같을 필요는 없으나, 형성된 빔의 개수, 빔의 형상, 전체 풋프린트, 및 주파수와 전력 제어의 관점에서 유사하게 구성된다. 도시된 실시형태에 대해, n은 1 이다.

따라서, 하나 이상의 백업 위성으로의 소정의 빔에 대한 통신 경로 또는 링크를 활성화 또는 스위칭할 수 있음으로써, n개의 백업 위성 (112) 각각은 m개의 프라이머리 위성 (110) 중 고장 위성을 대체하도록 선택적으로 구성될 수 있다. 그 결과, 본 발명은 n 이 m 보다 작은 한, 단일 다중-빔 위성 접근 방식에 비하여 리던던시를 제공하는 비용을 바람직하게 감소시킨다. 이는 일반적으로 N/m 개의 빔을 투사하는 능력을 갖는 백업 위성을 제공하는 비용이, N 개의 빔을 투사할 수 있는 백업 위성을 제공하는 비용에 비하여, 상대적으로 저가이기 때문이다. 또한, 소정의 위성에 의해 서비스를 받는 다수의 빔들이 동작 오류의 리스크를 또한 증가시키는 물리적 복잡도 및 동작 복잡도를 증가시킨다.

위성 (110) 과 같은 위성은 예를 들어, 저궤도 (low Earth orbit : LEO); 중궤도 (middle Earth orbit : MEO); 또는 정지 궤도 (geosynchronous orbit : GEO) 와 같은 다양한 궤도 중 하나에 위치될 수 있으며, 각각의 궤도는 이미 공지되고 이해되는 특성을 가진다. 정지 궤도는 때때로 정지 상태 궤도 (geostationary orbit) 라고도 불린다. 하나의 예시적 정지 궤도는 23 시간 56분 41초의 공전주기를 가지며, 이는 위성이 지구 표면 위의 정지된 위치에서 상주하는 것처럼 보이게 하는 효과를 가진다.

각각의 위성 (110) 및 위성 (112) 는 다중-빔 타입이라는 사실, 및 각각의 위성 (110) 및 위성 (112) 이 더 저가이고 더욱 신뢰가능한 본 발명의 위성 통신 시스템을 구현하는데 사용되는 방식이라는 사실을 제외하면, 위성 (110) 및 위성 (112) 는 그 구조 및 동작이 당해 기술분야에 공지된 광범위의 통신 위성을 나타낸다. 이러한 공지되거나 또는 개발될 위성 중 임의의 적절한 위성이 본 발명을 실시하는데 이용될 수도 있다. 그러나, 이러한 위성은 통신 시스템 내에서 예상되는 빔 커버리지, 관련 전력 및 커맨드 제어를 제공하는 한 모든 양태에서 동일할 필요는 없다.

도 2 는 일 실시형태에 따른, 프라이머리 또는 백업 위성들 각각에 대한 빔 투사의 일 예를 도시한다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 이러한 양태에 따라 (N 개의 빔과 달리) 단지 N/m 개의 빔을 제공해야 할 뿐만 아니라, 프라이머리 또는 백업 위성의 N/m 개의 빔 각각은 느슨하게-팩킹된 어레이 (loosely-packed array) 방식 (120) 으로 불리는 방식으로 투사된다. 즉, 일부 소정 거리만큼 서로로부터 공간적으로 떨어져 있거나 또는 분리된 인접 빔과 패턴을 형성하는 방식으로, 빔이 위성으로부터 투사된다.

그 결과, 당업자가 이해 하는 바와 같이, 이러한 위성 (110) 및 위성 (112) 의 전송 안테나의 피드 혼이 느슨하게-팩킹된 구조로 배열될 수 있으며, 이것은 안테나를 설계하는데 존재하는 물리적 제한을 감소시킨다. 이러한 구성에서, 이는 비교적 더 큰 구경이 피드 혼에 사용되도록 한다. 그 구성은 특히, 이러한 빔의 이득 특성에 대하여 더 좋은 품질의 빔을 발생시킨다. 위성 (110) 또는 위성 (112) 의 빔 형성 안테나 또는 구조체는, 흔히 "트랜스폰더 (transponder) "라 불리는 송신 및/또는 수신 소자에 결합되거나 이를 이용하여 형성되기 때문에, 이는 트랜스폰더의 설계 및 배열을 단순화한다.

또한, 다양한 실시형태에 있어서, 프라이머리 또는 백업 위성 각각의 N/m 개의 빔은 N/m 개의 빔 커버리지 영역 또는 스폿 각각이 서로로부터, 또는 각각의 인접 빔 투사 스폿 또는 풋프린트로부터, 하나의 빔 폭 만큼 이격되도록 구성될 수 있다. 따라서, m=3 이고 n=1 인 실시형태에 대하여, 백업 위성 (112) 은 각각의 N/m 개의 빔이 위성 풋프린트 내에서 하나의 빔 폭 만큼 재배치되거나 이동하게 함으로써, 프라이머리 위성 (110) 중 고장난 것을 대체 하도록 효율적으로 재구성될 수 있다. 즉, 위성 (112) 의 빔은 보통, 위성 (110) 들의 빔 사이에서, 프라이머리 (110) 에 대한 분리 갭 또는 공간 내에 일반적으로 위치하고, 일반적으로 상당히 복잡한 동작이나 제어 없이, 또한 지연 없이 갭 밖으로 그리고 소망의 프라이머리 커버리지 영역 상으로 쉽게 방향이 재설정된다. 빔 형성 안테나는 커버리지 영역의 표면에 대하여 약간 다른 각도로 빔을 투사하도록 재조절된다. 따라서, 프라이머리 위성 또는 빔이 고장날 경우 효율적이며 매우 반응성이 좋은 대체가 제공된다.

본 발명의 실시형태에 대한 이러한 동작 특성은 고장나거나 또는 오동작하는 위성을 대체하기 위하여 약간의 시간 주기에 걸쳐 새로운 궤도 위치로 이동해야 하는 "궤도 내의 (in orbit)" 여분 또는 여분의 위성을 유지하는 통상적인 통신 시스템과 상당한 차이를 가진다. 이러한 동작에 대한 상당량의 지연 및 비용은 새로운 기술을 사용하여 제거되며, 이것은 긴 기간동안 "컷오프 (cut-off)" 되지 않으면서, 고객 또는 사용자의 만족에 상당한 영향을 주며, 임의의 소정 영역에 대한 다운 시간 (down-time) 을 감소시킴으로써 수입을 증가시킨다. 이는 또한 통신 시스템 내에서 시간을 통해 해결될 수도 있는 단지 한 두개의 빔만이 손상을 야기하는 경우에도 전체 위성을 고장난 위성으로서 대체하여야 했던 것과 대조적으로, 전체 위성을 대체해야할 필요성을 제거한다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 다양한 실시형태에서, 위성 (110) 또는 위성 (112) 의 N/m 개의 빔은 바람직하게는 서비스 영역에 걸쳐 투사된다. 따라서, 서비스 영역 (115) 이 다른 시간 주기에 피크 요구를 가지는 다른 지역으로 구성될 때, 투사 방식은 동작 위성 (110) 간에 자동 부하 밸런싱 (balancing) 을 효율적으로 수행한다. 즉, 백업 위성의 빔은, 제한된 사용 주기를 갖는 피크 사용의 영역을 커버하기 위해 풀타임 동안 정지할 필요 없이, 부가적인 일시 부하를 흡수하는데 사용될 수 있으며, 이는 위성의 용량을 적절히 이용할 것이다.

예를 들어, 당해 기술분야에서 CONUS로 불리는 미국본토에 인터넷 액세스와 같은 데이터 서비스를 제공하는 위성 통신 시스템을 구성하기 위하여, 도 1 의 3-위성 실시형태를 채택할 수 있다. 또한, 많은 기업들은 그들 각각 회사 또는 기업 수준의 인트라넷 네트워크로의 액세스를 제공하기를 원할 수도 있다. 역사적으로, 인트라넷 액세스는 낮시간에 피크이고, 인터넷 액세스는 초저녁에 피크인 경향이 있으며, 일부 시간 존 (zone), 여기서는 산악 및 태평양 시간 존의 초저녁 시간은 중-동부 시간 존에 비하여 늦다. 이 구성은 (3개의 위성 각각이 CONUS의 동부, 중부, 서부를 커버하는 다른 구성과 비교하여) 동작 위성 각각이 최대 부하를 공유하게 함으로써 부하 밸런싱을 자동으로 달성한다.

도 3A 는 일 실시형태에 따라 빔 투사, 및 주파수 대역 할당으로부터 통상적으로 발생하는 일반적인 셀룰러 패턴의 일부를 도시한다. 도 3B는 일 실시형태에 따라 도 3A의 빔 패턴이 CONUS에 어떻게 투사될 수 있는지를 도시한다.

상술한 바와 같이, 위성 (110) 들의 각각은 서비스 영역 (115) 에 N/m 개의 빔을 투사하여 통신을 용이하게 한다. 집합적으로, m x N/m 개의 빔은 도시된 셀룰러 패턴을 형성하는 전체 서비스 영역을 커버한다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 가용 주파수는 m 개의 대역으로 나누어지며, m=3인 경우 3개의 대역을 포함하며, 주파수 대역 1 (FB1), 주파수 대역 2 (FB2), 그리고 주파수 대역 3 (FB3) 으로 지칭된다. 각각의 위성 (110) 의 N/m 개의 빔은 주파수의 m 개의 대역 중 하나의 대역을 통한 통신을 용이하게 하도록 할당된다. 즉, m=3 인 실시형태에 대하여, 위성 1 의 모든 N/m 개의 빔은 FB1 의 주파수를 통한 통신을 용이하게 하고, 위성 2 의 모든 N/m 개의 빔은 FB2의 주파수를 통한 통신을 용이하게 한다. 그 결과, 느슨하게-팩킹된 어레이 투사 방식과 결합될 때, 주파수 대역의 적절한 할당은 인접 "셀' (빔) 에서의 통신이 서로 다른 주파수를 통해 수행되도록 하며, 이는 다른 "셀" 내의 통신간에 빔간 간섭의 가능성을 감소시킨다.

상술한 바와 같이, 일 실시형태에 따라, 도 4는 본 발명의 교지에 따라 구성된 위성 통신 시스템의 동작 흐름 또는 동작 방법을 도시한다. 도시된 바와 같이, 단계 또는 프로세싱 스테이지 402 에서, 프라이머리 다중-빔 위성 (110) 의 N/m 개의 빔은 전체 서비스 영역에 걸쳐 느슨하게-팩킹된 어레이 방식으로 투사하도록 구성된다. 다음으로, 단계 404 에서, 프라이머리 다중-빔 위성 (110) 의 N/m 개의 빔 각각은 주파수의 m 개의 대역 중 하나의 대역을 통한 통신을 용이하게 하도록 구성된다.

단계 또는 프로세스 406 에서는, 모든 프라이머리 위성이 그렇게 구성되었는지 여부를 판정한다. 만일 그렇지 않다면, 프로세스는 프로세스가 계속되는 단계 402 로 되돌아가며, 다른 프라이머리 위성 (110) 에 대해 구성이 수행된다. 프로세싱 단계 406 에서 관심있는 모든 프라이머리 위성 (110) 이 소망하는 바와 같이 구성되었다고 판정될 때까지, 이러한 프로세스는 계속된다. 그때, 프로세스는 프라이머리 위성 중 하나가 고장났는지를 판단하는 프로세스 또는 방법 단계 408 에서 계속된다. 만약 고장이 검출되지 않는다면, 시스템은 동작을 계속하며, 프로세스는 주기적으로 단계 408 로 돌아가서 프라이머리 위성의 고장을 체크한다.

그 결과, 프라이머리 위성의 고장이 검출되었을 때, 백업 위성 중 선택된 하나의 위성의 N/m 개의 빔은 전술한 바와 같이 느슨하게 팩킹된 어레이 방식으로, 그리고 서비스 지역에 걸쳐 투사되도록 구성된다 (단계 410). 또한, 단계 또는 프로세싱 스테이지 412 에서, 선택된 백업 위성 (112) 의 N/m 개의 빔 각각은 고장난 프라이머리 위성에 이전에 할당되었던 주파수의 m 개의 대역 중 하나의 대역에서 통신을 용이하게 하도록 구성된다.

마지막으로, 백업 위성의 N/m 개의 빔 각각은 선택된 하나의 백업 위성이 프라이머리 위성 중 고장난 위성을 대체할 수 있도록 재-배치된다. 다양한 실시형태에 있어서, 백업 위성의 N/m 개의 빔 각각은 하나의 빔폭 만큼 제 위치이도록 쉽게 재-배치되어 고장난 프라이머리 위성을 대체한다.

다양한 사용자 단말기 및 게이트웨이는 프라이머리와 백업 위성 모두 또는 어느 하나와 또는 이들을 통하여 신호를 통신하도록 구성됨을 상술한 바로부터 알 수 있다. 게이트웨이 및 단말기는, 적절한 주파수 대역 내에서 신호를 생성, 송신, 및/또는 수신하는데 사용되는 관심 있는 소정의 통신 시스템에 대해 선택된 변조 방식에 따라, 그리고 소망의 변조 방식 또는 기술을 사용하여 다양한 통신 회로 또는 수단을 이용한다. 그 외의, 안테나 구조체, 전력 제어 등과 같은 이러한 기술 및 인자는 당업자에게 잘 알려져 있으며, 게이트웨이 및 사용자 단말기 내의 구체적 세부 구현은 여기서 상세히 설명하지 않는다.

따라서, 상술한 설명으로부터, 데이터 통신, 특히 넓은 서비스 영역에 대한 인터넷과 같은 네트워크 액세스를 용이하게 하는데 적합하고, 저가이며 더욱 신뢰 가능한 위성 통신 시스템이 설명되었음을 알 수 있다.

특히 게이트웨이에서 구현된 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시형태는 연산 자원으로 하여금 상기 기술한 기능을 수행하도록 한다. 도 5는 개인용 컴퓨터, 워크스테이션, 및/또는 삽입된 시스템과 같은 광범위의 컴퓨터 시스템을 나타내고자 하는 하드웨어 시스템의 일 실시형태를 도시한다. 도시된 실시형태에서, 하드웨어 시스템은 고속 버스 (505) 에 커플링된 프로세서 (510) 을 포함하며, 이 버스 (505) 는 버스 브릿지 (530) 을 통해 입/출력 (I/O) 버스 (515) 에 커플링된다. 임시 메모리 (520) 는 버스 (505) 에 커플링된다. 영구 메모리 (540) 는 버스 (515) 에 커플링된다. 또한, I/O 디바이스(들) (550) 이 버스 (515) 에 커플링된다. I/O 디바이스(들) (550) 은 디스플레이 디바이스, 키보드, 하나 이상의 외부 네트워크 인터페이스 등을 포함할 수도 있다.

특정 실시형태는 부가적인 구성 요소들은 포함할 수도 있고, 상기 요소들 모두는 필요로 하지 않을 수도 있으며, 또는 일 이상의 구성 요소들을 조합할 수 있다. 예를 들어, 임시 메모리 (520) 는 프로세서 (510) 와 하나의 칩에 있을 수도 있다. 다른 방법으로, 영구 메모리 (540) 는 제거될 수 있고 임시 메모리 (520) 는 전기적으로 삭제가능한 프로그래밍가능 판독 전용 메모리 (EEPROM) 으로 대체될 수도 있으며, 소프트웨어 루틴 (routine) 은 EEPROM 으로부터 적절히 실행된다. 몇몇 구현은 모든 구성요소가 커플링되는 단일 버스를 이용할 수도 있고, 또한 다양한 부가적 구성요소들이 커플링될 수 있는 하나 이상의 버스 및 버스 브릿지를 이용할 수도 있다. 당업자는 예를 들어, 메모리 제어기 허브 및 I/O 제어기 허브를 갖는 고속 시스템 버스에 기초한 내부 네트워크를 포함하는, 다양한 다른 내부 네트워크에 정통하다. 부가적인 구성 요소들은 부가적 프로세서, CD ROM 드라이브, 부가 메모리, 및 당해 기술분야에 알려진 다른 주변 구성 요소를 포함할 수도 있다.

일 실시형태에서, 상술한 바와 같이 본 발명은 도 5 의 하드웨어 시스템과 같은 하나 이상의 하드웨어 시스템을 이용하여 구현된다. 2개 이상의 컴퓨터가 사용되는 곳에서, 이 시스템은 근거리 통신망 (LAN), 인터넷 프로토콜 (IP) 네트워크 등과 같은 외부 네트워크를 통해 통신하도록 커플링될 수 있다. 일 실시형태에서, 본 발명은 컴퓨터(들) 내에서 하나 이상의 실형 유닛에 의해 실행되는 소프트웨어 루틴으로서 구현된다. 소정 컴퓨터에서, 소프트웨어 루틴은 영구 메모리 (540) 과 같은 저장 디바이스에 저장될 수 있다.

또한, 당업자에게 명백한 바와 같이, 회로 소자의 다양한 기능은 소프트웨어 프로그램에서 프로세싱 동작으로서 구현될 수도 있다. 이러한 소프트웨어는 예를 들어, 디지털 신호 프로세서, 마이크로-제어기, 또는 범용 컴퓨터에서 이용될 수도 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 소프트웨어 루틴은, 디스켓, CD-ROM, 마그네틱 테잎, 디브이디 (DVD), 레이저 디스크, ROM, 플래시 메모리 등과 같은 임의의 적절한 기계 판독 가능 저장 매체 (620) 를 이용하여 저장된 기계 실행 가능 명령 (610) 일 수 있다. 명령들의 시리즈는 국부적으로 저장되어 있을 필요가 없으며, 예를 들어, 도 5 의 I/O 디바이스 (550) 를 통해 네트워크의 서버, CD ROM 디바이스, 플로피 디스크 등과 같은 원격 저장 디바이스로부터 수신될 수 있다.

임의의 소스로부터도, 명령은 저장 디바이스로부터 임시 메모리 (520) 에 복사될 수 있으며 프로세서 (510) 에 의하여 액세스되고 실행될 수도 있다. 일 구현에서, 이러한 소프트웨어 루틴은 C 프로그레밍 언어로 기록된다. 그러나, 이러한 루틴들은 임의의 광범위한 프로그래밍 언어로 구현될 수도 있다.

다른 실시형태에서, 별개의 하드웨어 또는 펌웨어 (firmware) 가 사용될 수도 있다. 예를 들어, 본 발명의 다양한 양태는 본 발명의 상술한 기능 중 하나 이상과 프로그램된 하나 이상의 주문형 반도체 (ASIC) 상에서 가능한 구현을 포함하는 회로-기반 솔루션으로서 구현될 수 있다. 다른 예에서, 본 발명의 하나 이상의 기능은 부가 회로 기판 상에서 하나 이상의 ASIC 에서 구현될 수 있고, 회로 기판은 상술한 컴퓨터(들)에 삽입될 수 있다. 또 다른 예에서, 필드 프로그래밍 가능 게이트 어레이 (FPGA) 또는 정적 프로그래밍 가능 게이트 어레이 (SPGA) 도 본 발명의 하나 이상의 기능을 구현하는데 사용될 수도 있다. 또 다른 예에서, 본 발명의 하나 이상의 기능을 구현하는데 하드웨어와 소프트웨어의 조합을 이용할 수 있다.

본 발명은 상술한 실시형태에 제한되지 않으며, 후술하는 청구항의 범위 내의 임의의 그리고 모든 실시형태를 포함한다.

Claims (30)

1. 일 영역상에 N/m 개의 빔들을 투사하도록 각각 설치되어, 상기 일 영역을 커버하기 위한 N 개의 빔 스폿들을 집합적으로 생성하는 m 개의 프라이머리 위성; 및

   상기 일 영역상에 N/m 개의 빔들을 투사하도록 각각 설치되어, 요청시에 각각이 상기 m 개의 프라이머리 위성 중 어느 하나를 대체할 수 있게 하는 n 개의 백업 위성을 포함하며,

   상기 m 은 1 보다 큰 정수이고, 상기 n 은 1 이상의 정수인, 위성 통신 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 m 개의 프라이머리 위성은, 일 빔 스폿에 의해 커버된 서브 영역들이 다른 빔 스폿에 의해 커버된 다른 서브 영역들로부터 하나의 빔 폭 만큼 분리되어 있는 느슨하게 팩킹된 어레이 방식으로, 상기 일 영역상에 및 상기 일 영역에 걸쳐 N/m 개의 빔을 투사하도록 설치되며, 각각의 프라이머리 위성은 하나의 빔상에서 m 개의 주파수 대역 중 하나의 대역을 통한 통신을 인에이블하도록 설치되며,

   상기 n 개의 백업 위성은, 일 빔 스폿에 의해 커버된 각각의 서브 영역이 다른 빔 스폿에 의해 커버된 다른 서브 영역으로부터 하나의 빔 폭 만큼 분리되어 있는 느슨하게 팩킹된 어레이 방식으로, 상기 일 영역상에 및 상기 일 영역에 걸쳐 N/m 개의 빔을 투사하도록 또한 설치되며, 각각의 백업 위성은 하나의 빔상에서 m 개의 주파수 대역 중 하나의 대역을 통한 통신을 인에이블하도록 설치되는, 위성 통신 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 m 은 3인, 위성 통신 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 n 은 1인, 위성 통신 시스템.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 일 영역은 상이한 시간 주기에서 피크 요구를 각각 갖는 복수의 존 (zone) 을 포함하는, 위성 통신 시스템.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 위성 통신 시스템은 사용자 단말기에 의한 데이터 액세스를 인에이블하는, 위성 통신 시스템.
7. 일 빔 스폿에 의해 커버된 각각의 서브 영역이 다른 빔 스폿에 의해 커버된 다른 서브 영역으로부터 하나의 빔 폭 만큼 분리되어 있는 느슨하게 팩킹된 어레이 방식으로, 일 영역상에 및 상기 일 영역에 걸쳐 N/m 개의 빔을 투사하도록 각각 설치되어, 상기 일 영역을 커버하기 위한 N 개의 빔 스폿을 집합적으로 생성하는 m 개의 프라이머리 위성; 및

   n 개의 백업 위성으로서, 각각이, 일 빔 스폿에 의해 커버된 각각의 서브 영역이 다른 빔 스폿에 의해 커버된 다른 서브 영역으로부터 하나의 빔 폭 만큼 분리되어 있는 느슨하게 팩킹된 어레이 방식으로, 상기 일 영역상에 및 상기 일 영역에 걸쳐 N/m 개의 빔을 투사하도록 또한 설치되어, 요청시에 상기 n 개의 백업 위성 중 선택된 위성이 상기 m 개의 프라이머리 위성 중 어느 하나를 대체할 수 있게 하는, 상기 n 개의 백업 위성을 포함하며,

   상기 m 은 1 보다 큰 정수이고, 상기 n 은 1 이상의 정수인, 위성 통신 시스템.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 m 은 3인, 위성 통신 시스템.
9. 제 7 항에 있어서,

   상기 n 은 1인, 위성 통신 시스템.
10. 제 7 항에 있어서,

    상기 일 영역은 상이한 시간 주기에서 피크 요구를 각각 갖는 복수의 존을 포함하는, 위성 통신 시스템.
11. 제 7 항에 있어서,

    상기 위성 통신 시스템은 사용자 단말기에 의한 인터넷 액세스를 인에이블하는, 위성 통신 시스템.
12. 일 영역상에 N/m 개의 빔들을 투사하여 상기 일 영역을 커버하는 N 개의 빔 스폿들을 형성하는 m 개의 프라이머리 다중-빔 위성으로서, 각각의 프라이머리 다중-빔 위성은 하나의 빔상에서 m 개의 주파수 대역 중 하나의 대역을 통한 통신을 인에이블하도록 설치되는, 상기 m 개의 프라이머리 다중-빔 위성; 및

    N 개의 빔 스폿들에 의해 형성되는 상기 일 영역상에 N/m 개의 빔들을 투사하는 n 개의 백업 다중-빔 위성으로서, 각각의 백업 다중-빔 위성은 하나의 빔상에서 m 개의 주파수 대역 중 하나의 대역을 통한 통신을 인에이블하도록 설치되고, 요청시에 상기 m 개의 프라이머리 다중-빔 위성 중 적어도 하나를 대체할 수 있는, 상기 n 개의 백업 다중-빔 위성을 포함하며,

    상기 m 은 1 보다 큰 정수이고, 상기 n 은 1 이상의 정수인, 위성 통신 시스템.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 m 은 3인, 위성 통신 시스템.
14. 제 12 항에 있어서,

    상기 n 은 1인, 위성 통신 시스템.
15. 제 12 항에 있어서,

    상기 위성 통신 시스템은 통신 네트워크로의 사용자 단말기에 의한 액세스를 인에이블하는, 위성 통신 시스템.
16. 제 15 항에 있어서,

    상기 통신 네트워크는 인터넷을 포함하는, 위성 통신 시스템.
17. 제 15 항에 있어서,

    상기 통신 네트워크는 기업 인트라넷을 포함하는, 위성 통신 시스템.
18. 일 영역 상에 N/m 개의 빔을 투사하도록 각각 설치된 m 개의 프라이머리 위성; 및

    상기 일 영역 상에 N/m 개의 빔을 투사하도록 각각 설치된 n 개의 백업 위성으로서, 상기 n 개의 백업 위성 중 선택된 위성이 요청시에 상기 m 개의 프라이머리 위성 중 어느 하나의 위성을 대체할 수 있게 하는, 상기 n 개의 백업 위성을 포함하며,

    상기 m 은 1 보다 큰 정수이고, 상기 n 은 1 이상의 정수인, 위성 통신 시스템.
19. 제 18 항에 있어서,

    상기 m 은 3인, 위성 통신 시스템.
20. 제 18 항에 있어서,

    상기 n 은 1인, 위성 통신 시스템.
21. 제 18 항에 있어서,

    상기 일 영역은 상이한 시간 주기에서 피크 요구를 각각 갖는 복수의 존을 포함하는, 위성 통신 시스템.
22. 적어도 하나의 트랜스폰더; 및

    상기 트랜스폰더에 커플링되고, 일 빔 스폿에 의해 커버된 각각의 서브 영역이 다른 빔 스폿에 의해 커버된 다른 서브 영역으로부터 하나의 빔 폭 만큼 분리되어 있는 느슨하게 팩킹된 어레이 방식으로, 일 영역상에 N/m 개의 빔을 투사하여, m-1 개의 다른 위성으로 상기 일 영역의 N/m 개의 서브 영역을 커버링하는데 기여하는, 반사기 및 N/m 개의 피드 혼을 갖는 안테나 시스템을 포함하는, 위성.
23. 제 22 항에 있어서,

    상기 일 영역은 상이한 시간 주기에서 피크 요구를 각각 갖는 복수의 존을 포함하는, 위성.
24. 일 빔 스폿에 의해 커버된 각각의 서브 영역이 다른 빔 스폿에 의해 커버된 다른 서브 영역으로부터 하나의 빔 폭 만큼 분리되어 있는 느슨하게 팩킹된 어레이 방식으로, 일 영역상에 및 상기 일 영역에 걸쳐 N/m 개의 빔을 투사하여, 상기 일 영역을 커버하기 위한 N 개의 빔 스폿을 집합적으로 생성하도록 m 개의 프라이머리 위성 각각을 구성하는 단계; 및

    하나의 빔상에서 m 개의 주파수 대역 중 하나의 대역을 통한 통신을 인에이블하도록 상기 m 개의 프라이머리 위성 각각을 구성하는 단계를 포함하며,

    상기 m 은 1 보다 큰 정수인, 방법.
25. 제 24 항에 있어서,

    요청시에, 일 빔 스폿에 의해 커버된 각각의 서브 영역이 다른 빔 스폿에 의해 커버된 다른 서브 영역으로부터 하나의 빔 폭 만큼 분리되어 있는 느슨하게 팩킹된 어레이 방식으로, 상기 일 영역상에 및 상기 일 영역에 걸쳐 N/m 개의 빔을 투사하도록 n 개의 백업 위성 중 선택된 위성을 구성하여, 상기 m 개의 프라이머리 위성 중 하나를 상기 n 개의 백업 위성 중 상기 선택된 위성으로 대체하는 단계로서, 상기 n 은 1 이상의 정수인, 상기 대체하는 단계; 및,

    하나의 빔상에서 m 개의 주파수 대역 중 하나의 대역을 통한 통신을 인에이블하도록 상기 n 개의 백업 위성 중 상기 선택된 위성을 구성하는 단계를 포함하며,

    상기 m 개의 주파수 대역 중 하나의 대역은 상기 대체된 프라이머리 위성에 의해 이전에 이용된 m 개의 주파수 대역 중 하나의 대역이고, 상기 n 은 1 이상의 정수인, 방법.
26. 각 빔상에서 m 개의 주파수 대역 중 하나의 대역을 통한 통신을 용이하게 하도록 m 개의 프라이머리 다중 빔 위성 각각을 구성하는 단계로서, 상기 m 개의 프라이머리 다중 빔 위성 각각은 느슨하게 팩킹된 어레이 방식으로 일 영역상에 및 상기 일 영역에 걸쳐 N/m 개의 빔들을 투사하여, 상기 일 영역을 커버하는 N 개의 빔 스폿들을 집합적으로 생성하는, 상기 m 개의 프라이머리 다중 빔 위성 각각을 구성하는 단계; 및

    각 빔상에서 m 개의 주파수 대역 중 하나의 대역을 통한 통신을 용이하게 하도록 n 개의 백업 다중 빔 위성 중 선택된 위성을 구성하는 단계로서, 상기 n 개의 백업 다중 빔 위성 중 상기 선택된 위성은 상기 일 영역상에 N/m 개의 빔들을 투사하고, 요청시에 상기 m 개의 다중 빔 위성 중 하나 이상을 대체할 수 있는, 상기 n 개의 백업 다중 빔 위성 중 선택된 위성을 구성하는 단계를 포함하며,

    상기 m 개의 주파수 대역 중 하나의 대역은 대체된 프라이머리 다중 빔 위성에 의해 이전에 이용된 m 개의 주파수 대역 중 하나의 대역이고, 상기 m 은 1 보다 큰 정수이고, 상기 n 은 1 이상의 정수인, 방법.
27. 일 영역상에 및 상기 일 영역에 걸쳐 N/m 개의 빔을 투사하도록 m 개의 프라이머리 위성 각각을 구성하는 단계; 및

    요청시에, 상기 일 영역상에 및 상기 일 영역에 걸쳐 N/m 개의 빔을 투사하도록 n 개의 백업 위성 중 선택된 위성을 구성하여, 상기 프라이머리 위성 중 하나의 위성을 상기 n 개의 백업 위성 중 상기 선택된 위성으로 대체하는 단계를 포함하며,

    상기 n 은 1 이상의 정수인, 방법.
28. 위성 통신 시스템을 통해 신호를 통신하는 게이트웨이로서,

    일 영역상에 N/m 개의 빔을 투사하도록 각각 설치된 m 개의 프라이머리 위성을 통해 신호를 전송하는 수단; 및

    상기 일 영역상에 N/m 개의 빔을 투사하도록 각각 설치된 n 개의 백업 위성을 통해 신호를 전송하는 수단으로서, 요청시에 상기 n 개의 백업 위성 중 선택된 위성이 상기 m 개의 프라이머리 위성 중 어느 하나를 대체할 수 있게 하는, 상기 n 개의 백업 위성을 통해 신호를 전송하는 수단을 포함하며,

    상기 m 은 1 보다 큰 정수이고, 상기 n 은 1 이상의 정수인, 게이트웨이.
29. 위성 통신 시스템을 통해 하나 이상의 게이트웨이로 신호를 통신하는 사용자 단말기로서,

    일 영역상에 N/m 개의 빔을 투사하도록 각각 설치된 m 개의 프라이머리 위성을 통해 신호를 전송하는 수단; 및

    상기 일 영역상에 N/m 개의 빔을 투사하도록 각각 설치된 n 개의 백업 위성을 통해 신호를 전송하는 수단으로서, 요청시에 상기 n 개의 백업 위성 중 선택된 위성이 상기 m 개의 프라이머리 위성 중 어느 하나를 대체할 수 있게 하는, 상기 n 개의 백업 위성을 통해 신호를 전송하는 수단을 포함하며,

    상기 m 은 1 보다 큰 정수이고, 상기 n 은 1 이상의 정수인, 사용자 단말기.
30. 일 영역상에 N/m 개의 빔을 투사하여, 상기 일 영역을 커버하기 위한 N 개의 빔 스폿을 집합적으로 생성하도록 m 개의 프라이머리 다중 빔 위성 각각을 구성하는 수단; 및

    상기 일 영역상에 N/m 개의 빔을 투사하도록 n 개의 백업 다중 빔 위성 중 선택된 위성을 구성하여, 하나의 프라이머리 다중 빔 위성을 상기 n 개의 백업 다중 빔 위성 중 상기 선택된 위성으로 대체하는 수단을 포함하며,

    상기 m 은 1 보다 큰 정수이고, 상기 n 은 1 이상의 정수인, 위성 통신 시스템에서 사용하기 위한 장치.

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