(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
衛星を介して通信を実行する方法において、
前記衛星搭載の少なくとも１つの指向性アンテナを用いるハブ−スポークスポットビーム群を提供するステップであって、前記ハブ−スポークスポットビーム群が、ゲートウェイ端末を包含する位置を照射する少なくとも１つの固定位置スポットビーム、および少なくとも１つのユーザー端末を包含する位置を照射する少なくとも１つの他の固定位置スポットビームを備え、前記衛星が、前記ハブ−スポークスポットビーム群に関連付けられた経路を含む、ステップと、
受信ビーム切替パターンに従い、少なくとも１つの受信側スイッチを連続的に切替えて、前記経路の入力端を前記ハブ−スポークスポットビーム群内の異なるスポットビームに接続するステップと、
送信ビーム切替パターンに従い、少なくとも１つの送信側スイッチを連続的に切替えて、前記経路の出力端を前記ハブ−スポークスポットビーム群内の異なるスポットビームに接続するステップと
を備え
前記受信ビーム切替パターンおよび前記送信ビーム切替パターンが、１フレームにわたり同期化されて前記フレームの持続期間中に前記経路に沿って順方向トラフィックおよび戻りトラフィックの両方を確立し、前記順方向トラフィックが前記ゲートウェイ端末から前記少なくとも１つのユーザー端末に送られ、前記戻りトラフィックが前記少なくとも１つのユーザー端末から前記ゲートウェイ端末に送られ、
前記フレームの第１の時間区間が順方向トラフィックのサポートに用いられ、前記フレームの第２の時間区間が戻りトラフィックのサポートに用いられ、前記第１および第２の区間が、順方向容量と戻り容量の所望の比率に基づいて選択される
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記受信ビーム切替パターンおよび前記送信ビーム切替パターンが、複数の連続的なフレームの各々で反復されることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、前記少なくとも１つの固定位置スポットビームにより照射され、且つ前記ゲートウェイ端末を包含する位置が、少なくとも１つのユーザー端末をも含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法において、前記衛星が、対応するハブ−スポークスポットビーム群が各々に関連付けられた複数の経路を含み、経路および対応するハブ−スポークスポットビーム群の各々について、
受信ビーム切替パターンに従い少なくとも１つの受信側スイッチが連続的に切替えられ、送信ビーム切替パターンに従い少なくとも１つの送信側スイッチが連続的に切替えられて、前記フレームの持続期間中に前記経路に沿って順方向トラフィックおよび戻りトラフィックの両方を確立し、
前記フレームの第１の時間区間が順方向トラフィックのサポートに用いられ、前記フレームの第２の時間区間が戻りトラフィックのサポートに用いられ、前記第１および第２の区間が、順方向容量と戻り容量の所望の比率に基づいて選択されることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法において、前記ハブ−スポークスポットビーム群に関連付けられた経路が受信器および送信器を含むことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法において、前記受信器が低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）を含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項５に記載の方法において、前記送信器が高出力増幅器（ＨＰＡ）を含むことを特徴とする方法。
【請求項８】
ゲートウェイ端末と、
少なくとも１つのユーザー端末と、
前記ゲートウェイ端末および前記少なくとも１つのユーザー端末に結合された衛星とを含む衛星通信システムにおいて、
前記衛星が、
少なくとも１つの指向性アンテナおよび前記少なくとも１つの指向性アンテナに結合された経路であって、前記ゲートウェイ端末を包含する位置を照射する少なくとも１つの固定位置スポットビーム、および前記少なくとも１つのユーザー端末を包含する位置を照射する少なくとも１つの他の固定位置スポットビームを含むハブ−スポークスポットビーム群に関連付けられた経路と、
前記経路の入力端に結合された少なくとも１つの受信側スイッチであって、受信ビーム切替パターンに従い連続的に切替を実行して前記経路の入力端を前記ハブ−スポークスポットビーム群内の異なるスポットビームに接続すべく構成された少なくとも１つの受信側スイッチと、
前記経路の出力端に結合された少なくとも１つの送信側スイッチであって、送信ビーム切替パターンに従い連続的に切替を実行して前記経路の出力端を前記ハブ−スポークスポットビーム群内の異なるスポットビームに接続すべく構成された少なくとも１つの送信側スイッチとを含み、
前記受信ビーム切替パターンおよび送信ビーム切替パターンが１フレームにわたり同期化されて、前記フレームの持続期間中に前記経路に沿って順方向トラフィックおよび戻りトラフィックの両方を確立し、前記順方向トラフィックが前記ゲートウェイ端末から前記少なくとも１つのユーザー端末に送られ、前記戻りトラフィックが前記少なくとも１つのユーザー端末から前記ゲートウェイ端末に送られ、
前記フレームの第１の時間区間が順方向トラフィックのサポートに用いられ、前記フレームの第２の時間区間が戻りトラフィックのサポートに用いられ、前記第１および第２の区間が、順方向容量と戻り容量の所望の比率に基づいて選択されることを特徴とする衛星通信システム。
【請求項９】
請求項８に記載の衛星通信システムにおいて、前記受信ビーム切替パターンおよび送信ビーム切替パターンが、複数の連続的なフレームの各々で反復されることを特徴とする衛星通信システム。
【請求項１０】
請求項８に記載の衛星通信システムにおいて、前記少なくとも１つの固定位置スポットビームにより照射され、且つ前記ゲートウェイ端末を包含する位置が、少なくとも１つのユーザー端末をも含むことを特徴とする衛星通信システム。
【請求項１１】
請求項８に記載の衛星通信システムにおいて、前記衛星が、対応するハブ−スポークスポットビーム群が各々に関連付けられた複数の経路を含み、経路および対応するハブ−スポークスポットビーム群の各々について、
受信ビーム切替パターンに従い少なくとも１つの受信側スイッチが連続的に切替えられ、送信ビーム切替パターンに従い少なくとも１つの送信側スイッチが連続的に切替えられて、前記フレームの持続期間中に前記経路に沿って順方向トラフィックおよび戻りトラフィックの両方を確立し、
前記フレームの第１の時間区間が順方向トラフィックのサポートに用いられ、前記フレームの第２の時間区間が戻りトラフィックのサポートに用いられ、前記第１および第２の区間が、順方向容量と戻り容量の所望の比率に基づいて選択されることを特徴とする衛星通信システム。
【請求項１２】
請求項８に記載の衛星通信システムにおいて、前記衛星が更に、各々が前記少なくとも１つの受信側スイッチの入力端を前記ハブ−スポークスポットビーム群内の異なるスポットビームに接続する１つまたは複数の低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）を含むことを特徴とする衛星通信システム。
【請求項１３】
請求項８に記載の衛星通信システムにおいて、前記少なくとも１つの受信側スイッチが複数のオンオフ制御可能な低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）として実装され、前記オンオフ制御可能なＬＮＡが、前記ハブ−スポークスポットビーム群内の異なるスポットビームに接続する入力端および少なくとも１つの結合器と組み合わされた出力端を有し、前記少なくとも１つの結合器が、前記経路の入力端に接続する出力端を有していることを特徴とする衛星通信システム。
【請求項１４】
請求項８に記載の衛星通信システムにおいて、前記ハブ−スポークスポットビーム群に関連付けられた前記経路が受信器および送信器を含むことを特徴とする衛星通信システム。
【請求項１５】
請求項１４に記載の衛星通信システムにおいて、前記受信器が低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）を含むことを特徴とする衛星通信システム。
【請求項１６】
請求項１４に記載の衛星通信システムにおいて、前記送信器が高出力増幅器（ＨＰＡ）を含むことを特徴とする衛星通信システム。
【請求項１７】
少なくとも１つの指向性アンテナと、
前記少なくとも１つの指向性アンテナに結合された経路であって、ゲートウェイ端末を包含する位置を照射する少なくとも１つの固定位置スポットビーム、および少なくとも１つのユーザー端末を包含する位置を照射する少なくとも１つの他の固定位置スポットビームを含むハブ−スポークスポットビーム群に関連付けられた経路と、
前記経路の入力端に結合された少なくとも１つの受信側スイッチであって、受信ビーム切替パターンに従い連続的に切替を実行して前記経路の入力端を前記ハブ−スポークスポットビーム群内の異なるスポットビームに接続すべく構成された少なくとも１つの受信側スイッチと、
前記経路の出力端に結合された少なくとも１つの送信側スイッチであって、送信ビーム切替パターンに従い連続的に切替を実行して前記経路の出力端を前記ハブ−スポークスポットビーム群内の異なるスポットビームに接続すべく構成された少なくとも１つの送信側スイッチとを含み、
前記受信ビーム切替パターンおよび送信ビーム切替パターンが１フレームにわたり同期化されて、前記フレームの持続期間中に前記経路に沿って順方向トラフィックおよび戻りトラフィックの両方を確立し、前記順方向トラフィックが前記ゲートウェイ端末から前記少なくとも１つのユーザー端末に送られ、前記戻りトラフィックが前記少なくとも１つのユーザー端末から前記ゲートウェイ端末に送られ、
前記フレームの第１の時間区間が順方向トラフィックのサポートに用いられ、前記フレームの第２の時間区間が戻りトラフィックのサポートに用いられ、前記第１および第２の区間が、順方向容量と戻り容量の所望の比率に基づいて選択される
ことを特徴とする通信衛星。
【請求項１８】
請求項１７に記載の通信衛星において、前記受信ビーム切替パターンおよび送信ビーム切替パターンが、複数の連続的なフレームの各々で反復されることを特徴とする通信衛星。
【請求項１９】
請求項１７に記載の通信衛星において、前記衛星が、対応するハブ−スポークスポットビーム群が各々に関連付けられた複数の経路を含み、経路および対応するハブ−スポークスポットビーム群の各々について、
受信ビーム切替パターンに従い少なくとも１つの受信側スイッチが連続的に切替えられ、送信ビーム切替パターンに従い少なくとも１つの送信側スイッチが連続的に切替えられて、前記フレームの持続期間中に前記経路に沿って順方向トラフィックおよび戻りトラフィックの両方を確立し、
前記フレームの第１の時間区間が順方向トラフィックのサポートに用いられ、前記フレームの第２の時間区間が戻りトラフィックのサポートに用いられ、前記第１および第２の区間が、順方向容量と戻り容量の所望の比率に基づいて選択されることを特徴とする通信衛星。
【請求項２０】
請求項１７に記載の通信衛星において、各々が前記少なくとも１つの受信側スイッチの入力端を前記ハブ−スポークスポットビーム群内の異なるスポットビームに接続する１つまたは複数の低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）を更に含むことを特徴とする通信衛星。
【請求項２１】
請求項１７に記載の通信衛星において、前記少なくとも１つの受信側スイッチが複数のオンオフ制御可能な低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）として実装され、前記オンオフ制御可能なＬＮＡが、前記ハブ−スポークスポットビーム群内の異なるスポットビームに接続する入力端および少なくとも１つの結合器と組み合わされた出力端を有し、前記少なくとも１つの結合器が、前記経路の入力端に接続する出力端を有していることを特徴とする通信衛星。
【請求項２２】
請求項１７に記載の通信衛星において、前記ハブ−スポークスポットビーム群に関連付けられた前記経路が受信器および送信器を含むことを特徴とする通信衛星。
【請求項２３】
請求項２２に記載の通信衛星において、前記受信器が低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）を含むことを特徴とする通信衛星。
【請求項２４】
請求項２２に記載の通信衛星において、前記送信器が高出力増幅器（ＨＰＡ）を含むことを特徴とする通信衛星。
【請求項２５】
衛星搭載の少なくとも１つの指向性アンテナを用いるハブ−スポークスポットビーム群であって、ゲートウェイ端末を包含する位置を照射する少なくとも１つの固定位置スポットビーム、および少なくとも１つのユーザー端末を包含する位置を照射する少なくとも１つの他の固定位置スポットビームを含むハブ−スポークスポットビーム群を含む通信衛星において、
前記衛星が、前記ハブ−スポークスポットビーム群に関連付けられた経路と、
受信ビーム切替パターンに従い、前記経路の入力端を前記ハブ−スポークスポットビーム群内の異なるスポットビームに接続する手段と、
送信ビーム切替パターンに従い、前記経路の出力端を前記ハブ−スポークスポットビーム群内の異なるスポットビームに接続する手段とを含み、
前記受信ビーム切替パターンおよび送信ビーム切替パターンが、１フレームにわたり同期化されて前記フレームの持続期間中に前記経路に沿って順方向トラフィックおよび戻りトラフィックの両方を確立し、前記順方向トラフィックが前記ゲートウェイ端末から前記少なくとも１つのユーザー端末に送られ、前記戻りトラフィックが前記少なくとも１つのユーザー端末から前記ゲートウェイ端末に送られ、
前記フレームの第１の時間区間が順方向トラフィックのサポートに用いられ、前記フレームの第２の時間区間が戻りトラフィックのサポートに用いられ、前記第１および第２の区間が、順方向容量と戻り容量の所望の比率に基づいて選択される
ことを特徴とする通信衛星。
【請求項２６】
請求項２５に記載の通信衛星において、前記受信ビーム切替パターンおよび送信ビーム切替パターンが、複数の連続的なフレームの各々で反復されることを特徴とする通信衛星。
【請求項２７】
請求項２５に記載の通信衛星において、前記衛星が、対応するハブ−スポークスポットビーム群が各々に関連付けられた複数の経路を含み、経路および対応するハブ−スポークスポットビーム群の各々について、
受信ビーム切替パターンに従い少なくとも１つの受信側スイッチが連続的に切替えられ、送信ビーム切替パターンに従い少なくとも１つの送信側スイッチが連続的に切替えられて、前記フレームの持続期間中に前記経路に沿って順方向トラフィックおよび戻りトラフィックの両方を確立し、
前記フレームの第１の時間区間が順方向トラフィックのサポートに用いられ、前記フレームの第２の時間区間が戻りトラフィックのサポートに用いられ、前記第１および第２の区間が、順方向容量と戻り容量の所望の比率に基づいて選択される
ことを特徴とする通信衛星。
【請求項２８】
請求項２５に記載の通信衛星において、前記ハブ−スポークスポットビーム群に関連付けられた前記経路が受信器および送信器を含むことを特徴とする通信衛星。
【請求項２９】
請求項２８に記載の通信衛星において、前記受信器が低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）を含むことを特徴とする通信衛星。
【請求項３０】
請求項２８に記載の通信衛星において、前記送信器が高出力増幅器（ＨＰＡ）を含むことを特徴とする通信衛星。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願との相互参照
本出願は、米国仮特許出願第６１／５１３，３１７号明細書（２０１１年７月２９日出願）、第６１／５６８，５６９号明細書（２０１１年１２月８日出願）、第６１／５６８，５７８号明細書（２０１１年１２月８日出願）および第６１／５９１，８１０号明細書（２０１２年１月２７日出願）を優先権主張するものであり、これらの全文が本明細書において参照により組み込まれる。
【０００２】
本発明は一般に、衛星通信システムに関し、より具体的にはハブ−スポーク衛星通信システムにおける柔軟な順方向容量および戻り容量割り当ての提供に関する。
【背景技術】
【０００３】
ブロード帯域インターネットアクセスは、衛星を利用する通信システムを介して提供することができる。マルチＧｂｐｓ容量を提供するシステムが運用されてきた。現在まで運用されているこれらのシステムは、地理、データフロー方向等の関数としての容量の所定の割り当てに基づいて固定的に設計されている。
【発明の概要】
【０００４】
本発明のいくつかの実施形態は、容量の割り当ての柔軟性が時間的且つ空間的に、更には順方向トラフィックと戻りトラフィックとの間でも向上した高容量ハブ−スポークスポットビーム衛星アーキテクチャを提供する。
【０００５】
本発明の一実施形態によれば、衛星を介して通信を実行する方法は、衛星搭載の少なくとも１つの指向性アンテナを用いるハブ−スポークスポットビーム群を提供するステップを含んでもよい。ハブ−スポークスポットビーム群は、ゲートウェイ端末を包含する位置を照射する少なくとも１つの固定位置スポットビーム、および少なくとも１つのユーザー端末を包含する位置を照射する少なくとも１つの他の固定位置スポットビームを含んでもよい。衛星は、ハブ−スポークスポットビーム群に関連付けられた経路を含んでもよい。受信ビーム切替パターンに従い、少なくとも１つの受信側スイッチが連続的に切替えられて、経路の入力端をハブ−スポークスポットビーム群内の異なるスポットビームに接続することができる。送信ビーム切替パターンに従い、少なくとも１つの送信側スイッチが連続的に切替えられて、経路の出力端をハブ−スポークスポットビーム群内の異なるスポットビームに接続することができる。受信ビーム切替パターンおよび送信ビーム切替パターンは、１フレームにわたり同期化されて当該フレームの持続期間中に経路に沿って順方向トラフィックおよび戻りトラフィックの両方を確立することができる。順方向トラフィックはゲートウェイから少なくとも１つのユーザー端末に送ることができ、戻りトラフィックは少なくとも１つのユーザー端末からゲートウェイに送ることができる。当該フレームにおける第１の時間区間が順方向トラフィックのサポートに用いられ、フレームの第２の時間区間が戻りトラフィックのサポートに用いられてよい。第１および第２の区間は、順方向容量と戻り容量の所望の比率に基づいて選択することができる。
【０００６】
一実施形態において、受信ビーム切替パターンおよび送信ビーム切替パターンは、複数の連続的なフレームの各々で反復されてよい。
【０００７】
別の実施形態において、少なくとも１つの固定位置スポットビームにより照射され、且つゲートウェイ端末を包含する位置は、少なくとも１つのユーザー端末をも含んでもよい。
【０００８】
別の実施形態において、衛星は、対応するハブ−スポークスポットビーム群が各々に関連付けられた複数の経路を含んでもよい。各経路および対応するハブ−スポークスポットビーム群毎に、受信ビーム切替パターンに従い少なくとも１つの受信側スイッチが連続的に切替えられ、送信ビーム切替パターンに従い少なくとも１つの送信側スイッチが連続的に切替えられて、フレームの持続期間中に経路に沿って順方向トラフィックおよび戻りトラフィックの両方を確立することができる。フレームの第１の時間区間が順方向トラフィックのサポートに用いられ、フレームの第２の時間区間が戻りトラフィックのサポートに用いられてよい。第１および第２の区間は、順方向容量と戻り容量の所望の比率に基づいて選択することができる。
【０００９】
更に別の実施形態において、ハブ−スポークスポットビーム群に関連付けられた経路は、受信器および送信器を含んでもよい。いくつかの実施形態において、受信器は低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）を含んでもよい。他の実施形態において、送信器は高出力増幅器（ＨＰＡ）を含んでもよい。
【００１０】
本発明の別の実施形態によれば、衛星通信システムは、ゲートウェイ、少なくとも１つのユーザー端末、当該ゲートウェイおよび当該少なくとも１つのユーザー端末に結合された衛星を含んでもよい。衛星は、少なくとも１つの指向性アンテナおよび当該少なくとも１つの指向性アンテナに結合された経路を含んでもよい。経路は、ゲートウェイ端末を包含する位置を照射する少なくとも１つの固定位置スポットビーム、および少なくとも１つのユーザー端末を包含する位置を照射する少なくとも１つの他の固定位置スポットビームを含むハブ−スポークスポットビーム群に関連付けられていてよい。衛星はまた、経路の入力端に結合された少なくとも１つの受信側スイッチを含んでもよい。当該少なくとも１つの受信側スイッチは、受信ビーム切替パターンに従い連続的に切替を実行して経路の入力端をハブ−スポークスポットビーム群内の異なるスポットビームに接続すべく構成されていてよい。衛星はまた、経路の出力端に結合された少なくとも１つの送信側スイッチを含んでもよい。当該少なくとも１つの送信側スイッチは、送信ビーム切替パターンに従い連続的に切替を実行して経路の出力端をハブ−スポークスポットビーム群内の異なるスポットビームに接続すべく構成されていてよい。受信ビーム切替パターンおよび送信ビーム切替パターンは１フレームにわたり同期化されて、当該フレームの持続期間中に経路に沿って順方向トラフィックおよび戻りトラフィックの両方を確立することができる。順方向トラフィックはゲートウェイから少なくとも１つのユーザー端末に送られ、戻りトラフィックは少なくとも１つのユーザー端末からゲートウェイに送られてよい。フレームの第１の時間区間が順方向トラフィックのサポートに用いられ、フレームの第２の時間区間が戻りトラフィックのサポートに用いられてよい。第１および第２の区間は、順方向容量と戻り容量の所望の比率に基づいて選択することができる。
【００１１】
一実施形態において、衛星は更に、各々が少なくとも１つの受信側スイッチの入力端をハブ−スポークスポットビーム群内の異なるスポットビームに接続する１つまたは複数のＬＮＡを含んでもよい。
【００１２】
別の実施形態において、少なくとも１つの受信側スイッチは、複数のオンオフ制御可能なＬＮＡとして実装されていてよい。オンオフ制御可能なＬＮＡは、ハブ−スポークスポットビーム群内の異なるスポットビームと接続する入力端および少なくとも１つの結合器と組み合わされた出力端を有していてよい。少なくとも１つの結合器は、経路の入力端に接続する出力端を有していてよい。
【００１３】
本発明の別の実施形態によれば、通信衛星は、少なくとも１つの指向性アンテナおよび当該少なくとも１つの指向性アンテナに結合された経路を含んでいる。経路は、ゲートウェイ端末を包含する位置を照射する少なくとも１つの固定位置スポットビーム、および少なくとも１つのユーザー端末を包含する位置を照射する少なくとも１つの他の固定位置スポットビームを含むハブ−スポークスポットビーム群に関連付けられていてよい。通信衛星はまた、経路の入力端に結合された少なくとも１つの受信側スイッチを含んでもよい。当該少なくとも１つの受信側スイッチは、受信ビーム切替パターンに従い連続的に切替を実行して経路の入力端をハブ−スポークスポットビーム群内の異なるスポットビームに接続すべく構成されていてよい。通信衛星はまた、経路の出力端に結合された少なくとも１つの送信側スイッチを含んでもよい。当該少なくとも１つの送信側スイッチは、送信ビーム切替パターンに従い連続的に切替を実行して経路の出力端をハブ−スポークスポットビーム群内の異なるスポットビームに接続すべく構成されていてよい。受信ビーム切替パターンおよび送信ビーム切替パターンは１フレームにわたり同期化されて、当該フレームの持続期間中に経路に沿って順方向トラフィックおよび戻りトラフィックの両方を確立することができる。順方向トラフィックはゲートウェイから少なくとも１つのユーザー端末に送られ、戻りトラフィックは少なくとも１つのユーザー端末からゲートウェイに送られてよい。フレームの第１の時間区間が順方向トラフィックのサポートに用いられ、フレームの第２の時間区間が戻りトラフィックのサポートに用いられてよい。第１および第２の区間は、順方向容量と戻り容量の所望の比率に基づいて選択することができる。
【００１４】
本発明の更に別の実施形態によれば、通信衛星は、衛星搭載の少なくとも１つの指向性アンテナを用いるハブ−スポークスポットビーム群を含んでもよい。ハブ−スポークスポットビーム群は、ゲートウェイ端末を包含する位置を照射する少なくとも１つの固定位置スポットビーム、および少なくとも１つのユーザー端末を包含する位置を照射する少なくとも１つの他の固定位置スポットビームを含んでもよい。衛星は、ハブ−スポークスポットビーム群に関連付けられた経路を含んでもよい。通信衛星はまた、受信ビーム切替パターンに従い経路の入力端をハブ−スポークスポットビーム群内の異なるスポットビームに接続する手段、および送信ビーム切替パターンに従い経路の出力端をハブ−スポークスポットビーム群内の異なるスポットビームに接続する手段を含んでもよい。受信ビーム切替パターンおよび送信ビーム切替パターンは１フレームにわたり同期化されて、当該フレームの持続期間中に経路に沿って順方向トラフィックおよび戻りトラフィックの両方を確立することができる。順方向トラフィックはゲートウェイから少なくとも１つのユーザー端末に送られ、戻りトラフィックは少なくとも１つのユーザー端末からゲートウェイに送られてよい。フレームの第１の時間区間が順方向トラフィックのサポートに用いられ、フレームの第２の時間区間が戻りトラフィックのサポートに用いられてよい。第１および第２の区間は、順方向容量と戻り容量の所望の比率に基づいて選択することができる。
【００１５】
いくつかの図面において、下位ラベルが参照番号に関連付けられていて、複数の類似構成要素のうちの１つを表記すべくハイフンの後に書かれている。既存の下位ラベルを指定せずに参照番号を参照した場合、そのような類似構成要素の全てを参照する旨を意図している。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の一実施形態によるハブ−スポーク衛星通信システムの概略図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態による受信側スイッチおよび送信側スイッチに結合された経路の簡略ブロック図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態による、ビーム切替を実行すべく各々が受信側スイッチおよび送信側スイッチに結合された２つの経路の簡略ブロック図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明の一実施形態による容量の柔軟な割り当ての例を与える簡略線図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本発明の一実施形態による容量の柔軟な割り当ての例を与える簡略線図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、本発明の一実施形態による容量の柔軟な割り当ての例を与える簡略線図である。
【図４Ｄ】図４Ｄは、本発明の一実施形態による容量の柔軟な割り当ての例を与える簡略線図である。
【図４Ｅ】図４Ｅは、本発明の一実施形態による容量の柔軟な割り当ての例を与える簡略線図である。
【図４Ｆ】図４Ｆは、本発明の一実施形態による容量の柔軟な割り当ての例を与える簡略線図である。
【図４Ｇ】図４Ｇは、本発明の一実施形態による容量の柔軟な割り当ての例を与える簡略線図である。
【図５】図５は、本発明の別の実施形態による、ビーム切替を実行すべく各々が受信側スイッチおよび送信側スイッチに結合された経路の簡略ブロック図である。
【図６】図６は、本発明の一実施形態による、スポットビームカバー領域の例を示す北アメリカの一部の簡略地図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面に示す例示的な実施形態を参照し、本明細書において特定の言語を用いてこれらを記述する。但し、本発明の範囲を一切限定するものではない点を理解されたい。本明細書に示す発明の特徴の変更および更なる改良、並びに本明細書に示す本発明の原理の追加的な応用は、当分野に精通し且つ本開示を所有する者であれば想到し得るものであり、本発明の範囲に含まれるものとする。
【００１８】
本発明の記述に際して、以下の用語を用いる。単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈から別途明示されない限り複数の対象を含んでいる。従って、例えば、ある品目への言及は、１つまたは複数の品目への言及を含んでいる。用語「ｏｎｅｓ」は、１または２つ以上の、あるいは一般にある量の一部または全部の選択を指す。用語「複数」は、２つ以上の品目を指す。用語「約」は、量、寸法、サイズ、製剤、パラメータ、形状および他の特徴が厳密である必要はなく、許容範囲、変換率、丸め、測定誤差等、および当業者には公知の他の要因を反映して必要に応じて近似的および／またはより大きくても小さくてもよいことを意味する。用語「実質的に」は、言及する特徴、パラメータ、または値が厳密に実現される必要はなく、例えば許容範囲、測定誤差、測定精度限界および当業者には公知の他の要因を含む偏差または変動が、当該特徴によりもたらされる筈の効果を排除しない程度で生じ得ることを意味する。本明細書において数値データは範囲形式で表現または提示される場合がある。このような範囲形式を用いる理由は単に便宜上および簡潔さのために過ぎず、従って、当該範囲の限界として明示的に言及された数値だけを含むものではないと柔軟に解釈する共に、当該範囲内に含まれる個々の数値または副範囲の全てが、各数値および副範囲があたかも明示的に言及されているかの如く含まれるものと解釈されたい。一例として、「約１〜５」の数値範囲は、明示的に言及された約１〜約５という値だけを含むのではなく、示された範囲内の個々の値および副範囲も含むものと解釈されたい。従って、当該数値範囲には２、３および４等の個々の値、および１〜３、２〜４および３〜５等の副範囲が含まれる。同一原理が、１つの数値だけに言及する範囲（例：「約１より大きい」）にも適用され、範囲の幅または記述する特徴の如何に拘わらず適用される。便宜上、複数の品目が共通のリストに提示される場合がある。しかしこれらのリストは、あたかも当該リストの各品目が別個で一意な品目であると個別に識別されているかのように解釈すべきである。従って、このようなリストの個々の品目はいずれも、別途明示されていない限り単に共通のグループに存在するというだけで同一リストのどの他の品目と事実上の等価物であると解釈してはならない。更に、用語「および」および「または」が品目のリストと合わせて用いられている場合、これらを広義に、すなわちリストに掲載された１つまたは複数のどの品目も単独で、またはリストに掲載された他の品目と組み合わせて用いることができるものと解釈されたい。用語「代替的に」は、２つ以上の代替物のうちの１つの選択を指しており、文脈上そうでないことが明示的に記述されていない限り、当該リストに掲載された代替物だけ選択する、または当該リストに掲載された代替物を一度に１つ選択することに限定することを意図していない。本明細書で用いる用語「結合された」は、構成要素が互いに直接接続されていること必要としない。むしろ、当該用語はまた、１つまたは複数の他の構成要素が、指定された構成要素の間に含まれていてよい間接接続を有する構成も含んでいること意図している。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態によるハブ−スポーク衛星通信システム１００の簡略図である。衛星通信システム１００は、ゲートウェイ端末１１５を１つまたは複数のユーザー端末１３０に結合する衛星１０５を含んでいる。衛星通信システム１００は、宇宙および地上セグメントからなる多数のネットワークアーキテクチャを用いてもよい。宇宙セグメントは複数の衛星を含んでもよく、地上セグメントは多数のユーザー端末、ゲートウェイ端末、ネットワーク運用センター（ＮＯＣ）、衛星およびゲートウェイ端末指令センター等を含んでもよい。これらの要素は、明快さのため図示しない。
【００２０】
ゲートウェイ端末１１５はハブまたは地上局と呼ばれる場合がある。ゲートウェイ端末１１５は、ゲートウェイ端末１１５と衛星１０５の間の通信リンク１３５、１４０を司ることができる。ゲートウェイ端末１１５はまた、ユーザー端末１３０へのトラフィックをスケジューリングすることができる。代替的に、スケジューリングは衛星通信システム１００の他の部分（例：１つまたは複数のＮＯＣおよび／またはゲートウェイ指令センター、いずれが本実施形態では図示せず）で実行することができる。
【００２１】
ゲートウェイ端末１１５はまた、ネットワーク１２０と衛星１０５の間のインターフェースを提供することができる。ゲートウェイ端末１１５はユーザー端末１３０向けのデータおよび情報をネットワーク１２０から受信することができる。ゲートウェイ端末１１５は、衛星１０５を介してユーザー端末１３０に配信すべくデータおよび情報をフォーマット化することができる。ゲートウェイ端末１１５はまた、データおよび情報を搬送する信号を衛星１０５から受信することができる。このデータおよび情報はユーザー端末１３０から、ネットワーク１２０を介してアクセス可能な宛先向けであってよい。ゲートウェイ端末１１５は、ネットワーク１２０を介した配信のため当該データおよび情報をフォーマット化することができる。
【００２２】
ネットワーク１２０は、任意の種類のネットワークであってよく、例えば、インターネット、ＩＰネットワーク、イントラネット、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、仮想専用ネットワーク（ＶＰＮ）、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）、公衆地上移動通信網等を含んでもよい。ネットワーク１２０は、光リンクだけでなく有線および無線接続を含んでもよい。ネットワーク１２０は、ゲートウェイ端末１１５を、衛星１０５または他の衛星群と通信可能な他のゲートウェイ端末に接続することができる。
【００２３】
ゲートウェイ端末１１５は、１つまたは複数のアンテナ１１０を用いて衛星１０５に順方向アップリンク信号１３５を送信し、衛星１０５から戻りダウンリンク信号１４０を受信することができる。図１に示すアンテナ１１０は、衛星１０５の方向に高い指向性を有し、他の方向に低い指向性を有する反射器を含んでいる。アンテナ１１０は、他の各種構成で実装されていてよく、直交偏波同士の高分離度、動作周波数帯域における高効率、低ノイズ等の動作特徴を含んでもよい。
【００２４】
いくつかの衛星通信システムにおいて、送信に利用できる周波数スペクトルが限定される場合がある。ゲートウェイ端末１１５と衛星１０５の間の通信リンク１３５、１４０は、衛星１０５とユーザー端末１３０の間の通信リンク１４５、１５０と比較して、同一の、または重なり合う、あるいは異なる周波数を用いてよい。いくつかの実施形態において、ゲートウェイ端末１１５をユーザー端末１３０から離して配置することにより、周波数の再利用が可能になる。別の実施形態において、ユーザー端末１３０はゲートウェイ端末１１５の近くに配置されていてよい。
【００２５】
衛星１０５は、信号を受信および送信すべく構成された静止衛星であってよい。衛星１０５は、ゲートウェイ端末１１５から順方向アップリンク信号１３５を受信して、対応する順方向ダウンリンク信号１５０をユーザー端末１３０に送信することができる。衛星１０５はまた、ユーザー端末１３０から戻りアップリンク信号１４５を受信して、対応する戻りダウンリンク信号１４０をゲートウェイ端末１１５に送信することができる。
【００２６】
衛星１０５は、信号１３５、１４０、１４５、１５０を受信および送信する１つまたは複数の固定指向性アンテナを含んでもよい。指向性アンテナは、各スポットビーム毎に１つまたは複数のフィードホーンを有する固定反射器を含んでもよい。フィードホーンを用いてアップリンク信号１３５、１４５を受信し、ダウンリンク信号１４０、１５０を送信することができる。指向性アンテナの固定フィードは、多数のアンテナ素子に接続された多数の位相結合器を含むより複雑な位相配列アンテナとは対照的である。
【００２７】
スポットビームの輪郭は、特定のアンテナ設計により部分的に決定でき、反射器に相対的なフィードホーンの位置、反射器のサイズ、フィードホーンの種類等の要因に依存する場合がある。各スポットビームは一般に、アンテナと地球の間に延在して送信および受信動作の両方に対するスポットビームカバー領域を照射する円錐形状（典型には円または楕円形）をなしていてよい。スポットビームカバー領域は一般に、スポットビームと地表面の間の交差箇所に対応し、飛行機内のユーザー端末等、地表面上に存在しない端末を照射することができる。いくつかの実施形態において、指向性アンテナを用いて、固定位置スポットビーム（または、時間の経過と共に実質的に同一のスポットビームカバー領域に関連付けられるスポットビーム）を形成することができる。これは、スポットビーム位置およびそれらに関連付けられたスポットビームカバー領域をほぼ瞬時に変化させるのに用いることができる動的位相配列アンテナとは対照的である。指向性アンテナは典型的には機械的手段により向きを変えることが可能であるが、本明細書で議論するように、柔軟な容量を実現するには充分な速さを有していない。
【００２８】
人工衛星１０５は、異なるスポットビームにおいて多数の信号を受信および送信する複数のスポットビームモードで動作可能である。図１に示す実施形態において、ゲートウェイ１５およびユーザー端末１３０は、同一の、または異なるスポットビーム内にあってよい。各スポットビームは、単一のキャリア（すなわち１つの搬送周波数）、連続的な周波数範囲、または、多数の周波数範囲を用いてもよい。
【００２９】
衛星１０５は、多数の非再生経路（本実施形態ではＫ個の経路と表現する）を含んでもよい。Ｋ個の経路の各々は、任意の所与の瞬間において順方向経路または戻り経路として割り当てられていてよい。衛星１０５が受信したアップリンク信号１３５、１４５は、ダウンリンク信号１４０、１５０として送信される前に、１つまたは複数の経路に沿った方向に向けることができる。
【００３０】
当該信号は、再生または処理衛星アーキテクチャのようには復調および再変調されない。むしろ、非再生衛星による信号操作は一般に、周波数変換、偏波変換、フィルタリング、増幅等の機能に限定される。
【００３１】
順方向ダウンリンク信号１５０は、衛星１０５から１つまたは複数のユーザー端末１３０に送信することができる。ユーザー端末１３０は、アンテナ１２７を用いて順方向ダウンリンク信号１５０を受信することができる。一実施形態において、アンテナおよびユーザー端末は共に、直径が約０．７５メートル、出力が約２ワットのアンテナを有する極めて小開口端末（ＶＳＡＴ）を含んでいる。他の実施形態において、他の各種アンテナ１２７を用いて、衛星１０５から順方向ダウンリンク信号１５０を受信することができる。各ユーザー端末１３０は、単一のユーザー端末、または他のユーザー端末に結合されたハブまたはルータを含んでもよい。各ユーザー端末１３０は、コンピュータ、ローカルエリアネットワーク、インターネット機器、無線ネットワーク等、各種の顧客端末（ＣＰＥ）に接続されていてよい。
【００３２】
ユーザー端末１３０は、ネットワーク１２０を介してアクセス可能な宛先にデータおよび情報を送信することができる。ユーザー端末１３０は、アンテナ１２７を用いて衛星１０５に戻りアップリンク信号１４５を送信することができる。ユーザー端末１３０は、各種の物理層送信、変調および符号化に従い信号を送信することができる。各種の実施形態において、物理層技術は、各々のリンク１３５、１４０、１４５、１５０毎に同一であっても異なっていてもよい。
【００３３】
図２は、本発明の一実施形態による、受信側スイッチ（ＲｘＳＷ）および送信側スイッチ（ＴｘＳＷ）に結合された経路の簡略ブロック図である。当該経路は図１に示すＫ個の経路の１本に対応していてよい。当該経路は一般に、衛星が受信したアップリンク信号をダウンリンク信号に変換することができる。当該経路は図２の破線ボックス内に示す１つまたは複数の構成要素を含んでもよい。これらの構成要素は、ＬＮＡ、周波数逓降変換器、フィルタ、およびＨＰＡを含んでいる。いくつかの実施形態において、当該経路は単に受信器および送信器を含んでもよい。受信器はＬＮＡだけを含んでもよいが、代替的に周波数変換（例：周波数逓降変換器）、フィルタリング等を含んでもよい。送信器はＨＰＡだけを含んでもよいが、代替的に周波数変換（例：周波数逓降変換器）、フィルタリング等を含んでもよい。いくつかの実施形態において、経路内に含まれる構成要素は、本実施形態に示すものとは異なる構成をなしていてよい。経路に含まれる特定の構成要素および当該構成要素の構成は特定の用途に依存する場合がある。
【００３４】
受信側スイッチを用いて経路への入力を制御することができる。受信側スイッチは信号経路に沿って経路の受信器の前方に配置されていてよい。受信側スイッチは、受信器への多数のビーム給電部を切替えることができる。本実施形態において、受信側スイッチは、Ｎ個のユーザービーム給電部の１つとゲートウェイビーム給電部の間を動的に切替えることができる。Ｎ個のユーザービーム給電部の各々は、１つまたは複数のユーザー端末（例：図１のユーザー端末１３０）からの信号を含んでもよい。ゲートウェイビーム給電部は、１つまたは複数のゲートウェイ端末（例：図１のゲートウェイ端末１１５）からの信号を含んでもよい。いくつかの実施形態において、ゲートウェイビーム給電部は、ゲートウェイ端末（従って「ＧＷ／Ｕ」と表記）と同一のスポットビームカバー領域内に位置するユーザー端末からの信号を含んでいることがある。経路を共有するビームの組は、ハブ−スポークスポットビーム群と呼ばれる。ハブ−スポークスポットビーム群では１つのゲートウェイだけを示しているが、いくつかの実施形態において、複数のゲートウェイを用いてもよい。
【００３５】
同様に、送信側スイッチを用いて経路からの出力を制御することができる。送信側スイッチは信号経路に沿って経路の送信器の後方に配置されていてよい。送信側スイッチは、多数の出力ビーム給電部の間で共通の信号を切替えることができる。送信側スイッチは、Ｎ個のユーザービーム給電部の１つとゲートウェイビーム給電部の間を動的に切替えることができる。
【００３６】
図２に示すように、受信側スイッチおよび送信側スイッチは、ビームスイッチコントローラにより制御される高速スイッチ（例：以下に詳述するフレームに対して高速に切替可能なもの）であってよい。これらのスイッチは、Ｋａ帯域周波数等の無線周波数（ＲＦ）で動作可能である。いくつかの実施形態において、フェライトスイッチを用いてもよい。フェライトスイッチは、高速切替、低挿入損失（例：等価等方放射電力（ＥＩＲＰ）または利得対雑音温度（Ｇ／Ｔ）および高出力処理能力に悪影響を与えないもの）を提供することができる。単一のＬＮＡを経路の一部として示す。代替的な実施形態において、ＬＮＡはＲｘスイッチの前方に配置されていてよい。例えば、ハブ−スポークスポットビーム群における各受信給電部がＬＮＡを有していてよい。当該スイッチは、ＬＮＡの後方にあっても、または１代替例において、加算器がＬＮＡ出力を組み合せることができ、ＬＮＡ自身がオン／オフ切替されて切替機能を実装することができる。
【００３７】
順方向リンク動作は、受信側スイッチをゲートウェイビーム給電部に接続し、出力スイッチ位置経由で送信側スイッチを循環させることにより得られ得る。戻りリンク動作は、送信側スイッチをゲートウェイビーム給電部に接続し、入力スイッチ位置経由で受信側スイッチを循環させることにより得られ得る。受信ビーム切替パターンおよび送信ビーム切替パターンを用いて、特定の瞬間における入出力スイッチの位置を決定することができる。
【００３８】
各位置で費やした時間区間により、各ビームに与えられる容量を決定することができる。容量は、各位置で費やした時間区間を変えることにより変えることができる。これにより、異なるビーム間での容量の割り当てを時間的且つ空間的に（例：時間の経過に伴い特定のビームに対する容量の割り当てを変えることにより時間的に、および時間の経過に伴い特定のスポットビームカバー領域に対する容量の割り当てを変えることにより空間的に）柔軟に行うことができる。
【００３９】
同様に、順方向リンク構成で費やした時間区間により前進方向に与えられる容量を決定することができ、戻りリンク構成で費やした時間区間により戻り方向に与えられる容量を決定することができる。容量比は、各構成で費やした時間区間を変えることにより変えることができる。これにより、順方向と戻りのトラフィックの間における容量の割り当てを柔軟に行うことができる。
【００４０】
受信側スイッチおよび送信側スイッチを用いて、受信ビーム給電部（および付随するスポットビーム）を送信ビーム給電部（および付随するスポットビーム）に接続することができる。経路が１つだけであるため、所与の瞬間で受信ビーム給電部のうち１つだけを送信ビーム給電部の１つに接続することができる。一般には経路の数よりも多くのビーム給電部（従ってより多くのスポットビーム）が存在する。ビーム切替コントローラは、受信側スイッチに受信ビーム切替パターン（例：受信切替シーケンス）、送信側スイッチに送信ビーム切替パターン（例：送信切替シーケンス）を提供することができる。切替パターンは、フレームの持続期間中におけるスイッチ位置対時間の組であってよい。フレームは、全ての稼働ビームが連続的に提供される時間（各ビームが必ずしもフレームの各々で稼働中であるとは限らない点に注意されたい）とみなしてよい。フレームは更に、スイッチ位置が不変である期間を定義する多数の連続的なスロット溝に分割することができる。各スロットの後で、瞬間的なビーム位置は次のスロットで変化しても、または不変であってもよい。受信側スイッチおよび送信側スイッチの切替速度は、スロットの持続時間に対して遅くてもよい（例：スロット時間の２５％未満）。
【００４１】
送信および受信切替パターンは時間的に同期化されて、フレームの持続期間中に経路に沿って連続的なビーム切替を行うことができる。切替パターンは、ビームスイッチコントローラ内のメモリに保存することができ、他のアップリンク信号の帯域内または帯域外のいずれかであるアップリンク信号を用いてアップロードすることができる。いくつかの実施形態において、切替パターンは、フレーム毎に同一（複数の連続的なフレームの各々で反復される）であってよく、一方、他の実施形態では、切替パターンはフレーム毎に変化してもよい。更に他の実施形態において、特定の持続時間中に特定の切替パターンを用いる一方、異なる持続時間（例：異なる時刻、異なる曜日等）に別の切替パターンを用いてもよい。本明細書に開示する実施形態の範囲内で多くの変型形態、改良形態、および代替的な他の切替パターンを用いてもよい。切替パターンが同じままであるかまたは変化するかは、順方向容量と戻り容量の間の所望の容量割り当てまたは所望の比率に依存する場合がある。
【００４２】
図３は、本発明の一実施形態による、各々が受信側スイッチおよび送信側スイッチに結合されていてビーム切替を行う２つの経路の簡略ブロック図である。これらの経路は、図１に示すＫ個の経路のうち２つに対応していてよい。明示的に図示していないが、各々の経路は、図２に示す経路と同じ構成要素を１つまたは複数含んでもよい。いくつかの実施形態においてゲートウェイビーム給電部にはゲートウェイ端末およびユーザー端末が関連付けられていてよい。図２の実施形態と同様に、ビーム切替コントローラ（図示せず）を用いてもよい。衛星ハードウェアの側面に、ビームカバー領域Ａ、ＢおよびＧＷ／Ｕを示す例示的マップがある。
【００４３】
本実施形態において、第１の経路（経路１）は、各々がユーザービーム給電部（Ａ）に関連付けられた受信側スイッチおよび送信側スイッチに結合されている。第２の経路（経路２）は、各々がユーザービーム給電部（Ｂ）に関連付けられた受信側スイッチおよび送信側スイッチに結合されている。これらのスイッチは上述のように高速スイッチであってよい。ユーザービーム給電部Ａ、Ｂの各々に関連付けられたユーザー端末は、ゲートウェイビーム給電部（ＧＷ／Ｕ）に関連付けられた同一のゲートウェイ端末によりサービスを受けることができる。
【００４４】
干渉を減らすために、各経路におけるゲートウェイビーム給電部ＧＷ／Ｕは直交偏波を用いることができ、アップリンク周波数はダウンリンク周波数と異なっていてよい。経路１へのアップリンクゲートウェイビーム給電部ＧＷ／Ｕは左偏波（Ｌ）を用いることができ、経路２へのアップリンクゲートウェイビーム給電部ＧＷ／Ｕは右偏波（Ｒ）を用いてもよい。本実施形態において、経路は偏波を変換して、経路１からのダウンリンクゲートウェイビーム給電部ＧＷ／Ｕが右偏波Ｒを用い、経路２からのダウンリンクゲートウェイビーム給電部ＧＷ／Ｕが左偏波Ｌを用いるようにする。偏波および周波数が異なるため、ゲートウェイビーム給電部ＧＷ／Ｕに関連付けられたスポットビームは、順方向信号および戻り信号の両方を同時に含んでもよい。
【００４５】
いくつかの実施形態において、ゲートウェイビーム給電部ＧＷ／Ｕに関連付けられたユーザー端末の２つのグループがあってよい。一方のグループは、左偏波Ｌを用いて送信し、右偏波Ｒを用いて受信することができる。これらのユーザー端末は、経路１を介してサービスを受けることができる。他方のグループは、右偏波Ｒを用いて送信し、左偏波Ｌを用いて受信することができる。これらのユーザー端末は、経路２を介してサービスを受けることができる。
【００４６】
経路１に結合された受信側スイッチおよび送信側スイッチは、経路２に結合された受信側スイッチおよび送信側スイッチが用いる切替パターンとは独立した切替パターンを用いてもよい。これにより、ビーム給電部（Ａ、Ｂ、ＧＷ／Ｕ）の各々の間における容量の割り当てが時間的且つ空間的に、更には順方向と戻りのトラフィックの間においても柔軟に行うことができる。
【００４７】
図４Ａ〜４Ｇは、本発明の一実施形態による、容量の柔軟な割り当ての例を示す簡略図である。本衛星通信システムは、衛星切替時分割多重アクセス（ＳＳ／ＴＤＭＡ）等のタイムスロットを備えたフレーム化ハブ−スポークビーム切替経路アクセスプロトコルを用いてもよい。しかしここでは、１つの端末から別の端末への１回の送信だけでなく、フレームの各タイムスロットは、送信ビームから受信ビームへの順方向リンク（ゲートウェイからユーザー端末への）または戻りリンク（ユーザー端末からゲートウェイへの）トラフィックのいずれかに対応していてよい。
【００４８】
正常動作の間、典型的にはフレームの連続的なストリームを用いて通信を容易にする。図４Ａに示す実施形態において、６４個のタイムスロットを含む単一のハブ−スポークビームが切替えられたフレームを示す。図４Ａ〜４Ｇは単に例として示すものであり、本発明の実施形態は特定の経路アクセスプロトコルまたはフレーム／スロット構成に限定されない。複数の端末が、多重化および多重アクセス技術（例：時分割多重化（ＴＤＭ）、時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）、周波数分割多重アクセス（ＦＤＭＡ）、多周波数時分割多重アクセス（ＭＦ−ＴＤＭＡ）、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）等）を用いて各タイムスロットの持続期間中、サービスを受けることができる。
【００４９】
図４Ｂ〜４Ｃに、フレームの持続期間中における容量の柔軟な割り当ての例を示す。これらの図は、本明細書を通じて記述するビーム切替パターンを用いて実現可能な容量の柔軟な割り当ての視覚的表現を示す。これらの例は特に、図３に示す経路（経路１、経路２）およびビーム（Ａ、Ｂ、ＧＷ／Ｕ）に言及する。
【００５０】
図４Ｂに、フレーム（フレーム１）の持続期間中、経路１および経路２を通過する信号を示す。経路１に沿ったフレーム１の最初の１９個のスロットは、ゲートウェイビーム給電部ＧＷ／Ｕで受信されてゲートウェイビーム給電部ＧＷ／Ｕに送信される信号により占有されている。これらは、ゲートウェイビーム給電部ＧＷ／Ｕに関連付けられた少なくとも１つのユーザー端末を宛先とするゲートウェイビーム給電部ＧＷ／Ｕに関連付けられたゲートウェイ端末からの順方向リンク信号である。これら１９個のスロットの持続期間中、受信側スイッチはゲートウェイビーム給電部ＧＷ／Ｕに関連付けられた入力スイッチの位置にあり、送信側スイッチはゲートウェイビーム給電部ＧＷ／Ｕに関連付けられた出力スイッチ位置にある。
【００５１】
経路１に沿ったフレーム１の次の１４個のスロットは、ゲートウェイビーム給電部ＧＷ／Ｕで受信されてゲートウェイビーム給電部ＧＷ／Ｕに送信される信号により占有されている。これらは、ゲートウェイビーム給電部ＧＷ／Ｕに関連付けられたゲートウェイ端末を宛先とするゲートウェイビーム給電部ＧＷ／Ｕに関連付けられた少なくとも１つのユーザー端末からの戻りリンク信号である。これら１４個のスロットの持続期間中、受信側スイッチはゲートウェイビーム給電部ＧＷ／Ｕに関連付けられた入力スイッチの位置にあり、送信側スイッチはゲートウェイビーム給電部ＧＷ／Ｕに関連付けられた出力スイッチ位置にある。
【００５２】
経路１に沿ったフレーム１の次の１２個のスロットは、ユーザービーム給電部Ａで受信されてゲートウェイビーム給電部ＧＷ／Ｕに送信される信号により占有されている。これらは、ゲートウェイビーム給電部ＧＷ／Ｕに関連付けられたゲートウェイ端末を宛先とするユーザービーム給電部Ａに関連付けられた少なくとも１つのユーザー端末からの戻りリンク信号である。これら１２個のスロットの持続期間中、受信側スイッチはユーザービーム給電部Ａに関連付けられた入力スイッチの位置にあり、送信側スイッチはゲートウェイビーム給電部ＧＷ／Ｕに関連付けられた出力スイッチ位置にある。
【００５３】
経路１に沿ったフレーム１の最後の１９個のスロットは、ゲートウェイビーム給電部ＧＷ／Ｕで受信されてユーザービーム給電部Ａに送信される信号により占有されている。これらは、ユーザービーム給電部Ａに関連付けられた少なくとも１つのユーザー端末を宛先とするゲートウェイビーム給電部ＧＷ／Ｕに関連付けられたゲートウェイ端末からの順方向リンク信号である。これら１９個のスロットの持続期間中、受信側スイッチはゲートウェイビーム給電部ＧＷ／Ｕに関連付けられた入力スイッチ位置にあり、送信側スイッチはユーザービーム給電部Ａに関連付けられた入出力スイッチ位置にある。
【００５４】
経路１と同様の詳細な記述は割愛して、経路２に沿ったフレーム１の最初の１２つのスロットは、ゲートウェイビーム給電部ＧＷ／Ｕで受信されてユーザービーム給電部Ｂに送信される順方向リンク信号により占有されている。経路２に沿ったフレーム１の次の１５個のスロットは、ゲートウェイビーム給電部ＧＷ／Ｕで受信されてゲートウェイビーム給電部ＧＷ／Ｕに送信される順方向リンク信号がにより占有されている。経路２に沿ったフレーム１の次の２１個のスロットは、ユーザービーム給電部Ｂで受信されてゲートウェイビーム給電部ＧＷ／Ｕに送信される戻りリンク信号により占有されている。経路２に沿ったフレーム１の最後の１６個のスロットは、ゲートウェイビーム給電部ＧＷ／Ｕで受信されてゲートウェイビーム給電部ＧＷ／Ｕに送信される戻りリンク信号により占有されている。これらの構成の各々について、経路２に関連付けられた受信側スイッチおよび送信側スイッチは、受信ビーム切替パターンおよび送信ビーム切替パターンに基づいて適当な入出力スイッチ位置に切替えられる。
【００５５】
図４Ｃに、異なるフレーム（フレーム２）の持続期間中、経路１および経路２を通過する信号を示す。このフレームは、時間的にフレーム１に隣接していてよく、またはフレーム１とフレーム２の間に任意の数のフレームがあってもよい。経路１に沿ったフレーム２の最初の１２個のスロットは、ユーザービーム給電部Ａで受信されてゲートウェイビーム給電部ＧＷ／Ｕに送信される戻りリンク信号により占有されている。経路１に沿ったフレーム２の次の１９個のスロットは、ゲートウェイビーム給電部ＧＷ／Ｕで受信されてゲートウェイビーム給電部ＧＷ／Ｕに送信される順方向リンク信号により占有されている。経路１に沿ったフレーム２の次の１９個のスロットは、ゲートウェイビーム給電部ＧＷ／Ｕで受信されてユーザービーム給電部Ａに送信される順方向リンク信号により占有されている。経路１に沿ったフレーム２の最後の１６個のスロットは、ゲートウェイビーム給電部ＧＷ／Ｕで受信されてゲートウェイビーム給電部ＧＷ／Ｕに送信される戻りリンク信号により占有されている。
【００５６】
経路２に沿ったフレーム２の最初の１７個のスロットは、ユーザービーム給電部Ｂで受信されてゲートウェイビーム給電部ＧＷ／Ｕに送信される戻りリンク信号により占有されている。経路２に沿ったフレーム２の次の１７個のスロットは、ゲートウェイビーム給電部ＧＷ／Ｕで受信されてゲートウェイビーム給電部ＧＷ／Ｕに送信される順方向リンク信号により占有されている。経路２に沿ったフレーム２の次の１６個のスロットは、ゲートウェイビーム給電部ＧＷ／Ｕで受信されてゲートウェイビーム給電部ＧＷ／Ｕに送信される戻りリンク信号により占有されている。経路２に沿ったフレーム２の最後の１４個のスロットは、ゲートウェイビーム給電部ＧＷ／Ｕで受信されてユーザービーム給電部Ｂに送信される順方向リンク信号により占有されている。
【００５７】
図４Ｂを図４Ｃと比較すると、容量が（各位置で費やされた時間区間により示されるように）、各々の異なる経路においてフレーム１とフレーム２の間で異なるように割り当てられていることが分かる。図４Ｄ〜４Ｅに、円グラフを用いてフレーム１とフレーム２の間における順方向トラフィックおよび戻りトラフィックの割り当ての変化を示す。図４Ｄは、経路１ではフレーム２の持続期間に比べてフレーム１の持続期間の方がより多くのスロットを順方向リンク信号用に割り当てていることを示す。図４Ｅは、経路２ではフレーム２の持続期間に比べてフレーム１の持続期間の方がより多くのスロットを戻りリンク信号用に割り当てていることを示す。
【００５８】
図４Ｆ〜４Ｇに、円グラフを用いて、ユーザービーム給電部のフレーム１とフレーム２の間における順方向リンク信号の割り当ての変化を示す。図４Ｆは、経路１ではフレーム２の持続期間に比べてフレーム１の持続期間の方がより多くのスロットをユーザービーム給電部Ａの順方向リンク信号用に割り当てていることを示す。図４Ｇは、経路２ではフレーム２の持続期間に比べてフレーム１の持続期間の方がより多くのスロットをゲートウェイビーム給電部ＧＷ／Ｕの順方向リンク信号用に割り当てていることを示す。
【００５９】
これらの図面（特に図４Ｄ〜４Ｇ）は、各スイッチ位置で費やされた時間区間が変わり得る（例：フレーム毎に、時点毎に、等）ことを示す。これは、上述の切替パターン（受信ビーム切替パターンおよび送信ビーム切替パターン）を用いて行うことができる。これにより、各ビーム給電部（本実施形態では給電部Ａ、Ｂ、ＧＷ／Ｕ）の間で容量を柔軟に割り当てることができる。従って、容量を時間的且つ空間的に、更には順方向と戻りのトラフィックの間においても柔軟に割り当てることができる。
【００６０】
図５は、本発明の別の実施形態による、各々が受信側スイッチおよび送信側スイッチに結合されていてビーム切替を行う経路の簡略ブロック図である。これらの経路は、図１に示すＫ個の経路に対応していてよい。明示的に図示していないが、各々の経路は図２に示す経路と同じ構成要素を１つまたは複数含んでもよい。いくつかの実施形態においてゲートウェイビーム給電部にはゲートウェイ端末およびユーザー端末が関連付けられていてよい。図２の実施形態のように、ビーム切替コントローラ（図示せず）を用いてもよい。衛星ハードウェアの側面に、ビームカバー領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、ＦおよびＧＷ／Ｕを示す例示的マップである。
【００６１】
本実施形態において、第１の経路（経路１）は、各々がユーザービーム給電部（Ａ、Ｂ、Ｃ）に関連付けられた受信側スイッチおよび送信側スイッチに結合されている。第２の経路（経路２）は、各々がユーザービーム給電部（Ｄ、Ｅ、Ｆ）に関連付けられた受信側スイッチおよび送信側スイッチに結合されている。これらのスイッチは上述のように高速スイッチであってよい。ユーザービーム給電部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆの各々に関連付けられたユーザー端末は、ゲートウェイビーム給電部（ＧＷ／Ｕ）に関連付けられた同一のゲートウェイ端末によりサービスを受けることができる。図３において、単一のゲートウェイからの通信容量は、一対の経路により３つのユーザービーム（Ａ、Ｂ、ＧＷ／Ｕ）のユーザーに分配される。図５において、同様の一対の経路を用いて、ゲートウェイから７つのユーザービーム（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、ＧＷ／Ｕ）を通信容量分散させることにより、経路またはゲートウェイを追加することなくカバー領域を拡大する。送受信するアンテナの各々に４つの追加的な給電部を用いる。図３の実施形態と比較して、２つの受信スイッチの各々が更に２つの入力を扱い、２つの送信スイッチの各々が更に２つの出力を扱う。
【００６２】
図６は、本発明の一実施形態による、スポットビームカバー領域の例を示す北アメリカの一部の簡略化された地図である。スポットビームカバー領域は、衛星上の１つまたは複数の指向性アンテナを用いて形成される固定位置スポットビームの結果であってよい。いくつかの固定位置スポットビームがゲートウェイ端末（大きい方の破線円内の小さい方の破線円で示す）を包含する位置を照射する。これらの位置もユーザー端末を含んでもよい。他の固定位置スポットビームは、ユーザー端末（小さい方の破線円を含まない大きい方の破線円で示す）だけを包含する位置を照射する。上述のように、容量を時間的且つ空間的に、更には当該マップに示すスポットビームカバー領域間の順方向と戻りのトラフィックの間においても、柔軟に割り当てることができる。
【００６３】
本発明の実施形態は、図示または本明細書に記述した例に限定されない。例えば、本発明の実施形態は任意の数の経路で用いることができ、受信側スイッチおよび送信側スイッチには適当な数のビーム給電部が関連付けられて、各種サイズのハブ−スポークスポットビーム群を形成することができる。衛星上の異なる経路が、同一または異なる数のビーム給電部に関連付けられた受信側スイッチおよび送信側スイッチに結合されていてよい。
【００６４】
更に、１つまたは複数の実施形態の特徴が、本発明の範囲から逸脱することなく、他の実施形態の特徴と組み合わされてもよい。明細書および図面は従って、限定的ではなく説明目的であると考えられたい。従って、本発明の範囲は、上の記述に関して決定されるのではなく、添付の請求項およびその均等物の全範囲に関して決定されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４−１】
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【図４−２】
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【図４−３】
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【図４−５】
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【図４−６】
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【図５】
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【図６】
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