KR20150128690A - 위성 통신 시스템에서 반사기의 비이상적인 표면에 대한 보상 - Google Patents

위성 통신 시스템에서 반사기의 비이상적인 표면에 대한 보상 Download PDF

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Abstract

위성의 반사기로부터 반사되는 신호들의 진폭들 및 위상들을 측정하는 단계를 포함하는 방법이 제공되고, 진폭들 및 위상들이 측정치들의 제1 세트를 형성한다. 방법은, 측정치들의 제1 세트의 함수로서 엘리먼트 상관 매트릭스를 계산하는 단계를 포함한다. 엘리먼트 상관 매트릭스는 반사기로부터 복사된 피드 엘리먼트 패턴을 표현한다. 그리고, 방법은, 엘리먼트 상관 매트릭스에 기초하여 빔포머의 형성되는 빔 패턴을 조정하는 단계를 포함하고, 이로써, 반사기의 비이상적인 표면이 보상된다.

Description

위성 통신 시스템에서 반사기의 비이상적인 표면에 대한 보상{COMPENSATING FOR A NON-IDEAL SURFACE OF A REFLECTOR IN A SATELLITE COMMUNICATION SYSTEM}
[0001] 본 개시물은 일반적으로 위성 통신 시스템들에 관한 것이고, 특히, 위성 통신 시스템에서 반사기의 비이상적인 표면을 보상하는 것에 관한 것이다.
[0002] 매일의 사회 기능들의 모든 양상들에서 무선 통신 액세스(우리의 사회 및 경제가 이 무선 통신 액세스에 의존하여 점점 더 성장하고 있음)가 퍼지고 있다. 예컨대, 무선 통신은 육지 운송수단들, 항공기, 우주선, 선박 등과 같은 보드 이동식 플랫폼(board mobile platform)들 상의 사용자들에게 점점 더 이용 가능하게 되었다. 이동식 플랫폼들의 승객들에 대한 무선 통신 서비스들은 인터넷 액세스, 예컨대 이메일 및 웹 브라우징, 라이브 텔레비전, 음성 서비스들, 가상 전용 네트워크 액세스 및 다른 대화식 실시간 서비스들을 포함한다.
[0003] 원격의, 액세스하기가 어려운 무선 통신 플랫폼들, 또는 이동식 사용자 단말들, 예컨대 이동식 플랫폼들은 종종 통신 위성들을 사용하고, 이 통신 위성들은, 원격의 육지-기반 또는 수면-기반 구역들을 종종 포함하는 광범위한 지리적 풋프린트들에 걸쳐 서비스 커버리지를 제공할 수 있다. 일반적으로, 기지국들, 예컨대 지면 기지국은 하나 또는 그 초과의 위성들을 통한 반사관형 중계(bent pipe)를 통하여 정보(예컨대, 데이터)를 사용자 단말들에 송신한다. 더욱 구체적으로, 기지국들은 정보를 순방향 링크 상에서 위성에 송신하고, 이 위성은 정보를 수신하고, 증폭시키며, 하나 또는 그 초과의 고정된 또는 이동식 사용자 단말들의 안테나에 재전송한다. 이어서, 사용자 단말들이 위성을 통해 데이터를 다시 기지국들에 송신할 수 있다. 기지국들은 인터넷, 공중 교환 전화망들, 및/또는 다른 공중 또는 전용 네트워크들, 서버들 및 서비스들로의 링크들을 사용자 단말들에 제공할 수 있다.
[0004] 최신 위성들 및 다른 셀룰러 통신 시스템들은 종종 다수의 스폿 빔들을 사용하는데, 이 스폿 빔들은, 복수의 셀들로 분할될 수 있는 지리적 구역에 걸쳐 커버리지를 형성하는 빔 레이다운(laydown)을 제공한다. 스폿 빔들을 사용하는 통신 시스템에서는, 동일한 주파수가 둘 또는 그 초과의 셀들에서 동시에 사용될 수 있다. 이러한 빔들은, 빔들 간 간섭을 최소화시키기 위하여, 미리결정된 동일-극 격리(예컨대, 캐리어-대-간섭비) 값을 유지하도록 구성될 수 있다. 이는 공간 격리 및 공간 재사용으로 불린다. 하나의 통상적인 용어로, 각각의 스폿 빔에는, 주파수 재사용 패턴에 매칭되는 색 패턴을 생성하기 위한 색이 할당될 수 있다. 그 다음, 동일한 색을 갖는 상이한 빔들에 의해 동일한 주파수들이 재사용될 수 있다.
[0005] 대형 반사기를 포함하는 다수의 위성들이 현재 개발되고 있고, 어떤 대형 반사기는 지름이 22미터의 규모이며, 이는 더 좁은 스폿 빔들의 형성 및 최대 주파수 재사용을 가능하게 할 수 있다. 이러한 위성들 중 몇몇은, 접혀진 상태(stowed configuration)로부터 전개된 상태(depolyed configuration)로 전개 가능한 반사기들을 갖고, 이 전개된 상태에서는, 반사기의 표면이 포물면을 형성할 수 있다. 전개는, 지면 미션 제어 센터로부터 원격으로 유도되는 우주 환경에서 종종 수행된다.
[0006] 시스템의 성능 요건들은 종종, 위성의 전개된 반사기가 (이상적으로 형상화된) 이상적인 표면을 가짐을 가정한다. 그러나, 몇몇 반사기들의 더 커다란 표면들 및 반사기들의 전개는 종종 왜곡을 생성하고, 이 왜곡은 (비이상적으로 형상화된) 비이상적인 표면을 야기한다. 즉, 반사기 표면은 종종, 정확하게 그리고 반복적으로 예측 가능하지 않다. 그리고, 표면이 자신의 이상적인 형상으로부터 벗어날 때, 성능이 저하될 수 있다. 예컨대, 사이드로브 성능이 정확하게 예측 및 고려될 수 없기 때문에, 캐리어-대-간섭(C/I)비가 저하될 수 있다.
[0007] 본 개시물의 예시적 구현들은 일반적으로, 위성 통신 시스템에서 반사기의 비이상적인 표면을 보상하는 시스템 및 연관된 방법에 관한 것이다. 예시적 구현들의 일 양상에 따라, 방법은, 위성의 반사기로부터 반사되는 신호들(예컨대, 개별 엘리먼트-경로 신호들)의 진폭들 및 위상들을 측정하는 단계를 포함하고, 진폭들 및 위상들은 측정치들의 제1 세트를 형성한다. 방법은, 측정치들의 제1 세트의 함수로서 엘리먼트 상관 매트릭스를 계산하는 단계를 포함한다. 엘리먼트 상관 매트릭스는, 반사기로부터 복사된 피드 엘리먼트 패턴을 표현한다. 그리고, 방법은, 엘리먼트 상관 매트릭스에 기초하여, 빔포머의 형성되는 빔 패턴을 조정하는 단계를 포함하고, 이로써 반사기의 비이상적인 표면이 보상된다.
[0008] 일 예에서, 형성되는 빔 패턴은 피드 패턴 및 빔 가중치들의 함수일 수 있다. 본 예에서, 형성되는 빔 패턴을 조정하는 단계는, 엘리먼트 상관 매트릭스에 기초하여 빔 가중치들을 조정하는 단계를 포함할 수 있다.
[0009] 일 예에서, 진폭들 및 위상들은, 위성이 미리결정된 범위에 걸쳐 미리결정된 레이트로 회전(slew)될 때 측정될 수 있다. 추가적인 예에서, 방법은, 반사기로부터의 반사 및 지면으로의 송신을 위해 신호들을 위성에 포워딩하는 단계를 포함할 수 있고, 위성은 피더 링크들을 통하여 피더-링크 안테나에서 신호들을 수신한다. 그리고, 본 추가적인 예에서, 피더-링크 안테나는, 위성이 회전될 때 반대로 회전될 수 있다.
[0010] 일 예에서, 위성은 피더 링크들을 통하여 신호들을 수신할 수 있다. 본 예에서, 방법은, 위성의 통신 플랫폼을 통하여 전달되고 반사기에 독립적인 피더 링크들을 통하여 다시 (예컨대, 송신 게이트웨이에) 리턴되는 신호들의 진폭들 및 위상들을 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 개개의 진폭들 및 위상들은 측정치들의 제2 세트를 형성할 수 있다. 그리고, 본 예에서, 추가로 측정치들의 제2 세트의 함수로서 엘리먼트 상관 매트릭스가 계산될 수 있다.
[0011] 일 예에서, 빔포머는 제1 빔포머 및 제2 빔포머를 포함할 수 있다. 본 예에서, 방법은, 위성으로부터 피더 링크들을 통하여 제1 빔 포머 및 제2 빔포머 중 개개의 빔포머들에서 수신되는 제2 신호들의 제1 진폭 및 위상과 제2 진폭 및 위상을 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 위성은 반사기에 독립적인 피더 링크들을 통하여 제2 신호들을 수신했을 수 있고, 개개의 제1 진폭 및 제2 진폭은 제1의 측정치들의 제2 세트 및 제2의 측정치들의 제2 세트를 형성할 수 있다. 방법은, 제1의 측정치들의 제2 세트와 제2의 측정치들의 제2 세트 사이의 차이의 함수로서 차이 측정치를 계산하는 단계를 포함할 수 있다. 그리고, 추가로 차이 측정치와 측정치들의 제1 세트 및 측정치들의 제2 세트의 함수로서 엘리먼트 상관 매트릭스가 계산될 수 있다.
[0012] 추가로, 본 개시물은 하기의 경우들에 따른 실시예들을 포함한다:
[0013] 경우 1. 시스템은,
위성의 반사기로부터 반사되는 신호들의 진폭들 및 위상들을 측정하도록 구성된 빔포머 ―진폭들 및 위상들은 측정치들의 제1 세트를 형성함―; 및
측정치들의 제1 세트의 함수로서 엘리먼트 상관 매트릭스를 계산하도록 구성된 컴퓨팅 장치 ―엘리먼트 상관 매트릭스는 반사기로부터 복사된 피드 엘리먼트 패턴을 표현함―
를 포함하고,
빔포머는, 엘리먼트 상관 매트릭스에 기초하여 조정되는, 형성되는 빔 패턴을 생성하도록 구성되고, 이로써 반사기의 비이상적인 표면이 보상된다.
[0014] 경우 2. 경우 1의 시스템에서, 형성되는 빔 패턴은 피드 패턴 및 빔 가중치들의 함수이고, 빔포머는, 엘리먼트 상관 매트릭스에 기초하여 조정된 빔 가중치들의 함수로서, 형성되는 빔 패턴을 생성하도록 구성된다.
[0015] 경우 3. 경우 1의 시스템에서, 빔포머는, 위성이 미리결정된 범위에 걸쳐 미리결정된 레이트로 회전될 때 진폭들 및 위상들을 측정하도록 구성된다.
[0016] 경우 4. 경우 1의 시스템에서, 빔포머는, 반사기로부터의 반사를 위해 신호들을 위성에 포워딩하도록 추가로 구성되고, 위성은 피더 링크들을 통하여 피더-링크 안테나에서 신호들을 수신하도록 구성되며,
피더-링크 안테나는, 위성이 회전될 때 반대로 회전된다.
[0017] 경우 5. 경우 1의 시스템에서, 위성은 피더 링크들을 통하여 신호들을 수신하도록 구성되고,
빔포머는 제1 빔포머 및 제2 빔포머를 포함하고, 제1 빔포머는 반사기로부터 반사되는 신호들의 진폭들 및 위상들을 측정하도록 구성되고, 제2 빔포머는, 위성의 통신 플랫폼을 통하여 전달되고 반사기에 독립적인 피더 링크들을 통하여 다시 리턴되는 신호들의 진폭들 및 위상들을 측정하도록 구성되며, 개개의 진폭들 및 위상들은 측정치들의 제2 세트를 형성하고,
컴퓨팅 장치는, 추가로 측정치들의 제2 세트의 함수로서 엘리먼트 상관 매트릭스를 계산하도록 구성된다.
[0018] 경우 6. 경우 1의 시스템에서, 빔포머는 제1 빔포머 및 제2 빔포머를 포함하고, 제1 빔포머는 반사기로부터 반사되는 신호들의 진폭들 및 위상들을 측정하도록 구성되고,
제1 빔포머 및 제2 빔포머는, 위성으로부터 피더 링크들을 통하여 제1 빔포머 및 제2 빔포머 중 개개의 빔포머들에서 수신되는 제2 신호들의 제1 진폭 및 위상과 제2 진폭 및 위상을 측정하도록 구성되고, 위성은 반사기에 독립적인 피더 링크들을 통하여 제2 신호들을 수신했고, 개개의 제1 진폭 및 제2 진폭은 제1의 측정치들의 제2 세트 및 제2의 측정치들의 제2 세트를 형성하며,
컴퓨팅 장치는, 측정치들의 제1 세트와 측정치들의 제2 세트 사이의 차이의 함수로서 차이 측정치를 계산하고, 추가로 차이 측정치와 측정치들의 제1 세트 및 제2 세트의 함수로서 엘리먼트 상관 매트릭스를 계산하도록 구성된다.
[0019] 경우 7. 방법은,
위성의 반사기로부터 반사되는 신호들의 진폭들 및 위상들을 측정하는 단계 ―진폭들 및 위상들은 측정치들의 제1 세트를 형성함―;
측정치들의 제1 세트의 함수로서 엘리먼트 상관 매트릭스를 계산하는 단계 ―엘리먼트 상관 매트릭스는 반사기로부터 복사된 피드 엘리먼트 패턴을 표현함―; 및
엘리먼트 상관 매트릭스에 기초하여, 빔포머의 형성되는 빔 패턴을 조정하는 단계 ―이로써, 반사기의 비이상적인 표면이 보상됨―
를 포함한다.
[0020] 경우 8. 경우 7의 방법에서, 형성되는 빔 패턴은 피드 패턴 및 빔 가중치들의 함수이고, 형성되는 빔 패턴을 조정하는 단계는 엘리먼트 상관 매트릭스에 기초하여 빔 가중치들을 조정하는 단계를 포함한다.
[0021] 경우 9. 경우 7의 방법에서, 진폭들 및 위상들은 위성이 미리결정된 범위에 걸쳐 미리결정된 레이트로 회전될 때 측정된다.
[0022] 경우 10. 경우 7의 방법에서, 반사기로부터의 반사를 위해 신호들을 위성에 포워딩하는 단계 ―위성은 피더 링크들을 통하여 피더-링크 안테나에서 신호들을 수신함―
를 더 포함하고,
피더-링크 안테나는 위성이 회전될 때 반대로 회전된다.
[0023] 경우 11. 경우 7의 방법에서, 위성은 피더 링크들을 통하여 신호들을 수신하고, 방법은,
위성의 통신 플랫폼을 통하여 전달되고 반사기에 독립적인 피더 링크들을 통하여 다시 리턴되는 신호들의 진폭들 및 위상들을 측정하는 단계 ―개개의 진폭들 및 위상들은 측정치들의 제2 세트를 형성함―
를 더 포함하며,
엘리먼트 상관 매트릭스는 추가로 측정치들의 제2 세트의 함수로서 계산된다.
[0024] 경우 12. 경우 7의 방법에서, 빔포머는 제1 빔포머 및 제2 빔포머를 포함하고, 방법은,
위성으로부터 피더 링크들을 통하여 제1 빔포머 및 제2 빔포머 중 개개의 빔포머들에서 수신되는 제2 신호들의 제1 진폭 및 위상과 제2 진폭 및 위상을 측정하는 단계 ―위성은 반사기에 독립적인 피더 링크들을 통하여 제2 신호들을 수신했고, 개개의 제1 진폭 및 제2 진폭은 제1의 측정치들의 제2 세트 및 제2의 측정치들의 제2 세트를 형성함―; 및
측정치들의 제1 세트와 측정치들의 제2 세트 사이의 차이의 함수로서 차이 측정치를 계산하는 단계
를 더 포함하며,
엘리먼트 상관 매트릭스는 추가로 차이 측정치와 측정치들의 제1 세트 및 제2 세트의 함수로서 계산된다.
[0025] 경우 13. 방법은,
순방향으로, 피더 링크들을 통하여 위성에 의해 수신되고, 통신 플랫폼을 통하여 전달되며, 위성의 반사기로부터 반사되는 신호들의 진폭들 및 위상들을 측정하는 단계 ―진폭들 및 위상들은 측정치들의 제1 세트를 형성함―;
통신 플랫폼을 통하여 전달되고 반사기에 독립적인 피더 링크들을 통하여 다시 리턴되는 신호들의 진폭들 및 위상들을 측정하는 단계 ―개개의 진폭들 및 위상들은 측정치들의 제2 세트를 형성함―;
측정치들의 세1 세트 및 측정치들의 제2 세트의 함수로서 엘리먼트 상관 매트릭스를 계산하는 단계 ―엘리먼트 상관 매트릭스는 반사기로부터 복사된 피드 엘리먼트 패턴을 표현함―; 및
엘리먼트 상관 매트릭스에 기초하여, 빔포머의 형성되는 빔 패턴을 조정하는 단계 ―이로써, 반사기의 비이상적인 표면이 보상됨―
를 포함한다.
[0026] 경우 14. 경우 13의 방법에서, 형성되는 빔 패턴은 피드 패턴 및 빔 가중치들의 함수이고, 형성되는 빔 패턴을 조정하는 단계는 엘리먼트 상관 매트릭스에 기초하여 빔 가중치들을 조정하는 단계를 포함한다.
[0027] 경우 15. 경우 13의 방법에서, 진폭들 및 위상들은 위성이 미리결정된 범위에 걸쳐 미리결정된 레이트로 회전될 때 측정된다.
[0028] 경우 16. 경우 13의 방법에서, 반사기로부터의 반사를 위해 신호들을 위성에 포워딩하는 단계 ―위성은 피더 링크들을 통하여 피더-링크 안테나에서 신호들을 수신함―
를 더 포함하고,
피더-링크 안테나는 위성이 회전될 때 반대로 회전된다.
[0029] 경우 17. 방법은,
리턴 방향으로, 위성의 반사기로부터 반사되고 위성에 의해 빔포머에 포워딩되는 신호들의 진폭들 및 위상들을 측정하는 단계 ―빔포머는 제1 빔포머 및 제2 빔포머를 포함하고, 진폭들 및 위상들은 측정치들의 제1 세트를 형성함―;
위성으로부터 피더 링크들을 통하여 제1 빔 포머 및 제2 빔포머 중 개개의 빔포머들에서 수신되는 제2 신호들의 제1 진폭 및 위상과 제2 진폭 및 위상을 측정하는 단계 ―위성은 반사기에 독립적인 피더 링크들을 통하여 제2 신호들을 수신했고, 개개의 제1 진폭 및 제2 진폭은 측정치들의 제1 세트 및 측정치들의 제2 세트를 형성함―;
측정치들의 제1 세트와 측정치들의 제2 세트 사이의 차이의 함수로서 차이 측정치를 계산하는 단계;
측정치들의 제1 세트, 측정치들의 제1 세트 및 제2 세트와 차이 측정치의 함수로서 엘리먼트 상관 매트릭스를 계산하는 단계 ―엘리먼트 상관 매트릭스는 반사기로부터 복사된 피드 엘리먼트 패턴을 표현함―; 및
엘리먼트 상관 매트릭스에 기초하여, 빔포머의 형성되는 빔 패턴을 조정하는 단계 ―이로써, 반사기의 비이상적인 표면이 보상됨―
를 포함한다.
[0030] 경우 18. 경우 17의 방법에서, 형성되는 빔 패턴은 피드 패턴 및 빔 가중치들의 함수이고, 형성되는 빔 패턴을 조정하는 단계는 엘리먼트 상관 매트릭스에 기초하여 빔 가중치들을 조정하는 단계를 포함한다.
[0031] 경우 19. 경우 17의 방법에서, 진폭들 및 위상들은 위성이 미리결정된 범위에 걸쳐 미리결정된 레이트로 회전될 때 측정된다.
[0032] 경우 20. 경우 17의 방법에서, 방법은 반사기로부터의 반사를 위해 신호들을 위성에 포워딩하는 단계 ―위성은 피더 링크들을 통하여 피더-링크 안테나에서 신호들을 수신함―
를 더 포함하고,
피더-링크 안테나는 위성이 회전될 때 반대로 회전된다.
[0033] 경우 21. 항공기는, 경우 1 내지 경우 6 중 어느 한 경우의 시스템을 포함한다.
[0034] 예시적 구현들의 다른 양상들에서, 순방향 및 리턴 방향으로 비이상적인 반사기 표면에 대한 보상에 더욱 구체적으로 관련된 방법들과 함께 시스템이 제공된다. 본원에 논의되는 특징들, 기능들 및 장점들은 다양한 예시적 구현들에서 독립적으로 달성될 수 있거나, 또는 또 다른 예시적 구현들에서 결합될 수 있고, 구현들의 추가적인 세부사항들은 하기의 설명 및 도면들을 참조하여 이해될 수 있다.
[0035] 따라서, 본 개시물의 예시적 구현들을 일반적인 용어들로 설명하면서, 첨부된 도면들이 이제 참조될 것이고, 도면들은 반드시 축척에 맞게 도시된 것은 아니며, 여기서:
[0036] 도 1은 본 개시물의 예시적 구현들에 따른 위성 통신 시스템을 예시한다.
[0037] 도 2, 도 3, 및 도 4는 본 개시물의 예시적 구현들에 따른 위성 통신 시스템들의 개략적인 블록도들이다.
[0038] 도 5는 본 개시물의 예시적 구현들의 양상들의 방법들에서의 다양한 동작들을 포함하는 흐름도를 예시한다.
[0039] 이제 본 개시물의 몇몇 구현들이 첨부된 도면들을 참조하여 이후에 더욱 완전히 설명될 것이며, 도면들에는 본 개시물의 몇몇 구현들이 도시되고, 본 개시물의 모든 구현들이 도시되는 것은 아니다. 사실, 본 개시물의 다양한 구현들이 많은 상이한 형태들로 구현될 수 있고, 본원에 제시되는 구현들로 제한되는 것으로서 이해되어서는 안된다; 그보다는, 본 개시물이 철저하고 완전하며 본 개시물의 범위를 당업자들에게 완전히 전달하도록, 이러한 예시적 구현들이 제공된다. 예컨대, 본원에서는 컴포넌트들의 치수들 또는 컴포넌트들 사이의 관계들이 참조될 수 있다. 엔지니어링 허용오차들 등으로 인한 변형들과 같은 발생할 수 있는 변형들을 고려하기 위해 이들 그리고 다른 유사한 관계들은 완벽할 수 있거나 또는 거의 정확할 수 있다. 동일한 참조 번호들이 전체에 걸쳐 동일한 엘리먼트들을 참조한다.
[0040] 본 개시물은 위성 통신 시스템에서 반사기의 비이상적인 표면을 보상하는 것에 관한 것이다. 본원에 설명되는 바와 같이, 용어 "위성"은 일반성 없이 사용될 수 있고, 다른 타입들의 릴레이 및 분산 장치들을 포함할 수 있으며, 다양한 예들에서, 이러한 다른 타입들의 릴레이 및 분산 장치들은 육지에 위치될 수 있거나 또는 이동식 플랫폼(예컨대, 육지 운송수단, 항공기, 우주선, 선박)에 탑재될 수 있다. 따라서, 예시적 구현들의 통신 시스템이 하나 또는 그 초과의 "위성들"을 포함하는 것으로서 도시 및 설명될 수 있지만, 용어는, 하나 또는 그 초과의 릴레이 및 분산 장치들을 포함하도록 더욱 폭넓게 사용될 수 있다.
[0041] 도 1은 본 개시물의 다양한 예시적 구현들에 따른 위성 통신 시스템(100)의 일 예를 예시한다. 도시된 바와 같이, 위성 통신 시스템은 하나 또는 그 초과의 위성들(102), 하나 또는 그 초과의 위성 지면 기지국들(104) 및 복수의 사용자 단말들(106)을 포함할 수 있다. 사용자 단말들은 소형 크기의 핸드헬드 단말들(106a), 중간 크기의 휴대용 및 운송수단 단말들(106b), 및/또는 대형 크기의 항공 및 해양 단말들(106c)과 같은 다양한 상이한 타입들을 가질 수 있다. 위성은 지리적 구역(108)을 커버할 수 있고, 지리적 구역(108)에는 기지국 및 하나 또는 그 초과의 사용자 단말들이 위치될 수 있다. 기지국은 하나 또는 그 초과의 네트워크들(110), 예컨대, 인터넷, PSTN(public switched telephone network)들, PDN(packet data network)들, PLMN(public land mobile network)들, 기업 및 정부 네트워크들과 같은 전용 네트워크들, 및/또는 다른 서버들 및 서비스들에 커플링될 수 있거나 또는 그렇지 않으면 이들의 일부일 수 있다.
[0042] 다양한 예들에서, 위성(102) 및 기지국(104)은 사용자 단말들(106)과 네트워크(110) 사이의 통신을 가능하게 할 수 있다. 이 점과 관련하여, 기지국은 네트워크로부터 정보(예컨대, 데이터)를 수신하고, 정보를 위성에 통신할 수 있다. 이어서, 위성이 정보를 하나 또는 그 초과의 사용자 단말들에 스폿 빔들로 송신 또는 릴레이할 수 있다. 역으로, 예컨대, 위성은 사용자 단말로부터 정보를 수신하고, 정보를 기지국에 통신할 수 있으며, 이어서, 기지국이 정보를 네트워크에 송신 또는 릴레이할 수 있다. 이러한 타입의 통신은 때때로 "반사관형 중계" 통신으로 지칭될 수 있다. 그러나, 예시적 구현들이 다른 타입들의 위성 시스템들, 예컨대 온-보드 패킷 스위칭을 이용하는 위성 시스템들에 또한 적용 가능할 수 있음이 이해되어야 한다.
[0043] 위성(102)은 다수의 스폿 빔들을 사용할 수 있고, 이 스폿 빔들은, 복수의 셀들로 분할될 수 있는 지리적 구역(108)에 걸쳐 커버리지를 형성하는 빔 레이다운을 제공한다. 일 예에서, 빔들은 위성 통신 시스템(100)의 개개의 셀들을 커버할 수 있다. 각각의 빔에는, 위성에 대한 주파수 재사용 패턴에 매칭되는 패턴을 생성하기 위해 어떤 빔 표시(indicia)가 할당될 수 있다. 몇몇 예들에서, 빔 표시는 색들 또는 셀들일 수 있거나, 또는 알파, 뉴메릭 또는 알파-뉴메릭 캐릭터들일 수 있다. 본 개시물의 예시적 구현들에 따라, 위성은 둘 또는 그 초과의 셀들에 대해 동일한 주파수를 동시에 사용할 수 있다. 즉, 위성은 동일한 색을 갖는 상이한 빔들에서 동일한 주파수를 재사용할 수 있다. 일 예에서, 재사용 거리는, 하나의 빔의 중심으로부터 동일한 색을 갖는 다른 빔의 에지까지 측정될 수 있다.
[0044] 도 2는 위성 통신 시스템(200)을 더욱 구체적으로 예시하고, 일 예에서, 위성 통신 시스템(200)은 도 1의 위성 통신 시스템(100)에 대응할 수 있다. 도시된 바와 같이, 위성 통신 시스템은 하나 또는 그 초과의 위성들(202), 하나 또는 그 초과의 위성 지면 베이스 또는 게이트웨이 스테이션들(204), 및 복수의 사용자 단말들(206)을 포함할 수 있고, 일 예에서, 이들은 위성(102), 지면 기지국(104), 및 사용자 단말들(106) 중 개개의 것들에 대응할 수 있다. 게이트웨이 스테이션은, 하나 또는 그 초과의 네트워크들(208)(예컨대, 네트워크(110))로부터 정보(예컨대, 데이터)를 수신하고, 미리결정된 주파수 대역(예컨대, Ku-대역)에서 하나 또는 그 초과의 피더 링크들(210)을 통하여 위성에 정보를 통신할 수 있으며, 그 반대도 가능하다. 도시된 바와 같이, 게이트웨이 스테이션은 지면 제어 네트워크(GCN)(212)를 포함할 수 있고, 지면 제어 네트워크(GCN)(212)는, 예컨대, 네트워크와의 통신을 가능하게 하도록 구성된 코어 네트워크(CN) 및 위성 베이스 서브-시스템(SBSS)을 포함할 수 있다. 게이트웨이 스테이션은 라디오 주파수(RF) 장비(RFE)(214), 그리고 아래에 설명되는 바와 같이, 위성과의 통신을 가능하게 하도록 구성된 지면 기반 빔포머(GBBF)를 더 포함할 수 있다.
[0045] 위성(202)은 게이트웨이 스테이션(204)으로부터 하나 또는 그 초과의 사용자 단말들(206)로, 그리고 그 반대로, 정보를 송신 또는 릴레이할 수 있다. 위성은, 안테나 피드 엘리먼트들(218)(순방향 및 리턴 피드 엘리먼트들(218a, 218b)을 포함함)의 어레이를 포함한 안테나 시스템을 보유하는 페이로드 또는 통신 플랫폼(216), 그리고 페이즈드 어레이 또는 반사기(220)를 포함할 수 있다. 이러한 피드 어레이는, 게이트웨이 스테이션(204)으로부터 정보를 수신하고, 미리결정된 주파수 대역(예컨대, L-대역)에서 하나 또는 그 초과의 사용자 링크들을 통하여 스폿 빔들(222)로 하나 또는 그 초과의 사용자 단말들(206)에 정보를 송신 또는 릴레이하도록 구성될 수 있다. 다양한 예들에서, 통신 플랫폼은, 사용자 단말과의 사용자 링크를 "폐쇄"하기 위한 안테나 이득을 적용하도록 구성된 적절한 회로를 더 포함할 수 있다.
[0046] 반사기(220)는 단일 반사기 또는 다수의 반사기들일 수 있고, 포물면 또는 다른 적절한 표면을 갖는 임의의 적절한 크기를 가질 수 있다. 다양한 예들에서, 반사기는 대형일 수 있는데, 예컨대 지름이 22미터의 규모일 수 있고, 이는 더 좁은 스폿 빔들의 형성 및 최대 주파수 재사용을 가능하게 할 수 있다. 일 예에서, 반사기는 메쉬 재료(mesh material)로 형성된 표면을 가질 수 있고, 접혀진 상태로부터 전개된 상태로 바깥을 향해 빼내질 수 있으며(pull outward), 이 전개된 상태에서는, 반사기의 표면이 포물면을 형성할 수 있다. 몇몇 인스턴스들에서, 이러한 전개는, 코너 힌지(hinge)들에 위치된 개별적으로 명령 가능한 드라이브 모터들에 의해 구동될 수 있고, 이 드라이브 모터들은, 반사기를 전개시키기 위한 테더(tether)들을 빼내는데 필요한 토크를 공급할 수 있다.
[0047] 위성(202)은 다수의 스폿 빔들(222)을 사용할 수 있고, 이러한 다수의 스폿 빔들(222)은 복수의 셀들로 분할될 수 있는 지리적 구역(예컨대, 구역(108))에 걸쳐 커버리지를 형성하는 빔 레이다운을 제공한다. 이러한 지향성 송신 또는 수신을 적어도 부분적으로 가능하게 하기 위해, 위성 통신 시스템(200)은 하나 또는 그 초과의 빔 계수들, 빔 가중치들 등(일반적으로, "빔 가중치들")에 따라 각각의 피드 엘리먼트(218)로의 각각의 경로의 진폭 및 위상을 조정하도록 구성된 빔포머를 포함할 수 있다. 이러한 경로들은 때때로 본원에서 "엘리먼트 경로들"로 지칭될 수 있다. 그러므로, 빔포머는 빔포머의 개개의 포트들(때때로, "빔포트들"로 지칭됨)을 통해 위성에 출력될 수 있는 빔들을 생성할 수 있다. 일 예에서, 빔포머는 게이트웨이 스테이션에 지면-기반 빔포머(GBBF)(224)로서 구현될 수 있다.
[0048] 다양한 예들에서, 빔 가중치들은 GBBF(224) 상에 생성 및 로딩되거나 또는 그렇지 않으면 GBBF(224)에 의해 수신될 수 있다. 빔 가중치들은 다수의 상이한 방식들로 생성될 수 있다. 일 예에서, 빔 가중치들은 빔 가중치 생성기(BWG)(226)와 같은 컴퓨팅 장치에 의해 생성될 수 있거나, 또는 다른 컴퓨팅 장치에 의해 오프라인(offline)되어 BWG에 로딩될 수 있으며, 이 BWG로부터 빔 가중치들이 GBBF 상에 로딩될 수 있다. GBBF는, 개개의 셀들에 대응하는 빔들을 형성하기 위해 빔 가중치들을 사용하고, 개개의 빔포트들을 통해 빔들을 위성(202)에 출력할 수 있다.
[0049] 순방향에서는, 네트워크(208)로부터의 신호들이 GCN(212)을 통해 GBBF(224)에 송신될 수 있다. GBBF는 적절한 빔 가중치 또는 빔 가중치들의 세트를 신호들에 적용할 수 있고, 이는 위성(202)의 통신 플랫폼(216)의 개개의 순방향 피드 엘리먼트들(218a)에 대해 의도되는 여러 신호들을 도출할 수 있다. 그 다음, GBBF는 RFE(214)를 통해 신호들을 위성에 포워딩할 수 있다. 그 다음, 위성은 커버리지 영역에서 스폿 빔(222)으로 신호들을 적절한 사용자 단말(206)에 제공할 수 있다. 일 예에서, 위성은, 피더 링크들(210)을 통하여 피더-링크 안테나(228)에서 신호들을 수신하고, 증폭하고, 하향변환하며, 그리고 적절한 회로를 통하여 순방향 피드 엘리먼트들에 신호들을 라우팅할 수 있다. 이 점과 관련하여, 통신 플랫폼(216)은, 피더-링크-대역 신호들과 사용자-링크-대역 신호들 사이에서 신호들을 라우팅하도록 구성된 순방향 채널라이저(및 리턴 방향에 대한 대응하는 리턴 채널라이저), 및 하이브리드-매트릭스-투(to)-결합기 트랜스폼에 따라 신호들을 순방향 피드 엘리먼트들에 분산시키도록 구성된 하이브리드 매트릭스를 포함할 수 있다. 그리고, 순방향 피드 엘리먼트들로부터, 신호들이 반사기(220)로부터 지리적 구역의 셀을 향해 복사될 수 있고, 이 지리적 구역에서는, 신호들이 개개의 셀의 사용자 단말(206)에 의해 수신될 수 있다.
[0050] 리턴 방향에서는, 사용자 단말(206)로부터의 신호들이 위성(202)에 송신될 수 있고, 이 신호들은, 반사기(220)로부터 반사되고 리턴 피드 엘리먼트들(218b)에 의해 수신될 수 있다. 신호들은, 증폭되고, 피더 링크들(210)에서 게이트웨이 스테이션(204)에 라우팅될 수 있다. 게이트웨이 스테이션에서는, 신호들이 RFE(214)를 통해 GBBF(224)에 의해 수신될 수 있다. GBBF는 이러한 사용자 신호들을 강화하기 위해 적절한 빔 가중치 또는 빔 가중치들의 세트를 사용할 수 있고, 이후, 이 사용자 신호들은, 프로세싱 및 라우팅을 위해, 네트워크로 계속 갈 수 있다.
[0051] 일 예에서, GBBF(224)에 의해 수행되는 빔 포밍은 하기에 의해 설명될 수 있다:
∑(피드 패턴×빔 가중치들)=형성되는 빔 패턴 (1)
[0052] 앞에서, 각각의 피드 패턴은 반사기(220)로부터 반사되는, 지리적 구역(예컨대, 구역(108))에서의 개별 라디오 주파수(RF) 복사 패턴과 유사할 수 있다. 복사 패턴들은, 개개의 빔 가중치들에 의해 적절하게 가중될 수 있고, 때때로 "형성되는 빔"으로 지칭되는, 지리적 구역에서의 집중된 제어된 복사 패턴을 생성하도록 합해질 수 있다. 형성되는 빔 성능은, 예컨대, 유효 등방성 복사 전력(EIRP:effective isotropic radiated power), 이득-대-시스템-온도비(gain-to-system-temperature ratio)(G/T), 캐리어-대-간섭비(carrier-to-interference ratio)(C/I) 등을 비롯한 다수의 파라미터들에 의해 측정될 수 있다.
[0053] 빔 가중치들은 종종, EIRP, G/T, C/I 등을 포함하며 그리고 종종 반사기가 (이상적으로 형상화된) 이상적인 표면을 가짐을 가정한 특정 성능 요건들을 충족시키기 위하여 생성된다. 그러나, 배경기술 단락에서 설명된 바와 같이, 몇몇 반사기들(220)(예컨대, 포물면 반사기들)의 더 커다란 표면들 및 그들의 전개는 종종 왜곡을 생성하고, 이 왜곡은 (비이상적으로 형상화된) 비이상적인 표면을 야기한다. 즉, 반사기 표면은 종종, 정확하게 그리고 반복적으로 예측 가능하지 않다. 그리고, 표면이 자신의 이상적인 형상으로부터 벗어날 때, 성능이 저하될 수 있다. 예컨대, 사이드로브 성능이 정확하게 예측 및 고려될 수 없기 때문에, C/I가 저하될 수 있다.
[0054] 방정식 (1)에서 이해되는 바와 같이, 형성되는 빔 특성들은 (반사기(220)로부터 반사되는) 피드 패턴 및 빔 가중치들에 의해 제어될 수 있고, 이는 원하는 성능을 달성하기 위한 자유도들을 제공할 수 있다. 그 다음, 본 개시물의 예시적 구현들에 따라, 비이상적인 표면을 포함한 반사기로부터 반사되는 신호들이 측정될 수 있다. 그 다음, 이상적인 표면을 포함한 대응하는 반사기와 동일한 또는 거의 동일한 형성되는 빔 패턴을 제공하기 위해, 빔 가중치들이 측정치들에 기초하여 조정될 수 있고, 이는 시스템이 C/I와 같은 특정 성능 요건들을 충족시키는 것을 가능하게 할 수 있다.
[0055] 도 3은 도 2에 도시된 시스템(200)과 유사하지만 게이트웨이 스테이션(302)이 지리적 구역(예컨대, 구역(108))의 셀에서 하나 또는 그 초과의 안테나들(304)을 포함하고 이 지리적 구역에 걸쳐 위성(202)이 커버리지를 제공하는 예시적 위성 통신 시스템(300)을 예시한다. 일 예에서, 안테나(들)는, 궤도내 테스트(IOT:in-orbit test) 기능들을 위해 게이트웨이 스테이션에 의해 다른 방식으로 사용될 수 있는 IOT 안테나(예컨대, L-대역 안테나), 및 전력 제어, 위성을 지향시키는 것 등과 같은 목적들을 위해 다른 방식으로 사용될 수 있는 하나 또는 그 초과의 업링크 비콘 스테이션(UBS:uplink beacon station) 안테나들을 포함할 수 있다. 그 다음, 사용자 단말(206)과 유사하게, 위성은 커버리지 영역에서 스폿 빔(222)으로 신호들을 게이트웨이 스테이션에 제공할 수 있다. 그리고, 또한 도시된 바와 같이, 안테나(들)는 증폭기(예컨대, 저잡음 증폭기, 고체-상태 전력 증폭기 등) 및 분배기 네트워크(306)를 포함한 게이트웨이 스테이션에 커플링될 수 있고, 증폭기 및 분배기 네트워크(306)를 통하여, 안테나(들)가 GBBF에 커플링될 수 있으며, GBBF는 제1 GBBF 및 제2 GBBF(GBBF-A, GBBF-B)(308a, 308b)를 포함할 수 있다. 별개로 도시되었지만, 몇몇 예시적 구현들에서, 단일 GBBF가, 논리적으로는 분리되지만 단일 GBBF 내에 코로케이팅(co-locating)된 GBBF-A 및 GBBF-B 둘 다를 지원할 수 있다.
[0056] 본 개시물의 일 예시적 구현에 따라, GBBF-A(308a)는 각각의 엘리먼트 경로에 대한 개개의 하나 또는 그 초과의 서비스 대역들에서 하나 또는 그 초과의 순방향 교정 임베디드(forward calibration embedded)(FCAL-E) 신호들을 생성할 수 있다. 일 예에서, FCAL-E 신호들은, 트래픽 신호들과 함께 다른 방식으로 임베딩될 수 있는 것들과 동일하거나 또는 유사할 수 있다. 일 예에서, 서비스 대역(들)은 미리정의된 주파수 스펙트럼에서 낮은, 중간의 및 높은 주파수 대역들을 포함할 수 있는데, 예컨대 34㎒ L-대역 스펙트럼에서 낮은, 중간의 및 높은 2.5㎒ 대역들을 포함할 수 있다.
[0057] 앞서와 유사하게, GBBF-A(308a)는 RFE(214)를 통해 그리고 피더 링크들(210)을 통하여 FCAL-E 신호들을 위성에 포워딩할 수 있고, 이 FCAL-E 신호들은 피더-링크 안테나(228)에서 수신될 수 있다. 그 다음, 위성은, 통신 플랫폼 경로(308)를 통하여 FCAL-E 신호들을 전달하고, 커버리지 영역에서 스폿 빔(222)으로 게이트웨이 스테이션 안테나(304)(예컨대, IOT 안테나)를 향해 FCAL-E 신호들을 복사할 수 있다. 그 다음, FCAL-E 신호들은 증폭기 및 분배기 네트워크(306)에, 그리고 그 다음, GBBF-A(308a) 또는 GBBF-B(308b)에 전달될 수 있다. GBBF는, FCAL-E 신호들을 수신하고, 그들의 상대 진폭들 및 위상들을 측정 및 저장할 수 있다. 이러한 경로는 본원에서 제1 순방향 경로(310)로 지칭될 수 있다.
[0058] 신호들이 제1 순방향 경로(310)를 따라서 전달될 때, 위성(202)은 커버리지 영역의 미리결정된 범위(예컨대, 동서, 북남)에 걸쳐 미리결정된 레이트로 회전(slew) 또는 다른 방식으로 턴(turn)될 수 있다. 이러한 회전 동안, 피더-링크 안테나(228)는, 그러한 링크들을 통한 통신을 유지하기 위해 반대로 회전될 수 있다. 그 다음, GBBF-A(308a) 또는 GBBF-B(308b)는, FCAL-E 신호들을 수신하고, 회전 동안의 하나 또는 그 초과의 인스턴스들에서, 예컨대 0.01도/초의 미리결정된 레이트로의 회전 동안 일 초의 간격들로, 그들의 진폭들 및 위상들을 측정 및 저장할 수 있다. 이는 커버리지 영역에 걸친 하나 또는 그 초과의 미리결정된 회전들 동안 발생할 수 있다.
[0059] GBBF-A(308a) 또는 GBBF-B(308b)에 의해 측정되는 진폭들 및 위상들은 원하는 방위각 및 고도에 걸친 측정치들의 제1 순방향 세트로서 저장될 수 있고, 때때로 간단히 F1으로 지칭될 수 있다. 이러한 측정치들은 순방향 엘리먼트 상관 매트릭스(ECMF)로서 포맷팅될 수 있고, 이산 지점들에서, 반사기(220)로부터 복사된 피드 엘리먼트 패턴을 표현할 수 있다. 그 다음, 일 예에서, 피드 패턴 또는 빔 가중치들을 조정하고, 이로써 순방향으로, 형성되는 빔 패턴을 조정하기 위해, ECMF가 GBBF-A, GBBF-B 및/또는 BWG(226)에 의해 사용될 수 있다(다시, 방정식 (1) 참조). 위에서 표시된 바와 같이, 이는 이상적인 표면을 포함한 대응하는 반사기와 동일한 또는 거의 동일한 형성되는 빔 패턴을 제공할 수 있고, 시스템(300)이 특정 성능 요건들(예컨대, EIRP, G/T, C/I)을 충족시키는 것을 가능하게 할 수 있다.
[0060] 다양한 예들에서, 비이상적인 반사기(220)에 부가하여, 위성 통신 시스템(300)은 비이상적인 위성 통신 플랫폼(216)을 처리하기 위한 교정을 추가로 적용할 수 있다. 이러한 예들에서, GBBF-A(308a)에 의해 RFE(214)를 통해 그리고 피더 링크들(210)을 통하여 위성에 포워딩되는 FCAL-E 신호들은, 통신 플랫폼의 적어도 일부분을 통하여 전달되고, 피더 링크들을 통하여 그리고 RFE를 통해 GBBF-A에 다시 리턴될 수 있다. 일 예에서, FCAL-E 신호들은 순방향 채널라이저 및 하이브리드 매트릭스를 통하여 라우팅될 수 있다. 하이브리드 매트릭스로부터 분산된 신호들은, 적절한 결합기에 의해 결합되고, 그 다음 GBBF-A에 다시 리턴될 수 있다. GBBF-A는, FCAL-E 신호들을 수신하고, 그들의 진폭들 및 위상들을 측정 및 저장할 수 있다. 이러한 경로는 본원에서 제2 순방향 경로(312)로 지칭될 수 있다.
[0061] 제1 순방향 경로(310)와 유사하게, 위성(202)은, 개개의 신호들이 제2 순방향 경로(312)를 따라서 전달될 때 회전될 수 있다. GBBF-A(308a)는, FCAL-E 신호들을 수신하고, 회전 동안의 하나 또는 그 초과의 인스턴스들에서, 예컨대 0.01도/초의 미리결정된 레이트로의 회전 동안 일 초의 간격들로, 그들의 진폭들 및 위상들을 측정 및 저장할 수 있다. 이는 커버리지 영역에 걸친 하나 또는 그 초과의 미리결정된 회전들 동안 발생할 수 있다.
[0062] GBBF-A(308a)에 의해 측정되는 진폭들 및 위상들은 원하는 방위각 및 고도에 걸친 측정치들의 제2 순방향 세트로서 저장될 수 있고, 때때로 간단히 F2로 지칭될 수 있다. 그 다음, 일 예에서, 예컨대 하기의 수식에 따라, 순방향 엘리먼트 상관 매트릭스가 F1 및 F2의 함수로서 계산될 수 있다:
ECMF = F1 - (F2 - HMCT)
[0063] 앞에서, HMCT는 통신 플랫폼(216)의 하이브리드 매트릭스의 하이브리드-매트릭스-투-결합기 트랜스폼을 지칭할 수 있다. 일 예에서, 이러한 트랜스폼은, 위성(202)의 온-그라운드 통합 및 테스트 동안, 측정되어 데이터베이스에 저장될 수 있다. 다양한 예들에서, ECMF(F1으로서든, 또는 F1 및 F2의 함수로서든)는 BWG(226)과 같은 컴퓨팅 장치에 의해 계산될 수 있거나, 또는 다른 컴퓨팅 장치에 의해 오프라인되어 BWG에 로딩될 수 있다. 앞서와 유사하게, 빔 가중치들을 조정하고, 이로써 순방향으로, 형성되는 빔 패턴을 조정하기 위해, ECMF가 GBBF-A, GBBF-B(308b) 및/또는 BWG에 의해 사용될 수 있다.
[0064] 도 3은 예시적 위성 통신 시스템(300), 및 순방향에서의 형성되는 빔 패턴의 조정을 예시한다. 도 4는 예시적 위성 통신 시스템을 예시하지만, 리턴 방향에서의 형성되는 빔 패턴의 조정을 예시한다. 본 개시물의 일 예시적 구현에 따라, GBBF-A(308a)는 개개의 하나 또는 그 초과의 서비스 대역들에서 하나 또는 그 초과의 포인팅 기준 비콘(PRB:pointing reference beacon) 신호들을 생성할 수 있다. 순방향과 유사하게, 일 예에서, 서비스 대역(들)은 미리정의된 주파수 스펙트럼에서 낮은, 중간 및 높은 주파수 대역들을 포함할 수 있는데, 예컨대 34㎒ L-대역 스펙트럼에서 낮은, 중간 및 높은 2.5㎒ 대역들을 포함할 수 있다.
[0065] GBBF-A(308a)는, 증폭기 및 분배기 네트워크(306) 그리고 안테나(304)(예컨대, UBS/IOT 안테나)를 통해 그리고 사용자 링크들을 통하여 PRB 신호들을 위성에 포워딩할 수 있다. 그 다음, 위성은 피더 링크들(210)을 통하여 PRB 신호들을 게이트웨이 스테이션(302)에 제공할 수 있다. 그 다음, PRB 신호들은 RFE(214)에 전달되고, RFE로부터 GBBF-B(308b)로 전달될 수 있다. GBBF-B는, PRB 신호들을 수신하고, 그들의 진폭들 및 위상들을 측정 및 저장할 수 있다. 이 경로는 본원에서 제1 리턴 경로(402)로 지칭될 수 있다.
[0066] 신호들이 제1 리턴 경로(402)를 따라서 전달될 때, 순방향 경로와 유사하게, 위성(202)은 커버리지 영역의 미리결정된 범위(예컨대, 동서, 북남)에 걸쳐 미리결정된 레이트로 회전 또는 다른 방식으로 턴될 수 있다. 이러한 회전 동안, 피더-링크 안테나(228)는, 그러한 링크들을 통한 통신을 유지하기 위해 반대로 회전될 수 있다. 그 다음, GBBF-B(308b)는, PRB 신호들을 수신하고, 회전 동안의 하나 또는 그 초과의 인스턴스들에서, 예컨대 0.01도/초의 미리결정된 레이트로의 회전 동안 일 초의 간격들로, 그들의 진폭들 및 위상들을 측정 및 저장할 수 있다. 이는 커버리지 영역에 걸친 하나 또는 그 초과의 미리결정된 회전들 동안 발생할 수 있다.
[0067] GBBF-B(308b)에 의해 측정되는 진폭들 및 위상들은 원하는 방위각 및 고도에 걸친 측정치들의 제1 리턴 세트로서 저장될 수 있고, 때때로 간단히 R1으로 지칭될 수 있다. 이러한 측정치들은 리턴 엘리먼트 상관 매트릭스(ECMR)로서 포맷팅될 수 있고, ECMF와 유사하게, 이산 지점들에서, 반사기(220)로부터 복사된 피드 엘리먼트 패턴을 표현할 수 있다. 그 다음, 일 예에서, 빔 가중치들을 조정하고, 이로써 리턴 방향에서, 형성되는 빔 패턴을 조정하기 위해, ECMR이 GBBF-A(308a), GBBF-B 및/또는 BWG(226)에 의해 사용될 수 있다.
[0068] 다양한 예들에서, 비이상적인 반사기(220)에 부가하여, (비이상적인 위성 통신 플랫폼(216)을 처리하는 순방향과 유사하게) 위성 통신 시스템(300)은 비이상적인 GBBF-A(308a) 및 GBBF-B(308b)를 추가로 처리할 수 있다. 예컨대, 리턴 방향에서는, GBBF들이 서로 상이할 수 있는 개개의 아날로그 프론트 엔드(AFE:analog front end)들을 포함할 수 있다. 이러한 예들에서, GBBF-A는 RFE(214)를 통해 그리고 피더 링크들(210)을 통하여 리턴 교정(RCAL-E) 신호들을 위성(202)에 포워딩할 수 있고, 이 리턴 교정(RCAL-E) 신호들은, 통신 플랫폼의 적어도 일부분을 통하여 전달되고, 피더 링크들을 통하여 그리고 RFE를 통해 GBBF-A에 다시 리턴될 수 있다. 일 예에서, FCAL-E 신호들은, 적절한 분배기에 의해 분할되고, 리턴 채널라이저를 통하여 라우팅되며, 그 다음, GBBF-A에 다시 리턴되고, 그리고 GBBF-B에 포워딩될 수 있다. 각각의 GBBF는, FCAL-E 신호들을 수신하고, 그들의 진폭들 및 위상들을 측정 및 저장할 수 있다. 이러한 경로는 본원에서 제2 리턴 경로(404)로 지칭될 수 있다.
[0069] 일 예에서, GBBF-A(308a) 및 GBBF-B(308b)는, FCAL-E 신호들을 수신하고, 그리고 위성(202)이 회전되기 이전의 하나 또는 그 초과의 인스턴스들에서, 예컨대 육십 초 기간에 걸쳐 일 초의 간격들로, 그들의 진폭들 및 위상들을 측정 및 저장할 수 있다. GBBF-A에 의해 측정되는 진폭들 및 위상들은 제1의 측정치들의 제2 리턴 세트로서 저장될 수 있고, 때때로 간단히 R2-A로 지칭될 수 있다. 마찬가지로, GBBF-B에 의해 측정되는 진폭들 및 위상들은 제2의 측정치들의 제2 리턴 세트로서 저장될 수 있고, 때때로 간단히 R2-B로 지칭될 수 있다.
[0070] GBBF들(308a, 308b) 사이의 AFE들에서의 차이를 나타내는 차이 측정치(ΔAFE)가 R2-A와 R2-B 사이의 차이, 예컨대 그들의 평균 차이의 함수로서 계산될 수 있다. 그 다음, 일 예에서, 예컨대 하기의 수식에 따라, 리턴 엘리먼트 상관 매트릭스가 R1, R2-A 및 ΔAFE의 함수로서 계산될 수 있다:
ECMR = R1 - (R2-A + RBF) + ΔAFE
[0071] 앞에서, RBF는, 리턴 방향에서 컴포넌트들의 트랜스포메이션 특징들을 설명할 수 있는 리턴 기저 함수를 지칭할 수 있다. 하이브리드-매트릭스-투-결합기 트랜스폼과 유사하게, 일 예에서, 리턴 기저 함수는, 위성(202)의 온-그라운드 통합 및 테스트 동안, 측정되어 데이터베이스에 저장될 수 있다. 다양한 예들에서, ECMR(R1으로서든, 또는 R1, R2-A 및 ΔAFE의 함수로서든), 및/또는 ΔAFE는 BWG(226)와 같은 컴퓨팅 장치에 의해 계산될 수 있거나, 또는 다른 컴퓨팅 장치에 의해 오프라인되어 BWG에 로딩될 수 있다. 앞서와 유사하게, 빔 가중치들을 조정하고, 이로써 리턴 방향에서, 형성되는 빔 패턴을 조정하기 위해, ECMR가 GBBF-A, GBBF-B 및/또는 BWG에 의해 사용될 수 있다.
[0072] 도 5는 본 개시물의 예시적 구현들의 일 양상의 방법(500)에서의 다양한 동작들을 포함하는 흐름도를 예시한다. 블록(502)에 도시된 바와 같이, 본 양상의 방법은 위성의 반사기로부터 반사되는 신호들의 진폭들 및 위상들을 측정하는 단계를 포함하고, 진폭들 및 위상들은 측정치들의 제1 세트를 형성한다. 블록(504)에 도시된 바와 같이, 방법은 측정치들의 제1 세트의 함수로서 엘리먼트 상관 매트릭스를 계산하는 단계를 포함한다. 엘리먼트 상관 매트릭스는 반사기로부터 복사된 피드 엘리먼트 패턴을 표현한다. 그리고, 블록(506)에 도시된 바와 같이, 방법은, 엘리먼트 상관 매트릭스에 기초하여 빔포머의 형성되는 빔 패턴을 조정하는 단계를 포함하고, 이로써 반사기의 비이상적인 표면이 보상된다.
[0073] 앞선 설명 및 연관된 도면들에서 제시되는 교시들의 잇점을 갖는, 본원에서 제시된 본 개시물의 많은 수정들 및 다른 구현들이, 본 개시물이 관련되는 기술분야의 당업자에게 생각날 것이다. 그러므로, 본 개시물이 개시된 특정 구현들로 제한되지 않으며, 수정들 및 다른 구현들이 첨부된 청구항들의 범위 내에 포함되도록 의도됨이 이해될 것이다. 또한, 앞선 설명들 및 연관된 도면들이 엘리먼트들 및/또는 기능들의 특정한 예시적 결합들의 맥락에서 예시적 구현들을 설명하지만, 첨부된 청구항들의 범위로부터 벗어남 없이, 엘리먼트들 및/또는 기능들의 상이한 결합들이 대안적인 구현들에 의해 제공될 수 있음이 인식되어야 한다. 이 점과 관련하여, 예컨대, 위에서 명시적으로 설명된 것들과는 상이한 엘리먼트들 및/또는 기능들의 결합들이, 첨부된 청구항들 중 몇몇에서 제시될 수 있는 바와 같이 또한 고려된다. 특정 용어들이 본원에서 사용되지만, 이 용어들은 일반적이고 서술하는 관점에서만 사용되고, 제한의 목적들을 위해서는 사용되지 않는다.

Claims (13)

  1. 시스템(200)으로서,
    위성(202)의 반사기(220)로부터 반사되는 신호들의 진폭들 및 위상들을 측정하도록 구성된 빔포머(224) ―상기 진폭들 및 상기 위상들은 측정치들의 제1 세트를 형성함―; 및
    상기 측정치들의 제1 세트의 함수로서 엘리먼트 상관 매트릭스를 계산하도록 구성된 컴퓨팅 장치(226) ―상기 엘리먼트 상관 매트릭스는 상기 반사기(220)로부터 복사된 피드 엘리먼트 패턴을 표현함―
    를 포함하고,
    상기 빔포머(224)는, 상기 엘리먼트 상관 매트릭스에 기초하여 조정되는, 형성되는 빔 패턴을 생성하도록 구성되며, 이로써 상기 반사기(220)의 비이상적인 표면이 보상되는,
    시스템(200).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 형성되는 빔 패턴은 피드 패턴 및 빔 가중치들의 함수이고, 상기 빔포머(224)는, 상기 엘리먼트 상관 매트릭스에 기초하여 조정된 상기 빔 가중치들의 함수로서 상기 형성되는 빔 패턴을 생성하도록 구성되는,
    시스템(200).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 빔포머(224)는, 상기 위성(202)이 미리결정된 범위에 걸쳐 미리결정된 레이트로 회전(slew)될 때 상기 진폭들 및 상기 위상들을 측정하도록 구성되는,
    시스템(200).
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 빔포머(224)는, 상기 반사기(220)로부터의 반사를 위해 상기 신호들을 상기 위성(202)에 포워딩하도록 추가로 구성되고, 상기 위성(202)은 피더 링크들(210)을 통하여 피더-링크 안테나(228)에서 상기 신호들을 수신하도록 구성되며,
    상기 피더-링크 안테나(228)는, 상기 위성(202)이 회전될 때 반대로 회전되는,
    시스템(200).
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위성(202)은 피더 링크들(210)을 통하여 상기 신호들을 수신하도록 구성되고, 상기 빔포머(224)는 제1 빔포머 및 제2 빔포머를 포함하고, 상기 제1 빔포머는 반사기로부터 반사되는 신호들의 진폭들 및 위상들을 측정하도록 구성되고, 상기 제2 빔포머는, 상기 위성(202)의 통신 플랫폼(216)을 통하여 전달되고 상기 반사기(220)에 독립적인 상기 피더 링크들(210)을 통해 다시 리턴되는 신호들의 진폭들 및 위상들을 측정하도록 구성되며, 개개의 진폭들 및 위상들은 측정치들의 제2 세트를 형성하고,
    상기 컴퓨팅 장치는, 추가로 상기 측정치들의 제2 세트의 함수로서 상기 엘리먼트 상관 매트릭스를 계산하도록 구성되는,
    시스템(200).
  6. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 빔포머(224)는 제1 빔포머 및 제2 빔포머를 포함하고, 상기 제1 빔포머는 반사기(220)로부터 반사되는 신호들의 진폭들 및 위상들을 측정하도록 구성되고,
    상기 제1 빔포머 및 상기 제2 빔포머는, 상기 위성(202)으로부터 피더 링크들(210)을 통하여 상기 제1 빔포머 및 상기 제2 빔포머 중 개개의 빔포머들에서 수신되는 제2 신호들의 제1 진폭 및 위상과 제2 진폭 및 위상을 측정하도록 구성되고, 상기 위성(202)은 상기 반사기(220)에 독립적인 상기 피더 링크들(210)을 통하여 상기 제2 신호들을 수신했고, 개개의 제1 진폭 및 제2 진폭은 제1의 측정치들의 제2 세트 및 제2의 측정치들의 제2 세트를 형성하며,
    상기 컴퓨팅 장치는, 상기 제1의 측정치들의 제2 세트와 상기 제2의 측정치들의 제2 세트 사이의 차이의 함수로서 차이 측정치를 계산하고, 추가로 상기 차이 측정치와 상기 측정치들의 제1 세트 및 상기 측정치들의 제2 세트의 함수로서 상기 엘리먼트 상관 매트릭스를 계산하도록 구성되는,
    시스템(200).
  7. 방법으로서,
    위성(202)의 반사기(220)로부터 반사되는 신호들의 진폭들 및 위상들을 측정하는 단계 ―상기 진폭들 및 상기 위상들은 측정치들의 제1 세트를 형성함―;
    상기 측정치들의 제1 세트의 함수로서 엘리먼트 상관 매트릭스를 계산하는 단계 ―상기 엘리먼트 상관 매트릭스는 상기 반사기(220)로부터 복사된 피드 엘리먼트 패턴을 표현함―; 및
    상기 엘리먼트 상관 매트릭스에 기초하여 빔포머(224)의 형성되는 빔 패턴을 조정하는 단계 ―이로써, 상기 반사기(220)의 비이상적인 표면이 보상됨―
    를 포함하는,
    방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 형성되는 빔 패턴은 피드 패턴 및 빔 가중치들의 함수이고, 상기 형성되는 빔 패턴을 조정하는 단계는 상기 엘리먼트 상관 매트릭스에 기초하여 상기 빔 가중치들을 조정하는 단계를 포함하는,
    방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 진폭들 및 상기 위상들은 상기 위성이 미리결정된 범위에 걸쳐 미리결정된 레이트로 회전될 때 측정되는,
    방법.
  10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사기(220)로부터의 반사를 위해 상기 신호들을 상기 위성(202)에 포워딩하는 단계 ―상기 위성(202)은 피더 링크들을 통하여 피더-링크 안테나(228)에서 상기 신호들을 수신함―
    를 더 포함하고,
    상기 피더-링크 안테나(228)는 상기 위성(202)이 회전될 때 반대로 회전되는,
    방법.
  11. 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위성(202)은 피더 링크들(210)을 통하여 상기 신호들을 수신하고, 상기 방법은,
    상기 위성(202)의 통신 플랫폼(216)을 통하여 전달되고 상기 반사기(220)에 독립적인 상기 피더 링크들(210)을 통하여 다시 리턴되는 신호들의 진폭들 및 위상들을 측정하는 단계 ―개개의 진폭들 및 위상들은 측정치들의 제2 세트를 형성함―
    를 더 포함하며,
    상기 엘리먼트 상관 매트릭스는 추가로 상기 측정치들의 제2 세트의 함수로서 계산되는,
    방법.
  12. 제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 빔포머(224)는 제1 빔포머 및 제2 빔포머를 포함하고,
    상기 방법은,
    상기 위성(202)으로부터 피더 링크들(210)을 통하여 상기 제1 빔포머 및 상기 제2 빔포머 중 개개의 빔포머들에서 수신되는 제2 신호들의 제1 진폭 및 위상과 제2 진폭 및 위상을 측정하는 단계 ―상기 위성(202)은 상기 반사기(220)에 독립적인 상기 피더 링크들(210)을 통하여 상기 제2 신호들을 수신했고, 개개의 제1 진폭 및 제2 진폭은 제1의 측정치들의 제2 세트 및 제2의 측정치들의 제2 세트를 형성함―; 및
    상기 제1의 측정치들의 제2 세트와 상기 제2의 측정치들의 제2 세트 사이의 차이의 함수로서 차이 측정치를 계산하는 단계
    를 더 포함하며,
    상기 엘리먼트 상관 매트릭스는 추가로 상기 차이 측정치와 상기 측정치들의 제1 세트 및 상기 측정치들의 제2 세트의 함수로서 계산되는,
    방법.
  13. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항의 시스템(200)을 포함하는 항공기.
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