(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
選択されたカバー領域で作動可能な航空機に配置された通信装置に無線通信サービスを提供するためのシステムであって、
少なくとも１つの静止衛星通信システムが、選択されたカバー領域で作動可能であり、少なくとも１つの静止衛星通信システムは、複数の地球局によって生成された無線周波数リンクを使用し、該複数の地球局の各々が、（ｉ）第１の無線周波で無線周波数信号を地球の赤道上空に向けて方向付けられた狭い形状のビームで衛星に送信し、（ｉｉ）第２の無線周波数で無線周波数信号を狭い形状のビームを使用して衛星から受信し、
システムが、
無線周波数カバー領域で作動可能な１又はそれ以上の航空機に無線周波数リンクを提供する無線周波数カバー領域を生成するための少なくとも１つの地上ステーションを有し、
前記少なくとも１つの地上ステーションが、
第２の無線周波数で無線周波数信号を生成し、無線周波数リンクを使用して、無線周波数カバー領域で作動可能な１又はそれ以上の航空機に送信するように作動するトランスミッタと、
地球の赤道上空に向けて方向付けられ、静止衛星通信システムの複数の地上局の狭い形状のビームに実質的に放射しない、広いビームを第２の無線周波数で生成された無線周波数信号の広いビームを生成するアンテナと、
を有する
ことを特徴とする無線通信サービスを提供するためのシステム。
【請求項２】
航空機が、無線周波数信号を少なくとも１つの地上ステーションに送信するために第１の無線周波数を使用することを特徴とする請求項１に記載の無線通信サービスを提供するためのシステム。
【請求項３】
少なくとも１つの地上ステーションのアンテナが、広いビームの近地表部が複数の地上ステーションによって受信されないように上空に向けられた広いビームを方向付けることを特徴とする請求項１に記載の無線通信サービスを提供するためのシステム。
【請求項４】
少なくとも１つの地上ステーションが更に、
航空機から少なくとも１つの地上ステーションに送信された無線周波数信号を受信するように第１の無線周波数で作動するレシーバを
有することを特徴とする請求項１に記載の無線通信サービスを提供するためのシステム。
【請求項５】
静止衛星通信システムの各地球局が、フロントローブおよびバックローブを備えたレシーバアンテナパターンを有し、
広帯域無線周波数が、静止衛星通信システムの複数の地上局のフロントローブに実質的に放射しない、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信サービスを提供するためのシステム。
【請求項６】
静止衛星通信システムの各地上局が、衛星に向けて空に向けて方向付けられた狭い形状のビームフロントローブを備えたトランスミッタアンテナパターンを有し、
各地上ステーションの少なくとも１つが、狭い形状のビームフロントローブのパスの外にあるそれぞれの場所に配置されることを特徴とする請求項１に記載の無線通信サービスを提供するためのシステム。
【請求項７】
選択されたカバー領域で作動する航空機に配置された無線通信装置に無線通信サービスを提供する方法であって、
少なくとも１つの静止衛星通信システムが、選択されたカバー領域で作動可能であり、少なくとも１つの静止衛星通信システムは、複数の地球局によって生成された無線周波数リンクを使用し、該複数の地球局の各々が、（ｉ）第１の無線周波で無線周波数信号を地球の赤道上空に向けて方向付けられた狭い形状のビームで衛星に送信し、（ｉｉ）第２の無線周波数で無線周波数信号を狭い形状のビームを使用して衛星から受信し、
該方法が、
無線周波数カバー領域で作動可能な１又はそれ以上の航空機に無線周波数リンクを提供する無線周波数カバー領域を生成するための少なくとも１つの地上ステーションを作動させるステップを有し、
該ステップが、
第２の無線周波数で無線周波数信号を生成し、無線周波数リンクを使用して、無線周波数カバー領域で作動可能な１又はそれ以上の航空機に送信するトランスミッタを作動させるステップと、
地球の赤道上空に向けて方向付けられ、静止衛星通信システムの複数の地上局の狭い形状のビームに実質的に放射しない、広いビームを第２の無線周波数で生成された無線周波数信号の広いビームを生成するようにアンテナを作動させるステップと、
を有することを特徴とする無線通信サービスを提供する方法。
【請求項８】
航空機が、無線周波数信号を少なくとも１つの地上ステーションに送信するように第１の無線周波数を使用することを特徴とする請求項７に記載の無線通信サービスを提供する方法。
【請求項９】
少なくとも１つの地上ステーションのアンテナを作動させるステップが、広いビームの近地表部が複数の地球局によって受信されないように広いビームを方向付けるように少なくとも１つの地上ステーションのアンテナを作動させるステップを有することを特徴とする請求項７に記載の無線通信サービスを提供する方法。
【請求項１０】
少なくとも１つの地上ステーションを作動させるステップが更に、
航空機から少なくとも１つの地上ステーションまで送信された無線周波数信号を受信するように第１の無線周波数でレシーバを作動させるステップを有することを特徴とする請求項７に記載の無線通信サービスを提供する方法。
【請求項１１】
静止衛星通信システムの各地球局が、フロントローブおよびバックローブを備えたレシーバアンテナパターンを有し、
広帯域無線周波数が、静止衛星通信システムの複数の地上局のフロントローブに実質的に放射しない、
ことを特徴とする請求項７に記載の無線通信サービスを提供する方法。
【請求項１２】
静止衛星通信システムの各地上局が、衛星に向けて空に向けて方向付けられた狭い形状のビームフロントローブを備えたトランスミッタアンテナパターンを作動させ、
各地上ステーションの少なくとも１つが、狭い形状のビームフロントローブのパスの外にあるそれぞれの場所に配置されることを特徴とする請求項７に記載の無線通信サービスを提供する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願についてのクロス・リファレンス
[0001] 本出願は、米国特許2011年6月29日に出願の出願番号第13/172,539号の優先権を主張する。2011年6月29日に出願の米国特許出願番号第13/172,539号は、2008年6月12日に出願の米国特許出願番号第12/137,995号の一部継続出願であり; それは2003年12月7日に出願の米国特許出願番号第10,730,329号の一部継続出願であり、2006年9月26日に米国特許第7,113,780号として発行されており;更に、2006年7月24日に出願の米国特許出願番号第11/492,545号の一部継続出願であり、2010年7月6日に米国特許第7,751,815号として発行されており;それは2003年12月7日に出願の米国特許出願番号第10/730,329号の一部継続出願であり、2006年9月26日に米国特許第7,113,780号として発行されている。2011年6月29日に出願の米国特許出願番号第13/172,539号はまた、2009年4月14日に出願の米国特許出願番号第12/423,555号の一部継続出願であり、それは2003年12月7日に出願の米国特許出願番号第10/730,329号の一部継続出願であり、2006年9月26日に米国特許第7,113,780号として発行されている。前述の出願は、完全に、あたかも本願明細書において開示されるかのように本願明細書にリファレンスとして組み入れられる。
【０００２】
[0002]  本発明は空対地の（ATG）通信に、そして、特に、通信装置を提供する通信システムに関する。それは、ラジオ周波数スペクトルの再利用による空対地の通信サービスが航空機が作動するスペースのボリュームにおいて現存している静止衛星サービスによって、現在使用した高速の航空機に置かれる通信ネットワークによって貢献される。
【背景技術】
【０００３】
[0003]  これは、空対地航空機やATG地上局の間のような（ATG）通信、通信装置間の通信を搬送するのに十分な帯域幅を提供することの分野における問題であり、地上通信ネットワークに接続されたATG地上局と、航空機上にある通信（有線または無線）ネットワークによって提供される。この目的のために使用ATG地上局の集合は、以下からなる各ATG地上局と、伝統的なセルラーネットワークを実装する「セルサイト」。選択はまた、航空機上の対応する無線周波数アンテナを実装する能力によって制限され、この目的のために利用可能であるスペクトルの限られた選択肢が存在する。この目的のために使用ATG地上局の集合は、「セルサイト」からなる各ATG地上局で伝統的なセルラーネットワークを使用する。選択はまた、航空機上の対応する無線周波数アンテナを実装する能力によって制限され、この目的のために利用可能であるスペクトルの限られた選択肢が存在する。
【０００４】
[0004]  典型的ATGセルラー方式通信ネットワークは多くの地球の（接地点）ATG基地局（それぞれはスペース予め定められた量の無線周波数有効到達エリアを提供する）から成る。そして、アンテナを送受信しているセルサイト周辺で、放射状に配列される。この地上基地局は、地上発信または地上反射信号の受信とそのアンテナパターンは、主に水平線と天頂の間の領域に集中している影響を受けにくいアンテナパターンを使用している。地球の基地局は地理的に分布し、一般に典型的セルラー方式通信ネットワーク・レイアウトに続く。航空機が地面にあるとき、地球の基地局はまた、ネットワーク範囲を可能にする同じ位置に配置された近い空港であってよく、この場合、アンテナ・パターンは、現実的に位置する航空機のために最適化される。ATGセルラー方式通信ネットワークの地球の基地局の全ての合成範囲が一般に目標とされた領域の上の範囲を提供するために、各々の地球の基地局の有効到達エリアの境界は隣接したサイトのそれにかなり隣接する。地上基地局は、サイトのカバレッジエリア内の単一の送信および受信アンテナ・システムまたは複数のセクタに関連する送受信機（複数可）を使用して、カバレッジの単一全細胞のいずれかをトランシーバとした送受信に関連するアンテナをそれぞれ提供することができる。後者の構成の利点は、地上基地局ごとに複数のセクタと、その地上基地局のカバーエリアが増大するコールおよびデータトラフィック処理能力の提供を可能にすることである。
【０００５】
[0005]  このために利用できる現在の無線周波数スペクトルは、いかなる単一のセルの容量を取り扱っているトータルで利用できるトラフィック量を制限する。このように、航空機間の通信リンクおよびATGセルラー方式通信の地球の基地局がネットワーク化する無線周波数は容量を制限し、乗客が閲覧しているインターネットおよびブロードバンド・ファイルのためのネットワークがダウンロードする航空機を利用するにつれて、要求が完全に満たされる前に、通信路容量は使い果たされる。彼らはこのような衛星通信などの既存の用途のために専用のため、より有利なスペクトルの選択肢は、現在のところ利用できない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
[0006]  上記の課題は、解決され、航空機ベースの空対地の（ATG）通信システムの間で、スペクトル再利用を実行する航空機ベースの空対地の通信システムおよび既存の静止衛星サービス（本願明細書において「スペクトルシェアリングシステム」と称する）の間で分担している現在のスペクトルによる分野および静止衛星サービスシステムにおいて成し遂げられる。これは、スペクトルシェアリングシステム間の干渉および一般のスペクトルの逆転するアップリンクおよびダウンリンク無線周波数経路をインプリメントすることによって減少している静止衛星サービスシステムについては、航空機が作動するスペースボリュームの無線周波数トランスミッションを管理することによって達成される。スペクトルシェアリングシステムも地球局の指向性の高いアンテナパターンおよびスペクトルシェアリングシステム地上局アンテナパターンの組み合わせに依存することにより、軌道弧静止衛星サービスの人工衛星の方に指摘されている地球局の干渉を回避し、および電力レベルがスペクトルシェアリングシステムの地上局によってその方向に放射されていることを保証することによって、その軌道弧内の衛星との干渉を避けるために、干渉を作成する水準を下回っている。
【０００７】
[0007]  現在のスペクトルシェアリングシステムは、それによって選択された周波数は、現在使用されているよりも大きな帯域幅を提供するので、高速な空対地通信サービスで、航空機上にある通信ネットワークによって提供された通信機器を提供するために帯域幅の増加を提供していますATG通信においてまたは使用時にATG周波数を補足するために使用することができる。スペクトルシェアリングシステムおよび静止衛星サービスシステム間の干渉は、一般のスペクトルの逆転するアップリンクおよびダウンリンク無線周波数経路をインプリメントすることによって減少する。さらに、２つのシステム間の干渉の緩和の条件のうちの１つは、スペクトルシェアリングシステム地上ステーションの伝達が静止衛星サービス地上局アンテナの全幅の外にあるということである。これは、北半球では、スペクトルシェアリングシステム、地上局は、静止衛星に向かって南方向に送信している静止衛星サービスシステムの地球局アンテナのバックローブに南方向に送信される必要があることを意味し、南半球では、スペクトルシェアリングシステム地上局は、静止衛星に向かって北の方向に送信している静止衛星サービスシステムの地球局アンテナのバックローブに北の方向に送信される必要がある。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】[0008]  図１は、本スペクトルシェアリングシステムによって実行される、空対地のシステムと衛星ベースのシステムとの間に、ラジオ周波数スペクトルシェアリング計画の図式表示を例示する。
【図２】[0009]  図２は、グラフ形式で、現在の周波数シェアリングシステムのための割り当てられたスペクトルの１ＭＨｚ（メガヘルツ）あたりのdBm[1ミリワット（MW）を基準として測定されたパワーのデシベル（ｄＢ）の電力比]で航空機の送信電力スペクトル密度の限度を示し、電力は、航空機の数の関数と静止衛星受信機で、必要な保護レベルとしてグラフ化されている。
【図３】[0010]  図３は、地上局の位置から見える静止弧の部分をグラフィック形式で例示する。
【図４】[0011]  図４は、地球局アンテナのメインローブの空対地外部送信のために必要な条件をグラフィック形式で示す。
【図５】[0012]  図５は、静止衛星サービス地上局に関して共有スペクトル・システム地上ステーションおよび航空機の方位を例示する。
【図６】[0013]  図6は静止衛星サービスシステムから角度を示しているアンテナが南の方向においてあることを示し、有効到達エリアの北の範囲の静止衛星サービス地上局のための低い方位角角度から、有効到達エリアの南の範囲の静止衛星サービス地上局のための高い方位角角度まで変動する。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
[0014]  図５に示すように、静止軌道の衛星501は、地球ベース看者に定位置にあるように見える。静止衛星501は、赤道上の一日あたり一定の速度で地球の周りを公転し、かくして、地球の回転速度と一致すると、地球の表面上の任意の位置に静止して表示される。（衛星501の方向を目指さなければならない）地上局アンテナ511、512が、衛星の運動を追うために高価な器材を必要とすることなく効果的に作動することができるので、静止軌道は通信アプリケーションに役立つ。静止衛星が赤道より上で作動することを強いられるので、i)地上局が衛星の最東端であるか西端の範囲限度に近いとき、静止衛星は地上局アンテナに低く地平線に現れ;または、ii)地上局が高い緯度にある。米国大陸の範囲内で作動している大部分の地上局に関して、静止衛星は、地平線より上に20度乃至50度であり、アンテナのビーム幅は、地面の反射と衛星間の干渉を避けるために十分に狭い（2度以下のオーダー）。
【００１０】
計画を共有しているラジオ周波数スペクトルシェアリング計画
[0015]  図１は、オンボード航空機12に配置されている（図示せず）通信装置に通信サービスを提供するために、本周波数シェアリングシステム11と静止衛星サービスシステム13との間の無線周波数スペクトルシェアリング計画の例示的な実施形態のグラフィック表現を示す。現在のスペクトルシェアリングシステム11は、航空機12のスペクトルシェアリングシステムの地上局の11Gからのアップリンク送信は、既存の衛星ダウンリンク周波数帯域F1を（および、既存の衛星アップリンク周波数帯域F2をオプション、既存のATG周波数帯域を任意に）使用し、一方、航空機12からのスペクトルシェアリングシステムの地上局11gにダウンリンク送信は、既存の衛星アップリンク周波数帯域F2キーを（および、既存のATG周波数帯域を任意に）使用する。二つのシステム（スペクトルシェアリングシステム11と静止衛星サービスシステム13）は、共スペクトルであり、アップリンクおよびダウンリンクの両方の方向であってもよい相互干渉の可能性が存在する。
１．スペクトルシェアリングシステム航空機送信機（図示せず、ただし、航空機12に配置される）から静止衛星サービスシステム衛星レシーバに;
２．スペクトルシェアリングシステム地上局送信機から、静止衛星サービスシステム地上局レシーバに;
３．静止衛星サービスシステム地上局送信機から、スペクトルシェアリングシステム地上局レシーバに;および
４．静止衛星サービスシステム衛星送信機から（図示しないが、航空機12に配置された）スペクトルシェアリングシステム航空機受信機に；対する
４つの干渉の可能性がある。
【００１１】
[0016]  静止衛星サービスシステム13に対するスペクトルシェアリングシステム11からの干渉は、静止衛星サービスシステム13で使用する高い指向性アンテナ・パターンおよび信号パワーの違いのため反対方向の干渉より重要である。図１に示すように、スペクトルシェアリングシステム11と静止衛星サービスシステム13との間に、この干渉の２つの主なケースがある。図１に示されたケース1は、静止衛星サービスシステム13の衛星受信機13に対する周波数F2におけるスペクトルシェアリングシステム航空機用送信機からの干渉であり、図１に示されているケース2は、周波数F１でのスペクトルシェアリングシステム地上局11Gトランスミッタから静止衛星サービス地球局13G受信機への干渉である。
【００１２】
スペクトルシェアリングシステムと静止衛星サービスとの間の干渉
[0017]  ケース１の干渉は、比較的低く、周波数F2上の航空機無線周波数伝送は、衛星受信された無線周波数信号と干渉する。静止衛星サービスシステム13の地球局13Gで使用されるように、周波数Ｆ１の静止衛星サービス信号は、正確に指し示された高利得アンテナで受信していない限り非常に弱い。静止衛星サービス地球局アンテナは通常、上向きに静止衛星サービス地球局13Gが通信する衛星14に向けて非常に狭いビームでのみ放射する高利得アンテナである。スペクトルシェアリングシステムの地上局の11Gの場所にある最小の予防策では、この干渉を容易に回避することができる。
【００１３】
[0018]  図５は、静止衛星サービスGEO同期衛星500及び地球局511〜512に関連する航空機551〜553と、（必要であるもののいくつかは完全に地球表面との間の空間500の領域と、航空機が正常に動作している最大高度で構成されていたサービスエリアのカバレッジを提供する）複数のシェアされたスペクトルシステム地上局531〜533の向き（ただし、一定の縮尺で描かれていない）を例示する。この図から分かるように、静止衛星サービス地球局アンテナ511-512のためのアンテナビーム521-522は、程度の狭い上方赤道上方に位置する選択された静止衛星500の軌道アークに向けられる。図6に示すように、静止衛星サービスシステム13からのアンテナ指向角は、北部範囲のカバーエリアの地球局512に関する低方位角から南部範囲のカバーエリアの地球局511に関する高方位角まで、南方向にある これとは対照的に、また、上方にポインティングし、全体的にちょうど地平線上の方を向いている間、共有スペクトルシステムアンテナビーム541〜543は、広範囲である。主たる干渉モードは、静止衛星サービス地球局511〜512のアンテナで受信された共有スペクトルシステムアンテナビーム541〜543を構成する。したがって、無線周波数伝達管理は、以下を要求する：
・水平線上の角度で任意の北方に面する信号と低仰角での信号のためのスペクトルシェアリングシステム地上局アンテナの「南方」ポインティング。このように、スペクトルシェアリングシステム地上局の送信が固定衛星サービス地球局の受信アンテナのための主要なビームの外にある。図５に示すように、任意の特定の緯度でのスペクトルシェアリングシステムのアンテナのカバレッジの限界は、地球局の受信アンテナの最大ビーム幅のための小さな追加の許容度を、軌道弧に方位角の範囲によって規定する。
・スペクトルシェアリングシステムの地上局送信に低電力スペクトル密度を維持するために、信号は、スペクトルの大部分にわたって拡散される必要があり得る。幸いにも、いくつかの衛星群バンドは数百MHzもの範囲を提供する。そして、それは接地点から航空機まで高データ信号速度を維持すると共に、スペクトル密度を十分に低いレベルに下げるために充分である。
【００１４】
[0019]  干渉緩和の見地から、スペクトルシェアリングシステムのスペクトルの両方の端上の非常に識別パターンを有するアンテナの使用は、非常に有益である。干渉緩和のために使われることができる追加的な技術は、以下の通りである：
１．スペクトルシェアリングシステム地上ステーションの配置;
２．ビーム形成およびビームステアリングを包含するスペクトルシェアリングシステム地上ステーションのアンテナ・パターン;
３．信号拡散
４．パワー制御;
５．ビームステアリングの場合には活性化干渉打ち消し。
【００１５】
地上局レシーバに対する地上ステーション伝達の評価
[0020]  例えば、大陸米国から見るとき、静止衛星の軌道は南の方向にある。そのため、静止衛星サービス地球局アンテナのすべてが、南の方を向いている。地上局の緯度に従い、衛星の一部の静止弧だけは、見える。状況は、図3において例示される。地上局のいかなる与えられた地理的位置に関して、静止弧の可視部分を制限する２つの経度があり、それはlEおよびｌWとして分類される。したがって、地上局のアンテナは、常にこの静止弧の可視部分上のある場所を示している。地上局の緯度が北の方へ増加するにつれて、可視アークの分はより少なくなる。約８０度より北にある地上局に関しては、静止軌道は見えない。
【００１６】
[0021]  座標のペア（ＬES、）で与えられた緯度/経度の位置で地球局を考える。座標ＬESは地球局の緯度であり、ｌESは地球局の経度である。単純な幾何学を使用して、容易に以下の関係を示すことができる：
【００１７】
【数１】
0005946528.tif 000002
【００１８】
【数２】
0005946528.tif 000003
【００１９】
【数３】
0005946528.tif 000004
【００２０】
【数４】
0005946528.tif 000005
【００２１】
ここで
【００２２】
【数５】
0005946528.tif 000006
【００２３】
[0022]  量ＡZEおよびＡZWは、静止弧の可視部分のはるかに東部ではるかに西の位置の方の地上局からの方位角角度である。これらの2つの角度は、地上局アンテナが指すことができる方向の最大理論上の範囲を提供する。実際的なシナリオにおいて、範囲は式(3)および(4)によって提供されるより常に狭い。
【００２４】
[0023]  具体例として、表１は２つの地上局に関してｌE、ｌW、ＡZEおよびＡZWに関する値を提供する。第１のものは、フロリダ州メルボルンにあり、一方、第２のものはイリノイ州シカゴにある。メルボルン地域において、地上局アンテナのための方位角は、95.51度乃至273.49度のレンジ内に入らなければならない。シカゴ地上局に関して、ポインティング範囲は99.33度乃至269.67度である。
【００２５】
【表１】
0005946528.tif 000007
【００２６】
表１．米国本土内の2箇所から見える静止衛星
[0024]  図１に示す無線周波数再使用シナリオを参照すると、２つのシステム間の干渉の緩和のための条件の一つは、スペクトルシェアリングシステム地上局の無線周波数伝送が、地球局アンテナの主ビームの外側にあることであることは明らかである。これは、周波数共用システム地上局は、（地球局アンテナのビーム幅を回避するために、必要に応じて追加の小さな減少で）式（3）及び（4）によって指定された方位角の範囲内で南に向けて送信される必要があることを意味する。このように、周波数共用システム地上局からの信号は、静止衛星サービス地球局アンテナのバックローブにある。図４は、静止衛星サービス地球局アンテナのメインローブの外部周波数共用システムのアップリンク伝送のために必要な条件をグラフ形式で示す。
【００２７】
[0025]  地球局アンテナのバックローブにおける周波数共用システムの地上局送信からの干渉の電力スペクトル密度は、以下の式（6）のように計算することができる：
【００２８】
【数６】
0005946528.tif 000008
【００２９】
[0026]  式(6)のＳＩが特定の閾値によってノイズフロアー以下に落ちるとき、システム地上ステーション伝達を共有しているスペクトルの影響がごくわずかになると仮定することができる。すなわち
【００３０】
【数７】
0005946528.tif 000009
【００３１】
[0027]  表２は、式(7)を使用して、TdB=3dBとみなして生成される。表は、最大MHzのあたりの有効等方放射電力（EiRP）が地対空送信を考慮に入れたことを示している。表の使用は、以下の単純な実施例で例示される。
【００３２】
[0028]  20ｋｍ離れた最も近い静止衛星サービス地球局からの場所で周波数共用システムの地上局を考慮する。許可された地上局の電力スペクトル密度は23dBm/MHz（すなわち、200mW/MHz）である。スペクトルシェアリングシステムアップリンク動作が20MHzのスペクトルである場合、全体的なEiRPは36.04dBm（4W）である。
【００３３】
【表２】
0005946528.tif 000010
【００３４】
表２．アップリンクEiRPのリミット（dBm/MHz）(*)
（*）EiRP値は、20MHzのチャネルを仮定して計算される
[0029]  表２に基づいて、システム・アップリンク伝達を共有しているスペクトルのための許された力のスペクトル密度は、比較的低い。表には、地球局アンテナのバックローブから追加の減衰が存在しないことを前提としている。また、表はスペクトルシェアリングシステム地上ステーション・アンテナからの区別がないと仮定して導出される。実用的な実施態様では、これらの追加要素は、必要なデータレートとスペクトルシェアリングシステムのセルサイトのリンクバジェットに基づいて評価されるべきである。
【００３５】
[0030]  図４は、スペクトルシェアリングシステムのアップリンク送信のために必要な条件は、静止衛星サービス地球局アンテナのメインローブの外側になるように、グラフィカルな形式で示す。具体的には、静止衛星サービス地上局421乃至436は、それぞれのアンテナビームが図4の衛星411乃至414側に向けて示される。スペクトルシェアリングシステムの地上局401乃至408用の静止衛星サービス地上局421乃至436で受信アンテナに送信しないように、 静止衛星サービス地球局421乃至436のメインローブによって受信されるビーム（すなわち、ビームの南の部分）の近地表部を防ぐために、図4に示すように、それらのアンテナビームを配向すべきである。スペクトル共有システムアンテナによって生成されたアンテナパターンがブロードな三次元形状であり、スペクトル共有システムアンテナによって生成されたアンテナパターンが、一般に、北の地上局の近くにある任意の静止衛星サービス地球局421-436の方向のパターンのほぼ接地部を避けるように管理することができるので、これは、不当に制限するものではない。これは、シェアリングされたスペクトルシステムアンテナからアンテナ・パターンの上方へ指している部分に影響を及ぼさない。
【００３６】
航空機に基づくトランスミッションから衛星レシーバへの干渉の評価
[0031]  衛星受信機の観点から、エネルギーは、スペクトルシェアリングシステム航空機から送信された衛星受信アンテナの雑音温度を増加させる。衛星受信アンテナは、290Kの公称雑音温度を有する地球に向かっている。したがって、スペクトルシェアリングシステム航空機伝達によって生じるパワーのスペクトル密度が地球の放射線によって発生する熱雑音のパワーのスペクトル密度より著しく小さい限り、分担しているスペクトルの影響はごくわずかである。スペクトルシェアリングシステム航空機伝達の力のスペクトル密度は、航空機のEiRP、スペクトルシェアリングシステムサービスのバンド幅および衛星アンテナの全幅の範囲内で、いかなる与えられた時間にも作動している航空機の数に依存する。
【００３７】
[0032]  衛星アンテナで受信された熱雑音の電力スペクトル密度は、以下の式（8）のように計算することができる。
【００３８】
【数８】
0005946528.tif 000011
【００３９】
[0033]  スペクトルシェアリングシステム、航空機からの送信によって引き起こされる衛星受信機への干渉の電力スペクトル密度は、以下の式（9）のように推定することができる。
【００４０】
【数９】
0005946528.tif 000012
【００４１】
[0034]  ここで、ｎは衛星アンテナの全幅の範囲内の航空機の数であり、ＳＡは、単一の航空機の放射電力スペクトル密度と線形領域における自由空間経路損失（FSPL）である。
【００４２】
[0035]  式(9)をlogドメインに変換することによって、以下の式(10)を得る：
【００４３】
【数１０】
0005946528.tif 000013
【００４４】
[0036]  ＴdBは、熱雑音の電力スペクトル密度とスペクトルシェアリングシステム、航空機操作することによって生じる干渉との間の差を指定する閾値とする。換言すれば：
【００４５】
【数１１】
0005946528.tif 000014
【００４６】
[0037]  式(10)および(11)を結合することによって、単一の航空機の送信電力スペクトル密度に制限を得る：
【００４７】
【数１２】
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【００４８】
[0038]  式（12）は、本スペクトルシェアリングシステムのための割り当てられたスペクトルの１メガヘルツ当たりdBmで航空機送信電力スペクトル密度の限界をグラフ形式で示す図２に示されている曲線のファミリーを生成するのに使用される。
【００４９】
図２のカーブの使用は、単純な実施形態で例示される
[0039]  スペクトルシェアリング衛星受信アンテナによって覆われた空間のボリューム内に１０００の航空機が動作しているシステムのケースを考慮する。保護閾値がTadd=20dBにセットされ、航空機の全てが概して衛星レシーバ・アンテナのメインビームであると仮定する。図２によれば、各々の航空機の伝送は、43dBm/MHz（1MHzのバンド幅で20ワット）のパワースペクトル密度制限を有する。
【００５０】
[0040]  注意すべき点は、提示された分析が、最悪の場合の側にあるということである。干渉を減らす更なる要因が、スペクトルシェアリングシステム航空機から衛星レシーバまである。以下のように分析では無視されたこれらの要因のいくつかを記載する。
１．分析は、航空機の全てが最大出力によって伝達していると仮定する。活動中のシナリオにおいて、航空機の伝送は、パワー制御下にあって、常に最大値以下にある。
２．分析では、航空機のEiRPが地上と衛星アンテナに向けたサービス提供セルに対して同じであることを前提としている。実用的な実施態様において、航空機アンテナが接地点に大部分のエネルギーを向けると仮定することは合理的であり、空の方の放射線の量は著しく低い。自由空間経路損失だけは、考慮される。実用的なシナリオでは、大気現象による追加損失は、航空機によって生成された信号の減衰に追加する。
【００５１】
まとめ
[0041]  スペクトルスペクトルシェアリングシステム間の共有と静止衛星サービスが可能である。しかし、スペクトルシェアリングシステム地上ステーションおよび静止衛星サービス地上局レシーバ側間の干渉の共有している技術的に可能で慎重な管理をすることは必要である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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