KR20230167062A

KR20230167062A - 다수의 동시 사용자 커버리지 영역을 이용한 단대단 빔포밍 기술

Info

Publication number: KR20230167062A
Application number: KR1020237037335A
Authority: KR
Inventors: 케네스 브이. 부어; 제임스 이. 페트라노비치
Original assignee: 비아셋, 인크
Priority date: 2021-04-09
Filing date: 2022-03-10
Publication date: 2023-12-07
Also published as: AU2022253819A1; IL307562A; BR112023020599A2; CA3214161A1; EP4309305A1; WO2022216410A1; CN117529890A; JP2024517074A

Abstract

위성 통신 시스템 및 운영 방법은 다수의 사용자 커버리지 영역에 대해 지상 기반의 단대단 빔포밍의 동시 수행에 기초하여 중첩되지 않는 다수의 사용자 커버리지 영역에 있는 다수의 사용자 단말에 서비스를 제공한다. 위성 통신 시스템 및 운영 방법은 다수의 사용자 커버리지 영역에 대해 지상 기반의 단대단 빔포밍의 동시 수행에 기초하여 중첩되지 않는 다수의 사용자 커버리지 영역에 있는 다수의 사용자 단말에 서비스를 제공한다. 본 시스템은 순방향 또는 역방향으로 다수의 동시 빔을 제공하고 각각의 사용자 커버리지 영역에 대한 빔 할당을 제어하여 각각의 사용자 커버리지 영역에 대한 용량 할당을 결정한다. 본 시스템에서 위성에 탑재된 다수의 송신/수신 경로는 단대단 빔포밍을 지원하고 빔 할당 제어는 각각의 사용자 커버리지 영역에 대한 이러한 경로 할당 제어를 기반으로 한다.

Description

다수의 동시 사용자 커버리지 영역을 이용한 단대단 빔포밍 기술

본 발명의 기술은 위성과 같은 단대단(end-to-end) 릴레이를 통해 중첩되지 않는 복수의 지리적 커버리지 영역으로 빔을 동시에 형성하기 위해 단대단 빔포밍을 사용한다.

위성 통신 시스템과 같은 무선 통신 시스템은 오디오, 비디오 및 기타 다양한 종류의 데이터를 포함한 정보를 통신 위성을 사용하여 한 위치에서 다른 위치로 전송할 수 있는 수단을 제공한다. 통신 위성은 통상 일반적으로 다양한 지상 대상 장치와 통신하기 위한 하나 이상의 안테나 어셈블리를 포함하며, 상기 장치는 지상 기반 액세스 노드 단말 또는 사용자 단말을 포함하되, 상기 단말은 (예: 하나의 고정 설치 부지를 다른 부지로부터 이격하는 방식으로 영구 설치 부지에 설치된) 고정식이거나 (예: 차량, 선박, 비행기, 핸드헬드 장치 등에 설치된) 이동식일 수 있다.

통신 위성의 하나 이상의 안테나 어셈블리는 다운링크 신호(예: 사용자 단말로 향하는 순방향 링크 또는 액세스 노드로 향하는 역방향 링크)를 전송하고/거나 업링크 신호(예: 액세스 노드로부터의 순방향 링크 신호 또는 사용자 단말로부터의 역방향 링크 신호)를 수신하도록 구성될 수 있다. 안테나 어셈블리 또는 어셈블리들은 장치가 안테나 어셈블리를 통해 통신 서비스를 제공받을 수 있는 서비스 커버리지 영역과 연결될 수 있다.

어떤 경우에는 통신 위성이 정지궤도 위성일 수 있으며, 이 경우 통신 위성의 궤도는 지구의 자전과 동기화되어 서비스 커버리지 영역이 지구에 대해 실질적으로 고정되도록 유지될 수 있다. 다른 경우에는 통신 위성이 다른 궤도(예: 지구 주위)를 사용하여 통신 위성이 그 궤도를 따라 이동할 때 서비스 커버리지 영역이 지구 표면 위에서 이동하게 할 수 있다.

일부 통신 위성은 고정된 위치에 스팟 빔 커버리지 영역을 배치할 수 있다. 그러나 이러한 통신 위성에는 서비스 커버리지 영역의 변경을 반영하기 위해 스팟 빔을 이동하는 기능이 없을 수도 있다. 더욱이 그러한 위성 통신 아키텍처는 실질적으로 서비스 커버리지 영역에 걸쳐 균일하게 분산된 용량을 제공한다. 예를 들어 스폿 빔당 용량은 스폿 빔당 할당된 대역폭과 밀접한 관련이 있으며, 이는 모든 스폿 빔에 대해 사전에 결정되는 만큼 유연성이나 구성 가능성이 거의 또는 전혀 없을 수 있다.

이러한 위성 통신 아키텍처는 원하는 서비스 커버리지 영역이 잘 알려져 있고 용량에 대한 수요가 서비스 커버리지 영역 전체에 균일하게 분산되어 있는 경우 유용할 수 있지만 상기 아키텍처의 유연성은 특정 용도에서는 제한될 수 있다. 예를 들어 통신 위성의 임무가 변경되거나 전개(deployment) 조건(예: 궤도 슬롯 등)이 변경될 수 있다. 또한 위성 통신 서비스에서는 사용자 수요(예: 고정 사용자와 모바일 사용자 등)가 변경될 수 있다.

빔포밍과 같은 신호 처리 기술이 스폿 빔 배열 또는 서비스 커버리지 영역을 조정할 수 있는 일부 기능을 제공하지만, 서비스 커버리지 영역 및 스폿 빔 배열을 조정하기 위해선 유연성이 더 필요할 수도 있다. 예를 들어 위성 통신 시스템 및 이에 대응하여 통신 위성이 사용자 단말 및 액세스 노드 단말의 위치, 통신 서비스 용량의 공간 분포 및 통신 서비스의 용량 할당과 같은 요인에 기초하여 서비스 커버리지 영역의 위치 및 크기를 유연하고 동적으로 조정하는 것이 바람직할 수 있다. 추가적으로 위성 통신 시스템 및 이에 대응하여 통신 위성이 서로 다른 서비스 커버리지 영역 사이에서 통신 자원을 유연하고 동적으로 할당하여, 예를 들면, 동적으로 변화하는 조건에 기초하여 더 높은 처리량 서비스를 다양한 커버리지 영역으로 이동시키는 것이 바람직할 수 있다.

동시 사용자 커버리지 다중 영역 단대단 빔포밍을 위한 방법, 시스템 및 장치를 설명한다.

기술된 방법 및 장치를 더 넓은 용도로 사용할 수 있는 가능성은 다음의 상세한 설명, 청구범위 및 도면으로부터 명백해질 것이다. 상세한 설명 및 특정 실시예는 단지 예시로서 제공되는 것이며, 이는 통상의 기술자에게 설명의 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함이 명확하기 때문이다.

하기 도면을 참조하여 본 발명의 성질 및 이점을 보다 구체적으로 이해할 수 있다. 첨부된 도면에서 유사한 구성 요소는 또는 특징은 동일한 참조 라벨로 표시된다. 또한 동일한 유형의 다양한 구성 요소들의 경우 해당 참조 라벨 다음에 대시기호 및 제2 라벨을 붙여서 유사한 구성 요소들을 구분한다. 본 명세서에서 제1 참조 라벨만 사용되는 경우 제2 참조 라벨에 관계없이 해당 설명이 동일한 제1 참조 라벨을 갖는 유사 구성 요소 전부에 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 양상에 따른 동시 사용자 커버리지 다중 영역 단대단 빔포밍을 지원하는 위성 통신을 도시한다.
도 2는 본 발명의 양상에 따른 동시 사용자 커버리지 다중 영역 단대단 빔포밍을 지원하는 위성 통신 시스템 구성을 도시한다.
도 3은 본 발명의 양상에 따른 동시 사용자 커버리지 다중 영역 단대단 빔포밍을 지원하는 순방향 링크 위성 안테나 스위칭 방식의 예를 다이어그램으로 도시한다.
도 4는 본 발명의 양상에 따른 동시 사용자 커버리지 다중 영역 단대단 빔포밍을 지원하는 예시적인 순방향 신호 경로를 도시한다.
도 5는 본 발명의 양상에 따른 동시 사용자 커버리지 다중 영역 단대단 빔포밍을 지원하는 역방향 링크 위성 안테나 스위칭 방식의 예를 다이어그램으로 도시한다.
도 6은 본 발명의 양상에 따른 동시 사용자 커버리지 다중 영역 단대단 빔포밍을 지원하는 역방향 신호 경로의 한 예를 도시한다.
도 7은 본 발명의 양상에 따른 동시 사용자 커버리지 다중 영역 단대단 빔포밍을 지원하는 단대단 통신 프로세서의 블록도를 도시한다.
도 8은 본 발명의 양상에 따른 동시 사용자 커버리지 다중 영역 단대단 빔포밍을 지원하는 제어기의 블록도를 도시한다.
도 9는 본 발명의 양상에 따른 동시 사용자 커버리지 다중 영역 단대단 빔포밍을 지원하는 방법의 예를 흐름도로 도시한다.

도 1에 도시된 바와 같은 위성 통신 시스템(10)("시스템")은 다중 사용자 커버리지 영역(14)에 대해 지상 기반의 단대단 빔포밍을 동시에 수행함으로써 다중 비중복 사용자 커버리지 영역(14), 예를 들어 제1 및 제2 사용자 커버리지 영역(14-1, 14-2)에서 복수의 사용자 단말(12)에 서비스를 제공한다. 이하 문맥상 달리 언급되거나 명백하지 않는 한, "빔포밍(beamforming)"이라는 용어는 지상 기반의 단대단(end-to-end) 빔포밍을 의미하며, 접미사가 붙은 참조 번호는 명확성을 위해 접미사의 포함이 필요한 경우에만 논의된다.

도 1은 사용자 단말(12)을 향한 순방향 빔포밍에 대한 상세 구성을 부각한 것이고 논의를 용이하게 하고 명확성을 유지하기 위해 몇 가지 요소가 단순화되어 있다. 단순화된 것 중 가장 중요한 것은 제1 사용자 커버리지 영역(14-1)의 단일 사용자 단말(12-1)과 제2 사용자 커버리지 영역(14-2)의 단일 사용자 단말(12-2)로서 대응하는 순방향 빔(16-1)이 제1 사용자 단말(12-1)에 서비스를 제공하고, 대응하는 순방향 빔(16-2)는 제2 사용자 단말(12-2)에 서비스를 제공한다. "서비스 제공(serving)"은 사용자 단말(12-1)을 향한 순방향 사용자 신호(들)(18-1)이 순방향 빔(16-1)으로 전달된다는 사실을 의미한다. 마찬가지로 순방향 빔(16-2)은 사용자 단말(12-2)을 향한 순방향 사용자 신호(18-2)를 전달한다.

시스템(10)의 동작은 제1 사용자 커버리지 영역(14-1)과 제2 사용자 커버리지 영역(14-2)에서 동시에 잠재적으로 많은 순방향 빔(16)을 형성하는 것을 포함한다. 각각의 순방향 빔(16)은 하나 이상의 사용자 단말(12)에 서비스를 제공하며, 예를 들어 각각의 순방향 빔(16)은 모두 동일한 빔 커버리지 영역(20) 내에 있다는 의미에서 "클러스터링된(clustered)" 다수의 사용자 단말(12)에 서비스를 제공한다. 도 1은 순방향 빔(16-1)의 지상 "풋프린트(footprint)"인 빔 커버리지 영역(20-1) 그리고 순방향 빔(16-2)의 지상 풋프린트인 빔 커버리지 영역(20-2)의 예를 도시하고 있다. 순방향 빔(16-1)의 풋프린트 내의 사용자 단말(12)은 해당 빔이 서비스를 제공하고, 마찬가지로 순방향 빔(16-2)의 풋프린트 내의 사용자 단말(12)은 해당 빔이 서비스를 제공한다.

시스템 설계 관점에서 각각의 사용자 커버리지 영역(14)이 복수의 빔 커버리지 영역(20), 즉 알려진 또는 예상되는 빔 풋프린트(20)의 크기에 기초한 빔 커버리지 영역(20)의 미리 결정된 패턴으로 논리적으로 분할되어 전체 사용자 커버리지 영역(14)에 걸쳐 순방향 커버리지를 제공하는 예시적인 방법을 고려할 수 있다. 사용자 커버리지 영역(14)을 서비스하는 것은 미리 정의된 빔 커버리지 영역(20)만큼 많은 순방향 빔(16)을 동시에 형성할 필요가 없다. 대신 시분할 다중화(TDM) 패턴이 사용될 수 있으며, 여기서는 더 적은 수의 순방향 빔(16)이 서로 다른 시간에 미리 정의된 빔 커버리지 영역(20)의 서로 다른 하위 집합을 조사(illuminate)하는 데 사용된다.

특정 지리적 영역을 조사하기 위해 임의의 주어진 순방향 빔(16)을 형성하는 것, 즉 빔 커버리지 영역(20)이 전체 사용자 커버리지 영역(14) 내에서 원하는 곳에 위치하는 순방향 빔(16)을 형성하려면 원하는 빔 중심의 지리적 중심 또는 그 근처에 위치한 수신기로의 빔포밍에 참여하는 각 액세스 노드(22)의 전송 채널을 설명하는 채널 추정치가 필요하다. 빔포밍은 시스템(10)의 지상 세그먼트(24)의 일부를 형성하는 지리적으로 분산된 복수의 액세스 노드(22)의 사용이 필요하다.

실제로 형성된 각각의 순방향 빔(16)에 대해 시스템(10)은 해당 순방향 빔(16)에 의해 서비스되고 빔 중심으로 지정된 지리적 위치에 있거나 그 근처에 있는 사용자 단말(12)에 대한 채널 추정치를 획득한다. 이러한 사용자 단말(12)은 기준 사용자 단말(RUT) 또는 지정 사용자 단말(DUT)로 지칭될 수 있다. 따라서 동일한 순방향 빔(16)이 모두 서비스하는 사용자 단말(12)의 특정 클러스터에 대해 그들 중 중앙에 위치한 하나는 순방향 빔(16)을 형성하는 데 사용되는 단대단 채널을 추정하기 위한 RUT 역할을 한다. 특히 위성 통신 시스템(10)은 각각의 액세스 노드(22)로부터 RUT까지의 단대단 채널을 결정하기 위해 각각의 순방향 빔(16)과 연결된 RUT에 관한 채널 "사운딩(sounding)"을 사용한다. "사운딩"은 RUT와 각 액세스 노드(22) 사이의 채널을 추정하는 데 사용하기 위해 알려진 기준 신호를 전송하는 것을 의미한다. 예를 들어 변화하는 대기 조건에 반응하여 빔포밍 가중치를 조정하기 위해 사운딩이 주기적으로 수행될 수 있다.

RUT와 각각의 액세스 노드(22) 사이의 각 채널은 다중 경로 채널이며, 여기서 시스템(10)의 위성(26)은 지상 세그먼트(24)와 사용자 단말(12) 사이의 단대단 릴레이 역할을 한다. 여기서 다중 경로의 유도는 의도적이며 각 액세스 노드(22)에 대해 위성(26)을 통한 다중 순방향 신호 경로가 존재하는 것에 기초하여 발생한다. 유도된 다중 경로를 이해하기 위해, 각 액세스 노드(22)가 위성(26)에 탑재된 피더 링크 어레이(32)의 일부 또는 전체 피드(30)에 의해 수신되는 순방향 업링크 신호(28)를 전송하는 것을 고려할 수 있다. 피더 링크 어레이(32)는 피더 링크 안테나 서브시스템으로 지칭될 수 있으며, 개별 피드(30)는 복수의 복합 입력 순방향 신호를 수신하기 위해 액세스 노드 영역을 조사하도록 구성된 피더-링크 구성 요소로 지칭된다.

각각의 피드(30)는 순방향 업링크 신호(28)의 중첩, 즉 둘 이상의 액세스 노드(22)로부터의 개별 순방향 업링크 신호(28)로 구성된 중첩 신호(34)를 수신한다. 각 피드(30)에서의 중첩 신호(34)는 고유하며 피드(30)와 "위성 액세스 노드" 또는 SAN이라고 할 수 있는 액세스 노드(22)의 개별 노드 사이의 채널에 따라 달라진다. 중첩 신호(34)는 복합 입력 순방향 신호로도 지칭될 수 있다.

따라서 각 피드(30)는 복합 입력 순방향 신호(34)를 수신하고 이를 위성(26)에 탑재된 트랜스폰더(38)의 입력단에 인가되는 수신된 복합 입력 순방향 신호(36)로서 제공한다. 각각의 트랜스폰더(38)는 수신된 복합 입력 순방향 신호(36) 각각을 전달하기 위한 위성(26) 내의 신호 경로로 간주될 수 있다. 피드(30)의 수는 예를 들어 500개 이상으로 많을 수 있으며, 위성(26)은 각 피드(30)를 위한 하나의 트랜스폰더(38)를 포함한다. 오작동하는 트랜스폰더(38)를 대체하기 위해 예비 트랜스폰더(38)가 더 탑재될 수 있다.

각 트랜스폰더(38)는 처리되지 않은 신호 경로를 제공하는데, 이는 복합 입력 순방향 신호(36)에 대해 신호 복조 및 재변조를 수행하지 않음을 의미한다. 그러나 하나 이상의 실시예에서 트랜스폰더(38)는 업링크 주파수에서 다운링크 주파수로 전환하기 위한 필터, 증폭기 및 주파수 시프터(shifter)를 포함한다. 그러한 동작은 각각의 트랜스폰더(38)에 입력된 수신된 복합 입력 순방향 신호(36)를 대응하는 순방향 복합 다운링크 신호(40)로 변환하는데, 이는 제1 사용자 링크 피드 어레이(44-1) 또는 제2 사용자 링크 피드 어레이(44-2)의 대응 피드(42)로부터 전송된 순방향 복합 다운링크 신호(46)로서 전송된다. 제1 사용자 링크 피드 어레이(44-1)는 제1 사용자 커버리지 영역(14-1)에 서비스를 제공하고, 제2 사용자 링크 피드 어레이(44-2)는 제2 사용자 커버리지 영역(14-2)에 서비스를 제공한다.

제1 사용자 커버리지 영역(14-1)에 할당된 순방향 빔(16)의 수와 제2 사용자 커버리지 영역(14-2)에 할당된 순방향 빔(16)의 수를 제어하는 것은 위성(26) 내의 트랜스폰더 결합을 제어하는 기능, 즉 트랜스폰더(38) 중 몇 개를 제1 사용자 링크 피드 어레이(44-1)에 할당하고, 트랜스폰더(38) 중 몇 개를 제2 사용자 링크 피드 어레이(44-2)에 할당할지를 제어하는 기능이다. 이러한 배열을 이해하기 위해 빔 형성에 협력하는 M개의 액세스 노드(22)를 기반으로 총 K개의 순방향 빔(16)을 동시에 형성하되, 피더 링크 어레이(32)의 N개 피드(30), 위성(26)에 탑재된 N개의 트랜스폰더(38), 그리고 사용자 링크 피드 배열(44-1 및 44-2) 각각에 최대 N개의 피드(42) 배열을 고려한다. 비제한적인 예로서, K 는 512이고, M은 N과 같고 K와 같다. 각각의 사용자 링크 피드 어레이(44-1 또는 44-2)가 N개의 피드(42)를 포함하고 위성(26)에 탑재된 스위칭 회로(48)가 모든 트랜스폰더(38)의 출력단을 제1 사용자 링크 피드 어레이(44-1) 또는 제2 사용자 링크 피드 어레이(44-2)로 스위칭하도록 작동하는 것으로 가정한다.

모든 N개의 트랜스폰더(38)의 출력단을 제1 사용자 링크 피드 어레이(44-1)의 N개 피드(42) 각각으로 스위칭하는 것은 모든 K개의 순방향 빔(16)을 제1 사용자 커버리지 영역(14-1)에 할당하는 것으로 이해할 수 있으며, 모든 N개의 트랜스폰더(38)의 출력단을 제2 사용자 피드 링크 어레이(44-2)의 N개 피드(42) 각각으로 스위칭하는 것은 모든 K개의 순방향 빔(16)을 제2 사용자 커버리지 영역(14-2)으로 할당하는 것이다. N개의 트랜스폰더(38) 중 R개의 출력단을 제1 사용자 피드 링크 어레이(44-1)의 N개의 피드(42) 각각으로 스위칭하고, 출력이 R개의 순방향 빔(16)을 제1 사용자 커버리지 영역(14-1)에 할당하면, N개의 트랜스폰터(38) 중 (N - R)개가 제2 사용자 커버리지 영역(14-2)을 위한 (N - R)개 순방향 빔(16)을 형성하는 데 할당될 수 있다.

하나 이상의 실시예에서 제1 및 제2 사용자 링크 피드 어레이(44-1) 각각은 피더 링크 어레이(32)에 포함된 피드(30)보다 더 적은 수의 피드(42)를 포함한다. 비제한적인 예로서 피더 링크 어레이(32)에는 512개의 피드(30)가 있고, 제1 사용자 링크 피드 어레이(44-1)에는 358개의 피드(42)가 있으며, 제2 사용자 링크 피드 어레이(44-2)에는 또 다른 358개의 피드(42)가 있다. 그러한 배열은 임의의 시점에 순방향 용량의 최대 70%(358/512)가 제1 사용자 커버리지 영역(14-1) 또는 제2 사용자 커버리지 영역(14-2)으로 할당될 수 있도록 한다. 즉 최대 358개의 피드(30)와 해당 트랜스폰더(38)가 임의의 시점에 제1 사용자 커버리지 영역(14-1) 또는 제2 사용자 커버리지 영역(14-2)에 연결될 수 있다. 물론 위성(26)은 시간 슬롯 또는 다른 스케줄링 주기(scheduling interval)에 걸쳐 용량 할당을 변경할 수 있으며, 예로 든 70%로 제한되지 않는다.

모든 트랜스폰더(38)가 제1 사용자 링크 피드 어레이(44-1) 또는 제2 사용자 링크 피드 어레이(44-2)에 할당될 수 있는 실시예에서 최대 할당 유연성이 가능하다. 유연성은 추가 스위칭 또는 분할 회로를 희생하여 확보되는 것이며 동적으로 할당 가능한 트랜스폰더(38)의 수는 전체보다 적을 수 있다.

적어도 일 실시예에서 각각의 사용자 링크 피드 어레이(44-1, 44-2)는 N/2개 이상의 피드(42)를 포함하여, N개의 트랜스폰더(38) 중 절반 이상이 임의의 시점에 사용자 커버리지 영역(14-1 또는 14-2)의 각각에 할당되도록 허용한다. 예를 들어 각각의 사용자 링크 피드 어레이(44)는 2N/3개 피드(42)를 포함하여, 트랜스폰더(38)의 최대 2/3가 사용자 링크 피드 어레이(44-1 또는 44-2) 중 선택된 하나에 할당되도록 허용한다. 실제로 각 사용자 링크 피드 어레이(44)에 포함된 피드(42)의 수는 모든 사용자 링크 피드 어레이(44) 중에서 동일할 필요는 없지만, 각 사용자 링크 피드 어레이(44)에 포함된 피드(42)의 수는 사용자 링크 피드 어레이(44)가 서비스를 제공하는 사용자 커버리지 영역(14)에 할당 가능한 순방향 빔(16)의 수에 상한을 설정한다.

스위칭 회로(48)는 "선택기 서브시스템"으로 동작하고 트랜스폰더(38) 중 어느 것이 그리고 얼마나 많은 것이 제1 및 제2 사용자 링크 피드 어레이(44-1, 44-2) 사이에서 스위칭 가능한지 결정한다. 예를 들어 제어 회로(50)에서 출력된 제어 신호에 응답하여 트랜스폰더(38)의 연결(할당)을 제어한다. 그러면 제어 회로(50)는 사용자 커버리지 영역(14) 사이, 예를 들어 제1 사용자 커버리지 영역(14-1)과 제2 사용자 커버리지 영역(14-2) 사이의 용량의 동적 할당을 제어하는데 사용되는 스케줄을 저장하는 저장 장치(52), 예를 들어 하나 이상의 유형의 메모리 회로를 포함하거나 그와 연결된다. 상기 스케줄은 예를 들어 사용자 커버리지 영역(14) 간의 서로 다른 용량 요구와 같은 우선 조건에 따라 지상 세그먼트(24)가 결정하는 업로드된 제어 정보에 기초하여 동적으로 결정되거나 업데이트될 수 있다.

순방향의 "용량" 할당은 순방향 빔(16)의 총 개수가 각각의 사용자 커버리지 영역(14) 사이에 분할(할당)되는 방식을 나타낸다. 하나 이상의 실시예에서 트랜스폰더(38)의 각 서브세트는 사용자 커버리지 영역(14) 중 대응하는 영역에 전용될 수 있는 반면, 트랜스폰더(38)의 전체 세트 중 다른 서브세트는 각 서비스 영역에서 변화하는 용량 요구를 고려하여 사용자 커버리지 영역(14) 사이에서 동적으로 스위칭될 수 있다.

위의 상세 내용에 따른 빔포밍을 더 잘 이해하려면, 하나 이상의 외부 네트워크(60)로부터 위성 통신 시스템(10)의 지상 세그먼트(24)로 들어오는 사용자 데이터 스트림(62)을 고려할 수 있다. 외부 네트워크는 예를 들면 인터넷 또는 다른 패킷 데이터 네트워크(PDN), 공중육상이동망(PLMN), 공중교환전화망(PSTN) 등 중 임의의 하나 이상을 포함한다. 각각의 사용자 데이터 스트림(62)은 위성(26)이 서비스를 제공하는 사용자 커버리지 영역(14) 중 하나에서 각각의 사용자 단말(12)을 대상으로 한다. 지상 세그먼트(24)에 포함된 하나 이상의 네트워크 장치(64)는 사용자 데이터 스트림(62)을 수신하고, 각각의 사용자 데이터 스트림(62)에 대해 대상 사용자 단말(12)을 결정하고 대상 사용자 단말(12)을 서비스하는 데 사용되는 순방향 빔(16)을 결정한다. 동일한 순방향 빔(16)에 할당된 사용자 데이터 스트림(62)은 대응하는 순방향 빔 신호(66)를 형성하는 데 사용된다.

복수의 순방향 빔 신호(66)는 지상 세그먼트(24)에 포함된 빔 형성기(68)에 제공된다. 빔 가중치 생성기(70)는 빔포밍 가중치(72)를 생성하고, 빔 형성기(68)는 빔포밍 가중치(72)를 사용하여 순방향 업링크 신호(28)로서 빔포밍에 협력하는 각각의 액세스 노드(22)에 의한 전송을 위한 대응하는 순방향 액세스 노드 신호(74)를 생성한다. 순방향 액세스 노드 신호(74)는 단대단 빔포밍 프로세스를 지원하기 위해 동기화된다.

빔포밍 가중치(72)는 각각의 순방향 빔(16)과 연결된 RUT와 각각의 액세스 노드(22) 사이에서 결정된 단대단 채널에 기초한다. 즉 빔포밍 가중치(72)는 각 액세스 노드(22)로부터 각 RUT로의 단대단 채널은 물론, 각 액세스 노드(22)로부터 피더 링크 어레이(32)의 각 피드(30)로의 업링크 채널, 위성(26)을 통한 다중 경로, 그리고 사용자 링크 피드 어레이(44)의 각 피드(42)로부터 RUT로의 다운링크 채널을 설명한다.

M개의 액세스 노드(22)와 K개의 순방향 빔(16)에 기초한 하나의 상세 예시로서, 빔 형성기(68)는 K개의 순방향 빔 신호(66) 각각을 K개의 순방향 빔 신호(66)의 M개 그룹으로 복제한다. 빔 형성기(68)는 M개의 액세스 노드 각각에 대한 순방향 가중 및 합산 모듈(미도시)을 포함하고, 이러한 각각의 모듈은 K개의 순방향 빔신호(66)의 M개 그룹 중 하나를 수신한다. 빔 가중치 생성기(70)는 K x M개 단대단 순방향 다중 경로 채널 각각에 대한 단대단 순방향 이득을 추정하는 채널 행렬에 기초하여 M x K개 순방향 빔 가중치 행렬을 생성한다.

빔 형성기(68) 내의 제1 가중치 및 합산 모듈은 M x K 순방향 빔 가중치 행렬의 1,1 요소의 값과 동일한 가중치를 K개의 순방향 빔 신호(66) 중 제1 신호에 적용한다. M x K 순방향 빔 가중치 행렬의 1,2 요소의 값과 동일한 가중치가 K개의 순방향 빔 신호(66) 중 제2 신호에 적용된다. 행렬의 다른 가중치는 M x K 순방향 빔 가중치 행렬의 1, K 요소와 동일한 값으로 가중되는 K번째 순방향 빔신호(66)를 통해 유사한 방식으로 적용된다. K개의 가중 순방향 빔 신호(66) 각각은 합산되어 도 1에 도시된 순방향 액세스 노드 신호(74) 중 대응하는 하나로서 제1 가중 및 합산 모듈로부터 출력된다. 제1 가중 및 합산 모듈로 출력된 순방향 액세스 노드 신호(74)는 복수의 액세스 노드(22)에 걸친 전송의 동기화를 위해 시간 조정될 수 있다. 유사하게 빔 형성기(68)(미도시)의 다른 가중 및 합산 모듈 각각은 복제된 K개의 순방향 빔 신호(66)의 각각의 세트를 수신하고, M x K 순방향 빔 가중치 행렬의 대응 요소를 사용하여 가중치를 부여하고 합산한다. M개의 가중치 및 합산 모듈 각각으로부터의 출력은 순방향 액세스 노드 신호(74)를 형성/제공하는 것의 일부로서 타이밍, 예를 들어 지연 및 지터에 대해 조정될 수 있다.

지상 세그먼트(24)에서 빔 형성기(68)에 의해 적용되는 빔 가중치의 결과로서, 액세스 노드(22)로부터 위성(26)으로/위성을 통해 전송되는 순방향 업링크 신호(28)는 순방향 빔(16)을 형성한다. 위성(26)은 이러한 빔포밍 맥락에서 단대단 릴레이 역할을 한다. 형성되는 순방향 빔(16)의 크기 및 위치는 전개된 액세스 노드(22)의 수, 신호가 통과하는 릴레이 안테나 요소, 즉 피드(30 및 42)의 수 및 안테나 패턴, 위성(26)의 위치, 및/또는 액세스 노드(22)의 지리적 간격의 함수일 수 있다.

도 2는 역방향, 즉 사용자 단말(12)로부터 액세스 노드(22)를 향한 빔포밍을 도시한다. 다이어그램에 표시되지 않은 역방향 사용자 빔은 자유 공간이 아닌 지상 세그먼트(24)내에 디지털 방식으로 형성된다. 역방향 빔포밍은 인접한 빔 커버리지 영역(20)에 위치한 사용자 단말(12)이 전송하는 업링크 신호 사이의 격리 또는 간섭 감소를 제공한다.

제1 사용자 커버리지 영역(14-1)의 빔 커버리지 영역(20-1)에 있는 사용자 단말(12-1)이 업링크 신호(80-1), 예를 들어 외부 네트워크(60)로 향하는 사용자 데이터를 포함하는 업링크 신호를 전송하는 경우를 생각해볼 수 있다. 동시에 제1 사용자 커버리지 영역(14-1) 내 인접한 빔 커버리지 영역(20-3)에 있는 사용자 단말(12-3)은 업링크 신호(80-3)를 전송한다. 마찬가지로 제2 사용자 커버리지 영역(14-2)의 빔 커버리지 영역(20-2)에 있는 사용자 단말(12-2)은 업링크 신호(80-2), 예를 들어 외부 네트워크(60)로 향하는 사용자 데이터를 포함하는 업링크 신호를 전송한다. 동시에 제2 전체 사용자 커버리지 영역(14-2) 내 인접한 빔 커버리지 영역(20-4)에 있는 사용자 단말(12-4)은 업링크 신호(80-4)를 전송한다. 역방향의 빔포밍은 그러한 신호들 사이의 간섭을 감소시키며, 이는 각각의 빔 커버리지 영역(20)에 걸쳐 주파수 재사용을 용이하게 한다.

역방향 빔포밍을 이해하기 위해, 제1 사용자 링크 피드 어레이(86-1)의 각 피드(84)가 해당 사용자 커버리지 영역(14-1)에서 사용자 단말(12)이 전송하는 업링크 신호(80)의 고유한 중첩인 중첩 신호(82)를 수신한다는 점을 고려할 수 있다. 마찬가지로 제2 사용자 링크 피드 어레이(86-2)의 각 피드(84)는 해당 사용자 커버리지 영역(14-2)에서 사용자 단말(12)이 전송하는 업링크 신호(80)의 고유 중첩인 중첩 신호(82)를 수신한다. 사용자 커버리지 영역(14)이 더 있는 한, 이는 각각의 추가 사용자 커버리지 영역(14)에 대해서도 마찬가지이다.

각각의 피드(82)는 스위칭 회로(88)가 트랜스폰더(92) 각각으로 스위칭하는 역방향 복합 역방향 업링크 신호(90)를 출력한다. 순방향의 빔 형성과 마찬가지로 제1 사용자 링크 피드 어레이(86-1)에 할당된 트랜스폰더(92)의 수 대 제2 사용자 링크 피드 어레이(86-2)에 할당된 트랜스폰더(92)의 수는 얼마나 많은 역방향 빔이 제1 사용자 커버리지 영역(14-1) 대 제2 사용자 커버리지 영역(14-2)으로 할당될지를 결정한다. 하나 이상의 실시예에서 역방향 빔(미도시)의 구성 및 할당은 순방향 빔(16)의 구성 및 할당과 일치한다.

각각의 트랜스폰더(92)는 피더 링크 안테나 서브시스템(98)의 대응 피드(96)로부터 전송되는 역방향 복합 역방향 다운링크 신호(94)를 출력한다. 각 역방향 복합 역방향 다운링크 신호(94)의 전송된 버전은 전송된 신호(100)로서 다이어그램에 도시되어 있다. 이에 대응하여, 각각의 액세스 노드(22)는 전송된 신호(100)의 고유한 중첩인 중첩 신호(102)를 수신하고 대응하는역방향 복합 신호(104)를 빔 형성기(68)에 제공한다. 역방향 복합 신호(104)는 일관성을 위해 시간 동기화될 수 있으며, 빔 형성기(68)는 빔 형성 가중치(108)를 적용하여 역방향 빔 신호(106)로 표시되는 디지털 도메인의 역방향 빔을 형성한다.

빔포밍 가중치(108)는 빔 형성기(68)에서 또는 이와 연관되어 구현되는 채널 추정기에 의해 채워지는 채널 데이터 저장소에 저장된 정보에 기초하는 K x M 역방향 빔 가중치 행렬을 포함한다. 빔 가중치 생성기(70)에서 빔포밍 가중치(108)의 도출은 채널 추정치, 예를 들어 각각의 사용자 커버리지 영역(14)의 RUT로부터 전송된 역방향 링크 신호에 기초한 단대단 채널 추정치에 의존한다. 이들 역방향 링크 단대단 채널 추정치는 각각의 RUT와 각각의 액세스 노드(22) 사이의 다중경로 역방향 링크 채널을 설명한다.

역방향 빔포밍의 경우 빔 형성기(68)는 빔 가중치 생성기(70)로부터 역방향 빔 가중치 행렬(빔포밍 가중치(108))을 수신하는 빔 가중치 입력을 받는다. 각각의 역방향 복합 신호(104)는 빔 형성기(68) 내의 M개의 분할기 및 가중 모듈(미도시) 중 연결된 하나에 결합된다.

각 분할기 및 가중 모듈은 시간 정렬된 역방향 복합 신호(104)를 K개 복사본으로 분할한다. 각 분할기 및 가중치 모듈은 K x M 역방향 빔 가중치 행렬의 k, m 요소를 사용하여 K개 복사본 각각에 가중치를 부여한다. K개의 가중 복합 역방향 신호의 각 세트는 k번째 역방향 빔 신호(106)를 출력하기 위해 각각의 분할기 및 가중 모듈로부터 출력된 k번째 가중 복합 역방향 신호를 결합하는 결합 모듈(미도시)에 결합된다. K개의 역방향 빔 신호(106) 각각은 대응하는 빔 커버리지 영역에서 활성인 모든 사용자 단말(12)로부터의 통신 신호 샘플을 포함한다.

상기 예시적인 상세 설명을 고려할 때 위성 통신 시스템(10)은 복수의 액세스 노드(22)와 복수의 사용자 단말(12) 사이의 통신을 제공하기 위한 위성(26)을 포함한다. 복수의 액세스 노드(22)는 대응하는 액세스 노드 영역 내에 지리적으로 분산되어 있고, 복수의 사용자 단말(12)은 제1 사용자 커버리지 영역(14-1) 및 제2 사용자 커버리지 영역(14-2) 내에 지리적으로 분산되어 있다. 즉, 사용자 단말(12) 중 일부는 제1 사용자 커버리지 영역(14-1) 내에 분포되어 있고, 사용자 단말(12) 중 일부는 제2 사용자 커버리지 영역(14-2) 내에 분포되어 있다.

위성(26)에 탑재된 피더 링크 어레이(32)는 피더 링크 안테나 서브시스템(32)으로 지칭될 수 있고, 피드(30)는 피더 링크 안테나 서브시스템(32)의 복수의 피더 링크 구성 요소(30)로 지칭될 수 있다. 각각의 피더 링크 구성 요소(30)는 복수의 액세스 노드(22)로부터 복수의 순방향 업링크 신호(28)의 고유한 중첩을 복합 입력 순방향 신호(34)로서 수신하기 위해 액세스 노드 영역을 조사하도록 구성된다.

트랜스폰더(38)는 순방향 신호 경로(38)로 지칭될 수 있고 위성(26)은 복수의 순방향 신호 경로(38)를 제공한다. 복수의 순방향 신호 경로(38) 각각은 복수의 복합 입력 순방향 신호(34) 중 각각의 하나를 수신된 복합 입력 순방향 입력 신호(36)로서 획득하기 위해 복수의 피더 링크 구성 요소(30)의 각각의 하나와 결합된 각각의 입력을 갖는다. 각각의 순방향 신호 경로(38)는 대응적으로 각각의 출력에서 복수의 순방향 복합 다운링크 신호(40) 중 각각의 신호를 제공한다.

위성(26)의 제1 사용자 링크 어레이(44-1)는 제1 사용자 링크 안테나 서브시스템(44-1)이라 할 수 있고, 제1 사용자 링크 안테나 서브시스템(44-1)의 피드(42)는 제1 사용자 링크 구성 요소(42)라고 할 수 있으며, 이들은 제1 사용자 커버리지 영역(14-1)을 조사하도록 구성된다. 마찬가지로 위성(26)의 제2 사용자 링크 어레이(44-2)는 제2 사용자 링크 안테나 서브시스템(44-2)으로 지칭될 수 있고, 제2 사용자 링크 안테나 서브시스템(44-2)의 피드(42)는 제2 사용자 링크 구성 요소(42)로 지칭될 수 있으며, 이들은 제2 사용자 커버리지 영역(14-2)을 조사하도록 구성된다. 제2 사용자 커버리지 영역(14-2)은 제1 사용자 커버리지 영역(14-1)과 중첩되지 않는다.

스위칭 회로(48)는 임의의 스위치 행렬 입력과 임의의 스위치 행렬 출력 사이의 완전한 교차 스위칭 결합성을 갖는 스위치 행렬을 포함할 수 있으며, 이는 선택기 서브시스템(48)으로 지칭될 수 있다. 선택기 서브시스템(48)은 제어 신호에 응답하여 제1 사용자 링크 안테나 서브시스템(44-1)과 제2 사용자 링크 안테나 서브시스템(44-2) 사이에 복수의 순방향 신호 경로(38)를 동적으로 할당하도록 재구성 가능하다. 특히 선택기 서브시스템(48)의 제1 구성에서 복수의 순방향 신호 경로(38)의 제1 서브세트의 각각의 출력은 복수의 제1 사용자 링크 구성 요소(42)의 제1 서브세트의 각 요소와 선택적으로 결합되며, 복수의 순방향 신호 경로(38)의 제2 서브세트의 출력은 복수의 제2 사용자 링크 구성요소(42)의 제1 서브세트의 각 요소와 선택적으로 결합된다.

선택기 서브시스템(48)의 제2 구성에서 복수의 순방향 신호 경로(38)의 제3 서브세트는 복수의 제1 사용자 링크 구성 요소(42)의 제2 서브세트의 각 요소와 결합되는 각각의 출력을 가지며, 복수의 순방향 신호 경로(38)의 제4 서브세트는 제2 사용자 링크 구성 요소(42)의 제2 서브세트의 각 요소와 결합된 각각의 출력을 갖는다. 제1 사용자 링크 구성 요소(42)의 제1 서브세트는 제1 개수의 제1 사용자 링크 구성 요소(42)이며, 제1 사용자 링크 구성요소(42)의 제2 서브세트는 제2 개수의 제1 사용자 링크 구성 요소(42)이며, 상기 제1 개수와 상기 제2 개수는 서로 다르다. 제2 사용자 링크 구성요소(42)의 제1 서브세트는 제3 개수의 제2 사용자 링크 구성 요소(42)이고, 제2 사용자 링크 구성 요소(42)의 제2 서브세트는 제4 개수의 제2 사용자 링크 구성 요소(42)이며, 상기 제3 개수와 상기 제4 개수는 서로 다르다. 적어도 하나의 실시예에서 제1 개수와 제2 개수의 합은 제3 개수와 제4 개수의 합과 동일하다.

선택기 서브시스템(48)의 제1 구성은 제1 사용자 커버리지 영역(14-1)과 제2 사용자 커버리지 영역(14-2) 사이의 용량의 제1 할당을 정의한다. 선택기 서브시스템(48)의 제2 구성은 제1 사용자 커버리지 영역(14-1)과 제2 사용자 커버리지 영역(14-2) 사이의 제2 용량 할당을 정의하며, 여기서 상기 제2 용량 할당은 상기 제1 용량 할당과 다르다. 제1 구성은 제1 빔 가중치 행렬에 대응하고, 제2 구성은 제1 빔 가중치 행렬과 다른 제2 빔 가중치 행렬에 대응한다. 도 1에 도시된 빔포밍 가중치(72)를 참조하면 제1 사용자 커버리지 영역(14-1)과 제2 사용자 커버리지 영역(14-2) 사이의 다양한 용량 할당에 대응하는 다양한 빔포밍 가중치(72) 세트, 즉 다양한 빔포밍 행렬이 있을 수 있다.

복수의 제1 사용자 링크 구성 요소(42)의 제1 서브세트는 복수의 순방향 신호 경로(38)의 제1 서브세트에 의해 생성된 복수의 순방향 복합 다운링크 신호(40)의 제1 서브세트를 전송된 순방향 복합 다운링크 신호(46)로서 전송하도록 구성된다. 복수의 순방향 복합 다운링크 신호(40)의 전송된 제1 서브세트는 중첩되어 제1 사용자 커버리지 영역(14-1)에서 제1 사용자 빔, 즉 제1 순방향 빔(16)을 형성하는 데 기여한다. 복수의 제2 사용자 링크 구성 요소(42)의 제2 서브세트는 복수의 순방향 신호 경로(38)의 제2 서브세트에 의해 생성된 복수의 순방향 복합 다운링크 신호(40)의 제2 서브세트를 전송하도록 구성된다. 복수의 순방향 복합 다운링크 신호(40)의 전송된 제2 서브세트는 중첩되어 제2 사용자 커버리지 영역(14-2)에서 제2 사용자 빔, 즉 제2 순방향 빔(16)을 형성하는 데 기여한다.

복수의 순방향 업링크 신호(28) 각각은 제1 사용자 빔과 제2 사용자 빔 모두를 형성하는 데 기여한다. 제1 사용자 빔은 제1 사용자 커버리지 영역(14-1) 내의 복수의 사용자 단말(12)의 제1 서브세트에 대한 제1 사용자 데이터 스트림(62)에 대응한다. 마찬가지로 제2 사용자 빔은 제2 사용자 커버리지 영역(14-2) 내의 복수의 사용자 단말(12)의 제2 서브세트에 대한 제2 사용자 데이터 스트림(62)에 대응한다.

하나 이상의 실시예에서 선택기 서브시스템(48)은 복수의 순방향 신호 경로(38)의 출력에 결합된 복수의 순방향 링크 스위치를 포함한다. 복수의 순방향 링크 스위치 각각은 선택기 서브시스템(48)에 인가된 제어 신호에 응답하여, 선택적으로 제1 스위치 상태를 통해서 복수의 순방향 신호 경로(38) 중 한 경로의 각 출력을 복수의 제1 사용자 링크 구성 요소(42) 중 각 요소에 또는 제2 스위치 상태를 통해서 복수의 제2 사용자 링크 구성 요소(42) 중 각 요소에 결합한다. 따라서 선택기 서브시스템(48)의 제1 구성에서 복수의 순방향 신호 경로(38)의 제1 서브세트의 각각의 출력에 결합된 복수의 순방향 링크 스위치의 제1 서브세트는 제1 스위치 상태에 있고 복수의 순방향 신호 경로(38)의 제2 서브세트의 각각의 출력에 결합된 복수의 순방향 링크 스위치의 제 2 서브세트는 제2 스위치 상태에 있게 된다.

도 2에 도시된 바와 같이 위성(26)은 또한 도면에 도시된 트랜스폰더(92)로 표현된 바와 같이 복수의 역방향 신호 경로를 포함한다. 복수의 역방향 신호 경로(92) 각각은 피더 링크 안테나 서브시스템(98)의 피드(96) 각각과 결합된 각각의 출력을 갖는다. 스위칭 회로(88)는 제어 회로(50)로부터의 제어 신호에 응답하여 제1 및 제2 사용자 링크 어레이(86-1, 86-2)의 피드(84)와 피더 링크 안테나 서브시스템(98)의 피드(96) 사이의 연결을 제어한다. 예를 들어 선택기 서브시스템(88)의 제1 구성에서 선택기 서브시스템(88)은 트랜스폰더(92)의 입력단과 제1 및 제2 사용자 링크 어레이(86-1, 86-2)의 피드(84) 사이의 연결을 제어하여, 제1 사용자 링크 어레이(86-1)의 피드의 제1 서브세트(84)가 피더 링크 안테나 서브시스템(98)의 각각의 피드(96)에 결합되어 제1 사용자 커버리지 영역(14-1)에 대한 역방향 빔포밍을 지원할 수 있도록 한다. 또한 제2 사용자 링크 어레이(86-2)의 피드(84)의 제2 서브세트는 피더 링크 안테나 서브시스템(98)의 각각의 피드(96)에 결합되어 제2 사용자 커버리지 영역(14-2)에 대한 역방향 빔포밍을 지원한다.

전술한 내용은 각각의 트랜스폰더(92)의 제1 및 제2 서브세트를 각각 제1 사용자 커버리지 영역(14-1) 및 제2 사용자 커버리지 영역(14-2)에 할당하여 각 사용자 커버리지 영역(14)에 사용되는 역방향 빔의 수를 제어하기 위한 것으로 이해할 수 있다. 제3 사용자 커버리지 영역(14)에 대해선 트랜스폰더(92)의 제3 서브세트가 할당될 수 있다.

위성(26)에 탑재된 일부 구성 요소는 순방향 및 역방향 링크 통신 사이에서 공유될 수 있으며, 예를 들어 각각의 안테나 서브시스템에 포함된 임의의 반사기가 공유될 수 있다. 하나 이상의 실시예에서 안테나 피드가 공유될 수 있다. 그러나 적어도 하나의 실시예에서 트랜스폰더(92)는 트랜스폰더(38)와 부분적으로 또는 전체적으로 구별된다.

지상 세그먼트(24)에서 관심 항목은 도 1 및 도 2에 빔 형성기(68)로 도시된 빔 형성기를 포함한다. 실제로 빔 형성기(68)는 순방향 빔 형성기와 역방향 빔 형성기를 포함할 수 있다. 순방향 빔포밍의 경우, 빔 형성기(68)는 순방향 빔 신호 입력을 받는다. 도 1의 빔 형성기(68)에 공급되는 순방향 빔 신호(66)를 참조한다. 또한 빔 형성기(68)는 복수의 액세스 노드(22)와의 통신에서 복수의 단대단 빔 가중 순방향 업링크 신호 출력을 갖는다. 도 1의 순방향 액세스 노드 신호(74)를 참조한다. 단대단 빔 가중 순방향 업링크 신호 출력은 빔 가중치 생성기(70)가 제공하는 단대단 순방향 빔 가중치 세트에 따른 순방향 빔 신호 입력의 각 가중치에 대응한다. 하나 이상의 실시예에서 복수의 액세스 노드(22)는 복수의 액세스 노드(22)와 위성(26) 사이에 도입된 각각의 경로 지연 및 위상 편이를 보상하기 위해 복수의 순방향 업링크 신호(74)를 사전 교정한다.

적어도 하나의 실시예에서 선택기 서브시스템(48)은 제1 사용자 링크 안테나 서브시스템(44-1)과 제2 사용자 링크 안테나 서브시스템(44-2) 사이에 복수의 순방향 신호 경로(38)를 동적으로 할당하여 제1 사용자 커버리지 영역(14-1) 및 제2 사용자 커버리지 영역(14-2) 사이의 용량이 동적으로 할당되도록 한다.

도 3은 위성(26)을 구현한 한 예로서, 여기에서 위성(26)은 순방향/역방향 신호 경로로 구성된 트랜스폰더(38)를 포함하며, 이들 중 일부 또는 전부는 제1 및 제2 사용자 커버리지 영역(14-1 및 14-2) 사이, 예를 들어 각각의 사용자 커버리지 영역(14-1, 14-2)에서 동작하는 사용자 단말(12)의 용량 요구에 기초하여 동적으로 할당될 수 있다. 위성(26)은 제1 사용자 커버리지 영역(14-1)에서 순방향 및 역방향, 즉 전송 및 수신 방향에서 사용자 단말(12)에 서비스를 제공하도록 동작하는 제1 사용자 링크 안테나 서브시스템(44-1)을 포함한다. 또한 위성(26)은 순방향 및 역방향으로 제2 사용자 커버리지 영역(14-2)에 있는 사용자 단말(12)에 서비스를 제공하도록 동작하는 제2 사용자 링크 안테나 서브시스템(44-2)을 포함한다. 또한 위성(26)은 액세스 노드 영역(120)에 있는 복수의 액세스 노드(22)와 통신(송신 및 수신)하도록 동작하는 피더 링크 안테나 서브시스템(32)을 포함한다. 각각의 영역(14-1, 14-2, 120)은 중첩되지 않는다.

도 4는 순방향 및 역방향 신호 경로의 세부 사항을 한 예시적인 구성으로 도시한 것으로서, 여기에서 위성(26)이 3개의 사용자 커버리지 영역(14-1, 14-2, 14-3)에 대해 동시 빔포밍을 지원한다. 제1 사용자 링크 안테나 서브시스템(44-1)은 제1 사용자 커버리지 영역(14-1)에 대한 빔 형성을 지원하고, 제2 사용자 링크 안테나 서브시스템(44-2)은 제2 사용자 커버리지 영역(14-2)에 대한 빔 형성을 지원하며, 제3 사용자 링크 안테나 서브시스템(44-3)은 제3 사용자 커버리지 영역(14-3)에 대한 빔 형성을 지원한다.

용어의 사용에서 주의해야 할 점 하나는 순방향 신호 경로 또는 트랜스폰더(38)의 입력단과 피더 링크 안테나 서브시스템(32)의 각각의 피드(30) 사이의 연결 회로는 순방향 수신 경로(400)로 지칭될 수 있다는 것이다. 마찬가지로 순방향 신호 경로 또는 트랜스폰더(38)의 출력단과 제1, 제2 및 제3 사용자 링크 안테나 서브시스템(14-1, 14-2, 14-3)의 각 피드(42) 사이의 연결 회로는 순방향 전송 경로(404-1, 404-2 및 404-3)로 지칭될 수 있다. 이러한 회로는 선택기 서브시스템(48)에 포함된 선택기 회로의 일부이거나 그와 결합될 수 있다. 즉 순방향 수신 경로(400) 중 개별 경로 및/또는 순방향 전송 경로(404-1, 404-2, 404-3) 중 개별 경로는 특정 트랜스폰더(38)가 제1 사용자 링크 안테나 서브시스템(14-1)의 피드(42)에 또는 제2 사용자 링크 안테나 서브시스템(14-2)의 피드(42)에 또는 제3 사용자 링크 안테나 서브시스템(14-3)의 피드(42)에 결합될지를 제어하도록 스위칭될 수 있다. 또한 순방향 신호 경로 또는 트랜스폰더(38)는 무선 주파수 전환 스택(Radio Frequency Conversion Stack, RFCS) 그룹을 포함할 수 있다는 점에 유의한다.

적어도 일 실시예에서 트랜스폰더(38)의 제1 서브세트는 제1 사용자 커버리지 영역(14-1)에 대한 빔포밍을 위해 제1 사용자 링크 안테나 서브시스템(44-1)에 전용되고, 트랜스폰더(38)의 제2 서브세트는 제2 사용자 커버리지 영역(14-2)에 대한 빔포밍을 위해 제2 사용자 링크 안테나 서브시스템(44-2)에 전용되며, 트랜스폰더(38)의 제3 서브세트는 제3 사용자 커버리지 영역(14-3)에 대한 빔포밍을 위해 제3 사용자 링크 안테나 서브 시스템(44-3)에 전용된다. 트랜스폰더(38)의 추가 서브세트 내의 개별 트랜스폰더(38) 또는 그 그룹은 각각의 사용자 커버리지 영역(14)에서의 각각의 용량 요구에 따라 3개의 사용자 커버리지 영역(14-1, 14-2, 14-3) 중 어느 하나에 할당될 수 있다.

적어도 하나의 실시예에서 트랜스폰더(38)의 일부 또는 전부는 사용자 커버리지 영역(14) 중 어느 하나에 할당 가능하거나 각각의 사용자 커버리지 영역(14)에 임의의 원하는 비율로 할당 가능하다. 상기한 바와 같이 예를 들어 순방향 수신 경로(400) 및/또는 순방향 전송 경로(404-1, 404-2, 및 404-3) 중 각각의 하나에 배치된 스위치 또는 분할기를 포함하는 선택기 서브시스템(48)의 복잡성 및 가중치와 할당성 사이에는 상쇄 효과가 있어서, 어떤 트랜스폰더 입력이 어떤 피드(30)로 스위칭되는지 또는 어떤 트랜스폰더 출력이 어떤 피드(42)로 스위칭될지를 제어할 수 있다. 따라서 다이어그램은 선택기 서브시스템(48)을 독립형 대상으로 묘사하지만, 이는 스위치의 분산된 세트 또는 스위치 매트릭스, 또는 분배기의 세트를 포함할 수 있으며, 이는 위성(26) 내에서 제어 회로(50)의 제어 신호에 응답하여 신호 경로 연결을 제어한다.

적어도 하나의 실시예에서 트랜스폰더(38)의 전부 또는 정의된 서브세트 중 각 트랜스폰더(38)의 출력단은 임의의 사용자 링크 안테나 서브시스템(44)의 피드(42)에 선택적으로 연결 가능하다. 이중 편파(dual polarization)인 피드(42)의 경우 선택기 서브시스템(48)은 또한 트랜스폰더 출력이 어느 피드 포트에 연결되는지 제어할 수 있다.

일례에서 위성(26)은 N개의 트랜스폰더(38)(예: 순방향 수신 경로(400)의 수량과 동일할 수 있음)를 갖고, 선택기 서브시스템(48)은 N·2 스위칭 출력을 가지며, 각각은 선택적으로 순방향 전송 경로(404-1, 404-2 및 404-3) 중 하나의 순방향 전송 경로와 결합된다. 즉 순방향 전송 경로(404-1, 404-2, 404-3)의 개수는 N·2와 같을 수 있다. 예를 들어 순방향 전송 경로(404-1)는 P_1 전송 경로를 포함할 수 있고, 순방향 전송 경로(404-2)는 P_2 전송 경로를 포함할 수 있고, 순방향 전송 경로(404-3)는 P_3 전송 경로를 포함할 수 있으며, 여기서 P_1+P_2+P_3=N·2이다.

일부 실시예에서 각각의 안테나 서브시스템과 결합된 순방향 전송 경로의 수량은 동일할 수 있다. 예를 들어 위성(26)은 제1 사용자 링크 안테나 서브시스템(44-1)의 피드(42)와 결합된 P_1 전송 경로(404-1) 그리고 제2 사용자 링크 안테나 서브시스템(44-2)의 피드(42)와 결합된 P_2 전송 경로(404-2)를 가질 수 있으며, P_1은 P_2와 같을 수 있다. 그러나 각 안테나 서브시스템과 결합되는 전송 경로의 수량은 다를 수 있다. 예를 들어 위성(26)은 제3 사용자 링크 안테나 서브시스템(44-3)의 피드(42)와 결합된 P_3 순방향 전송 경로(404-3)를 가질 수 있고, P_3은 P_1 또는 P_2와 동일하지 않을 수 있다(예: 일부 경우에 P_3은 P_1 및 P_2보다 작을 수 있다). 적어도 일 실시예에서 하나 이상의 트랜스폰더(38)의 출력단은 트랜스폰더 출력을 순방향 전송 경로(404) 중 선택된 하나로 선택적으로 전환하기 위한 스위치를 갖는다. 이러한 스위치는 선택기 서브시스템(48)의 일부로 간주될 수 있거나 각각의 순방향 전송 경로의 일부로 간주될 수 있으며 선택기 서브시스템(48)의 제어 하에 동작할 수 있다.

일부 예에서 안테나 서브시스템으로의 순방향 전송 경로 각각은 동일한 편파의 피드와 결합될 수 있다. 예를 들어 순방향 전송 경로(404-1, 404-2, 404-3) 각각은 단일 편파(예: RHCP 또는 LHCP)의 피드 포트와 결합될 수 있다. 아니면 일부 안테나 서브시스템의 경우 순방향 전송 경로는 둘 이상의 편파의 피드 포트와 결합될 수 있다.

2개의 사용자 링크 안테나 서브시스템(44-1 및 44-2)만을 고려하는 예에서, 순방향 전송 경로(404-1 및 404-2)는 다중 편파의 피드 포트와 결합될 수 있다. 예를 들어 순방향 전송 경로(404-1)의 제1 그룹(예: 절반 또는 P_1/2) 피드는 제1 편파(예: LHCP)의 제1 사용자 링크 안테나 서브시스템(44-1)의 피드(42)와 결합될 수 있으며, 순방향 전송 경로(404-2)의 제2 그룹(예: 절반 또는 P_1/2) 피드는 제2 편파(예: RHCP)의 제1 사용자 링크 안테나 서브시스템(44-1)의 피드(42)와 결합될 수 있다. 유사하게 순방향 전송 경로(404-2)의 제1 그룹(예: 절반 또는 P_2/2) 피드(42)는 제1 편파(예: LHCP)의 제2 사용자 링크 안테나 서브시스템(42-2)의 피드(42)와 결합될 수 있으며, 전송 경로(42-2)의 제2 그룹(예: 절반 또는 P_2/2) 피드는 제2 편파(예: RHCP)의 제2 사용자 링크 안테나 서브시스템(44-2)의 피드(42)와 결합될 수 있다.

위성(26)에 탑재된 3개의 사용자 링크 안테나 서브시스템(44-1, 44-2, 44-3)의 예시적인 상황을 고려하면, 선택기 서브시스템(48)의 개별 스위치는 독립적으로 구성 가능할 수 있다(예를 들어, 지상 세그먼트(24)로부터의 제어 신호를 통해 위성(26)에 전송될 수 있는 구성에 따라). 따라서, N개의 트랜스폰더(38) 중에서, N개의 트랜스폰더(38) 중 S개는 S개의 순방향 전송 경로(404-1)로 선택적으로 전환될 수 있고, N개의 트랜스폰더(38) 중 L개는 L개의 전송 경로(404-2)로 선택적으로 전환될 수 있으며, N개의 트랜스폰더(38) 중 T개는 선택적으로 T개의 전송 경로(404-3)로 전환될 수 있다. 여기서 S는 영(0)과 P_1 사이, L은 영(0)과 P_2 사이, T는 영(0)과 P_3 사이다.

일부 예에서 선택기 서브시스템(48)을 사용하여 선택되는 안테나 각각에 대한 송신 피드의 양은 해당 사용자 커버리지 영역(14) 각각과 연관된 서비스 용량에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어 제1 사용자 링크 안테나 서브시스템(44-1)이 조사하는 제1 사용자 커버리지 영역(14-1)에서 상대적으로 더 높은 용량이 필요한 경우, 순방향 전송 경로(404-1) 중 더 많은 전송 경로가 선택되거나 활성화되지만 순방향 전송 경로(404-2 및 404-3) 중에선 더 적은 수가 선택되거나 활성화된다.

추가적으로 또는 대안적으로, 선택된 순방향 전송 경로(404-1, 404-2, 404-3)의 그룹 또는 세트 내의 전송 경로의 선택은 해당 사용자 커버리지 영역(14-1, 14-2, 및 14-3)을 통해 통신 서비스를 제공하기 위한 빔포밍 구성에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 사용자 커버리지 영역(14) 각각에 서비스를 제공하기 위해 각각의 빔포밍 구성이 결정될 수 있으며, 전송 경로(404-1, 404-2, 및 404-3)와 선택적으로 연결되는 특정 피드(30)와 대응하는 트랜스폰더(38)의 조합을 분석하여 빔포밍 구성을 강화 또는 최적화하는 피드(30)의 조합을 결정할 수 있다(예: 원하는 빔포밍 구성에 대해선 더 높은 신호 게인을 제공하는 한편 원하는 빔포밍 구성을 벗어난 영역에 있는 기생 또는 원치 않은 신호 전력의 양은 줄이거나 최소화하는 방식으로).

즉, 단순히 각각의 사용자 커버리지 영역(14-1)에 할당할 트랜스폰더(38)의 수량을 결정하는 것이 아니라, 전체 위성(26) 또는 시스템(10)이 피드(30) 중 어떤 특정 피드를 사용자 링크 안테나 서브시스템(14)의 각각과 연결할지를 결정하는 것이다. 빔포밍 성능을 향상시키는 특정 패턴의 피드 할당이 있을 수 있다. 일부 예에서, 하나의 안테나에 대한 특정 조사 영역에 걸친 용량 요구는 불균일할 수 있으며, 따라서 전송 경로의 빔포밍 구성 및 선택은 조사 영역 내 영역에서의 용량 요구에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어 조사 영역의 한 부분에서 더 많은 용량이 필요한 경우, 해당 조사 영역의 다른 부분에 비해 해당 부분의 용량을 향상시키기 위해 해당 부분으로 향하는 더 많은 피드가 선택될 수 있다. 이와 같이, 특정 사용자 커버리지 영역에 대한 빔포밍에 사용되는 피드 패턴은 사용자 단말(12)의 분포 또는 사용자 커버리지 영역 내에서 필요한 용량에 기초할 수 있다.

일부 예에서, 위성(26)은 순방향 전송 경로(404-1, 404-2, 404-3)로 향하는 순방향 수신 경로(400) 및 트랜스폰더(38)의 다중 구성에 따라 동작할 수 있다. 예를 들어, 제1 구성에서, 트랜스폰더(38)의 제1 서브세트는 제1 사용자 링크 안테나 서브시스템(44-1)의 각각의 피드(42)와 결합된 출력(예를 들어 선택기 서브시스템(48)을 통해)을 가질 수 있고 트랜스폰더(38)의 제2 서브세트는 제2 사용자 링크 안테나 서브시스템(44-2)의 각각의 피드(42)와 결합된 출력(예: 선택기 서브시스템(48)을 통해)을 가질 수 있다. 지상 세그먼트(24)는 하나 이상의 단대단 빔 가중치 세트를 순방향 업링크 신호(28)에 적용할 수 있는 반면, 위성(26)은 제1 사용자 링크 안테나 서브시스템(44-1), 제2 사용자 링크 안테나 서브시스템(44-2), 및 제3 사용자 링크 안테나 서브시스템(44-3)과 연결된 하나 이상의 순방향 빔(16) 세트를 제공하기 위해 제1 구성으로 동작한다.

제2 구성에서 트랜스폰더(38)의 제3 서브세트는 제1 사용자 링크 안테나 서브시스템(44-1)의 각각의 피드(42)와 결합된 출력(예: 선택기 서브시스템(48)을 통해)을 가질 수 있고, 트랜스폰더(38)의 제4 서브세트는 제2 사용자 링크 안테나 서브시스템(44-2)의 각각의 피드(42)와 결합된 출력(예: 선택기 서브시스템(48)을 통해)을 가질 수 있다. 마찬가지로 지상 네트워크(24)는 하나 이상의 단대단 빔 가중치 세트를 순방향 업링크 신호(28)에 적용하는 한편, 위성(26)은 제1 사용자 링크 안테나 서브시스템(44-1), 또는 제2 사용자 링크 안테나 서브시스템(44-2), 또는 제3 사용자 링크 안테나(44-3)와 연결된 하나 이상의 순방향 링크 사용자 빔 세트를 제공하기 위해 제2 구성에서 동작할 수 있다. 일부 경우에 트랜스폰더(38)의 제1 및 제2 서브세트에 있는 트랜스폰더(38)의 수량의 합은 트랜스폰더(38)의 제3 및 제4 서브세트에 있는 트랜스폰더의 수량의 합과 동일할 수 있다.

일부 경우에 트랜스폰더(38)의 구성은 각 안테나에 대한 단일 편파와 연결될 수 있다. 예를 들어 제1 구성의 경우 트랜스폰더(38)의 제1 서브세트는 제1 편파와 연결된 제1 사용자 링크 안테나 서브시스템(44-1)의 피드(42)의 포트와 결합된(예: 선택기 서브시스템(48)을 통해) 트랜스폰더로부터 선택될 수 있다. 마찬가지로 제1 구성의 경우 트랜스폰더(38)의 제2 서브세트는 제1 편파와 연결된 제2 사용자 링크 안테나 서브시스템(44-2)의 피드(42)의 포트와 결합된(예: 선택기 서브시스템(48)을 통해) 트랜스폰더로부터 선택될 수 있다. 아니면 제1 구성의 경우 트랜스폰더(38)의 제2 서브세트는 제2 편파와 연결된 제2 사용자 링크 안테나 서브시스템(44-2)의 각각의 피드(42)와 결합된(예: 선택기 서브시스템(48)을 통해) 트랜스폰더로부터 선택될 수 있다.

일부 경우에 트랜스폰더(38)의 구성은 적어도 하나의 안테나에 대한 둘 이상의 편파와 연결될 수 있다. 예를 들어 제1 구성의 경우 트랜스폰더(38)의 제1 서브세트는 제1 및 제2 편파 모두와 연결된 제1 안테나의 각각의 피드와 결합된(예: 선택기 서브시스템(48)을 통해) 트랜스폰더를 포함할 수 있다. 마찬가지로 제2 구성의 경우 트랜스폰더(38)의 제2 서브세트는 제1 및 제2 편파 모두와 연결된 제2 안테나의 각각의 피드와 결합된(예: 선택기 서브시스템(48)을 통해) 트랜스폰더를 포함할 수 있다. 또한 선택기 서브시스템(48)으로 예시하고 설명하였지만, 선택기 서브시스템(48)은 설명된 스위치의 서브세트 또는 전부 대신에 신호 분배기 요소를 포함할 수 있다. 따라서 트랜스폰더(38)의 적어도 한 개 서브세트에 대한 출력은 둘 이상의 안테나의 둘 이상의 피드에 동시에 제공되도록 분배될 수 있다.

도 4는 또한 역방향으로의 신호 흐름을 제공하는 위성(26)의 역방향 신호 경로 또는 트랜스폰더(92)에 대한 예시적인 상세 사항을 도시한다. 역방향 수신 경로(410-1, 410-2, 410-3)는 각각의 사용자 링크 안테나 서브시스템(86-1, 86-2, 86-3)의 피드(84)를 트랜스폰더(92)의 입력단에 결합한다. 트랜스폰더(92)의 출력단은 피더 링크 안테나 서브시스템(98)의 각각의 피드(96)에 결합된다. 언급한 바와 같이 위성(26)에 탑재된 안테나 관련 요소 중 적어도 일부는 순방향 및 역방향 통신을 위해 공유될 수 있으며, 예를 들어 순방향 및 역방향 링크 방향에 사용되는 안테나 서브시스템은 동일한 반사기를 사용할 수 있다.

스위칭 회로(88)는 스케줄 또는 명령에 따라 업데이트될 수 있는 현재 구성된 용량 할당에 따라 사용자 링크 안테나 서브시스템(86)의 피드(84)와 피더 링크 안테나 서브시스템(98)의 피드(96) 사이의 결합성을 제어하는 선택기 서브시스템으로 동작한다. 순방향에 대해 앞서 설명한 것처럼 스위칭은 피드당/경로당 기준으로 개별적으로 제어 가능하며, 순방향에 대해 설명한 것과 동일한 편파 기반 결합이 역방향에도 적용될 수 있다. 따라서 역방향 신호 경로 또는 트랜스폰더(92)를 피더 링크 안테나 서브시스템(98)의 각각의 피드(96)에 결합하는 N개의 역방향 전송 경로(412)가 있을 수 있고, 역방향 수신 경로(410-1, 410-2, 및 410-3) 각각에서 N개 또는 N개보다 적은 수의 경로가 있을 수 있다. 선택기 서브시스템(88)은 역방향 신호 경로 또는 트랜스폰더(92)와 역방향 수신 경로(410-1, 410-2, 410-3) 사이의 연결을 제어하는 스위치 또는 분배기를 포함하거나 그를 제어하는데, 이는 역방향에서 각 사용자 커버리지 영역(14-1, 14-2, 14-3)을 서비스하는 데 사용되는 피드(96)의 수 및/또는 패턴이 필요한 용량이나 기타 고려 사항에 따라 동적으로 제어 가능하다는 것을 뜻한다.

도 5는 순방향 링크 트랜스폰더(500)라고도 불리는 예시적인 순방향 신호 경로(500)를 도시한다. 이러한 복수의 순방향 신호 경로(500)를 보유하는 위성(26)은 본 발명의 양상에 따른 동시 사용자 커버리지 다중 영역 단대단 빔포밍을 지원한다. 순방향 신호 경로(500)는 위에서 논의된 트랜스폰더(38) 중 어느 하나의 예시적인 구현이다.

예시적인 순방향 신호 경로(500)는 피드(532)로부터 피드(512) 또는 피드(522) 중 선택된 하나까지 연결된다. 피드(532)는 피더 링크 안테나 서브시스템(32)의 피드(30)에 대응하는 복수의 피드(530) 중 하나이다. 피드(512)는 복수의 제1 피드(510) 중 하나이고 제1 사용자 링크 안테나 서브시스템(44-1)의 피드(42)에 대응한다. 피드(522)는 복수의 제2 피드(520) 중 하나이고 제2 사용자 링크 안테나 서브시스템(44-2)의 피드(42)에 대응한다.

순방향 신호 경로(500)의 입력단과 피드(532) 사이의 연결은 도 4에 도시된 순방향 수신 경로(400) 중 하나로 간주될 수 있다. 마찬가지로 순방향 신호 경로(500)의 출력단에서 피드(512)로의 전환된 연결은 순방향 전송 경로(404-1) 중 하나로 간주될 수 있고, 순방향 신호 경로(500)의 출력단에서 피드(522)로의 전환된 연결은 순방향 전송 경로(404-2) 중 하나로 간주될 수 있다.

각각의 피드(510, 520)는 사용자 커버리지 영역(14-1, 14-2)에 있는 사용자 단말(12)에 순방향 다운링크 신호를 전송하는 데 사용되고, 피드(530)는 복수의 액세스 노드(22)로부터 순방향 업링크 신호를 수신하는 데 사용된다. 따라서 순방향 신호 경로(500)는 피드(512 또는 522) 중 어느 것이 순방향 신호 경로(500)의 출력단에 결합되는지 제어함으로써 제1 사용자 커버리지 영역(14-1) 또는 제2 사용자 커버리지 영역(14-2) 중 하나에 할당될 수 있다. 이러한 연결은 선택기 서브시스템(544)에 포함된 스위치(556)에 의해 제어된다. 피드(532, 512 및 522)는 편파(LHCP 또는 RHCP 중 하나 또는 둘 다)될 수 있고 선택기 서브시스템(544)은 피드(532, 512 및 522)로 향하는 또는 그로부터의 선택된 편파(들)에 대한 연결 제어를 포함할 수 있다.

순방향 신호 경로(500)는 순방향 신호 경로(500)의 입력단을 구성하는 LNA(541)를 갖는다. 순방향 신호 경로(500)는 주파수 변환기 및 관련 필터(542), 채널 증폭기(543), 위상 편이기(545), 전력 증폭기(546)(예: 진행파 관 증폭기(TWTA), 고체 전력 증폭기(SSPA) 등) 및 고조파 필터(547)를 더 포함한다. 일부 구현에는 더 많거나 더 적은 구성 요소가 있을 수 있다. 예를 들어 주파수 변환기 및 관련 필터(542)는 업링크 및 다운링크 주파수가 다른 경우에 유용할 수 있다. 일례로서 각각의 순방향 신호 경로(500)는 제1 주파수 범위에서 입력을 받을 수 있고 제2 주파수 범위에서 출력할 수 있다.

하나 이상의 실시예에서 순방향 신호 경로(500)는 편파의 임의의 조합과 결합될 수 있고, 위성(26)에 탑재된 순방향 신호 경로(500)의 다양한 그룹은 다양한 편파에 결합될 수 있다. 예를 들어 순방향 신호 경로(500)의 제1 그룹은 제1 편파(예: RHCP)의 피드(532)의 포트에 결합된 입력을 가질 수 있고, 동일한 편파의 피드(512, 522)의 포트에 선택적으로 결합된 (예: 스위치(556)를 통해) 출력을 가질 수 있다. 순방향 신호 경로(500)의 제2 그룹은 제1 편파(예: RHCP)와 연결된 피드(532)의 포트에 결합된 입력 그리고 다른 편파(예: LHCP)와 연결된 피드(512, 522)의 포트에 결합된 (예: 스위치(556)을 통해) 출력을 가질 수 있다.

일부 경우에는 위성(26)에 2개 이상의 순방향 신호 경로(500) 그룹이 있을 수 있다. 예를 들어 복수의 순방향 신호 경로(500)는 제1 편파(예: RHCP)의 포트에 결합된 입력을 가지는 한편, 다른 그룹은 피드(512 및 522)의 포트에 대해 서로 다른 편파 할당을 가질 수 있다. 예를 들어 그룹에 대한 다양한 구성에는 2개 그룹, 3개 그룹 또는 4개 그룹이 포함되며, 각 그룹은 서로 다른 편파 세트(예: {RHCP, RHCP}, {RHCP, LHCP}, {LHCP, RHCP}, 또는 {LHCP, LHCP})를 가질 수 있다. 또한 스위치(556)가 2개 이상의 출력을 갖는 경우, 순방향 신호 경로(500)의 각 그룹에 대한 임의의 편파 조합을 포함하여 그룹에 대한 추가 구성이 가능할 수 있다.

도 6은 역방향 링크 트랜스폰더(600)라고도 불리는 역방향 신호 경로(600)의 예를 도시한다. 역방향 신호 경로(600)는 도 2에 도시된 각각의 트랜스폰더(92)에 대한 예시적인 구현으로서 이해될 수 있다. 이러한 복수의 역방향 신호 경로(600)를 보유하는 위성(26)은 본 발명의 양상에 따른 동시 사용자 커버리지 다중 영역에 대해 역방향으로 단대단 빔포밍을 지원한다.

예시적인 역방향 신호 경로(600)는 피드(612) 또는 피드(620) 중 선택된 하나를 피드(632)에 결합한다. 피드(612)는 복수의 피드(610) 중 하나이고, 제1 사용자 링크 안테나 서브시스템(86-1)에 포함된 피드(84) 중 특정 피드(84)에 대응한다. 피드(622)는 복수의 피드(610) 중 하나이고 제2 사용자 링크 안테나 서브시스템(86-2)에 포함된 피드(84) 중 특정 피드(84)에 대응한다. 피드(632)는 복수의 피드(630) 중 하나이고 피더 링크 안테나 서브시스템(98)에 포함된 피드(96) 중 특정 피드(96)에 대응한다. 즉 역방향 신호 경로(600)는 제1 사용자 커버리지 영역(14-1)에 서비스를 제공하기 위한 제1 사용자 링크 안테나 서브시스템(86-1) 또는 제2 사용자 커버리지 영역(14-2)에 서비스를 제공하기 위한 제2 사용자 링크 안테나 서브시스템(86-2)에 할당될 수 있다.

그런 다음, 도 6의 맥락에서, 각각의 피드(610 및 620)는 사용자 커버리지 영역(14-1 및 14-2)의 사용자 단말(12)로부터 역방향 업링크 신호를 수신하는 데 사용되고, 피드(630)는 역방향 다운링크 신호를 복수의 액세스 노드(22)에 전송하는 데 사용된다. 리턴 신호 경로(600)는 피드(612 또는 622) 중 어느 하나가 도시된 리턴 링크 트랜스폰더(640)의 입력 단부에 결합될지를 제어함으로써 제1 사용자 커버리지 영역(14-1) 또는 제2 사용자 커버리지 영역(14-2) 중 하나에 할당 가능하다. 이러한 연결은 스위치(656)로 제어된다. 역방향 신호 경로(600)의 일부로서 도시되어 있지만, 스위치(656)는 선택기 서브시스템(644)의 일부, 예를 들어 도 2에 소개된 스위칭 회로(88)의 일부인 것으로 간주될 수 있다.

피드(612 및 622)는 편파될 수 있으며 LHCP 또는 RHCP 중 하나 또는 둘 모두를 제공할 수 있으며, 선택기 서브시스템(644)은 예를 들어 위에서 순방향 신호 경로(500)를 위해 설명된 라인을 따라 피드(612 및 622)로부터의 선택된 편파(들)에 대한 연결 제어를 포함할 수 있다. 역방향 링크 트랜스폰더(600)는 주파수 변환 및 필터링 회로(642), 채널 증폭기(643), 위상 편이기(645), 전력 증폭기(646)(예: 진행파 관 증폭기(TWTA), 고체 전력 증폭기(SSPA) 등) 및 고조파 필터(647)를 포함한다. 일부 구현에는 더 많거나 더 적은 구성 요소가 있을 수 있다. 예를 들어 주파수 변환기 및 관련 필터(642)는 업링크 및 다운링크 주파수가 다른 경우에 유용할 수 있다. 일례로서 각각의 역방향 링크 트랜스폰더(600)는 제1 주파수 범위에서 입력을 받고 제2 주파수 범위에서 출력할 수 있다.

도 4를 다시 참조하면 역방향 링크 트랜스폰더(600)의 입력단과 피드(612, 622) 사이의 연결은 역방향 수신 경로(410-1, 410-2) 중 해당하는 경로로 이해될 수 있다. 마찬가지로 역방향 링크 트랜스폰더(600)의 출력단과 피드(632) 사이의 결합성은 역방향 전송 경로(612) 중 하나로 이해될 수 있다.

도 7은 본 발명의 양상에 따른 동시 사용자 커버리지 다중 영역 단대단 빔포밍을 지원하는 단대단 통신 프로세서(705)의 블록도이다. 단대단 통신 프로세서(705)는 빔 신호 인터페이스(710), 단대단 빔포밍 프로세서(720), 단대단 릴레이 구성 관리자(730) 및 단대단 빔 형성 행렬 생성기(740)를 포함할 수 있다. 이들 모듈들의 각각 직접 또는 간접적으로 서로 통신할 수 있다(예를 들어, 하나 이상의 버스를 통해). 단대단 통신 프로세서(705)는 도 1에 도시된 네트워크 장치(64)의 양상을 예시할 수 있다.

단대단 통신 프로세서(705)는 다중 수신/송신 신호 경로를 포함하는 단대단 릴레이 역할을 하는 위성(26)을 통해 액세스 노드 클러스터와 다중 사용자 단말(12) 사이의 통신을 제공하도록 구성될 수 있다. 액세스 노드 클러스터는 액세스 노드 영역(120) 내에 지리적으로 분산된 다수의 액세스 노드(22)를 포함할 수 있다. 다수의 사용자 단말(12)은 위성(26)의 제1 사용자 링크 안테나 서브시스템(44-1)이 조사하는 제1 사용자 커버리지 영역(14-1) 그리고 위성(26)의 제2 사용자 링크 서브시스템(44-2)이 조사하는 제2 사용자 커버리지 영역(14-2)에 걸쳐 지리적으로 분산될 수 있다. 위성(26)은 다수의 순방향 신호 경로, 예를 들어 순방향 신호 경로(500)를 가지며, 여기서 순방향 신호 경로(500) 중 적어도 일부는 제1 사용자 커버리지 영역(14-1) 또는 제2 사용자 커버리지 영역(14-2)에 동적으로 할당 가능하여, 예를 들면, K개의 순방향 빔(16) 중 몇 개가 제1 사용자 커버리지 영역(14-1)에 할당되고, K개의 순방향 빔(16) 중 몇 개가 제2 사용자 커버리지 영역(14-2)에 할당될지를 제어할 수 있다. 물론 3개 이상의 사용자 커버리지 영역(14)이 있을 수 있으며, 3개 이상의 사용자 커버리지 영역(14)에 걸쳐 빔 할당 제어가 수행될 수도 있다.

다운링크 통신의 경우, 빔 신호 인터페이스(710)는 사용자 단말(12)과의 통신을 위한 순방향 다운링크 사용자 데이터 스트림(62)을 포함하는 순방향 다운링크 빔 신호(715)(도 1에서 빔 신호(66)로 도시됨)를 수신할 수 있다. 빔 신호 인터페이스(710)는 빔 시그널링(725)에서 순방향 다운링크 빔 신호를 단대단 빔포밍 프로세서(720)에 전달할 수 있다.

단대단 릴레이 구성 관리자(730)는 단대단 릴레잉을 위한 위성(26)의 구성을 관리할 수 있다. 예를 들어 단대단 릴레이 구성 관리자(730)는 다수의 지리적 영역에 동시에 통신 서비스를 제공하기 위해 다중 안테나 중 하나에 개별적으로 선택적으로 결합될 수 있는 다중 안테나 및 다중 수신/송신 신호 경로를 갖는 위성(26)을 구성할 수 있다. 단대단 릴레이 구성 관리자(730)는 복수의 구성 중 하나에 따라 단대단 릴레이를 구성할 수 있다. 예를 들어 순방향 링크의 제1 구성의 경우 단대단 중계기의 다중 수신/송신 신호 경로의 제1 서브세트는 제1 안테나의 피드의 제1 서브세트와 제2 안테나의 피드의 제1 서브세트 사이에서 선택적으로 결합될 수 있으며, 단대단 릴레이의 다중 수신/송신 신호 경로의 제2 서브세트는 제1 안테나의 피드의 제2 서브세트와 제3 안테나의 피드의 제1 서브세트 사이에서 선택적으로 결합될 수 있다. 순방향 링크의 제2 구성의 경우 단대단 중계기의 다중 수신/송신 신호 경로의 제3 서브세트는 제1 안테나의 피드의 제3 서브세트와 제2 안테나의 피드의 제2 서브세트 사이에서 선택적으로 결합될 수 있으며, 단대단 릴레이의 다중 수신/송신 신호 경로의 제4 서브세트는 제1 안테나의 피드의 제4 서브세트와 제3 안테나의 피드의 제2 서브세트 사이에서 선택적으로 결합될 수 있다.

단대단 릴레이 구성 관리자(730)는 선택기 서브시스템을 구성하는 단대단 릴레이에 제어 신호(765)를 전송함으로써 단대단 릴레이를 구성할 수 있다. 단대단 릴레이 구성 관리자(730)는, 예를 들어, 적어도 부분적으로는 제1 사용자 커버리지 영역과 제2 사용자 커버리지 영역에 대한 상대적인 처리량 요구에 기초한 제1 구성을 위해서 제1 안테나 및 제2 안테나에 선택적으로 결합되는 단대단 릴레이의 다중 수신/송신 신호 경로의 분포를 결정할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 단대단 릴레이 구성 관리자(730)는 적어도 부분적으로는 액세스 노드 클러스터의 처리량에 기초한 제1 구성을 위해서 제1 안테나 및 제2 안테나와 선택적으로 결합되는 단대단 릴레이의 다중 수신/송신 신호 경로의 분포를 결정할 수 있다. 단대단 릴레이 구성 관리자(730)는 다수의 구성 사이에서 전환하도록 선택기 서브시스템을 구성할 수 있다. 예를 들어 단대단 릴레이 구성 관리자(730)는 단대단 릴레이를 제2 구성으로 구성할 수 있는데, 이 구성에서 단대단 릴레이의 다중 수신/송신 신호 경로의 제3 서브세트는 제3 안테나의 피드의 제3 서브세트의 포트와 제1 안테나의 피드의 제2 서브세트의 포트 사이에서 선택적으로 결합되고, 단대단 릴레이의 다중 수신/송신 신호 경로의 제4 서브세트는 제3 안테나의 피드의 제4 서브세트의 포트와 제2 안테나의 피드의 제2 서브세트의 포트 사이에서 선택적으로 결합된다.

상기 제1 구성에서 제1 안테나의 피드의 제1 서브세트는 제1 수량의 피드를 가질 수 있고, 제2 안테나의 피드의 제1 서브세트는 제2 수량의 피드를 가질 수 있다. 제2 구성에서 제1 안테나의 피드의 제2 서브세트는 제3 수량의 피드를 가질 수 있고, 제2 안테나의 피드의 제2 서브세트는 제4 수량의 피드를 가질 수 있다. 일부 예에서 피드의 제1 수량과 제2 수량의 합은 피드의 제3 수량과 제4 수량의 합과 동일하다. 선택기 서브시스템을 사용하여 다양한 편파 구성을 선택할 수 있다. 예를 들어 제1 구성에서 제1 안테나와 제2 안테나 각각은 제3 안테나를 통해 수신된 신호와 동일한 편파를 갖는 순방향 링크 신호를 전송하는 데 사용될 수 있다. 즉 제3 안테나의 피드의 제1 서브세트의 포트와 제2 안테나의 피드의 제1 서브세트의 포트는 제1 편파와 연결될 수 있고, 제3 안테나의 피드의 제2 서브세트의 포트와 제2 안테나의 피드의 제1 서브세트의 포트는 제1 편파와 연결될 수 있다.

아니면 제1 구성에서 제1 안테나 또는 제2 안테나 중 하나 이상은 제3 안테나를 통해 수신된 신호와 다른 편파를 갖는 순방향 링크 신호를 전송하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어 제3 안테나의 피드의 제1 서브세트의 포트와 제1 안테나의 피드의 제1 서브세트의 포트는 제1 편파와 연결될 수 있고, 제3 안테나의 피드의 제2 서브세트의 포트는 제1 편파와 연결되는 한편, 제2 안테나의 피드의 제1 서브세트의 포트는 제2 편파와 연결될 수 있다.

마찬가지로 제2 구성의 경우 제1 안테나 및 제2 안테나 각각은 제3 안테나를 통해서 수신된 신호와 같은 편파를 갖는 순방향 링크 신호를 전송하는 데 사용되거나, 제1 안테나 또는 제2 안테나 중 하나 이상이 제3 안테나를 통해서 수신된 신호와 다른 편파를 갖는 순방향 링크 신호를 전송하는 데 사용될 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 제1 구성 또는 제2 구성 중 하나의 경우, 제1 안테나 또는 제2 안테나 중 하나 또는 둘 다는 다중 편파를 갖는 순방향 링크 신호를 전송하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어 제1 구성 또는 제2 구성의 경우, 제1 안테나 또는 제2 안테나와 결합된 수신/송신 신호 경로의 서브세트는 다중 편파 안테나의 피드 포트와 결합될 수 있다. 따라서 통신 서비스는 순방향 다운링크에 대한 다수의 커버리지 영역을 동시에 조사하는 각각의 안테나에 대한 하나 이상의 편파를 갖는 순방향 업링크에서의 단일 편파를 사용하여 제공될 수 있다.

단대단 릴레이 구성 관리자(730)는 또한 다수의 역방향 링크 구성 사이를 전환하도록 선택기 서브시스템을 구성할 수 있다. 예를 들어 제1 역방향 링크 구성의 경우 단대단 릴레이의 다중 수신/송신 신호 경로 중 제3 서브세트는 제1 안테나 피드의 제2 서브세트의 포트와 제3 안테나의 피드의 제3 서브세트의 포트 사이에서 선택적으로 결합될 수 있으며, 단대단 릴레이의 다중 수신/송신 신호 경로의 제4 서브세트는 제2 안테나의 피드의 제2 서브세트의 포트와 제3 안테나의 피드의 제4 서브세트의 포트 사이에서 선택적으로 결합될 수 있다. 하나 이상의 추가 역방향 링크 구성은 제1 안테나, 제2 안테나 및 제3 안테나의 피드의 다양한 배열 사이에 선택적으로 결합된 단대단 릴레이의 다중 수신/송신 신호 경로의 다양한 서브세트의 입력을 포함할 수 있다.

일부 예에서 단대단 릴레이 구성 관리자(730)는 적어도 부분적으로 제1 사용자 커버리지 영역 및 제2 사용자 커버리지 영역에 대한 상대적인 처리량 요구에 기초하는 제1 구성에 대해 (예: 다운링크 또는 역방향 링크를 위해서) 제1 안테나 및 제2 안테나와 선택적으로 결합된 단대단 릴레이의 다중 수신/송신 신호 경로의 분포를 결정할 수 있다. 일부 예에서 단대단 릴레이 구성 관리자(730)는 적어도 부분적으로 액세스 노드 클러스터의 처리량에 기초하는 제1 구성에 대해 제1 안테나 및 제2 안테나와 선택적으로 결합된 단대단 릴레이의 다중 수신/송신 신호 경로의 분포를 결정할 수 있다. 일부 예에서, 하나의 안테나에 대한 특정 조사 영역에 걸친 용량 요구는 불균일할 수 있으며, 따라서 전송 경로의 빔포밍 구성 및 선택은 조사 영역 내 영역에서의 용량 요구에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어 조사 영역의 한 부분에서 더 많은 용량이 필요한 경우, 해당 조사 영역의 다른 부분에 비해 해당 부분의 용량을 향상시키기 위해 해당 부분으로 향하는 더 많은 피드가 선택될 수 있다. 단대단 릴레이 구성 관리자(730)는 수신/송신 신호 경로(735)의 구성을 단대단 빔포밍 행렬 생성기(740)에 제공할 수 있다. 수신/송신 신호 경로(735)의 구성은, 예를 들어, 제1 구성에 대한 제1 순방향 링크 빔 가중치 행렬 및 제2 구성에 대한 제2 순방향 링크 빔 가중치 행렬을 포함할 수 있다.

단대단 빔포밍 행렬 생성기(740)는 다수의 커버리지 영역을 동시에 조사하는 다수의 안테나를 갖는 단대단 릴레이를 통해 순방향 링크 및 역방향 링크 통신을 위한 빔포밍 행렬(745)을 생성할 수 있다. 예를 들어 단대단 빔포밍 행렬 생성기(740)는 제1 구성에 대해, 단대단 릴레이를 통해 복수의 액세스 노드로부터 복수의 사용자 단말로의 송신의 단대단 빔포밍을 위한 제1 순방향 링크 빔 가중치 행렬을 식별할 수 있다. 단대단 빔포밍 행렬 생성기(740)는 제1 구성에 대한 추가적인 순방향 링크 빔 가중치 행렬을 식별할 수 있다. 예를 들어 단대단 빔포밍 행렬 생성기(740)는 제1 구성에 대한 순방향 링크 빔 가중치 행렬의 제1 세트를 식별할 수 있고, 단대단 빔포밍 프로세서(720)는 순방향 링크 빔 가중치 행렬의 제1 세트 중 하나 이상을 적용할 수 있다(예: 순방향 링크 빔 가중치 행렬의 제1 세트의 적어도 한 서브세트를 통한 순환, 또는 다양한 빔 내의 수요와 같은 요인에 기초하여 순방향 링크 빔 가중치 행렬의 제1 세트 중 하나 이상을 선택하여). 또한 단대단 빔포밍 행렬 생성기(740)는 제2 구성에 대해 단대단 릴레이를 통한 복수의 액세스 노드로부터 복수의 사용자 단말로의 전송의 단대단 빔포밍을 위한 제2 순방향 링크 빔 가중치 행렬을 식별할 수 있다. 순방향 링크 및 역방향 링크 빔포밍 행렬은 단대단 릴레이 구성 관리자(730)에 의해 결정된 수신/송신 신호 경로(735)(예: 순방향 링크 또는 역방향 링크)의 구성에 기초하여 생성될 수 있다. 단대단 빔포밍 행렬 생성기(740)는 제2 구성에 대한 추가적인 순방향 링크 또는 역방향 링크 빔 가중치 행렬을 식별할 수 있다. 예를 들어 단대단 빔포밍 행렬 생성기(740)는 제2 구성에 대한 순방향 링크 빔 가중치 행렬의 제2 세트를 식별할 수 있고, 단대단 빔포밍 프로세서(720)는 순방향 링크 빔 가중치 행렬의 제2 세트 중 하나 이상을 적용할 수 있다(예: 순방향 링크 빔 가중치 행렬의 제2 세트의 적어도 한 서브세트를 통한 순환, 또는 다양한 빔 내의 수요와 같은 요인에 기초하여 순방향 링크 빔 가중치 행렬의 제2 세트 중 하나 이상을 선택하여). 단대단 릴레이 구성 관리자(730)는 단대단 릴레이의 다중 수신/송신 신호 경로의 추가 구성을 결정할 수 있고, 단대단 빔포밍 행렬 생성기(740)는 추가 구성에 대한 순방향 링크 또는 역방향 링크 빔 가중치 행렬의 추가 세트를 식별할 수 있다.

단대단 빔포밍 프로세서(720)는 빔포밍 행렬(745)을 수신하고 순방향 링크 및 역방향 링크 신호를 위한 해당 빔포밍 행렬(745)을 적용하여 액세스 노드별 신호(755)를 획득하거나 처리할 수 있다. 예를 들어 단대단 빔포밍 프로세서(720)는 복수의 액세스 노드에 의한 전송을 위해 각각의 액세스 노드별 순방향 링크 신호의 제1 세트를 생성할 수 있으며, 각각의 액세스 노드별 순방향 링크 신호는 제1 구성에 대한 제1 순방향 링크 빔 가중치 행렬에 따른 각각의 순방향 빔포밍 가중치에 의해 가중된 순방향 링크 빔 신호의 제1 세트의 적어도 한 개 서브세트의 각 순방향 링크 빔 신호의 복합을 포함한다. 단대단 빔 형성 프로세서(720)는 제1 구성에 대해 동일하거나 다른 빔 형성 행렬을 사용하여 추가 기간 동안 순방향 링크 및 역방향 링크 신호에 대한 빔 형성 행렬을 적용할 수 있다. 또한 단대단 빔포밍 프로세서(720)는 복수의 액세스 노드에 의한 전송을 위해 각각의 액세스 노드별 순방향 링크 신호의 제2 세트를 생성할 수 있으며, 각각의 액세스 노드별 순방향 링크 신호는 제2 구성에 대한 제2 순방향 링크 빔 가중치 행렬에 따른 각각의 순방향 빔포밍 가중치에 의해 가중된 순방향 링크 빔 신호의 제2 세트의 각 순방향 링크 빔 신호의 복합을 포함한다.

또한 단대단 빔포밍 프로세서(720)는 복수의 액세스 노드에서 수신된 각각의 역방향 링크 신호에 역방향 링크 빔 가중치 행렬을 적용하여 복수의 사용자 단말의 제1 및 제2 서브세트와 연결된 각 역방향 링크 데이터 스트림을 획득한다. 단대단 빔포밍 프로세서(720)는 제2 구성에 대해 동일하거나 다른 빔포밍 행렬을 사용하여 추가 기간 동안 순방향 링크 및 역방향 링크 신호에 대한 빔포밍 행렬을 적용할 수 있다. 해당 역방향 링크 신호 각각은 단대단 릴레이의 다중 수신/송신 신호 경로의 제3 서브세트 중 적어도 하나 그리고 단대단 릴레이의 다중 수신/송신 신호 경로의 제4 서브세트의 적어도 하나로 릴레이되는 신호의 복합을 포함할 수 있다.

도 8은 일 실시예에 따른 제어기(800)의 블록도이다. 제어기(800)는 본 발명의 양상에 따른 동시 사용자 커버리지 다중 영역 단대단 빔포밍을 지원한다. 제어기(800)는 단대단 통신 프로세서(805), 프로세서(810), 메모리(815) 및 통신 인터페이스(840)를 포함할 수 있다. 이들 구성 요소 각각은 하나 이상의 버스(835)를 통해 직접적으로 또는 간접적으로 서로 통신할수 있다. 제어기(800)는 지상 세그먼트(24)의 네트워크 장치(64) 중 하나에 구현될 수 있거나 위성(26)에 구현될 수 있거나, 아니면 지상 세그먼트(24)와 위성(26) 사이에 분산될 수 있다.

메모리(815)는 임의 접근 기억 장치(random access memory, RAM) 및/또는 읽기 전용 기억 장치(read-only memory, ROM)을 포함할 수 있다. 메모리(815)는 운영 체제(OS)(820)(예: Linux 또는 Windows 커널을 기반으로 구축됨)를 저장할 수 있다. 메모리(815)는 또한 실행될 때 프로세서(810)가 다양한 자체 안테나 패턴에 따라 통신 서비스를 제공하는 것과 관련해서 본원에 설명된 다양한 기능을 수행하도록 구성된 명령을 포함해서 컴퓨터 판독 가능, 컴퓨터 실행 가능 코드(825)를 저장할 수 있다. 아니면 코드(825)는 프로세서(810)에 의해 직접적으로 실행 가능하지 않을 수 있지만, 제어기(800)가 (예: 컴파일되고 실행될 때) 본 명세서에 설명된 기능 중 하나 이상을 수행하도록 구성될 수 있다.

제어기(800)는 본 명세서에 기술된 바와 같이 동시 사용자 커버리지 다중 영역 단대단 빔포밍을 지원하기 위해 통신 위성의 하나 이상의 측면을 관리할 수 있는 단대단 통신 프로세서(805)를 포함할 수 있다. 통신 서비스는 예를 들어 통신 인터페이스(840)를 통해 제공될 수 있다.

통신 서비스 관리자로서 동작하는 단대단 통신 프로세서(805), 프로세서(810), 메모리(815) 및/또는 통신 인터페이스(840)을 포함하는 제어기(800)는 범용 프로세서, 디지털 신호 프로세서(DSP), 주문형 집적 회로(ASIC), 필드 프로그래밍가능 게이트 어레이(FPGA) 또는 본원에 설명된 기능들을 수행하도록 설계된 다른 프로그래밍 가능한 논리 소자, 이산 게이트 또는 트랜지스터 로직, 이산 하드웨어 컴포넌트 또는 이들의 임의의 조합으로 구현되거나 수행될 수 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서일 수 있지만, 대안적으로, 프로세서는 임의의 종래의 프로세서, 제어기, 마이크로제어기, 또는 상태 머신(state machine)일 수 있다. 프로세서(800)는 컴퓨팅 소자들의 조합, 예를 들면, DSP 및 마이크로프로세서의 조합, 다중 마이크로프로세서의 조합, DSP 코어, 통합 메모리, 이산 메모리와 연계된 하나 이상의 마이크로프로세서, 또는 기타 유사한 구성으로 구현될 수 있다.

도 9는 본 발명의 양상에 따른 동시 사용자 커버리지 다중 영역 단대단 빔포밍을 지원하는 방법(900)의 한 실시예의 흐름도이다. 방법(900)의 동작은 본원에 기술된 바와 같이 복수의 안테나 또는 그 구성 요소를 포함하는 통신 위성을 위한 제어기로 구현될 수 있다. 일부 예에서 제어기는 아래에서 설명되는 기능들을 수행하는 제어기의 기능 요소들을 제어하기 위한 한 세트의 명령을 실행할 수 있다. 추가적으로 또는 대안으로, 제어기는 특수 목적 하드웨어를 사용하여 아래에서 설명되는 기능들의 양상들을 수행할 수 있다.

방법(900)은 다중 수신/송신 신호 경로를 포함하는 단대단 릴레이를 통해 액세스 노드 클러스터와 복수의 사용자 단말 사이의 통신을 제공할 수 있으며, 여기서 액세스 노드 클러스터는 액세스 노드 영역 내에 지리적으로 분산된 복수의 액세스 노드를 포함하며, 복수의 사용자 단말은 제1 안테나가 조사하는 제1 사용자 커버리지 영역과 제2 안테나가 조사하는 제2 사용자 커버리지 영역에 걸쳐 지리적으로 분산되어 있으며, 단대단 릴레이의 다중 수신/송신 신호 경로는 액세스 노드 영역을 조사하는 제3 안테나의 피드와 결합된 입력 및 제1 안테나와 제2 안테나 사이에서 개별적으로 선택 가능한 출력을 갖는다.

905에서 제어기는 복수의 사용자 단말로의 송신을 위한 순방향 링크 사용자 데이터 스트림을 포함하는 순방향 링크 빔 신호의 제1 세트를 획득할 수 있다.

910에서 제어기는 제1 구성에 대해, 제3 안테나의 피드의 제1 서브세트의 포트와 제1 안테나의 피드의 제1 서브세트의 포트 사이에서 선택적으로 결합되는 단대단 릴레이의 다중 수신/송신 신호 경로의 제1 서브세트 그리고 제3 안테나의 피드의 제2 서브세트의 포트와 제2 안테나의 피드의 제1 서브세트의 포트 사이에서 선택적으로 결합되는 단대단 릴레이의 다중 수신/송신 신호 경로의 제2 서브세트를 구성할 수 있다. 제3 안테나의 피드의 제1 서브세트의 포트와 제2 안테나의 피드의 제1 서브세트의 포트는 제1 편파와 연결될 수 있고, 제3 안테나의 피드의 제2 서브세트의 포트와 제2 안테나의 피드의 제1 서브세트의 포트는 제1 편파와 연결될 수 있다. 아니면 제3 안테나의 피드의 제1 서브세트의 포트와 제1 안테나의 피드의 제1 서브세트의 포트는 제1 편파와 연결될 수 있고, 제3 안테나의 피드의 제2 서브세트의 포트는 제1 편파와 연결되고 제2 안테나의 피드의 제1 서브세트의 포트는 제2 편파와 연결될 수 있다.

적어도 부분적으로 제1 사용자 커버리지 영역과 제2 사용자 커버리지 영역에 대한 상대적인 처리량 요구에 기초하여 제1 구성에 대해서 제1 안테나 및 제2 안테나에 선택적으로 결합되는 단대단 릴레이의 다중 수신/송신 신호 경로의 분포를 결정할 수 있다. 적어도 부분적으로 액세스 노드 클러스터의 처리량에 기초하여 제1 구성에 대해서 제1 안테나 및 제2 안테나에 선택적으로 결합되는 단대단 릴레이의 다중 수신/송신 신호 경로의 분포를 결정할 수 있다.

915에서 제어기는 제1 구성에 대해 단대단 릴레이를 통해 복수의 액세스 노드로부터 복수의 사용자 단말로 향하는 전송의 단대단 빔포밍을 위한 제1 순방향 링크 빔 가중치 행렬을 식별할 수 있다. 제어기는 제1 구성에 대한 추가적인 순방향 링크 빔 가중치 행렬을 식별할 수 있다.

920에서 제어기는 복수의 액세스 노드에 의한 전송을 위해 각각의 액세스 노드별 순방향 링크 신호의 제1 세트를 생성할 수 있으며, 각각의 액세스 노드별 순방향 링크 신호는 제1 구성에 대한 제1 순방향 링크 빔 가중치 행렬에 따른 각각의 순방향 빔포밍 가중치에 의해 가중된 순방향 링크 빔 신호의 제1 세트 중 적어도 한 개 서브세트의 각 순방향 링크 빔 신호의 복합을 포함한다. 제어기는 제1 순방향 링크 빔 가중치 행렬 또는 추가 순방향 링크 빔 가중치 행렬을 사용하여 추가 기간 동안 각각의 액세스 노드별 순방향 링크 신호의 추가 세트를 생성할 수 있다.

925에서 복수의 액세스 노드는 각각의 액세스 노드별 순방향 링크 신호의 제1 세트를 단대단 릴레이로 전송할 수 있다. 단대단 릴레이의 수신/송신 신호 경로는 제1 사용자 커버리지 영역과 제2 사용자 커버리지 영역 내에서 동시에 빔을 형성하기 위해 각각의 액세스 노드별 순방향 링크 신호의 제1 세트를 릴레이할 수 있다.

따라서 방법(900)은 동시 사용자 커버리지 다중 영역 단대단 빔포밍을 지원할 수 있다. 방법(900)은 예시적인 구현을 논의하고, 방법(900)의 동작은 다른 구현들이 가능하도록 재배열되거나 달리 수정될 수 있다는 점에 유의한다. 예를 들어 일부 기재된 동작은 선택 사항일 수 있으며(예: 점선으로 된 상자 안의 동작, 선택 사항으로 설명된 동작 등), 여기서 선택적 작업은 특정 기준이 충족될 때 수행될 수 있고, 특정 구성에 따라 수행되거나, 간헐적으로 생략되거나 완전히 생략될 수 있다.

본원의 발명과 관련하여 설명된 다양한 예시적인 블록들 및 모듈들은 범용 프로세서, DSP, ASIC, FPGA, 또는 본원에 기재된 기능들을 수행하도록 설계된 다른 프로그래밍가능 로직 디바이스, 이산 게이트 또는 트랜지스터 로직, 이산 하드웨어 컴포넌트들, 또는 이들의 임의의 조합으로 구현 또는 수행될 수 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서일 수 있지만, 대안적으로, 프로세서는 임의의 종래의 프로세서, 제어기, 마이크로제어기, 또는 상태 머신(state machine)일 수 있다. 프로세서는 또한 컴퓨팅 디바이스의 조합(예: DSP와 마이크로프로세서의 조합, 다수의 마이크로프로세서, DSP 코어와 결합한 마이크로프로세서, 또는 임의의 다른 이러한 구성)으로 구현될 수 있다.

첨부된 도면들과 관련하여 앞서 제시된 상세 설명은 실시예를 상술하기 위한 것으로서 구현할 수 있는 또는 청구범위 내의 유일한 실시예에 해당하지 않는다. 용어 "예"는 본 설명에서 사용될 때 "예, 예시, 또는 예증으로서 기능하는"을 의미하고, "다른 실시예에 비해 선호되거나" "유리한 것"은 아니다. 상세한 설명은 기재된 기술에 대한 이해를 제공하기 위한 특정한 세부 사항을 포함한다. 이러한 기술은 그러한 특정한 세부 사항 없이 실시될 수 있다. 일부 경우에서 잘 알려진 구조들 및 장치들은 기재된 실시예의 개념을 모호하게 하는 것을 피하기 위해 블록도 형태로 도시되어 있다.

정보 및 신호들은 다양한 상이한 기술들 및 기법들 중 임의의 것을 사용하여 표현될 수 있다. 예를 들어 상기 설명 전반에 걸쳐 참조될 수 있는 데이터, 명령어, 커맨드, 정보, 신호, 비트, 기호, 및 칩은 전압, 전류, 전자기파, 자기장 또는 입자, 광학 필드 또는 입자, 또는 이들의 임의의 조합으로 표현될 수 있다.

본원에 기술된 기능은 다양한 재료, 특징, 모양, 크기 등을 사용하여 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 다른 예 및 구현들은 본 발명 및 첨부된 청구항의 범위에 속한다. 기능을 구현하는 특징은 또한 기능의 일부가 다른 물리적 위치에서 구현되도록 분산되는 것을 포함하여 다양한 위치에 물리적으로 위치될 수 있다. 또한, 청구범위를 포함하여 본 출원에 사용될 때, 항목 목록에서 사용된 "또는"(예를 들어, "적어도 하나" 또는 "하나 이상"과 같은 문구가 앞에 있는 항목 목록)은 이접 목록을 나타내고, 그래서, 예를 들어, "A, B 또는 C 중 적어도 하나"의 목록은 A 또는 B 또는 C 또는 AB 또는 AC 또는 BC 또는 ABC(즉, A 및 B 및 C)를 의미한다.

본원에서 전기 신호 경로 또는 노드를 언급할 때 사용된 "결합된(coupled)"이라는 용어는 직접적이든 간접적이든 전기적으로 연결된 것을 의미한다. 또한 전기 신호 경로 또는 노드를 언급할 때 "선택적으로 결합된"이라는 용어는 "선택적으로 결합된" 신호 경로 또는 노드를 결합하고, 하나 이상의 노드를 대체 노드 또는 신호 경로로부터 격리할 수 있는 스위치와 같은 하나 이상의 선택 가능한 요소를 통해서 직접적으로 또는 간접적으로 연결된 노드를 뜻한다.

컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체는 물론 컴퓨터 프로그램을 한 장소로부터 다른 장소로 전송하는 것을 촉진하는 모든 매체를 포함한다. 저장 매체는 범용 또는 특수 목적 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 이용 가능한 매체일 수 있다. 제한이 아닌 예로서, 컴퓨터 판독가능 매체들은 RAM, ROM, EEPROM, 플래시 메모리, CD-ROM 또는 다른 광학 디스크 스토리지, 자기 디스크 스토리지 또는 다른 자기 저장 디바이스들, 또는 명령어들 또는 데이터 구조들의 형태로 원하는 프로그램 코드 수단을 반송 또는 저장하는데 사용될 수 있고, 범용 또는 특수 목적 컴퓨터, 또는 범용 또는 특수 목적 프로세서에 의해 액세스될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다. 또한 어떤 연결도 컴퓨터-판독 가능 매체로 적절히 불릴 수 있다. 예를 들어 소프트웨어가 동축 케이블, 광섬유 케이블, 연선, 디지털 가입자 회선(DSL) 또는 적외선, 라디오 및 마이크로파와 같은 무선 기술을 사용하여 웹 사이트, 서버 또는 기타 원격 소스로부터 송신되는 경우, 이때, 동축 케이블, 광섬유 케이블, 연선, DSL 또는 적외선, 라디오 및 마이크로파와 같은 무선 기술은 매체의 정의에 포함된다. 본 명세서에서 사용되는 디스크(disk) 및 디스크(disc)는 컴팩트 디스크(CD), 레이저 디스크, 광 디스크, 디지털 다목적 디스크(DVD), 플로피 디스크 및 블루레이 디스크를 포함하며, 여기서 디스크(disk)들은 보통 자기적으로 데이터를 재생하고, 디스크(disc)들은 레이저로 광학적으로 데이터를 재생한다. 상기의 조합들은 컴퓨터-판독가능 매체의 범위 내에 포함된다.

본 발명은 통상의 기술자가 본원에 청구된 대상을 제작 또는 사용할 수 있도록 제공된다. 본 발명을 다양하게 수정할 수 있음은 통상의 기술자에게 자명할 것이며, 본원에 정의된 일반적 원리는 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 다른 변형들에도 적용될 수 있다. 따라서 본 발명은 본원에 기재된 예와 설계들로 제한되지 않으며, 본원에 개시된 원리와 신규한 특징들에 부합하는 가장 넓은 범위가 부여되어야 한다.

Claims

복수의 액세스 노드와 복수의 사용자 단말 간의 통신을 제공하기 위한 위성을 포함하는 위성 통신 시스템으로서, 상기 복수의 액세스 노드는 대응하는 액세스 노드 영역 내에 지리적으로 분산되어 있고, 상기 복수의 사용자 단말은 제1 사용자 커버리지 영역 및 제2 사용자 커버리지 영역 내에 지리적으로 분산되어 있으며, 상기 위성은
복수의 복합 입력 순방향 신호를 수신하기 위해서 상기 액세스 노드 영역을 조사하도록 구성된 복수의 피더 링크 구성 요소를 포함하되, 상기 복수의 복합 입력 순방향 신호 각각은 상기 복수의 피더 링크 구성 요소 중 대응하는 한 요소가 상기 복수의 액세스 노드로부터 복수의 순방향 업링크 신호의 중첩으로서 수신하는 것인 피더 링크 안테나 서브시스템;
복수의 순방향 신호 경로로서, 상기 복수의 순방향 신호 경로 각각은 상기 복수의 복합 입력 순방향 신호 중 각각의 신호를 획득하고 각각의 출력에서 복수의 순방향 복합 다운링크 신호 중 각각의 신호를 생성할 수 있도록 상기 복수의 피더 링크 구성 요소 중 각각의 요소와 결합되는 각각의 입력을 갖는 것인 복수의 순방향 신호 경로;
상기 제1 사용자 커버리지 영역을 조사하도록 구성된 복수의 제1 사용자 링크 구성 요소를 포함하는 제1 사용자 링크 안테나 서브시스템;
상기 제2 사용자 커버리지 영역을 조사하도록 구성된 복수의 제2 사용자 링크 구성 요소를 포함하되, 상기 제2 사용자 커버리지 영역은 상기 제1 사용자 커버리지 영역과 중첩되지 않는 것인 제2 사용자 링크 안테나 서브시스템; 및
제어 신호에 응답하여 상기 제1 사용자 링크 안테나 서브시스템과 상기 제2 사용자 링크 안테나 서브시스템 사이에서 상기 복수의 순방향 신호 경로를 동적으로 할당하도록 재구성 가능한 선택기 서브시스템으로서, 상기 선택기 서브시스템의 제1 구성에서, 상기 복수의 순방향 신호 경로의 제1 서브세트 중 각각의 출력이 상기 복수의 제1 사용자 링크 구성 요소의 제1 서브세트 중 각각의 요소와 선택적으로 결합되고, 상기 복수의 순방향 신호 경로의 제2 서브세트의 각각의 출력이 상기 복수의 제2 사용자 링크 구성 요소의 제1 서브세트 중 각각의 요소와 선택적으로 결합되는 것인 선택기 서브시스템을 포함하는 것인 위성 통신 시스템.
제1항에 있어서, 상기 선택기 서브시스템의 제2 구성에서, 상기 복수의 순방향 신호 경로의 제3 서브세트는 상기 복수의 제1 사용자 링크 구성 요소의 제2 서브세트의 각각의 요소와 결합된 각각의 출력을 갖고, 상기 복수의 순방향 신호 경로의 제4 서브세트는 상기 제2 사용자 링크 구성 요소의 제2 서브세트의 각각의 요소와 결합된 각각의 출력을 갖는 것인 위성 통신 시스템.
제2항에 있어서,
상기 제1 사용자 링크 구성 요소의 상기 제1 서브세트는 제1 개수의 상기 제1 사용자 링크 구성 요소이고, 상기 제1 사용자 링크 구성 요소의 상기 제2 서브세트는 제2 개수의 상기 제1 사용자 링크 구성 요소이며, 상기 제1 개수는 상기 제2 개수와 상이하고,
상기 제2 사용자 링크 구성 요소의 상기 제1 서브세트는 제3 개수의 상기 제2 사용자 링크 구성 요소이고, 상기 제2 사용자 링크 구성 요소의 상기 제2 서브세트는 제4 개수의 상기 제2 사용자 링크 구성 요소이며, 상기 제3 개수는 상기 제4 개수와 다른 것인 위성 통신 시스템.
제3항에 있어서, 상기 제1 개수와 상기 제2 개수의 합은 상기 제3 개수와 상기 제4 개수의 합과 동일한 것인 위성 통신 시스템.
제2항에 있어서, 상기 선택기 서브시스템의 상기 제1 구성은 상기 제1 사용자 커버리지 영역과 상기 제2 사용자 커버리지 영역 사이의 제1 용량 할당을 정의하고, 상기 선택기 서브시스템의 상기 제2 구성은 상기 제1 사용자 커버리지 영역과 상기 제2 사용자 커버리지 영역 사이의 제2 용량 할당을 정의하되, 상기 제2 용량 할당이 상기 제1 용량 할당과 다른 것인 위성 통신 시스템.
제2항에 있어서, 상기 제1 구성은 제1 빔 가중치 행렬에 대응하고, 상기 제2 구성은 상기 제1 빔 가중치 행렬과 다른 제2 빔 가중치 행렬에 대응하는 것인 위성 통신 시스템.
제1항에 있어서,
상기 복수의 제1 사용자 링크 구성 요소 중 상기 제1 서브세트는 상기 복수의 순방향 신호 경로 중 상기 제1 서브세트에 의해 생성된 상기 복수의 순방향 복합 다운링크 신호의 제1 서브세트를 전송하도록 구성되되, 상기 복수의 순방향 복합 다운링크 신호 중 상기 전송된 제1 서브세트가 중첩되어 상기 제1 사용자 커버리지 영역에서 제1 사용자 빔을 형성하는 데 기여하며;
상기 복수의 제2 사용자 링크 구성 요소 중 상기 제2 서브세트는 상기 복수의 순방향 신호 경로 중 상기 제2 서브세트로 생성된 상기 복수의 순방향 복합 다운링크 신호의 제2 서브세트를 전송하도록 구성되되, 상기 복수의 순방향 복합 다운링크 신호 중 상기 전송된 제2 서브세트가 중첩되어 상기 제2 사용자 커버리지 영역에서 제2 사용자 빔을 형성하는 데 기여하는 것인 위성 통신 시스템.
제7항에 있어서, 상기 복수의 순방향 업링크 신호 각각은 상기 제1 사용자 빔과 상기 제2 사용자 빔 둘 모두를 형성하는 데 기여하는 것인 위성 통신 시스템.
제7항에 있어서, 상기 제1 사용자 빔은 상기 제1 사용자 커버리지 영역 내의 상기 복수의 단말 중 제1 서브세트에 대한 제1 사용자 데이터 스트림에 대응하고, 상기 제2 사용자 빔은 상기 제2 사용자 커버리지 영역 내의 상기 복수의 단말 중 제2 서브세트에 대한 제2 사용자 데이터 스트림에 대응하는 것인 위성 통신 시스템.
제1항에 있어서, 상기 선택기 서브시스템은 상기 복수의 순방향 신호 경로의 출력에 결합된 복수의 순방향 링크 스위치를 포함하고, 상기 복수의 순방향 링크 스위치 각각은 상기 제어 신호에 응답하여 상기 복수의 순방향 신호 경로 중 한 경로의 각각의 출력을 제1 스위치 상태를 통해 상기 복수의 제1 사용자 링크 구성 요소 중 각각의 요소에 또는 제2 스위치 상태를 통해 상기 복수의 제2 사용자 링크 구성 요소 중 각각의 요소에 선택적으로 결합하며, 상기 선택기 서브시스템의 상기 제1 구성에서 상기 복수의 순방향 신호 경로의 상기 제1 서브세트의 각각의 출력에 결합된 상기 복수의 순방향 링크 스위치의 제1 서브세트는 상기 제1 스위치 상태에 있고, 상기 복수의 순방향 신호 경로의 상기 제2 서브세트의 각각의 출력에 결합된 상기 복수의 순방향 링크 스위치의 제2 서브세트는 상기 제2 스위치 상태에 있는 것인 위성 통신 시스템.
제1항에 있어서, 복수의 역방향 신호 경로를 더 포함하고, 상기 복수의 역방향 신호 경로 각각은 상기 피더 링크 구성 요소 중 각각의 요소와 결합된 각각의 출력을 갖되, 상기 선택기 서브시스템은 상기 제어 신호에 응답하여 상기 제1 사용자 링크 안테나 서브시스템 및 상기 제2 사용자 링크 안테나 서브시스템 중으로 상기 복수의 역방향 신호 경로를 동적으로 할당하도록 재구성 가능한 것인 위성 통신 시스템.
제11항에 있어서, 상기 선택기 서브시스템의 상기 제1 구성에서, 상기 복수의 역방향 신호 경로의 제1 서브세트의 각각의 출력은 상기 복수의 제1 사용자 링크 구성 요소의 제3 서브세트의 각각의 요소와 선택적으로 결합되고, 상기 복수의 역방향 신호 경로의 제2 서브세트의 각각의 출력은 상기 복수의 제2 사용자 링크 구성 요소의 제3 서브세트의 각각의 요소와 선택적으로 결합되는 것인 위성 통신 시스템.
제1항에 있어서, 상기 액세스 노드 영역은 상기 제1 사용자 커버리지 영역과 중첩되지 않고, 상기 제2 사용자 커버리지 영역과도 중첩되지 않는 것인 위성 통신 시스템.
제1항에 있어서, 순방향 빔 형성기를 더 포함하되, 상기 순방향 빔 형성기는,
순방향 빔 신호 입력; 및
상기 복수의 액세스 노드와 통신하고 단대단 순방향 빔 가중치의 한 세트에 따른 상기 순방향 빔 신호 입력의 각각의 가중치에 대응하는 복수의 단대단 빔 가중 순방향 업링크 신호 출력을 포함하는 것인 위성 통신 시스템.
제1항에 있어서, 상기 복수의 액세스 노드는 상기 복수의 순방향 업링크 신호를 사전 교정하여 상기 복수의 액세스 노드와 상기 위성 사이에 도입된 각각의 경로 지연 및 위상 편이를 보상하는 것인 위성 통신 시스템.
제1항에 있어서, 상기 선택기 서브시스템은 상기 제1 사용자 링크 안테나 서브시스템과 상기 제2 사용자 링크 안테나 서브시스템 사이에 상기 복수의 순방향 신호 경로를 동적으로 할당하여 상기 제1 사용자 커버리지 영역과 상기 제2 사용자 커버리지 영역 사이의 용량을 동적으로 할당하는 것인 위성 통신 시스템.
복수의 액세스 노드와 복수의 사용자 단말 사이에 통신을 제공하는 방법으로서, 상기 복수의 액세스 노드는 대응하는 액세스 노드 영역 내에 지리적으로 분산되어 있고, 상기 복수의 사용자 단말은 제1 사용자 커버리지 영역 및 제2 사용자 커버리지 영역 내에 지리적으로 분산되어 있되, 상기 방법은
위성의 피더 링크 안테나 서브시스템의 복수의 피더 링크 구성 요소를 통해 복수의 복합 입력 순방향 신호를 수신하는 단계로서, 상기 복수의 복합 입력 순방향 신호 각각을 상기 복수의 피더 링크 구성 요소 중 대응하는 한 요소가 상기 복수의 액세스 노드로부터 복수의 순방향 업링크 신호의 중첩으로서 수신하는 것인 단계;
제1 구성에서 상기 위성의 선택기 서브시스템을 구성하여 상기 피더 링크 안테나 서브시스템을 복수의 순방향 신호 경로를 통해서 제1 사용자 링크 안테나 서브시스템 및 제2 사용자 링크 안테나 서브시스템과 선택적으로 결합하며, 상기 복수의 순방향 신호 경로 각각은 상기 복수의 피더 링크 구성 요소의 각각의 요소와 결합되는 각각의 입력을 갖되, 상기 제1 구성에서 상기 복수의 순방향 경로의 제1 서브세트의 각각의 출력이 상기 제1 사용자 링크 안테나 서브시스템의 복수의 제1 사용자 링크 구성 요소 의 제1 서브세트의 각각의 요소와 선택적으로 결합되고, 상기 복수의 순방향 신호 경로의 제2 서브세트의 각각의 출력이 상기 제2 사용자 링크 안테나 서브시스템의 복수의 제2 사용자 링크 구성 요소의 제1 서브세트의 각각의 요소와 선택적으로 결합되는 것인 단계;
상기 복수의 복합 입력 순방향 신호로부터 상기 복수의 경로의 출력에서 복수의 순방향 복합 다운링크 신호를 생성하는 단계;
상기 제1 사용자 링크 안테나 서브시스템의 상기 복수의 제1 사용자 링크 구성 요소의 상기 제1 서브세트를 통해서 상기 복수의 순방향 신호 경로의 상기 제1 서브세트로 생성된 상기 복수의 순방향 복합 다운링크 신호의 제1 서브세트를 전송하여 상기 제1 사용자 커버리지 영역에서 복수의 제1 순방향 빔을 형성하는 데 기여하도록 하는 단계; 및
상기 제2 사용자 링크 안테나 서브시스템의 상기 복수의 제2 사용자 링크 구성 요소의 상기 제1 서브세트를 통해서 상기 복수의 순방향 신호 경로의 상기 제2 서브세트로 생성된 상기 복수의 순방향 복합 다운링크 신호의 제2 서브세트를 전송하여 상기 제2 사용자 커버리지 영역에서 복수의 제2 순방향 빔을 형성하는 데 기여하도록 하되, 상기 제2 사용자 커버리지 영역이 상기 제1 사용자 커버리지 영역과 중첩되지 않는 것인 단계를 포함하는 방법.
제17항에 있어서,
상기 위성의 상기 선택기 서브시스템을 상기 제1 구성에서 제2 구성으로 재구성하는 단계로서, 상기 제2 구성에서, 상기 복수의 순방향 신호 경로의 제3 서브세트는 상기 복수의 제1 사용자 링크 구성 요소의 제2 서브세트의 각각의 요소와 결합된 각각의 출력을 갖고, 상기 복수의 순방향 신호 경로의 제4 서브세트는 상기 제2 사용자 링크 구성 요소의 제2 서브세트의 각각의 요소를 갖는 것인 단계;
상기 제1 사용자 링크 안테나의 상기 복수의 제1 사용자 링크 구성 요소의 상기 제2 서브세트를 통해 상기 복수의 신호 경로의 상기 제3 서브세트로 생성된 상기 복수의 순방향 복합 다운링크 신호의 제3 서브세트를 전송하여 상기 제1 사용자 커버리지 영역에서 복수의 제3 순방향 빔을 형성하는 데 기여하도록 하는 단계; 및
상기 제2 사용자 링크 안테나 서브세트의 상기 복수의 제2 사용자 링크 구성 요소의 상기 제2 서브세트를 통해서 상기 복수의 순방향 신호 경로의 상기 제4 서브세트로 생성된 상기 복수의 순방향 복합 다운링크 신호의 제4 서브세트를 전송하여 상기 제2 사용자 커버리지 영역에서 복수의 제4 순방향 빔을 형성하는 데 기여하도록 하는 단계를 더 포함하는 방법.
제18항에 있어서,
상기 제1 사용자 링크 구성 요소의 상기 제1 서브세트는 제1 개수의 상기 제1 사용자 링크 구성 요소이고, 상기 제1 사용자 링크 구성 요소의 상기 제2 서브세트는 제2 개수의 상기 제1 사용자 링크 구성 요소이며, 상기 제1 개수는 상기 제2 개수와 상이하고,
상기 제2 사용자 링크 구성 요소의 상기 제1 서브세트는 제3 개수의 상기 제2 사용자 링크 구성 요소이고, 상기 제2 사용자 링크 구성 요소의 상기 제2 서브세트는 제4 개수의 상기 제2 사용자 링크 구성 요소이며, 상기 제3 개수는 상기 제4 개수와 다른 것인 방법.
제19항에 있어서, 상기 제1 개수와 상기 제2 개수의 합은 상기 제3 개수와 상기 제4 개수의 합과 동일한 것인 방법.
제18항에 있어서, 상기 선택기 서브시스템의 상기 제1 구성은 상기 제1 사용자 커버리지 영역과 상기 제2 사용자 커버리지 영역 사이의 제1 용량 할당을 정의하고, 상기 선택기 서브시스템의 상기 제2 구성은 상기 제1 사용자 커버리지 영역과 상기 제2 사용자 커버리지 영역 사이의 제2 용량 할당을 정의하되, 상기 제2 용량 할당이 상기 제1 용량 할당과 다른 것인 방법.
제18항에 있어서, 상기 제1 구성은 제1 빔 가중치 행렬에 대응하고, 상기 제2 구성은 상기 제1 빔 가중치 행렬과 다른 제2 빔 가중치 행렬에 대응하는 것인 방법.
제17항에 있어서,
상기 복수의 제1 사용자 링크 구성 요소 중 상기 제1 서브세트는 상기 복수의 순방향 신호 경로 중 상기 제1 서브세트에 의해 생성된 상기 복수의 순방향 복합 다운링크 신호의 제1 서브세트를 전송하도록 구성되되, 상기 복수의 순방향 복합 다운링크 신호 중 상기 전송된 제1 서브세트가 중첩되어 상기 제1 사용자 커버리지 영역에서 제1 사용자 빔을 형성하는 데 기여하며;
상기 복수의 제2 사용자 링크 구성 요소 중 상기 제2 서브세트는 상기 복수의 순방향 신호 경로 중 상기 제2 서브세트로 생성된 상기 복수의 순방향 복합 다운링크 신호의 제2 서브세트를 전송하도록 구성되되, 상기 복수의 순방향 복합 다운링크 신호 중 상기 전송된 제2 서브세트가 중첩되어 상기 제2 사용자 커버리지 영역에서 제2 사용자 빔을 형성하는 데 기여하는 것인 방법.
제23항에 있어서, 상기 복수의 순방향 업링크 신호 각각은 상기 제1 사용자 빔과 상기 제2 사용자 빔 둘 모두를 형성하는 데 기여하는 방법.
제23항에 있어서, 상기 제1 사용자 빔은 상기 제1 사용자 커버리지 영역 내의 상기 복수의 단말 중 제1 서브세트에 대한 제1 사용자 데이터 스트림에 대응하고, 상기 제2 사용자 빔은 상기 제2 사용자 커버리지 영역 내의 상기 복수의 단말 중 제2 서브세트에 대한 제2 사용자 데이터 스트림에 대응하는 것인 방법.
제17항에 있어서, 상기 제1 구성에서 상기 위성의 상기 선택기 서브시스템을 구성하는 단계는,
제1 스위치 상태에서, 상기 복수의 순방향 신호 경로의 상기 제1 서브세트의 각각의 출력에 결합된 복수의 순방향 링크 스위치의 제1 서브세트를 구성하여, 상기 복수의 순방향 신호 경로의 상기 제1 서브세트 각각의 상기 각각의 출력이 상기 복수의 제1 사용자 링크 구성 요소의 각각의 요소와 선택적으로 결합되도록 하는 단계; 및
제2 스위치 상태에서, 상기 복수의 순방향 신호 경로의 상기 제2 서브세트의 각각의 출력에 결합된 복수의 순방향 링크 스위치의 제2 서브세트를 구성하여, 상기 복수의 순방향 신호 경로의 상기 제2 서브세트 각각의 상기 각각의 출력이 상기 복수의 제2 사용자 링크 구성 요소의 각각의 요소와 선택적으로 결합되도록 하는 단계를 포함하는 것인 방법.
제17항에 있어서, 상기 제1 구성에서 상기 위성의 상기 선택기 서브시스템을 구성하는 단계는 상기 제1 및 제2 사용자 링크 안테나 서브시스템을 상기 피더 링크 안테나 서브시스템과 선택적으로 결합하도록 복수의 역방향 신호 경로를 구성하는 단계를 포함하는 것인 방법.
제27항에 있어서, 상기 선택기 서브시스템의 상기 제1 구성에서, 상기 복수의 역방향 신호 경로의 제1 서브세트의 각각의 출력은 상기 복수의 제1 사용자 링크 구성 요소의 제3 서브세트의 각각의 요소와 선택적으로 결합되고, 상기 복수의 역방향 신호 경로의 제2 서브세트의 각각의 출력은 상기 복수의 제2 사용자 링크 구성 요소의 제3 서브세트의 각각의 요소와 선택적으로 결합되는 것인 방법.
제17항에 있어서, 상기 액세스 노드 영역은 상기 제1 사용자 커버리지 영역과 중첩되지 않고, 상기 제2 사용자 커버리지 영역과도 중첩되지 않는 것인 위성 통신 시스템.
제17항에 있어서,
순방향 빔 신호 입력을 획득하는 단계; 및
상기 복수의 액세스 노드와 통신하고 단대단 순방향 빔 가중치의 한 세트에 따른 상기 순방향 빔 신호 입력의 각각의 가중치에 대응하는 복수의 단대단 빔 가중 순방향 업링크 신호 출력을 생성하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
제17항에 있어서, 상기 복수의 액세스 노드에서 상기 복수의 순방향 업링크 신호를 사전 교정하여 상기 복수의 액세스 노드와 상기 위성 사이에 도입된 각각의 경로 지연 및 위상 편이를 보상하는 단계를 더 포함하는 방법.
제17항에 있어서, 상기 선택기 서브시스템을 구성하는 단계는 상기 제1 사용자 커버리지 영역과 상기 제2 사용자 커버리지 영역 사이에 용량을 동적으로 할당하는 것인 방법.