KR20010042520A

KR20010042520A - 저 상호 변조율을 가진 멀티빔 전송 어레이

Info

Publication number: KR20010042520A
Application number: KR1020007011154A
Authority: KR
Inventors: 덴트폴더블유.
Original assignee: 도날드 디. 먼둘; 에릭슨 인크.
Priority date: 1998-04-06
Filing date: 1999-02-24
Publication date: 2001-05-25
Also published as: HK1038646A1; US7027454B2; US20020060993A1; WO1999052181A2; US20020080066A1; US6377558B1; AU755338B2; AU2874799A; EP1070367A2; CN1304567A; ID27433A; WO1999052181A3; BR9909505A

Abstract

서비스 영역내의 분리 팬내에 위치된 각각의 대응하는 수신국으로 다수의 지향성 빔의 다수의 신호의 동시 전송을 위한 전송기가 제공된다. 전송기는 다수의 빔형성기를 포함하고, 각 빔형성기는 관련 팬으로 전송되는 신호의 하나를 수신하고, 상기 빔형성기의 각각은 전송되는 각각의 상이한 신호에 대한 다수의 출력을 가진다. 다수의 부틀러 매트릭스는 제각기 전송되는 각각의 상이한 신호를 위한 다수의 빔형성기로부터 다수의 출력의 하나를 수신하고, 각각의 부틀러 매트릭스는 서로 동상 관계의 다수의 출력을 가지고, 전송되는 신호의 각각은 위상 관계에서 각 부틀러 매트릭스의 출력에 동시에 제공된다. 안테나에는 안테나 소자의 2차원 어레이가 배치되는 개구가 제공되는 데, 인접한 안테나 소자의 동일한 부분은 각 부틀러 매트릭스의 출력에 접속되고, 각각의 다수의 신호는 안테나 소자의 완전한 2차원 어레이에 의해 동시에 전송된다. 각각의 다수의 빔형성기는 각 팬내의 각 빔의 방향을 스티어하는 스티어링 제어 신호를 수신한다.

Description

저 상호 변조율을 가진 멀티빔 전송 어레이{MULTI-BEAM TRANSMIT ARRAY WITH LOW INTERMODULATION}

능동 위상 어레이 안테나를 가진 전송기, 즉, 위상 어레이 전송기는 통상적으로 신호 전송 시에 사용되어 왔다. 제각기 기본 전송기의 전력 증폭기에 접속된 다중 안테나 소자를 사용하여 고 지향성 빔으로 신호를 전송하기 위해서는 능동 위상 어레이 전송기를 구성할 수 있다. 이런 신호는 각 전력 증폭기를 통해 공급되고, 비교적 위상이 맞추어져 바람직한 방향으로 구성상 방사가 부가된다. 단일 신호만이 단일 빔으로 전송될 시에는 C 급 단일 주파수의 전력 증폭기를 효율적으로 이용할 수 있다. 그 후, 전송된 스펙트럼은 신호 상에서 변조된 정보의 위상 변조 특성으로부터 결정될 수 있다.

다중 신호를 다중 지향 빔으로 전송하기 위해서는 또한 위상 어레이 전송기를 구성할 수 있다. 이런 경우에, 전송되는 다중 신호의 조합이 한 세트의 빔형성 계수를 이용한 빔형성 네트워크에 의해 형성된다. 신호 조합은 기본 전송 전력 증폭기에 공급되며, 각 전력 증폭기는 각 안테나 소자 또는 안테나 소자의 서브그룹과 결합된다. 이런 경우에, 전력 증폭기는 Multiple Carrier Power Amplifiers or MCPA's로 공지된 선형 다중 신호 전력 증폭기이다. 그러나, 이런 종래 기술의 구성에 따른 문제점은 불완전한 MCPA 선형성(linearity)으로 원치 않는 신호를 발생시키는 신호간의 비선형 왜율 또는 상호 변조율이 생긴다는 것이다. 이런 원치 않는 신호는 할당된 주파수 대역 외부에 놓여, 잠재적으로 다른 서비스를 방해할 수 있다. 각 신호 및, 빔형성기에 의해 형성된 선형 조합이 대역의 제한을 받을 시에도, 비선형 증폭된 조합은 비선형 왜율에 의해 대역외 스펙트럼 성분을 나타낼 수 있다.

상호 변조율을 감소시켜 효율을 개선시키면서 다중 신호를 다중 빔으로 전송하기 위한 그런 종래의 능동 위상 어레이 전송기의 개선에 대해서는 미국 특허 제5,548,813호, 제5,555,257호, 제5,568,088호, 제5,574,967호, 제5,594,941호, 제5,619,210호, 제5,619,503호 및 제5,638,024호에 기재되어 있으며, 이의 모두는 여기서 참조로 포함된다. 전술한 특허는 원칙적으로 위상 어레이 안테나의 사용에 대한 효율 및/또는, 위상 어레이 안테나에 사용된 MCPA의 효율 성능 및 상호 변조율의 개선에 관한 것이다. 전술한 특허가 미허가된 주파수 대역에서의 상호 변조 방사율의 감소에 관한 것은 아니지만, 이는 가이던스(guidance)를 제공할 수 있다.

고 지향성 빔으로 신호를 전송하기 위한 단일 신호 위상 어레이가 물론 다중 신호를 전송하기 위해 다중 카피로 제공될 수 있지만, 다수의 단일 신호 안테나 어레이의 전체 개구 영역(aperture area)은 안테나 소자의 일부만이 각 신호를 방사하는 데에 사용되므로 비효율적으로 사용된다. 예컨대, 2개의 단일 신호 위상 어레이 안테나가 사용되면, 이는 제각기 전체 안테나 소자의 절반을 사용하고, 4개의 단일 신호 위상 어레이 안테나가 사용되면, 이는 제각기 전체 안테나 소자의 1/4 만을 사용한다. 따라서, 상호 변조율을 초과하지 않으면서 전체 안테나 개구 영역이 가능한 전 지향 이득을 획득하도록 모든 안테나 소자를 사용하여 각 지향성 빔을 방사시키는 능동 위상 어레이 안테나를 가진 전송기가 요구된다. 게다가, 현재의 기술 상태에서는 어떤 타당한 효율의 MCPA도 대역외 상호 변조 방사에 부과된 엄격한 제한을 충족시킬 수 없어, 안테나 소자 어레이에 의해 다중 신호가 방사되도록 하면서 단일 반송파 증폭기를 필수적으로 사용하는 상황에서 유용한 능동 위상 어레이 안테나를 가진 전송기가 요구된다.

본 발명은 하나 이상의 전술한 문제를 극복하기 위한 것이다.

본 발명은 다중 신호를 전송하기 위한 능동 위상 어레이 전송기(active phased array transmitter)에 관한 것으로서, 특히, 신호간의 최소 상호 변조 왜율을 가진 다중 신호의 동시 전송을 위한 능동 위상 어레이 전송기에 관한 것이다.

도 1은 단일 신호 능동 위상 어레이 안테나를 포함하는 종래의 전송기를 도시한 것이다.

도 2는 다중 신호 능동 위상 어레이 안테나를 포함하는 종래의 전송기를 도시한 것이다.

도 3은 편파마다 하나의 신호를 방사시키기 위한 이중 편파 능동 위상 어레이 안테나를 포함하는 종래의 전송기를 도시한 것이다. 도 4는 다중 신호 전송을 위한 도 1의 종래의 전송기의 다중 카피를 도시한 것이다.

도 는 본 발명에 따른 능동 위상 어레이 전송기의 일 실시예를 도시한 것이다.

도 6은 궤도 위성상의 능동 위상 어레이 전송기의 양호한 방향을 설명한 것이다.

도 7은 능동 위상 어레이 전송기의 다른 실시예를 도시한 것이다.

도 8은 능동 위상 어레이 전송기의 또다른 실시예를 도시한 것이다.

도 9는 4 x 4 포트, 2 차원 부틀러 매트릭스에서의 전압 스플릿(splitting)을 설명한 것이다.

도 10a 내지 10d은 능동 위상 어레이 전송기와 동시 설명을 위해 허용 및 비허용 스폿 패턴을 설명한 것이다.

도 11은 능동 위상 어레이 전송기와 동시 설명을 위한 스폿의 재사용 등급을 설명한 것이다.

도 12는 능동 위상 어레이 전송기의 또다른 실시예를 도시한 것이다.

도 13은 능동 위상 어레이 전송기를 포함한 위성 지향성 트랜스폰더(transponder)의 블록도이다.

능동 위상 어레이 안테나를 형성하는 서로에 대해 각을 이룬 제 1 및 2 차원(dimensions)을 따른 평면 또는 곡선면 상에 안테나 소자를 배치함으로써 능동 위상 어레이 전송기가 제공된다. 제 1 차원에 따라 놓인 동일한 행의 안테나 소자는 행-관련 부틀러(Butler) 매트릭스에 의해 결합되어 전송 전력 증폭기가 접속될 수 있는 다수의 구동 포트를 제공하며, 부틀러 매트릭스의 연속적인 구동 포트는 이런 포트에 공급된 신호가 방사될 수 있는 제 1 차원의 평면에서의 연속적인 인접한 빔 방향에 대응한다. 따라서, 안테나 소자의 각 행은 다수의 팬형(fan-shaped) 빔을 방사할 수 있는 데, 팬의 넓은 차원은 안테나 소자의 행에 수직인 평면에 있는 반면에, 그의 좁은 차원은 안테나 소자 행의 평면에 있다.

제 1 세트의 전송 전력 증폭기는 서로 다른 행의 부틀러 매트릭스의 대응하는 구동 포트에 접속되고, 대응하는 구동 포트는 다른 행의 대응하는 구동 포트로부터의 팬 빔과 동일한 평면내에서의 팬 빔에서 구동 포트에 공급된 신호를 방사시키는 것이다. 따라서, 상기 세트의 전력 증폭기는 제 2 차원, 즉, 부틀러 매트릭스 접속부의 차원에 대향한 차원을 따라 배치되고, 증폭기의 열로서 언급될 수 있다. 다른 세트의 증폭기는 대응하는 구동 포트의 다른 열에 접속될 수 있다.

증폭기의 각 열은 대응하는 빔형성기에 접속되는 데, 이런 빔형성기는 방사되는 신호에 대한 입력, 각 증폭기 열의 입력에 접속된 한 세트의 출력 및, 이런 출력의 상대 위상을 제어하는 위상 제어 입력을 가짐으로써, 서로 다른 행에 의해 방사된 팬 빔은 구성적으로 팬의 넓은 차원내의 제한된 각도 부분에만 가산하여, 두 차원에서 좁은 차원을 지닌 스폿(spot) 빔으로 팬 빔을 감축한다. 이런 스폿 빔의 방향은 위상 제어 입력에 의해 제 2 차원, 즉, 안테나 소자 행에 수직으로 스티어(steer)되고, 제 1 차원에 따른 스폿 빔 방향은 방사되는 신호를 라우터(router)를 통해 적당한 빔형성기로 경로 지정함으로써 선택될 수 있다. 그런 전송기를 사용하여, 위상 어레이 안테나의 소자의 모두는 각 방사된 빔을 형성하는 데에 사용되는 반면에, 안테나 어레이는, 단일 신호를 단지 한번에 증폭하는 증폭기를 사용하여 서로 다른 빔 방향의 서로 다른 n 신호를 동시에 방사시킨다.

일 실시예에서, 전술된 능동 위상 어레이 전송기는 지구상의 상이한 위치에 배치된 다중 사용자 터미널로 및/또는 그 사이에 정보를 통신하는 궤도 위성에 제공된다. 주어진 사용자 터미널로 전송되는 정보는, 사용자 터미널를 통과한 팬의 어느 곳에 빔을 형성할 수 있는 적절한 빔형성기 및 증폭기 열로 경로 지정되는 신호를 변조시킨다. 빔형성기에 대한 제어 입력은 사용자 터미널의 정확한 장소에 대응하는 팬내에서 방향을 선택하는 데에 사용된다. 동시에, 전력 증폭기의 다른 열은 상이한 팬내이 어느 곳에 위치되는 다른 사용자 터미널로 전송하는 데에 사용될 수 있다. 따라서, 다중 사용자 터미널로의 동시 전송은 상기 터미널가 상이한 팬에 놓여 있는 한 허용된다. 스케쥴러(scheduler) 또는 라우터(router)는 두 전송이 동시에 동일한 팬에 요구되지 않도록 동시 전송을 위한 신호 또는 정보 패킷을 그룹(group)하여 선택한다. 동일한 팬에 있는 다중 사용자 터미널는 순차적인 시간, 즉, 시분할 또는 시분할 다중 접속 방식을 사용하여 정보가 제공되도록 선택된다. 그룹화는, 각 사용자 터미널에 의도된 데이터 패킷의 헤더가 포함된 위치 관련 어드레스에 의해 수행될 수 있다.

위성이 저 지구 궤도와 같은 비정지 궤도내에 있을 시에, 전송된 신호 빔이 초당 수 킬로미터로 지구를 스위프(sweep)하도록 지구에 대해 급속히 이동한다. 따라서, 라우터를 통해 빔형성기 열이 선택되고, 빔형성기 제어 신호는 시간 함수로서 변경되어, 서로 다른 시간에 동일한 정지 사용자 터미널로 전송된 데이터 패킷이 지구상에서 동일한 장소에 정확히 지향되도록 한다. 이는, 빔형성기 제어 신호에 의해 실현되는 전자 빔 스티어링(steering)의 방향을 위성의 그라운드 트랙을 따르거나 병렬로 배치함으로써 용이해지는 반면에, 라우터를 통해 적당한 빔형성기 열의 선택에 의한 선택 빔 스티어링의 방향을 위성의 그라운드 트랙에 대해 우측 각도로의 방향으로 배치함으로써 용이해진다. 그 후, 궤도 속도를 보상하도록 타이머에 의해 계속 빔형성기를 제어함으로써, 제 1 어림 정도까지 스폿 빔이 고정된 지구 위치로 계속 지향되도록 한다. 기하학적 왜곡에 의해, 특정 지구상의 위치를 제공하도록 신호를 상이한 빔형성기로 경로 지정함으로써 위성 이동을 교정할 필요가 있지만, 선택적 빔 스티어링의 방향이 궤도 속도 또는 그라운드 트랙의 적절치 않은 방향에서 보다 덜 필요로 한다.

다른 실시예에서, 각 안테나 소자는 이중-편파(dual-polarization) 소자인 데, 이런 소자는 2개의 입력을 가지며, 서로 다른 편파, 예컨대, 수평 및 수직 또는 좌우 측 원형 편파에서의 신호를 동시에 방사시킬 수 있다. 한 세트의 부틀러 매트릭스는 제 1 편파에 대한 입력을 이용하여 소자의 행을 접속하고, 다른 세트의 부틀러 매트릭스는 제 2 편파에 대한 입력을 이용하여 소자의 행을 접속한다. 동일한 편파에 대한 부틀러 매트릭스의 대응하는 포트는 전력 증폭기 및 관련 빔형성기의 각 열에 접속된다. 이런 방식으로, 안테나 소자의 동일한 어레이는 2n 동시 지향성 전송문을 작성하는 데에 사용될 수 있는 데, 여기서, n은 각 편파를 위해 제공된 전력 증폭기의 열의 수이며, 각 증폭기는 단지 단일 신호를 증폭시킬 필요가 있다. 그런 신호의 파형은 신호 위상만을 변조시키는 정보를 가진 일정한 엔벨로프(envelope)형으로 선택됨으로써, 계수 C급 증폭기가 사용되어 신호 왜곡없이 포화 상태에서 동작될 수 있다.

전송기의 특성은, 단일 신호 증폭기를 사용하여 상호 변조 왜곡에 의해 원치 않은 대역외 방사를 감소시키면서 다중 신호를 동시에 전송하는 것이다.

전송기의 다른 특성은, 다중 지향성 빔을 사용하여 지구상의 상이한 위치에 있는 사용자 터미널로 정보를 전송하도록 전송의 효율을 향상시키는 것이다.

다른 양상, 목적 및 잇점은 본 출원, 도면 및 첨부한 청구의 범위로부터 획득될 수 있다.

도 1은 단일 신호를 전송시키는 종래의 전송기(10)을 도시한 것이다. 전송기(10)는 빔형성기(12), 다수의 전력 증폭기(14) 및 안테나 소자 어레이(16)를 포함한다. 빔형성기(12)는 전송되는 단일 신호를 위한 단일 입력(18) 및, 전송 방향을 결정하기 위한 빔 스티어링 제어 신호 입력(20)을 가지고 있다. 빔형성기(12)는 입력 신호(18)를 수신하여, 전력 증폭기(14)를 구동하는 다수의 출력 신호(22)를 발생시키며, 각 출력 신호(22)는 빔 스티어링 제어 입력 신호(20)에 의해 결정된 다른 출력 신호(22)에 대한 위상을 갖는다.

각 전력 증폭기(14)는 안테나 소자 어레이(16)의 각 안테나 소자(24)에 접속된다, 각 안테나 소자(24)는 선택적으로 미리 정해진 방식으로 접속된 수개의 소자(24)의 서브-어레이(sub-array)일 수 있다. 빔형성기 제어 신호(20)를 통해 출력 구동 신호(22)의 상대 위상을 변경시킴으로써, 바람직한 신호 방사가 강화되는 방향이 변화되어, 최대 안테나 방사의 방향을 변화시킬 수 있다. 도 1에 도시된 종래의 전송기(10)에서는 단일 신호(18)만이 한번에 증폭기(14)에 의해 증폭됨으로써, 상이한 주파수에서의 신호간의 어떤 상호 변조도 생기지 않는다. 전송된 단일 신호(18)는 정보와 동상으로 변조된 일정한 진폭 신호이도록 선택됨으로써, 증폭기(14)는 선형 타입일 필요가 없고, 오히려 효율적인 C급 타입일 수 있다. 도 1에는 도시되지 않았지만, 방사된 스펙트럼은 통상적으로 전송된 신호에 정보를 제공하는 데에 사용된 위상 변조를 필터함으로써 결정되고, 증폭기(14)에 의해 왜곡 또는 저하되지 않는다.

도 2는 다중 신호를 전송시키는 종래의 위상 어레이 전송기(30)를 도시한 것이다. 전송기(30)는 빔형성 매트릭스(32), 다수의 다중 신호 전력 증폭기(34) 및, 도 1에 대해 전술된 바와 같은 안테나 소자 어레이(16)를 포함한다. 빔형성 매트릭스(32)는 전송되는 다중 신호(36)에 대한 다중 입력을 가지고 있다. 빔형성 매트릭스(32)는, 최대 방사가 각 신호(36)와 무관하게 생기는 방향을 결정하는 웨이트된 빔 스티어링 계수(39)의 매트릭스를 사용하는 입력 신호(36)의 선형 조합인 출력 신호(38)를 발생시킨다. 출력 선형 조합(38)은 다중 신호 전력 증폭기(34)에 의해 증폭되며, 이런 전력 증폭기(34)는 안테나 소자 어레이(16)의 대응하는 소자(24)에 접속된다. 다중 신호 전력 증폭기(34)는 가변 진폭 및 가변 위상을 정확히 재생시키는 선형 타입이어야 하는 데, 그 이유는 신호의 선형 조합이 각 신호만이 일정한 진폭으로 이루어질 시에도 광범위하게 변하는 진폭을 가지기 때문이다.

전력 증폭기(34)의 이상 선형성(ideal linearity)에서의 퇴거(departures)로 상이한 출력 신호(38)간의 상호 변조 왜곡이 생겨, 원치 않는 왜곡 제품(products)이 생산된다. 제 3 오더(order) 상호 변조로 알려진 원치 않는 왜곡 제품은 2f₁-f₂또는 f₁+f₂-f₃와 같은 주파수에 있는 데, 여기서, f_1,f₂및 f₃는 개별 신호 중심 주파수이다. 이런 중심 주파수가 모두 동일할 경우, 상호 변조는 바람직한 신호의 상부 및 어느 한 측면에서 생긴다. 다른 바람직한 신호의 상부에만 있는 상호 변조는 "대역내 상호 변조"로서 알려져 있고, 이는 액셉트 가능한 대역내 상호 변조의 레벨을 자유롭게 결정한다.

한편, f₁이 허가된 주파수의 한 에지(edge) 근처에 있고, f₂가 다른 에지 근처에 있을 시에, 2f₁-f₂및 2f₂-f₁에서의 상호 변조는 허가된 대역 외부에 있고, 인접한 주파수 대역의 사용자와의 간섭을 충분히 방지하도록 억압되어야 하며, "대역외 상호 변조"로서 알려져 있다. 이는 다른 잠재적 사용자에 관계 없이 대역외 상호 변조의 액셉트 가능한 레벨을 자유롭게 결정하지 못한다. USA의 FCC와 같은 각종 조절 바디(bodies)는 통상적으로 인접한 주파수 대역의 사용을 토대로 대역외 상호 변조에 대한 제한을 결정한다. 어떤 경우에, 전력 증폭기(34)의 효율의 과잉 손실없이 도 2에 도시된 종래의 전송기(30)를 이용한 조절 요건을 충족하기가 매우 어려울 수 있다.

하나 이상의 신호를 한번에 전송하면서 더욱 많은 성가신 상호 변조 억압 요건을 충족하는 종래의 기술은 이중-편파 방식을 사용하는 것이다. 도 3은 그런 이중 편파 전송기(40)를 도시한 것이다. 이중 편파의 개념은 하나의 편파 방식, 예컨대, 제 1 방사 신호 빔을 지향하는 제 1 빔형성기에 의해 구동된 제 1 세트의 전력 증폭기를 사용하는 Right Hand Circular Polarization(RHC)을 이용하여 제 1 신호를 전송하고, 제 2 편파 방식, 예컨대, 제 2 빔형성기 및 제 2 세트의 전력 증폭기를 사용하는 Left Hand Circular Polarization(LHC)을 이용하여 제 2 신호를 전송하는 것이다. 또한, 수직 및 수평 편파도 구현될 수 있다.

도 3에 도시된 이중 편파 전송기(40)는 이중 편파 빔형성기(42), 다수의 전력 증폭기 쌍(44) 및 이중 편파 안테나 소자 어레이(46)를 포함한다.

이중 빔형성기(42)는 동시에 방사될 2개의 입력 신호(48a,48b)에 대한 입력과, 제각기 제 1 및 2 편파에 대한 빔 스티어링 제어 신호(50a,50b)를 수신하는 제 1 및 2 스티어링 제어 입력을 포함한다. 이중 빔형성기(42)는 입력 신호(48a,48b)를 수신하여, 증폭기 쌍(44a,44b)을 구동하는 출력 구동 신호(52a,52b)를 발생시키며, 각 쌍의 각 증폭기(44a 또는 44b)는 주어진 편파로 방사되는 단일 신호만을 수신한다. 이중 편파 안테나 소자 어레이(46)내의 안테나 소자(54)는 동일한 소자 어레이(46)가 두 편파를 동시에 전송하는 데에 사용될 수 있는 이중 편파 소자일 수 있다. 그러나, 이용 가능한 2개의 독립(직교) 편파만이 있을 시에 상술한 종래의 전송기(40)가 2개의 빔만을 동시에 형성하는 것으로 제한될 수 있다.

도 4는 상이한 방향의 2 이상의 신호를 동시에 전송하도록 (도 1에 도시된 바와 같이) 다중 단일 편파의 종래의 전송기를 이용하는 종래의 전송기(60)를 도시한 것이다. 전송기(60)는, 각 빔형성기로 입력되는 빔 스티어링 제어 신호(66a,66b,66c,66d)를 통해 4개의 상이한 입력 신호(64a,64b,64c,64d)의 각각을 독립적으로 스티어하는 데에 이용되는 4개의 빔형성기(62a,62b,62c,62d)를 포함한다.

빔형성기(62a,62b,62c,62d)에 의해 발생된 출력 구동 신호(68a,68b,68c,68d)는 도 1에 대해 전술된 식으로 단일 신호 증폭기 및 안테나 소자를 포함하는 대응하는 서브-어레이(a-d)를 구동한다. 이런 4개의 서브-어레이(a-d)가 제각기 전체 어레이 개구(74)의 서브-섹션이어서, 각 빔은 전체 안테나 개구 영역(74)의 1/4만을 이용하여 형성되어, 결과적으로, 이용 가능한 개구(74)의 사용이 비효율적으로 된다.

각 빔이 전체 개구(74)를 사용할 경우, 빔 지향성은 6dB 이상인 데, 즉, 첨두 전력(peak power)의 4배의 빔이고, 전력 증폭기가 전력 레벨의 1/4이게 한다. 이와 같은 전력 절약은 모든 전력이 큰 태양 전지 어레이에 의해 집중될 시에 궤도 위성에서 매우 중요하다. 더욱이, 스페이스의 진공의 열 소산이 문제이다. 도 4의 종래의 전송기(60)가 단일 편파 서브-어레이(a-d)를 이용하여 기술되었지만, 도 3에 대해 기술된 바와 같이 이중 편파 어레이는 전송기(60)에 의해 전송된 신호의 수를 2배로 하도록 구현될 수 있다.

도 5는 전체 안테나 어레이 개구를 사용하여 독립적으로 스티어 가능한 다중 빔을 전송하는 전송기(80)를 도시한 것이다. 전송기(80)는 안테나 개구 어레이(82), 전력 증폭기(85)의 열(84a 내지 84n), 빔형성기(86a 내지 86n) 및 신호 라우터(88)를 포함한다. 안테나 개구 어레이(82)는 행으로 그룹화된 안테나 소자(90)를 포함하는 데, 각 행은 각 수동 결합기 또는 부틀러 매트릭스에 접속되고, 특히, 행 1에 대한 매트릭스(91), 행 2에 대한 매트릭스(92), 행 3에 대한 매트릭스(93), 행 4에 대한 매트릭스(94) 및, 행 5에 대한 매트릭스(95)의 접속이 이루어진다. 부틀러 매트릭스(91 내지 95)는 제각기 다수의 입력을 갖지만, 통상적으로 안테나 소자(90)에 접속된 출력의 수와 반듯이 동일하지 않다. 부틀러 매트릭스 입력의 각각은 (a-n)이 뒤따르는 대응하는 부틀러 매트릭스 참조 번호로 표시되는 반면에, 부틀러 매트릭스 출력의 각각은 (a'-n')이 뒤따르는 대응하는 부틀러 매트릭스 참조 번호로 표시된다.

각 부틀러 매트릭스에 대한 각 입력 신호는 출력간에, 다른 출력에서의 신호가 스플릿되는 방식과 다르고, 그 방식과 직교하는 방식으로 스플릿된다. 예를 들면, 입력 신호(91a)는 제 1 방식으로 출력(91a' 내지 91n')에 걸쳐 스플릿되고, 입력(91b)는 제 2 방식으로 출력(91a' 내지 91n')에 걸쳐 스플릿된다.

2-입력, 2-출력 부틀러 매트릭스의 가장 간단한 형태에서, 제 1 입력에 제공된 신호는 그 출력에서 2개의 동상(in-phase)의 절반 전력 카피로 스플릿되는 반면에, 제 2 입력에 제공된 신호는 이상(out-of-phase)으로 스플릿된다.

4-입력, 4-출력 부틀러 매트릭스는 위상 시퀀스의 각 입력에 제공된 신호를 스플릿한다.

출력 위상

입력 1: 0⁰0⁰ 0⁰ 0⁰

입력 2: 0⁰90⁰ 180⁰ 270⁰

입력 3: 0⁰180⁰ 360⁰ 540⁰

입력 4: 0⁰270⁰ 540⁰ 810⁰

연속 입력에 대한 신호는 증대 위상의 배를 통해 연속적으로 증대된 위상으로 스플릿하고, 상기 예에서, 위상 증대치는 90⁰의 배이다. 증대 위상 시프트는, 입력 1에 대한 0⁰, 입력 2에 대한 90⁰, 입력 3에 대한180⁰, 입력 4에 대한 270⁰이다.

도 5에서, 부틀러 매트릭스(91 내지 95)는 45⁰의 배인 위상 증대치를 사용하는 8-입력, 8-출력 부틀러 매트릭스이다. 특히, 부틀러 매트릭스(91 내지 95)는 아래의 위상 시퀀스에서의 각 입력에 제공된 신호를 스플릿한다.

출력 위상

입력 1: 0⁰0⁰ 0⁰ 0⁰ 0⁰ 0⁰0⁰ 0⁰

입력 2: 0⁰45⁰90⁰135⁰180⁰ 225⁰270⁰ 315⁰

입력 3: 0⁰90⁰180⁰270⁰360⁰ 450⁰540⁰ 630⁰

입력 4: 0⁰135⁰270⁰405⁰540⁰ 675⁰810⁰945⁰

입력 5: 0⁰180⁰360⁰540⁰720⁰ 900⁰1080⁰1260⁰

입력 6: 0⁰225⁰450⁰675⁰900⁰ 1125⁰1350⁰1575⁰

입력 7: 0⁰270⁰540⁰810⁰1080⁰ 1350⁰1620⁰1890⁰

입력 8: 0⁰315⁰630⁰945⁰1260⁰ 1575⁰1890⁰2205⁰

8-입력, 8-출력 부틀러 매트릭스가 도 5에 도시되어 있지만, 어느 오더의 부틀러 매트릭스는 본 발명의 정신 및 범주에서 벗어나지 않고 이용될 수 있는 것으로 이해된다. 부틀러 매트릭스는 적당한 스트립라인 또는 도파관 구조로 생성될 수 있다. 도파관 부틀러 매트릭스는 플라스틱의 사출 성형에 의해 경제적으로 구성될 수 있고, 이는 연속적으로 도전 도파관 공동부를 형성하도록 금속화된다.

부틀러 매트릭스 입력(91a 내지 91n), (92a 내지 92n) 등으로 입력되는 각 신호는 출력(91a' 내지 91n'), (92a' 내지 92n')에 접속된 소자(90)의 관련 행에 의해 도 6에 도시된 바와 같이 팬형 방사 빔(1 내지 n)으로 전송된다. 상이한 부틀러 매트릭스 입력은 도 6의 팬 1, 팬 2,... 팬 n으로 설명된 바와 같이 상이한 각도에서 팬 빔을 생성시키며, 이는 아래에서 더욱 상세히 설명된다.

도 5에서, 증폭기(85)의 제 2 열(84a)은 각 부틀러 매트릭스(91 내지 95)의 제 1 입력(91a 내지 95a), 즉, 모든 행으로부터 동일한 팬 각을 생성시키는 입력에 접속된다. 모든 증폭기(85)가 적당한 상대 위상의 신호로 여자될 시에, 모든 행 (1 내지 5)으로부터의 방사는 팬 1내의 한 방향에만 구성적으로 가산하여(도 6 참조) 스폿 빔을 생성시킨다. 팬 1내의 스폿 빔의 위치는 빔형성기(86a)로 입력되는 빔 스티어링 제어 신호(98a)를 변화시킴으로써 제어될 수 있다.

마찬가지로, 명료성을 위하여 도 5에 완전히 도시되지 않는 다른 부틀러 매트릭스 입력, 즉, 입력 b, c, ...n에 접속되는 관련된 빔형성기(86b 내지 86n)를 가진 증폭기(85)의 열(86b 내지 86n)이 있다. 특히, 증폭기 열(84b 내지 84n) 및 빔형성기(86a 내지 86n)의 수는 부틀러 매트릭스(91 내지 95)에 대한 입력의 수에 의존한다. 각 빔형성기(86a 내지 86n)는 상이한 팬내의 스폿 빔의 방향을 제어하여, 독립적으로 스티어 가능한 n 빔을 제공한다. 각 빔은 안테나 개구 어레이(82)의 소자(90)의 모두를 사용하여 형성되는 반면에, 각 전력 증폭기 열(84a 내지 84n)는 한번에 단일 신호만을 증폭하여 상호 변조를 방지한다.

전송기(80)는 다수의 증폭기 열(84a 내지 84n)없이, (도시되지 않은) n 전력 증폭기로 구성될 수 있는 데, 각 전력 증폭기는 각 빔형성기(86a 내지 86n)로 입력되는 상이한 신호(99a 내지 99n)를 증폭한다. 그러나, 이런 경우에, 빔형성기(86a 내지 86n)는 양호하지 않은 고 전력 증폭 신호로 동작하여야 한다.

동작 시에, 신호 라우터(88)는 전송되는 각종 신호(1 내지 n)를 동시에 수신한다. 신호의 방사를 주어진 스폿으로 지향시키기 위하여, 신호 라우터(88)는 먼저 스폿이 놓인 팬을 결정하여, 신호(99a 내지 99n)를 그 팬에 대한 빔형성기(86a 내지 86n)로 경로 지정한다. 선택된 빔형성기(86a 내지 86n)는 스티어링 제어 신호(98a 내지 98n)를 통해 전자적으로 스티어되어, 그 신호(99a 내지 99n)에 대한 팬내의 바람직한 스폿 방향으로 방사가 실현된다. 따라서, 신호 라우터(88)는 각 팬에 한 신호의 방사를 한번에 지향시킬 수 있다.

빔형성기(86a 내지 86n)는 관련된 팬내의 스폿 방향의 연속 변형을 위해 제공하는 반면에, 라우터(88)는 팬을 선택한다. 따라서, 도 5의 전송기(80)는 한 평면에서의 연속 빔 스티어링에 다른 평면의 스위치된 빔을 제공한다.

도 6은, 전송기(80)가 저 지구 궤도 위성(100)상에 사용될 시에, 연속적인 전자 스티어링의 평면 대 스위치된 이산-단계(discrete-step) 스티어링의 평면의 양호한 방향을 설명한 것이다. 빔형성기(86a 내지 86n)를 통해 연속적인 스티어링을 실현하고, 화살표(102)로 도시된 팬 (1 내지 n)의 긴 디멘션(dimension)은 양호하게도 위성(100)의 그라운드 트랙을 따라, 즉, 위성(100)의 궤도 이동 또는 속도의 방향으로 지정된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상이한 팬은 도 6에서 설명된 2개의 말단 팬(1 및 n)에 의한 유효 범위에 따라 상이한 위치를 그라운드 트랙의 좌우로 차지한다. 팬간의 스위치된 이산 단계 스티어링은 일반적으로 화살표(104)로 도시된 평면 또는 디멘션에서 일어나고, 라우터(88)에 의해 실현된다.

팬 1의 유효 영역에 도시된 바와 같이, 특정 사용자 터미널로 지향된 스폿 빔은, 적당한 빔형성기(86a)를 제어하여 빔을 위성(100)의 이동의 대향 방향으로 점진적으로 후향 이동시켜, 위성 이동을 보상함으로써 유지될 수 있다. 기하학적 왜곡에 의해, 즉, 팬 빔의 말단이 팬의 중심보다 그라운드 트랙에서 더 떨어져 있음으로써, 궁극적으로, 라우터(88)가 특정 사용자 터미널를 서브하는 데에 사용된 팬을 스위치할 필요가 있게 될 수 있다. 그러나, 이런 스위칭은 팬이 그라운드 트랙에 걸쳐 연장된 영역을 커버하도록 지향될 경우 보다 더 감소된 율이다.

행의 안테나 어레이 소자(90)의 수가 큰 경우에, 예컨대, 약 16보다 큰 경우에, 16 입력 및 16 출력을 가진 행의 모든 소자를 결합하는 부틀러 매트릭스는 도파관 구조 등이 과도하게 손실이 많게 될 만큼 과도하게 크게 될 수 있다. 그러한 전-사이즈(full-sized) 부틀러 매트릭스가 도 5의 부틀러 매트릭스(91 내지 95), 예컨대, 16 x 16 부틀러 매트릭스에 이용될 시에, 산출된 팬형 서브영역의 수는 16이고, 접속될 수 있는 독립 증폭기(85)의 열(84a 내지 84n) 및 빔형성기(86a 내지 86n)의 수도 16이며, 이는 단일 신호 증폭기만을 이용하여 팬마다 하나씩 16의 상이한 신호를 방사시킬 능력을 제공한다. 그러나, 도 7에 도시된 바와 같이, 전송기는 동시 빔의 최대수보다 작게 생성시키도록 유용하게 구성될 수 있다.

도 7은, 도 5의 부틀러 매트릭스(91 내지 95)의 행이 더욱 작은 부틀러 매트릭스로 스플릿된 전송기(110)를 도시한 것이다. 특히, 도 5의 8 x 8 부틀러 매트릭스(91)는 도 7의 2개의 4 x 4 부틀러 매트릭스(112a,112a')로 치환되고, 도 5의 8 x 8 부틀러 매트릭스(92)는 도 7의 2개의 4 x 4 부틀러 매트릭스(114a,114a')로 치환된다. 마찬가지로, 전 사이즈 16 x 16 부틀러 매트릭스를 이용한 전송기에서, 4개의 4 x 4 부틀러 매트릭스가 치환될 수 있다. 각 부틀러 매트릭스(112a,112a' 내지 120a,120a')의 대응하는 입력 포트는 증폭기(85)의 매트릭스(122a 내지 122n)에 의해 구동되는 데, 각 매트릭스는 언더사이즈된(undersized) 부틀러 매트릭스(112a,112a' 내지 120a,120a')의 각각에 대한 증폭기(85)의 열을 갖는다. 명료히 하기 위하여, 빔형성기(86a) 및 증폭기 매트릭스(122a)만이 도 7에 도시된다.

따라서, 도 7에 도시된 전송기(110)에서, 4개의 증폭기 매트릭스(122a 내지 122n)이 있는 데, 이의 각각은 2개의 열을 가지고 있다. 4개의 4 x 4 부틀러 매트릭스에 의해 결합된 16 개의 행 소자의 경우에, 4개의 증폭기 매트릭스가 있는 데, 이의 각각은 4개의 증폭기의 열을 가져, 4 x M 증폭기의 매트릭스를 형성하는 데, 여기서, M은 행의 수, 즉, 열의 안테나 소자(90)이다.

동일한 매트릭스의 모든 증폭기(85)는 모든 부틀러 매트릭스의 대응하는 입력, 즉, 입력수 1를 접속한다. 다른 독립적인 증폭기 매트릭스는 다른 부틀러 매트릭스 입력수 2, 3 등에 접속될 수 있다. 따라서, 4 x 4 부틀러 매트릭스를 이용할 시에, 4개의 독립적인 증폭기 매트릭스(122a 내지 122n)를 사용하여, 단일 신호 증폭기를 이용하여 4개의 독립적인 빔을 생성시키도록 할 수 있다. 서브-사이즈된 부틀러 매트릭스를 사용하여 더욱 작고 넓은 팬이 효율적으로 산출된다. 빔형성기(86a 내지 86n), 스티어링 제어 신호(98a 내지 98n) 및 신호 라우터(88)는, 많은 빔형성기(86a 내지 86n) 및 스티어링 제어 신호(98a 내지 98n)의 절반만 있을 필요가 있지만, 도 5에 대해 전술된 바와 같은 기능을 한다.

도 7의 빔형성기(86a 내지 86n)는 각 열을 상대 위상 다운으로 제어된 신호를 발생시켜, 전처럼(도 6의 화살표(102) 참조) 팬 영역의 가장 큰 디멘션을 따라 스티어된 빔을 생성시키지만, 동일한 증폭기 매트릭스(122a 내지 122n)내의 증폭기의 상이한 열간의 상대 위상을 제어하여, 도 6의 화살표(104) 방향의 팬의 좁은 디멘션에 걸쳐 스티어한 파인(fine) 빔을 생성시킨다.

따라서, 동작 시에, 신호 라우터(88)는 전송되는 신호(1 내지 n)를 수신하여, 신호를 전송하는 사용자가 놓인 대충(coarse) 팬형 영역을 결정한다. 라우터(88)는 특정 영역내에 전송하도록 구성되는 빔형성기(86a 내지 86n) 및 관련 전력 증폭기 매트릭스(122a 내지 122n)를 선택한다. 빔형성기(86a 내지 86n)는 스티어링 제어 신호(98a 내지 98n)를 통해 제어되어, 피크 빔 지향성을 사용자의 위치에 가능한 근접하여 위치시키도록 선택된 영역을 따르고 그에 걸쳐 빔을 파인 스티어한다.

도 5 및 7에서, 브틀러 매트릭스는 부분 빔형성기 기능을 하고, 그 지향성을 제 5도의 한 평면에만 형성하며, 전체 지향성의 부분만을 도 7의 한 평면에 형성한다. 빔형성기(86a 내지 86n)는 모든 지향성을 열 평면(도 5)에 형성하고, 도 7의 경우에, 행 평면에서 지향성의 형성을 완료함으로써 필요한 지향성의 형성을 완료한다.

전송기의 다른 실시예는 도 8에 도시되어 있다. 도 8에 도시된 전송기(130)는 안테나 개구 어레이(82)의 행 및 열 소자(90)를 접속하는 2차원 부틀러 매트릭스(132a 내지 132d)를 포함한다. 그러나, 도 8은 4개의 2 x 2 2차원 부틀러 매트릭스(132a 내지 132d)를 도시하고, 다른 사이즈된 매트릭스는 본 발명의 정신 및 범주내에서 이용될 수 있다. 2차원 부틀러 매트릭스는 지향성의 부분을 행 및 열 평면에 형성한다.

부틀러 매트릭스(132a 내지 132d)에 대한 각 입력(1,2,3,4)는 각 부틀러 매트릭스(132a 내지 132d)에 대한 분리 단일 신호 전력 증폭기(85)를 포함하는 분리 전력 증폭기 어레이(134a 내지 134d)를 포함한다. 도 5 및 7과 마찬가지로, 부틀러 매트릭스(132a 내지 132d)의 4개의 입력의 각각에 대한 수반한 스티어링 제어 신호(98a 내지 98d)를 가진 분리 빔형성기(86a 내지 86d)가 있다. 명료히 하기 위하여, 빔형성기(86a) 및 관련 증폭기 매트릭스(134a)만이 도 8에 도시된다. 따라서, 도 8에서, 4개의 빔형성기(86a 내지 86d), 4개의 스티어링 제어 신호(98a 내지 98d) 및 4개의 전력 증폭기 어레이(134a 내지 134d)가 있다. 따라서, 도 8의 전송기(130)는 4개의 분리 신호(99a 내지 99d)를 동시에 전송할 수 있다.

2차원 부틀러 매트릭스(132a 내지 132d)는 고속 퓨리에 변환(FFT) 구조를 이용하여 아날로그 이산 퓨리에 변환(DFT)를 효과적으로 수행한다. 2차원 FFT 구조는 입력 및 출력 신호의 수가 동일한 1차원 FFT 구조보다 간단하여, 도 8의 2차원 부틀러 매트릭스(132a 내지 132d)의 구성이 유리할 수 있다. 예컨대, 4개의 입력, 4개의 출력 2차원 부틀러 매트릭스는 도파관 용어에서 180⁰하이브리드 접합 또는 "Magic Tee's"만을 사용하여 행해질 수 있다. 선택적으로, 도 9에 도시된 바와 같이, 분기선 결합기와 같은 90⁰결합기가 사용될 수 있다.

도 9에서, 4개의 신호 전압 a,b,c,d은 좌측으로 입력되어, 우측에 4개의 출력을 형성하도록 서로 다른 조합에서 스플릿된다. 제 1 의 2개의 결합기(140,142) 후의 입력 및 루트-2(root-2)에서의 2의 스케일링(scaling)은 에너지 보존을 반영한다. 결합기(144,146)로부터의 4개의 출력은 도 8의 전체 어레이(82)의 4개의 소자(90)의 스퀘어(square) 서브-어레이를 구동함으로써, 신호 a,b,c,d는 유효 영역의 4개의 사분원의 각각으로 제각기 방사되고, 이는, 궤도 위성의 경우에, (1)그라운드 트랙의 우측 및 서브-위성 포인트 뒤, (2)이의 좌측 및 뒤에, (3) 서브-위성 포인트의 우측 및 앞 과, (4) 이의 좌측 및 앞으로 나타나 있다.

어느 구성이 사용되든, 신호를 지향하는 원리는 전술된 바와 같고, 즉, 먼저 사용자가 놓인 (부틀러 매트릭스로 형성되는) 대충 영역을 결정하고, 대응하는 전력 증폭기 어레이 및 빔형성기를 선택하여, 빔을 사용자에게 파인 스티어하도록 빔형성기를 조정하는 것이다. 부틀러 매트릭스 복잡성 및 손실과 같은 다른 설계 구속(constraints)내에서, 위성 이동으로의 우측각에서의 좁은 디멘션(도 6의 화살표(104) 참조)과 함께 궤도 이동 방향에 따른 큰 디멘션(도 6의 화살표(102) 참조)을 가진 대충 영역을 형성하여, 전자 빔형성기(86a 내지 86n)가 위성 이동을 보상하도록 프리프로그램되도록 하는 것이 바람직하다.

한 애플리케이션에서, 방사 신호는 무선 통신 스펙트럼내에서 할당된 모든 대역폭을 사용하여 고 비트율 정보의 버스트를 반송하는 광대역 디지털 위상 변조 신호이다. 전체 할당된 대역폭이 n번 재사용되도록 n개의 빔형성기가 있을 시에 그런 많은 신호가 동시에 방사될 수 있다. 스펙트럼의 주어진 부분이 재사용될 시에, 동일한 스펙트럼이 사용되는 스폿간의 거리는 동일 채널 간섭인 자기 간섭을 방지하기에 충분해야 한다. 이는, 주파수 채널이 제 1 빔의 주 로브(lobe)에서 충분히 떨어져 있는 제 2 빔으로 재사용될 경우에 방지된다. 도 10a 내지 10d는 주파수 재사용의 허용 및 미허용 패턴을 도시한 것이다.

도 10a에서, 음영 스폿은, 사용 중인 스폿간의 하나 이상의 스폿 빔 직경을 적어도 분리할 시에 동시 사용의 허용된 위치를 나타낸다. 도 10b는 각 팬내에서 동일한 좌표, 즉, d 및 f를 가진 스폿을 조명하도록 완전히 액셉트할 수 있고, 이런 것이 인접한 팬에서 일어나지 않도록 하는 것을 설명한 것이다.

한편, 도 10c는 동일한 팬(팬 1)의 2개의 스폿(1c 및 1f)에 의해 허용되지 않은 패턴을 설명한 것이다. 그런 스폿 빔 패턴은 단일 신호 전력 증폭기가 각 팬을 생성하는 데에 사용될 시에는 할 수 없다.

도 10d는 각 팬에서 동일한 방향(c)을 가진 스폿이 인접한 팬(팬 1 및 팬 2)에서 생기는 허용되지 않은 다른 패턴을 도시한 것이다. 그런 분리는 동일 채널 간섭을 방지하기에 불충분하다. 게다가, 위치(3f 및 4e)에 대각선으로 인접한 스폿 빔은 너무 근접하여 공간을 이루어 동일 채널 간섭을 방지할 수 없다. 따라서, 신호 라우터(88)는, n 동시 빔을 전송할 수 있는 본 발명의 전송기의 능력을 이용하지만, 재사용 거리 기준의 위반을 방지하는 식으로 그의 위치에 따라 상이한 터미널로 전송하는 신호를 대기 행렬시킨다.

재사용 거리 기준을 가진 선택적인 방법은 도 11에 도시되어 있다. 도 11에서, 팬(1 내지 6)을 따른 원형 또는 스폿의 수직 열에는, 셀룰러 무선 시스템에서의 재사용을 논의할 시가 관례인 것처럼 인접한 열간의 오프셋이 나타나 있다. 주파수 채널의 재사용은 재사용 패턴을 형성하는 정상으로 공간을 이룬 장소에서 생길 수 있다. 상이한 채널은 모든 다른 장소에서 사용되어야 한다.

도 11은 6개의 팬에 걸친 소위 3-셀 패턴에서 3개의 주파수 채널 또는 3개의 타임슬롯(1,2,3)의 사용을 분산하는 것을 설명한 것이다. 채널 1에 대응하는 음영 셀과 같은 셀 또는 스폿 빔간의 분리는 셀 직경만큼 증배된 셀 패턴 사이즈의 제곱근(본 예에서, 3개의 주파수 채널에 대한 3)과 동일하다. 따라서, 큰 셀 패턴은 동일 채널간의 분리도를 증가시키고, 상호 간섭을 감소시킨다. 도 11의 예에서, 3의 재사용 패턴 사이즈는 액셉트 가능한 레벨까지 상호 간섭을 감소시켜, 동일한 채널이 모든 음영 스폿에서 동시에 사용될 수 있다.

그러나, 본 발명의 전송기는 각 팬 빔에 대한 단일 주파수 전력 증폭기의 사용으로 인하여 각 수직 열 또는 팬의 한 스폿을 한번에 조명할 수 있다. 그러나, 선택된 스폿은 주어진 제 1 시간 순간에 열내의 어느 음영 스폿일 수 있다. 제 2 시간 순간에, 2를 포함하는 어느 스폿은 각 열에서 선택되고, 제 3 시간 순간에, 3를 포함하는 어느 스폿은 각 열에서 선택될 수 있다. 따라서, 이런 방법을 이용하여, 각 열에서의 스폿의 제 1 의 1/3의 어느 하나는 반복 시분할 다중 접속(TDMA) 프레임 주기의 제 1 타임슬롯에서 조명되고, 각 열에서의 스폿의 제 2 의 1/3의 어느 하나는 제 2 타임슬롯 동안에 선택될 수 있으며, 각 열에서의 스폿의 제 3 의 1/3의 어느 하나는 제 3 타임슬롯에서 선택될 수 있다. 어느 순간에, 실제로 선택되는 열 또는 팬에서의 어느 허용된 스폿은 예컨대 특정 스폿에 대한 트래픽의 백로그에 의존할 수 있다. 어떤 트래픽도 스폿에 존재하지 않는 경우, 이는 물론 선택되는 캔디데이트(candidate)가 아니다. 특정 스폿에서 사용자에게 예정된 데이터 패킷이 동일한 타임슬롯 재사용 그룹에 속하는 다른 스폿에 예정된 데이터 패킷보다 긴 시간 주기동안에 대기 행렬에서 대기하고 있을 경우, 그 스폿은 가장 이른 기회, 즉, 그의 타임슬롯의 다음 발생과 동시에 조명을 위한 열내에서 우선적으로 선택된다.

전술된 정규 재사용 패턴은 3개의 주 대기 행렬을 효과적으로 생성시키고, 각 대기 행렬은 3의 타임슬롯에서 하나를 수신하며, 정확히 말하면, 필요하든 필요치 않든 간에 트래픽을 전송하는 전송 능력의 1/3을 수신한다. 각 대기 행렬내에서, 셀의 각 열 또는 팬은 필요하든 필요치 않든 간에 하나의 전송 빔의 능력을 할당한다. 때때로, 이는 셀의 한 열에 이용 가능한 전송 능력이 사용되지 않는 비효율성에 이르지만, 트래픽은 그 열에 이용 가능한 능력을 일시 초과한 셀의 다른 열에서 요구한다. 이런 소위 트렁킹(trunking) 손실은 전송을 고정 사이즈의 3개의 타임슬롯으로 분할해야 하는 패널티(penalty)이다.

그런 비효율성이 생겨 취급될 수 없을 시에는 다른 재사용 패턴이 사용될 수 있다. 예컨대, 재사용 패턴 사이즈의 배인 타임슬롯의 큰 수는 본 예에서 3-셀 패턴의 12 타임슬롯(4 x 3)과 같이 설정될 수 있다. 각 재사용 그룹에는 그룹마다 동일한 트래픽 요구의 경우에 12에서 4 까지의 타임슬롯이 체재될 수 있다. 그러나, 가장 큰량의 트래픽 흐름을 요구하는 한 셀이 있을 경우, 그 셀을 포함하는 재사용 그룹은 타임슬롯의 수를 다른 재사용 그룹에 대해 4이하로 감소시킴으로써 12 타임슬롯에서 4 타임슬롯 이상으로 할당될 수 있다. 이는, 트래픽 패턴에 더욱 적합하도록 프레임 주기의 1/12의 이산 단계에서 원래의 타임슬롯 사이즈를 프레임의 정확한 1/3에서 변화시키는 것과 동일하다.

다른 예의 사용 패턴은 프레임 주기의 다음 부분 동안에 데이터 패킷이 가장 길게 대기 행렬되는 스폿으로 전송하는 것이다. 이런 스폿은 특정 열의 특정 행에 위치되고, 도 11에서는 그 열의 인접한 행의 인접한 스폿의 어느 하나에 동시에 전송할 수 없다. 그러나, 그 열의 인접한 행의 모든 다른 스폿은 신호를 수신하기 위한 캔디데이트이다. 인접한 행의 캔디데이트의 선택은 패킷이 그 스폿의 전송을 기다리는 시간의 길이에 의존한다. 각 인접한 행의 한 스폿을 선택하면, 이는 다음 인접한 행의 각각의 두 스폿이 동시에 서브(serve)되지 않게 한다. 그러나, 모든 다른 것은 선택을 위해 가능한 캔디데이트이고, 패킷 전송 백로그 시에 한번 더 선택된다. 이런 방법은 한 열의 각 행의 한 스폿이 다음 타임슬롯에서 서비스를 수신하도록 선택될 때까지 계속한다. 이런 패킷이 전송될 동안, 라우터(88)의 부분을 형성할 수 있는 스케쥴러는 다음의 타임슬롯의 서비스를 수신하는 스폿을 결정한다. 이런 방법은 고정된 재사용 플랜으로 제한되지 않아, 상이한 셀에 대한 동일하지 않은 트래픽 요구를 서비스할 시에 더욱 유연성을 제공한다.

본 발명의 전송기는 또한 2개의 편파를 이용하여 구성되어, 동일한 안테나 개구로부터 동시 빔의 2배를 전송할 수 있다. 도 12에서, 그런 이중 편파 전송기(150)가 도시된다. 신호 라우터(88)는 입력 신호(1 내지 2n)를 수신하여, 각 신호 쌍(152a,152a' 내지 152n,152n')을 대응하는 이중 빔형성기(154a 내지 152n)로 경로 지정한다. 이중 빔형성기(154a 내지 154n)는 제각기 제 1 및 2 편파에 대한 빔 스티어링 제어 신호(156a,156a' 내지 156n,156n')를 수신하는 제 1 및 2 스티어링 제어 입력을 포함한다. 이중 빔형성기(154a 내지 154n)는 입력 신호(152a,152a' 내지 152n,152n')를 수신하여, 증폭기 쌍(85a,85a')의 열(160a 내지 160n)에 대한 대응하는 쌍의 출력 구동 신호(158a,158a' 내지 158n,158n')를 발생시킨다. 명료히 하기 위하여, 이중 빔형성기(154a) 및 증폭기 쌍(85a,85a')의 열(160a)만이 도 12에 도시된다.

전송기(150)의 동작이 이중 빔형성기(154a) 및 증폭기 열(160a)에 대해 기술되지만, 다른 빔형성기(154b 내지 154n)는 관련 증폭기 열(160b 내지 160n)은 동일한 방식으로 동작하는 것을 알 수 있다. 이중 빔형성기(154a)는 출력 구동 신호 쌍(158a,158a')을 증폭기 열(160a)의 대응하는 증폭기 쌍(85a,85a')에 인가하는 데, 이런 증폭기 쌍(85a,85a')은 신호를 부틀러 매트릭스 쌍(162a,162a' 내지 166a,166a')의 대응하는 입력에 공급한다.

도 3의 종래 기술에서와 같이, 이중 편파 안테나 소자(54)는 2차원 안테나 개구(46)를 통해 분산된다. 각 소자(54)는 RHC 편파 신호를 전송하기 위한 접속부 및, LHC 편파 신호를 전송하기 위한 분리 접속부를 갖지만, 수평 및 수직 편파도 사용될 수 있다. 그 후, 소자(54)의 행에 대한 모든 RHC 접속부는 RHC 부틀러 매트릭스(162a)의 출력에 접속되는 반면에, 소자(54)의 행에 대한 모든 LHC 접속부는 유사한 LHC 부틀러 매트릭스(162a')에 접속된다. 다른 부틀러 매트릭스 쌍은 유사한 방식으로 안테나 소자(54)에 접속된다.

2배의 신호가 RHC 및 LHC 소자 접속부를 이용하여 전송될 수 있는 것을 제외하고, 전송기(150)는 도 5의 전송기(80)에 대해 전술된 바와 같은 식으로 동작한다. 게다가, 도 5와 마찬가지로, 증폭기 쌍 열(160a 내지 160n) 및 이중 빔형성기(154a 내지 154n)의 수는 부틀러 매트릭스 입력 쌍의 수와 동일하다.

충분한 편파 격리를 달성하여, 동일한 주파수가 대향 편파와 동시에 동일한 위치에서 두번 사용되도록 하면, 도 11의 재사용 패턴은 두 편파에 사용될 수 있다. 이런 경우에, 각 스폿은 RHC 또는 LHC 편파의 어느 하나, 또는 둘 다로 동시에 조명될 수 있다. 이는, 모든 위치의 사용자 터미널이 얼마간 RHC 편파를 통해 서비스를 수신하는 것과, LHC 편파를 통해 서비스를 수신하는 것으로 분할된다는 것을 의미한다. 양호하게도, 이런 편파는 각 터미널에 고정되어, 편파를 수신할 수 있는 여분의 복잡성을 방지할 수 있다.

20 GHz 내지 30 GHz 등의 고주파수가 통신을 위해 사용될 시에, 편파 코럽션(corruption)은 대기에서의 비구면 물방울로 인하여 생길 수 있어, 편파 격리 정도를 감소시킬 수 있다. 그런 경우에, 편파 격리에 전적으로 의존하기에 불충분할 수 있고, 부분적 편파 격리를 이용하는 대신에, 부분적 공간 격리가 필요할 수 있다. 도 11에 관련하여, 음영 스폿이 타임슬롯 1 동안에 RHC 편파에 의해 조명된다면, 중재(intervening) 스폿("2")은 LHC 편파를 이용하여 서비스를 수신할 수 있다. 즉, 타임슬롯 2의 RHC에 의해 조명되는 스폿은 타임슬롯 1의 LHC에 의해 조명될 수 있다. 또한, 타임슬롯 3의 RHC에 의해 조명되는 스폿은 타임슬롯 2의 LHC에 의해 조명될 수 있고, 타임슬롯 1의 RHC에 의해 조명되는 스폿은 타임슬롯 3의 LHC에 의해 조명될 수 있다. 2개의 편파가 동일한 장소에서 동시에 사용되지 않기 때문에, 이런 패턴은 편파 격리에 전적으로 의존하지 않아 동일 채널 간섭을 방지할 수 있다. RHC 및 LHC 편파 양자 모두는 또한 도 11에 도시된 바와 같은 정규 재사용 패턴의 제한없이 사용될 수 있다.

전술된 바와 같이, 스케쥴러(도 13의 170)는 다음 이용 가능한 타임슬롯 동안에 우선 순위 처리를 명령받도록 가장 큰 트래픽 백로그를 가진 스폿을 결정한다. 이런 원리는, 사용자 터미널이 한번에 한 편파를 위해 구성되어 특정 편파로 서브되는 경우에 어느 스폿 및 편파가 가장 큰 백로그를 갖는 지를 결정하도록 의도될 수 있다. 따라서, 스케쥴러(170)는 2개의 편파 중 어느 것이 먼저 다음 타임슬롯에서의 선택된 스폿을 서브하는 데에 이용되는 지를 결정한다. 그리고 나서, 스케쥴러(170)는 전과 같이 계속하여, 각각의 다른 행의 한 스폿을 결정하고, 동일한 편파를 이용하여 동시에 서비스를 수신할 수 있는 인접한 행의 인접한 스폿의 사용을 포함한다. 개별적으로, 동시에 동일한 장소에서의 두 편파를 이용하는 것을 방지하도록 제 1 편파를 이용하여 서비스를 수신하기 위해 이미 결정된 스폿을 제외하고, 스케쥴러(170)는 대향 편파를 이용하여 서비스를 위한 가장 큰 백로그를 가진 스폿을 결정할 수 있다.

효율성은 결과적으로 모든 LHC 스폿에 바로 앞서 선행하는 모든 RHC 스폿을 결정하는 대신에 인터리브된(interleaved) 방식으로 RHC 서비스를 수신하는 스폿 및, LHC 서비스를 동시에 수신하는 스폿을 결정할 수 있다는 것이다. 첫째로, 가장 큰 백로그를 가진 스폿 및 편파가 결정된다. 그 후, 동시에 동일한 스폿의 두 편파의 사용을 방지하는 것이 바람직할 경우에 제 1 스폿을 제외하고, 대향 편파로 서비스를 위한 가장 큰 백로그를 가진 스폿이 결정된다. 그 다음, 이미 결정된 스폿 및, 동일한 편파를 이용하는 스폿에 인접한 스폿을 제외하지만, 대향 편파를 이용하는 인접한 스폿을 제외하지 않으며, 그리고 편파마다 열당 하나의 빔만이 생성될 수 있을 시에 동일한 편파를 필요로 하는 이미 결정된 스폿을 포함한 열을 제외하고, 다음 가장 큰 백로그를 가진 스폿이 결정된다. 많은 다른 변형의 스케쥴러 방식은 본 발명의 정신 및 범주내에서 본 기술 분야의 통상의 숙련자에 의해 구현될 수 있고, 동시에 동일한 장소에서의 두 편파의 사용을 방지하면서 요구에 따른 트래픽을 스케쥴하는 원리를 토대로 모든 가능성의 철저한 리스트를 제공하는 것이 목적이 아닌 것을 알 수 있다.

또다른 구성에서, 지구상에 특정 스폿 또는 영역을 서브하는 데에 이용된 편파는 RHC 또는 LHC 이도록 고정된다. 그 후, 특정 영역에 판매되고 설치된 사용자 터미널을 배치하여, 그 영역에 대한 지정된 편파만을 수신한다. 지구의 전체 표면은 인터리브된 방식으로 LHC 및 RHC 영역으로 맵(map)된다. 도 10a 내지 10d에서의 스폿의 선택적인 열 또는 팬은 제각기 LHC 및 RHC로 지정된다. 그 후, 도 10d에서 허용되지 않는 서비스의 패턴은 상이한 열의 인접한 스폿이 대향 편파를 사용할 시에 허용된다. 이는 간단한 스케쥴러 알고리즘을 고려하는 데, 그 이유는 특정 타임슬롯 동안에 서브하는 스폿이 셀의 다른 열의 선택에 관계 없이 셀의 각 열에 무관하게 결정될 수 있기 때문이다. 따라서, 이런 알고리즘은 가장 큰 트래픽 백로그를 가진 각 열의 셀을 결정하도록 감소한다.

다른 정규 주파수 또는 타임슬롯 재사용 패턴은 형식 i²+ j²- ij의 정수만큼 주어진 사이즈를 갖는다. 예컨대, i=1, j=2이면, 이런 식은 3으로 평가하고, 정규 3-셀 패턴이 존재함을 확인한다. i=j=2이면, 정규 4-셀 패턴이 존재한다. 다른 정규 셀 패턴 사이즈는 7,9,12,13,16 등이다.

일반적으로 본 기술 분야에 공지되어 있는 바와 같이, 위성 통신 시스템에 사용된 셀의 사이즈는 잇점으로 위상 어레이 안테나/전송기에의 의해 생성된 주 로브 빔 직경보다 작을 수 있다. 셀은 관례대로 안테나 빔의 이득 피크 주변에 있고, -4dB이하가 아니도록 형성된다. 그러나, 동일한 채널을 이용한 셀의 스페이싱은 안테나 빔폭에 대해 선택되어, 상이한 각도에서 출현한 방사를 식별할 수 있다. 빔 피크만을 차지하는 작은 셀을 형성함으로써, 동일 채널 셀 스페이싱은 사용자 터미널이 가장 나쁜 경우의 빔 에지 위치에 놓여 있지 않음에 따라 감소될 수 있다. 그 후, 동일 채널 셀 스페이싱은 대략 빔 반경의 2배까지 감소될 수 있는 데, 여기서, 빔 반경은, 셀이 빔 중심으로부터 셀 반경의 1/4 밖으로만의 영역을 차지할 시에, 빔 피크에 대해 -4.5dB 포인트에서 측정된다. 그리고 나서, 셀이 단지 빔의 -4.5dB 커버리지(coverage)의 영역의 1/4이므로, 동일한 주파수 리소스(resource)를 동시에 사용하지 않는 16-셀 클러스터(cluster)내의 상이한 셀로 전체 표면 영역을 커버하도록 16-셀 패턴이 요구된다. 재사용 거리, 즉, 동시에 동일한 주파수 리소스를 사용하는 셀간의 거리가 이런 기술에 의해 감소되므로, 제곱 킬로미터 당 트래픽에 설정된 시스템 용량은 증대된다. 따라서, 더욱 크거나 작은 재사용 패턴의 사용으로 멀티-빔 위성 통신 시스템의 시스템 용량이 결정되는 것이 아니라, 재사용 거리가 결정된다. 이런 재사용 거리를 최소화함으로써, 일반적으로 본 기술 분야에 공지되어 있는 바와 같이, 재사용 패턴 사이즈가 크고, 셀 사이즈가 작을 시에 시스템 용량이 최대로 된다.

주파수 및 시간 외에, 리소스로 편파가 도입될 시에, 주파수, 시간 및 편파를 포함하는 리소스 재사용 패턴을 설정하는 것이 중요하다. 2개의 직교 편파만이 있기 때문에, 이용 가능한 주파수, 타임슬롯 및 편파의 수의 곱은 항상 짝수이고, 4, 12 또는 16과 같은 짝수 사이즈 재사용 패턴 중의 하나의 사용이 제시된다. 예컨대, 2개의 편파와 조합된 2개의 타임슬롯을 가진 시스템은 도 11에 대해 전술된 3-타임슬롯 x 2-편파 시스템 대신에 사용될 수 있다. 따라서, 4개의 리소스(t1, RHC),(t1, LHC),(t2, RHC),(t2, LHC)의 하나를 고정 방식으로 셀에 지정함으로써 4-셀 재사용 패턴이 생성된다. 예컨대, (t1, RHC)는 도 11의 제 1 열 또는 팬까지 (t2, RHC)와 교번되어, 완전한 열 RHC를 형성한다. 셀의 제 2 열은 (t2, LHC)와 교번하는 (t1, LHC)를 사용하도록 지정됨으로써, 제 1 열 또는 팬 LHC를 완전히 형성하며, 셀의 연속적인 열 또는 팬간에 사용된 편파를 교번시킨다. 이런 식으로, 편파가 고정 위치의 사용자 터미널에 고정될 뿐만 아니라, 수신하는 프레임 주기의 1/2도 고정됨으로써, 그의 수신 프로세싱을 감소시키고, 잔여 절반 주기에서 전송하도록 한다. 이는 전송 및 수신을 동시에 할 수 없어, 저 비용 터미널에 대해 문제가 된다. 8-타임슬롯 x 2-편파(16-셀 패턴)과 같은 더욱 큰 재사용 패턴에 의하여, 각 수신기는 단지 그 시간의 1/8 동안에 단일 편파를 수신함으로써, 처리 복잡성이 더욱 감소된다.

위성이 동시에 생성시킬 수 있는 빔의 수가 상호 변조 이유로 단일 신호 전력 증폭기 사용에 의해 제한될 시에, 각 빔은, 생성될 시에, 가능한 최대 데이터율로 전송하며, 즉, 빔의 단일 반송파 신호는 전체 할당된 대역내에서 알맞은 가능한 최고 정보율로 변조된다. 전력 제한은 최대 데이터율이 사용되지 않게 하며, 그 경우에 주파수 대역은 조인트(joint) 재사용 계획 시에 타임슬롯 및 편파와 조합될 수 있는 많은 저 정보율 채널로 분할될 수 있다. 본 발명의 멀티-빔 전송기는 상이한 빔이 상이한 주파수를 전송시키도록 하고, 상이한 편파를 사용하여 동일한 팬에 2개의 주파수를 전송한다.

도 13에서, 본 발명의 멀티-빔 전송기를 실시하는 위성 통신 트랜스폰더(172)의 블록도가 도시된다. 신호(174)는 멀티-빔 수신 안테나(176)에 의해 지상 터미널 또는 다른 위성(도시되지 않음)으로부터 수신된다. 전송에 사용된 안테나와는 달리, 수신 안테나(176)는 저 레벨 수신 신호가 수신 증폭기 부품의 선형성에 문제를 제기하지 않기 때문에 단일 주파수 채널을 한번에 수신하는 데에 제한을 받지 않는다. 여기서 참조로 포함되는 미국 특허 제5,539,730호 및 제5,566,168호는 상이한 액세스 프로토콜이 다운링크와 비교되듯이 업링크를 위한 순서에 따라 이루어지도록 개시하고 있다. 예컨대, 약간 긴 타임슬롯(협대역 TDMA)과 조합된 다중 협대역 주파수 채널은 사용자 터미널의 피크 전송 전력 요구사항을 축소함으로써 업링크에 유리할 수 있다. 그러나, 많은 짧은 타임슬롯과 조합된소수 또는 하나만의 주파수 채널을 가진 광대역 TDMA는 상호 변조없이 효율적인 C급 증폭기가 사용되도록 할 시에 다운링크에 유리하다.

상이한 업링크 및 다운링크 포맷이 사용되고, 위성 릴레이를 통한 터미널 간의 직접 통신이 이용될 시에, 위성은 보드상에서 포맷 변환을 수행해야 한다. 협대역 TDMA를 광대역 TDMA로 변환하는 하나의 간단한 방법은, 1995년 12월 29일 자로 출원되고, 여기서 참조로 포함되는 미국 특허 출원 제08/581,110호에 기술되어 있다. 상기 출원의 방법은, 적어도 나이키스트 율과 동일한 율로 협대역 수신 신호를 샘플링하는 단계, 업링크 타임슬롯 동안에 상기 샘플링을 일시적으로 버퍼내에 저장하는 단계, 더욱 짧은 다운링크 슬롯 동안에 고율로 버퍼 내용을 버스트하는 단계를 포함함으로써, 다운링크 TDMA 대역폭을 주어진 인수만큼 증가시킨다. 주로 1 대 1 통신으로 동작하는 전화기 형인 것으로 추정되는 2개의 통신 터미널간에 공통의 암호 키를 생성시키는 중앙 접지국에 의해 액세스 제어는 상기 출원에서 제공된다. 그러나, 인터넷 터미널에 대하여, 주어진 터미널이 데이터를 통신하기를 바라는 터미널은 반듯이 주어진 세션(session) 동안에 고정되지 않는다. 그래서, 터미널의 각 가능 페어링(pairing) 동안에 세션 키를 확립하는 것이 불가능하다. 한편, 터미널이 상이한 세션 키를 사용할 경우, 트래픽의 해독 및 재암호화는 위성을 통해 보드상에서 실행된다. 이는 위성 트랜스폰더(172)가 복조-변조 형일 필요가 있음을 제시한다.

결과적으로, 도 11의 블록(178)은 모든 업링크 트래픽을 위해 멀티-채널 다운 변환, 복조 및 에러 교정 디코딩을 제공한다. 블록(178)의 출력은 액세스 제어 유니트(180)에 공급되는 이진 비트 또는 데이터 심볼형이다. 액세스 제어 유니트(180)는 모든 데이터 비트의 함수인 순환 여유 검사(CRC) 코드가 적당히 디코드되어, 정확하지 않은 에러를 가진 어느 트래픽 패킷을 제거하는 지를 검사할 수 있다. 트래픽 버스트의 CRC 코드 및 다른 필드는 사실상 초기 단말 작동 개시 절차 동안에 발신 터미널에 설정된 세션 키를 사용하여 암호화될 수 있다. 이런 단말 작동 개시 절차는 위성 또는 그라운드상에 위치된 중앙 네트워크 제어 컴퓨터간의 통신을 포함할 수 있고, 그 동안에, 네트워크는 임의 도전(challenge)을 발행하고, 터미널로부터 인증 응답을 수신하여 진짜 가입자로서 인증하며, 이런 프로세스의 부산물(byproduct)은 임시 세션 키를 생성시킨다. 임시 생략된 터미널 아이덴티티 코드는 또한 패킷 데이터 헤더의 오버헤드를 감소시키도록 세션에 발행될 수 있다. 통상적인 인증 프로세스는 미국 특허 제5,091,942호, 제5,282,250호, 제5,390,245호 및 제5,559,886호에 기재되어 있는 데, 이의 모두는 여기서 참조로 포함된다.

따라서, 액세스 제어 블록(180)은 패킷이 제공된 통신 서비스를 위해 빌(bill)될 수 있는 인증된 가입자에 의해 전송된 검증을 포함할 수 있다. 패킷이 디코딩 에러를 포함하거나 인증 사용자에 의해 전송되도록 검증될 수 있을 경우, 이는 위성에 의해 릴레이되지 않고, 어느 용량 리소스를 소비하지 않는다. 인증을 검증하는 방법은 공지된 터미널의 무의식 도움에 의한 인증과 같은 모든 공지된 프로드(fraud) 방법을 고려하여, 유효 코드를 결정하도록 인증 전송에서 도청하도록 설계될 필요가 있다.

프로드를 방지하는 가장 안전한 방법은 데이터 패킷 헤더를 암호화하여, 에러 교정 코딩 전에 DES와 같은 블록 암호문을 사용하여 함께 페이로드함으로써, 전송된 시그니처(signature)는 변하지 않는 세션 키 및 터미널 ID를 기초로 하지 않고, 변하는 데이터 내용 또는 페이로드를 기초로 하게 된다. 따라서, 위성이 거짓 패킷을 릴레이하도록 하는 유일한 방식은 프로드스터(fraudster)에 유용하지 않는 완전한 패킷을 반복시키는 것이다. 더욱이, 이는, 필요하다면, 제한된 타당성 윈도우를 설정하도록 각 패킷내의 실시간 클럭 인증을 포함함으로써 방지될 수 있다. 데이터외 클럭 값으로 나중에 전송된 동일한 패킷은 제거될 수 있다. 실시간 클럭값은 예컨대 미국 특허 제5,148,485호 및 제5,060,266호로부터 암호화하는 데에 유용한 것으로 이미 알려져 있는 바와 같이 시스템의 TDMA 프레임 주기를 카운트하는 프레임 카운터 값일 수 있다.

블록(182)에서, 패킷 헤더에 포함된 수신지 터미널 ID는 수신지 터미널이 배치되는 위치 또는 셀에 관계된다. 원칙적으로, 이런 정보는 이미 다운링크 전송을 위해 빔 파라미터로 변환되지만, 패킷은 반듯이 순간적으로 전송되지 않고, 단시간 동안에 버퍼 메모리(184)내에 대기 행렬되며, 그 동안에 위성은 이동될 수 있다. 결과적으로, 라우터에 의해 빔 스티어링 파라미터의 유도는 전송하기 전에 블록(186)에서 즉시 생긴다.

전술된 바와 같이, 다운링크 동안에 경로 지정 및 스케쥴링의 양호한 개념은 각 셀에 예정된 데이터 패킷에 대한 대기 행렬를 분리하는 것이다. 스케쥴러(170)는 전술된 어느 방식을 사용하여 대기 행렬 버퍼 메모리(184)로부터 패킷을 수신한다. 예컨대, 셀의 서브세트가 다음 타임슬롯 동안에 다운링크 빔에 의해 방문을받을 경우, 스케쥴러(170)는 단지 그 서브세트내에서 셀에 예정된 패킷만을 고려한다. 동시 전송을 위한 패킷을 선택한 후에, 각 빔에 대한 정확한 빔 스티어링 파라미터는 블록(186)에서 라우터에 의해 결정된다.

특히, 스케쥴러(170)는 각 데이터 패킷의 대기 시간을 결정하는 백로그 추적기(200)를 포함하는 데, 이런 대기 시간은 각 데이터 패킷이 전송을 위해 얼마나 길게 버퍼 메모리에 대기하는 가를 나타낸다. 백로그 추적기(200)로 나타낸 바와 같이, 제 1 선택기(202)는 가장 오래 대기하는 데이터 패킷을 선택한다. 제 2 선택기(204)는 대기 시간의 내림 순서에서 동시 전송을 위한 데이터 패킷을 선택한다. 제 2 선택기(204)는 동시에 전송을 위해 미리 선택된 데이터 패킷의 전송 방향과 양립할 수 없는 전송 방향을 필요로 하는 데이터 패킷을 스킵(skip)한다. 예컨대, 전송 방향은, 1) 이미 선택된 데이터 패킷을 전송할 시에 완전히 점유된 지향성 전송 빔을 사용하여 생성될 수 있거나, 2) 동시에 전송을 위해 이미 선택된 데이터 패킷의 전송 방향에 대해 너무 근접해 있을 경우에 제 2 선택기(204)에 의해 양립할 수 없다. 다른 방향에 대해 너무 근접한 방향은 방향의 각도의 분리치가 상호 간섭을 방지하기에 충분한 최소값 이하인 것일 수 있다. 그런 최소 각도의 분리는 각 방향에 사용된 전송의 편파가 동일할 시의 제 1 분리 및, 각 방향에 사용된 전송의 편파가 서로 다를 시의 제 2 분리를 포함할 수 있다.

스케쥴러(170)가 적당히 작업하기 위하여, 스케쥴러(170)는 먼저 지향된 빔이 다음 전송 시에 전송될 수 있는 방향의 서브세트를 결정하여야 한다. 그 후, 각 데이터 패킷으로 저장된 수신지 식별 코드를 대응하는 빔 방향으로 맵함으로써, 스케쥴러(170)는 제 1 및 2 선택기(202,204)를 통해 수신지가 방향의 서브세트내의 방향으로 맵하는 데이터 패킷만을 선택한다. 제 1 및 2 선택기(202,204)는 선택된 데이터 패킷이 얼마나 오래 버퍼 메모리(184)내에 저장되어 있는 가에 따라 선택된 데이터 패킷을 오더(order)하며, 선택된 데이터 패킷은 가장 긴 오더로 먼저 저장된다.

표시 플래그는 이미 전송되는 선택된 데이터 패킷과 관련하여 버퍼 메모리(184)내에 설정될 수 있고, 전송되는 선택된 데이터 패킷은 버퍼 메모리(184)로부터 삭제되어, 새로운 데이터 패킷을 위한 저장 용량을 제공하도록 버퍼 메모리(184)내의 메모리 장소를 해제한다.

블록(186)은 신호를 특정 팬으로 경로 지정하는 경로 지정 정보를 포함할 수 있다. 이런 경로 지정 정보는 비교적 저속으로 그라운드 네트워크 제어 컴퓨터로부터 갱신될 수 있는 반면에, 선택된 팬내에서 스폿 빔을 스티어하는 신호는 위성 이동을 보상하는 시스템적 갱신 절차 및 온-보드(on-board) 클럭에 의해 실시간에 발생될 수 있다. 버퍼 메모리(184)로부터의 패킷 선택 과, 수신지가 위치하는 팬의 결정간의 어떤 상호 작용은, 각 편파의 한 빔만이 팬마다 생성되어, 그라운드상의 팬 유효 영역이 셀의 열 또는 직선을 포함하지 않고, 기하학적 왜곡으로 인해 곡선으로 된다는 사실과 조합될 수 있는 사실에 의해 스케쥴러(170)가 정확히 역할을 하도록 요구될 수 있다. 그래서, 어느 팬의 각 패킷이 블록(182)에서 전송되는 결정을 수행하는 것이 논리적일 수 있는 데, 이는, 이런 파라미터가 양호한 어레이 방향을 사용할 시에 위성 이동, 즉, 위성 그라운드 트랙을 따라 그라운드 트랙에 걸쳐 스위치된 팬 선택 방향과 스티어링하는 전자 방향에 의해 변하는 저속으로 인해 가능하다.

각 빔의 빔 스티어링 파라미터는 패킷이 선택된 팬에 전송되어 그 팬 및 편파를 처리하는 빔형성기와 통신되도록 결정된다. 전술된 각종 실시예의 빔형성기, 부틀러 증폭기 및 이중 편파 안테나 소자는 도 10의 전송기 블록(188)내에 포함될 수 있다. 블록(190)은 전송을 위해 할당된 다운링크 주파수 대역에 대한 다운링크 버스트 포맷팅, 에러 교정 코딩, 변조 및 상향 변환을 포함한다. 다운링크 포맷팅은 그 터미널에 예정된 페이로드로부터 동일한 셀의 터미널에 예정된 모든 패킷의 수신지 ID를 분리적으로 다중화하는 것을 포함함으로써, 사용자 터미널은 일반적으로 고 전송 비트율로 데이터를 계속 복조할 필요가 없어, 터미널로 전송된 의도되지 않은 메시지의 디코딩을 생략한다.

본 발명이 도면을 참조로 기술되었지만, 본 발명의 정신 및 범주내에서 다양하게 수정할 수 있다.

Claims

l 지향성 빔으로 n개의 상이한 신호의 동시 전송을 위한 전송기에 있어서,

n개의 상이한 신호를 수신하는 n개의 빔형성기로서, 각 빔형성기는 전송되는 신호를 수신하고, 상기 빔형성기의 각각은 전송되는 각 신호에 대한 m개의 출력을 가지는 데, 상기 n개의 빔형성기는 m x n 출력 어레이를 가지는 n개의 빔형성기,

제각기 상기 n개의 빔형성기에 접속된 m개의 수동 결합기로서, 각 수동 결합기는 상기 n개의 빔형성기로부터 동시에 전송되는 상기 n개의 상이한 신호를 수신하는 n개의 입력을 가지고, 각 수동 결합기는 서로 동상 관계의 p개의 출력을 가지는 m개의 수동 결합기 및,

방사 소자의 2차원 m x p 어레이가 배치되는 개구를 가진 안테나로서, 상기 방사 소자는 상기 수동 결합기의 출력에 접속되어, l 지향성 빔으로 상기 n개의 상이한 신호를 동시에 전송하는 안테나를 구비하는 데,

상기 n개의 빔형성기의 각각은 상기 지향성 빔의 각각에 대한 전송 방향을 결정하기 위해 스티어링 제어 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 전송기
제 1 항에 있어서, mn 빔형성기의 출력에 접속되어, 증폭 신호를 mn 수동 결합기의 입력에 공급하는 mn 단일 신호 전송 전력 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전송기.
제 1 항에 있어서, 각 수동 결합기의 연속 입력부로 입력된 n개의 상이한 신호는 증대 위상의 증배기를 통해 연속적으로 증대된 위상을 가진 수동 결합기의 p 출력에 걸쳐 스플릿되는 것을 특징으로 하는 전송기.
제 1 항에 있어서, 상기 m개의 수동 결합기는 m개의 부틀러 매트릭스를 포함하는 것을 특징으로 하는 전송기.
제 1 항에 있어서, n 및 p는 동일한 것을 특징으로 하는 전송기.
제 1 항에 있어서, n 및 l은 동일한 것을 특징으로 하는 전송기.
제 2 항에 있어서, 상기 mn 단일 신호 전송 전력 증폭기는 포화 상태로 동작되는 것을 특징으로 하는 전송기.
제 7 항에 있어서, 상기 mn 단일 신호 전송 전력 증폭기는 C급 전력 증폭기인 것을 특징으로 하는 전송기.
제 1 항에 있어서, 전송되는 상기 n개의 상이한 신호는 TDMA 프레임 주기내의 다수의 타임슬롯을 가진 TDMA 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 전송기.
제 9 항에 있어서, 상기 스티어링 제어 신호는 각 타임슬롯 동안에 변화되는것을 특징으로 하는 전송기.
제 10 항에 있어서, 상기 TDMA 신호를 수신하여, 각 타임슬롯의 인접한 빔 생성을 방지하도록 상기 스티어링 제어 신호를 변화시키는 스케쥴러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전송기.
제 1 항에 있어서, 각 수동 결합기의 입력은 팬형 방사 빔을 가진 수동 결합기의 p 출력에 접속된 p 방사 소자의 관련 행에 의한 전송에 대응하고, 상이한 수동 결합기의 입력은 상기 위상 어레이 전송기에 대해 상이한 각도에서 팬 빔을 생성시키는 것을 특징으로 하는 전송기.
제 1 항에 있어서, 상기 n개의 빔형성기로 입력된 상기 n개의 상이한 신호를 수신하는 n개의 전력 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전송기.
2l 지향성 빔으로 2n개의 상이한 신호의 동시 전송을 위한 전송기에 있어서,

2n개의 상이한 신호를 수신하는 n개의 빔형성기로서, 각 빔형성기는 제각기 제 1 및 2 편파를 가진 2개의 신호를 수신하고, 상기 빔형성기의 각각은 상기 제 1 및 2 편파에 대한 m개의 출력 쌍을 가지는 데, 상기 n개의 빔형성기는 2m x n 출력 어레이를 가지는 n개의 빔형성기,

제각기 상기 n개의 빔형성기에 접속된 m개의 수동 결합기 쌍으로서, 각 수동 결합기 쌍은 상기 제 1 편파의 n개의 상이한 신호를 수신하는 n개의 입력을 가진 제 1 수동 결합기 및, 상기 제 2 편파의 n개의 상이한 신호를 수신하는 n개의 입력을 가진 제 2 수동 결합기를 포함하고, 상기 2n개의 상이한 신호의 모두가 동시에 전송되게 하며, 상기 제 1 및 2 수동 결합기의 각각은 각 수동 결합기 쌍에 대한 2p 출력과 서로 동상 관계의 p개의 출력을 가지는 m개의 수동 결합기 쌍 및,

이중 편파 방사 소자의 2차원 m x p 어레이가 상기 수동 결합기 쌍의 출력에 접속되는 개구를 가진 안테나로서, 상기 소자는 제 1 편파를 위한 접속부 및 제 2 편파를 위한 접속부를 가진 안테나를 구비하는 데,

상기 n개의 빔형성기의 각각은 제각기 제 1 및 2 편파에 대해 상기 지향성 빔의 전송 방향을 결정하기 위해 제 1 및 2 스티어링 제어 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 전송기
제 14 항에 있어서, 2mn 빔형성기의 출력에 접속되어, 증폭 신호를 2mn 수동 결합기의 입력에 공급하는 2mn 단일 신호 전송 전력 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전송기.
제 14 항에 있어서, 상기 m개의 수동 결합기 쌍의 상기 제 1 및 2 수동 결합기는 부틀러 매트릭스를 포함하는 것을 특징으로 하는 전송기.
제 14 항에 있어서, n 및 p는 동일한 것을 특징으로 하는 전송기.
제 14 항에 있어서, m 및 l은 동일한 것을 특징으로 하는 전송기.
제 15 항에 있어서, 상기 2mn 단일 신호 전송 전력 증폭기는 포화 상태로 동작되는 것을 특징으로 하는 전송기.
제 19 항에 있어서, 상기 2mn 단일 신호 전송 전력 증폭기는 C급 전력 증폭기인 것을 특징으로 하는 전송기.
제 14 항에 있어서, 전송되는 상기 2n개의 상이한 신호는 TDMA 프레임 주기내의 다수의 타임슬롯을 가진 TDMA 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 전송기.
제 21 항에 있어서, 상기 제 1 및 2 스티어링 제어 신호는 각 타임슬롯 동안에 변하는 것을 특징으로 하는 전송기.
제 22 항에 있어서, 상기 TDMA 신호를 수신하여, 동일한 타임슬롯 동안에 동일한 편파를 가진 인접한 빔 생성을 방지하도록 상기 제 1 및 2 스티어링 제어 신호를 변화시키는 스케쥴러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전송기.
제 14 항에 있어서, 각 수동 결합기 쌍의 연속적인 입력부로 입력된 2n개의 상이한 신호는 증대 위상의 증배를 통해 연속적으로 증대된 위상을 가진 수동 결합기 쌍의 2p 출력에 걸쳐 스플릿되는 것을 특징으로 하는 전송기.
제 14 항에 있어서, 상기 2n개의 상이한 신호를 수신하여, 상기 n개의 빔형성기로 입력된 상기 2n개의 상이한 신호를 증폭하는 2n개의 전력 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전송기.
제 14 항에 있어서, 각 수동 결합기 쌍의 입력은 팬형 방사 빔을 가진 수동 결합기 쌍의 2p 출력에 접속된 p 방사 소자의 관련 행에 의한 전송에 대응하고, 상이한 수동 결합기 쌍의 입력은 상기 위상 어레이 전송기에 대해 상이한 각도에서 팬 빔을 생성시키는 것을 특징으로 하는 전송기.
서비스 영역내의 분리 보조 영역내에 위치된 각각의 대응하는 수신국으로 다수의 지향성 빔의 n개의 상이한 신호의 동시 전송을 위한 전송기에 있어서,

n개의 상이한 신호를 수신하는 n개의 빔형성기로서, 각 빔형성기는 관련된 보조 영역으로 전송되는 신호를 수신하고, 상기 빔형성기의 각각은 전송되는 각각의 상이한 신호에 대한 m개의 출력을 가지는 n개의 빔형성기,

상기 m개의 출력에 접속되어, 상기 n개의 빔형성기로부터 동시에 전송되는 상기 n개의 상이한 신호를 수신하는 m개의 수동 결합기로서, 각 수동 결합기는 서로 동상 관계의 r개의 출력을 가지는 m개의 수동 결합기 및,

방사 소자의 2차원 q x p 어레이가 배치되는 개구를 가진 안테나로서, 인접한 방사 소자의 부분은 각 수동 결합기의 r개의 출력에 접속되는 안테나를 구비하는 데,

n은 각 수동 결합기에 의해 결합된 방사 소자의 수 이하이고,

상기 n개의 빔형성기의 각각은 상기 보조 영역의 각각내의 각 빔의 방향을 스티어하는 스티어링 제어 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 전송기.
제 27 항에 있어서, 상기 n개의 신호를 수신하고, 상기 n개의 신호의 각각이 예정되는 어느 상기 보조 영역을 결정하며, 상기 n개의 신호의 각각을 각 보조 영역과 결합된 적당한 빔형성기로 경로 지정하는 라우터를 더 포함하는 데, 각 빔형성기는 그의 스티어링 제어 신호를 통해 각 빔의 방향을 각 보조 영역에 위치된 각 수신국으로 스티어하는 것을 특징으로 하는 전송기.
제 27 항에 있어서, 상기 빔형성기의 출력의 각각에 접속된 단일 신호 전송 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전송기.
제 27 항에 있어서, 상기 m개의 수동 결합기는 m개의 부틀러 매트릭스를 포함하는 것을 특징으로 하는 전송기.
제 27 항에 있어서, 상기 m개의 수동 결합기는 m개의 2차원 부틀러 매트릭스를 포함하는 것을 특징으로 하는 전송기.
제 29 항에 있어서, 상기 단일 신호 전송 전력 증폭기는 포화 상태로 동작되는 것을 특징으로 하는 전송기.
제 27 항에 있어서, 전송되는 상기 n개의 상이한 신호는 TDMA 프레임 주기내의 다수의 타임슬롯을 가진 TDMA 신호를 포함하고, 상기 스티어링 제어 신호는 각 타임슬롯 동안에 변화되는 것을 특징으로 하는 전송기.
서비스 영역내의 분리 팬내에 위치된 각각의 대응하는 수신국으로 다수의 지향성 빔의 다수의 신호의 동시 전송을 위한 전송기에 있어서,

다수의 빔형성기로서, 각 빔형성기는 관련 팬으로 전송되는 신호의 하나를 수신하고, 상기 빔형성기의 각각은 전송되는 각각의 상이한 신호에 대한 다수의 출력을 가지는 다수의 빔형성기,

제각기 전송되는 각각의 상이한 신호를 위한 다수의 빔형성기로부터 다수의 출력의 하나를 수신하는 각각의 다수의 부틀러 매트릭스로서, 각각의 부틀러 매트릭스는 서로 동상 관계의 다수의 출력을 가지고, 전송되는 신호의 각각은 위상 관계에서 각 부틀러 매트릭스의 출력에 동시에 제공되는 다수의 부틀러 매트릭스,

안테나 소자의 2차원 어레이가 배치되는 개구를 가진 안테나로서, 인접한 안테나 소자의 동일한 부분은 각 부틀러 매트릭스의 출력에 접속되고, 각각의 다수의 신호는 안테나 소자의 완전한 2차원 어레이에 의해 동시에 전송되는 안테나를 구비하는 데,

각각의 다수의 빔형성기는 각 팬내의 각 빔의 방향을 스티어하는 스티어링 제어 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 전송기.
제 34 항에 있어서, 상기 다수의 신호를 수신하고, 상기 신호의 각각이 예정되는 어느 상기 팬을 결정하며, 상기 신호의 각각을 각 팬과 결합된 적당한 빔형성기로 경로 지정하는 라우터를 더 포함하는 데, 각 빔형성기는 그의 스티어링 제어 신호를 통해 각 빔의 방향을 각 팬에 위치된 각 수신국으로 스티어하는 것을 특징으로 하는 전송기.
다수의 팬 빔내의 알려진 장소에 위치된 다수의 정지 사용자 단말기로의 동시 통신 제공 방법에 있어서,

제 1 축을 따라 다수의 팬 빔을 형성하는 단계로서, 다수의 팬의 각각은 상기 제 1 축에 거의 수직인 제 2 축을 따른 길이를 가지는 다수의 팬 빔 형성 단계,

지향성 전송 빔의 각 그룹이 각 팬 빔과 관련되는 지향성 전송 빔의 다수의 그룹을 제공하는 단계,

정지 사용자 단말기에 의도된 각각의 다수의 통신 신호를 제공하는 단계,

다수의 통신 신호의 각각을 예정되고 미리 선택된 고정 사용자 단말기로 전송하기 위해 지향성 전송 빔의 어느 그룹을 사용하는 지를 결정하는 단계,

각 예정된 정지 사용자 단말기와 관련된 지향성 전송 빔의 각 그룹상의 다수의 통신 신호를 멀티플렉스하는 단계 및,

신호가 멀티플렉스된 지향성 전송 빔 그룹을 통해 다수의 통신 신호를 각 예정된 정지 사용자 단말기로 전송하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다수의 정지 사용자 단말기로의 동시 통신 제공 방법.
제 36 항에 있어서, 신호 다중화된 지향성 전송 빔의 각 그룹을 전송하는 단계는 상기 그룹의 각 신호 다중화된 빔을 분리 부틀러 매트릭스에 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다수의 정지 사용자 단말기로의 동시 통신 제공 방법.
지리적 셀의 그리드내에서 알려진 장소에 위치된 다수의 고정 사용자 터미널로의 통신 제공을 위한 통신 시스템으로서, 상기 통신 위성은,

그라운드 트랙을 설정하는 비정지 궤도내의 궤도 위성,

다수의 지향성 전송 빔을 동시에 생성시키는 위성내의(satellite-borne) 멀티빔 전송기로서, 상기 전송 빔의 각각은 위성의 그라운드 트랙의 좌우에 대해 상이한 각도로 배치되고, 전자 스티어링 신호를 통해 위성의 그라운드 트랙에 거의 병렬인 평면에서 전자적으로 스티어 가능한 위성내의 멀티빔 전송기 및,

각 신호가 예정되는 터미널의 목적 장소 식별 신호를 포함하는 상기 사용자 터미널로부터의 신호를 수신하는 위성내의 멀티빔 수신기로서, 상기 수신기는 상기 목적 장소 식별 신호를 변환시켜, 상기 지향성 전송 빔 중 어떤 것이 상기 신호의 각각을 각 지시된 목적지 터미널로 전송하기 위해 사용되는 지를 판정하는 위성내의 멀티빔 수신기를 구비하는 통신 시스템.
제 38 항에 있어서, 수신기는 위성 그라운드 트랙을 따라 일시 위성 위치의 지식 및 수신지 식별 신호에 따른 상기 지향성 빔의 각각에 대한 전자 스티어링 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
방향 제어 가능한 다중 지향성 전송 빔을 사용하여 후속 시간 주기에서 버퍼 메모리로부터 송신될 데이터 패킷을 선택하는 스케쥴러에 있어서:

각 데이터 패킷에 대하여 버퍼 메모리에서 송신을 위해 각 데이터 패킷이 얼마나 대기해야 하는지를 나타내는 대기 시간을 결정하는 백로그 추적기,

백로그 추적기에 의해 표시되는 바와 같이 최장 시간 대기한 데이터 패킷을 선택하는 제1 선택기,

내림차순의 대기 시간에 동시 송신을 위해 데이터 패킷을 더 선택하는 제2 선택기를 포함하는데, 상기 제2 선택기는 동시에 송신하기 위해 이전에 선택된 데이터 패킷의 송신의 방향과 상반되는 송신 방향을 요구하는 데이터 패킷을 스킵하는 스케쥴러.
제40항에 있어서, 전송 방향은 이미 선택된 데이터 패킷을 전송할 때 완전히 점유되는 지향성 전송 빔만을 사용하여 생성될 수 있는 경우 제2 선택기에 의해 모순되는 것으로 간주되는 것을 특징으로 하는 스케쥴러.
제40항에 있어서, 전송 방향은 동시에 송신하기 위해 이미 선택된 데이터 패킷의 전송의 방향에 너무 근접해 있을 경우 제2 선택기에 의해 양립할 수 없는 것을 특징으로 하는 스케쥴러.
제42항에 있어서, 다른 방향에 너무 근접해 있는 방향은 상기 방향의 각도 분리가 상호 간섭을 방지하기에 충분한 최소값이하인 것을 특징으로 하는 스케쥴러.
제43항에 있어서, 상호 간섭을 방지하기에 충분한 최소 각도 분리는 각 방향에 사용된 전송의 편파가 동일할 시의 제 1 분리 및, 각 방향에 사용된 전송의 편파가 다를 시의 제 2 분리인 것을 특징으로 하는 스케쥴러.
다수의 지향성 빔을 사용하는 지향성 전송을 위해 버퍼 메모리로부터 데이터 패킷을 선별하는 스케줄 방법으로서,

상기 지향성 빔이 그 다음 전송시에 전송될 수 있는, 방향 서브세트를 결정하는 단계;

상기 각각의 데이터 패킷으로 저장된 수신지 식별자를 상응하는 빔 방향으로맵핑하고, 상기 방향 서브세트내에 도착지가 맵핑되는 데이터 패킷만을 선별하는 단계;

상기 선별된 데이터 패킷이 상기 버퍼 메모리내에 저장된 기간에 따라 선별된 데이터 패킷을 주문하는 단계 {여기서, 상기 선별된 데이터 패킷 중 가장 오랫동안 저장되어 있던 데이터 패킷이 가장 먼저 주문을 받는다}; 및

선별된 데이터 패킷 중에서 가장 오랫동안 저장되어 있던 데이터 패킷을 가장 먼저 전송하는 단계를 포함하는, 데이터 패킷 선별용 스케줄 방법.
제45항에 있어서, 상기 선별된 데이터 패킷을 전송된 버퍼 메모리로부터 삭제하는 단계를 추가로 포함하는, 데이터 패킷 선별용 스케줄 방법.
제45항에 있어서, 상기 선별된 데이터 패킷 중 이미 전송된 데이터 패킷과 관련한 버퍼 메모리내에 인식 플래그를 설정하는 단계를 추가로 포함하는, 데이터 패킷 선별용 스케줄 방법.
제45항에 있어서, 버퍼 메모리내에 메모리 장소를 방출하는 단계{ 여기서, 새로운 데이터 패킷이 저장될 공간을 제공할 수 있도록 전송된 상기 선별된 데이터 패킷이 저장되어 있다}를 추가로 포함하는, 데이터 패킷 선별용 스케줄 방법.
통신 위성의 비-인가된 사용을 방지하기 위한 방법으로서,

세션 키를 확립하기 위해 공유되는 비밀 데이터에 기초한 인증 과정을 사용하는 네트워크 컴퓨터와 서비스에 적합한 사용자 단말이 통신하는, 로그-온 과정을 제공하는 단계;

위성내의 로그-온된 사용자 단말용 세션 키를 저장하는 단계;

상기 사용자 단말내의 세션 키를 사용하여, 사용자 단말로부터 인증 신호를 가진 위성으로 통신을 제공하는 단계;

소스의 아이덴티티를 증명하기 위해 상기 저장된 세션 키를 사용하는 위성에서 수신된 신호를 검시하는 단계;

소스의 아이덴티티가 인증된 사용자 단말로 증명된 경우에만, 위성에 수신된 신호를 지정된 목적지로 전송하는 단계를 포함하는, 통신 위성의 비-인가된 사용을 방지하기 위한 방법.
제49항에 있어서, 위성에 수신된 신호의 시그니처를 검시하는 상기 단계가

상기 저장된 세션 키를 사용하는 여유도 코드를 암호화하는 단계{여기서, 사이클릭 여유도 코드는 위성에 수신된 신호에 의해 정의되는 모든 데이터 비트의 함수이다}를 포함하는 방법.
제49항에 있어서, 위성에 수신된 신호의 시그니처를 검사하는 단계는 저장된 세션 키의 함수로서 어드레시/어드레서 식별자, 패킷 수 및 에러 검사 코드를 포함하는 데이터 패킷 헤더를 암호화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 , 데이터 패킷 선별용 스케줄 방법.
제51항에 있어서, 상기 데이터 패킷 헤더 및 페이로드는 전송을 위해 에러 교정 코드되기 전에 저장된 세션 키를 사용하여 암호화되는 것을 특징으로 하는 , 데이터 패킷 선별용 스케줄 방법.
제52항에 있어서, 저장된 세션 키의 함수로서 어드레시/어드레서 식별자, 패킷 수 및 에러 검사 코드를 포함하는 데이터 패킷 헤더를 암호화하는 단계는 블록 암호문을 이용하여 달성되는 것을 특징으로 하는 , 데이터 패킷 선별용 스케줄 방법.