(57)【要約】  統合通信システムが、衛星部分及び地上部分を有する。衛星部分及び地上部分の様々な構成要素によるデータの送受信のために、複数の時間帯が割り当てられる。衛星部分及び地上部分への時間帯の割り当ては、トラフィックの負荷、時刻、曜日などに基づいて予め設定するか、或いは動的に割り当てることができる。時間帯を適切に割り当てた１つの周波数で通信を実現することができる。このシステムは、信号処理遅延及び信号伝搬遅延に対応するための遅延補正を含む。例えば、割り当てられた時間帯が終了する前に送信を終了するように衛星に命令して、衛星からの信号が、割り当てられた時間帯内に対象の目的地に伝播されるようにすることにより、送信が次の時間帯にずれ込むのを避けることができる。これにより、通信システムの様々な要素間の干渉が回避される。【選択図】図５Ａ
2009526501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
衛星ネットワーク部分と地上ネットワーク部分とを有する通信システムであって、
衛星と、
選択された周波数でデータを送信するように構成された衛星送信機と、
前記選択された周波数でデータを受信するように構成された衛星受信機と、
前記衛星送信機及び前記衛星受信機の動作を選択的に制御する衛星タイミング制御装置と、
第１の地上局と、
前記選択された周波数でデータを送信するように構成された第１の地上送信機と、
前記選択された周波数でデータを受信するように構成された第１の地上受信機と、
前記第１の地上送信機及び前記第１の地上受信機の動作を選択的に制御するように構成された第１の地上タイミング制御装置と、
を備え、
前記衛星タイミング制御装置及び前記第１の地上タイミング制御装置は、前記それぞれの送信機と受信機とを協働的に制御して、選択された時間間隔におけるデータの送受信を制御するように構成されることにより、前記衛星送信機は第１の選択された時間間隔でデータを送信できるようになり、前記衛星受信機は第２の選択された時間間隔でデータを受信し、前記第１の地上送信機は第３の選択された時間間隔でデータを送信できるようになり、前記第１の地上受信機は、第４の選択された時間間隔でデータを受信するようになる、
ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記第１、第２、第３及び第４の選択された時間間隔は順次的な時間間隔である、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１の地上局のみと通信が可能であると共に、前記選択された周波数でデータを送信するように構成された送信機を有する第１のユーザ端末と、
前記選択された周波数でデータを受信するように構成された受信機と、
第１のユーザ端末のタイミング制御装置と、
をさらに備え、
前記第１のユーザ端末のタイミング制御装置は、前記第１のユーザ端末の受信機が、前記第３の選択された時間間隔中に前記第１の地上局からデータを受信できるようにし、前記第１のユーザ端末の送信機が、前記第４の選択された時間間隔中に前記第１の地上局へデータを送信できるようにするように構成される、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記衛星のみと通信が可能であると共に、前記選択された周波数でデータを送信するように構成された送信機を有する第２のユーザ端末と、
前記選択された周波数でデータを受信するように構成された受信機と、
タイミング制御装置と、
をさらに備え、
前記第２のユーザ端末のタイミング制御装置は、前記第２のユーザ端末の受信機が、前記第１の選択された時間間隔中に前記衛星からデータを受信できるようにし、前記第２のユーザ端末の送信機が、前記第２の選択された時間間隔中に前記衛星へデータを送信できるようにするように構成される、
ことを特徴とする請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記第１の地上局又は前記衛星とのみと通信が可能であると共に、前記選択された周波数でデータを送信するように構成された送信機を有するデュアルモードユーザ端末と、
前記選択された周波数でデータを受信するように構成された受信機と、
タイミング制御装置と、
をさらに備え、
前記デュアルモードユーザ端末のタイミング制御装置は、前記デュアルモードユーザ端末の受信機が、前記第１の選択された時間間隔中に前記衛星からデータを受信できるようにし、前記第デュアルモードユーザ端末の送信機が、前記第２の選択された時間間隔中に前記衛星へデータを送信できるようにし、前記デュアルモードユーザ端末のタイミング制御装置が、前記第３の選択された時間間隔中に前記第１の地上局からデータを受信できるようにし、前記デュアルモードユーザ端末の送信機が、前記第４の選択された時間間隔中に前記第１の地上局へデータを送信できるようにするように構成される、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記選択された周波数でデータを送信するように構成された送信機と、前記選択された周波数でデータを受信するように構成された受信機と、タイミング制御装置とを有する第２の地上局と、
前記選択された周波数でデータを送信するように構成された送信機と、前記選択された周波数でデータを受信するように構成された受信機と、タイミング制御装置とを有する第１のユーザ端末と、
前記選択された周波数でデータを送信するように構成された送信機と、前記選択された周波数でデータを受信するように構成された受信機と、タイミング制御装置とを有する第２のユーザ端末と、
をさらに含み、
前記第１のユーザ端末のタイミング制御装置は、前記第１のユーザ端末の受信機が、前記第３の選択された時間間隔中に前記第１の地上局からデータを受信できるようにし、前記第１のユーザ端末の送信機が、前記第４の選択された時間間隔中に前記第１の地上局へデータを送信できるようにするように構成され、
前記第２のユーザ端末のタイミング制御装置は、前記第２のユーザ端末の受信機が、前記第５の選択された時間間隔中に前記第２の地上局からデータを受信できるようにし、前記第１のユーザ端末の送信機が、前記第６の選択された時間間隔中に前記第２の地上局へデータを送信できるようにするように構成される、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記選択された時間間隔を前記衛星と前記地上局とに割り当てるように構成された制御装置をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記制御装置は、送信されるデータ量に基づいて、前記衛星と前記地上局とのうちの選択された一方に複数の選択された時間間隔を割り当てるように構成される、
ことを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記制御装置は、所定の送信スケジュールに基づいて、前記衛星と前記地上局とのうちの選択された一方に複数の選択された時間間隔を割り当てるように構成される、
ことを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
前記制御装置は、選択された時間間隔の大部分を前記衛星に割り当てるように構成される、
ことを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項１１】
前記制御装置は、選択された時間間隔の大部分を前記地上局に割り当てるように構成される、
ことを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項１２】
前記衛星は、地表面上の複数のカバーエリアと通信するように構成され、前記第１の地上局は、前記複数のカバーエリアのうちの第１のカバーエリア内にあり、前記システムは、前記複数のカバーエリアのうちの第１のカバーエリアに隣接する、前記複数のカバーエリアのうちの第２のカバーエリア内にある第２の地上局をさらに含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記複数のカバーエリアのうちの前記第１のカバーエリアにおける通信と前記複数のカバーエリアのうちの前記第２のカバーエリアにおける通信との両方には、前記選択された周波数が使用される、
ことを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記複数のカバーエリアのうちの前記第１のカバーエリアにおける通信には、第１の選択された周波数が使用され、前記複数のカバーエリアのうちの前記第２のカバーエリアにおける通信には、前記第１の選択された周波数とは異なる第２の選択された周波数が使用される、
ことを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項１５】
前記第１の地上局は、前記複数のカバーエリアのうちの第３のカバーエリア内の第３の地上局をさらに含み、前記複数のカバーエリアのうちの前記第２のカバーエリアは、前記複数のカバーエリアのうちの前記第１のカバーエリアと前記複数のカバーエリアのうちの前記第３のカバーエリアとの中間にあり、前記複数のカバーエリアのうちの前記第１のカバーエリアにおける通信には、第１の選択された周波数が使用され、前記複数のカバーエリアのうちの前記第２のカバーエリアにおける通信には、前記第１の選択された周波数とは異なる第２の選択された周波数が使用され、前記複数のカバーエリアのうちの前記第３のカバーエリアにおける通信では、前記第１の選択された周波数が再使用される、
ことを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項１６】
前記衛星タイミング制御装置は、前記衛星と前記第１の地上局との間の伝播遅延に少なくとも等しい時間量だけ前記第１の選択された時間間隔の終了前に前記衛星送信機からの送信を終了するように構成される、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１７】
前記衛星タイミング制御装置は、前記衛星と前記第１の地上局との間の伝播遅延に少なくとも等しい時間量だけ前記第１の選択された時間間隔の開始前に前記衛星送信機からの送信を開始するように構成される、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記第１の地上タイミング制御装置は、前記第１の地上局と前記衛星との間の伝播遅延に少なくとも等しい時間量だけ前記第３の選択された時間間隔の終了前に前記第１の地上局送信機からの送信を終了するように構成される、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１９】
前記第１の地上タイミング制御装置は、前記第１の地上局と前記衛星との間の伝播遅延に少なくとも等しい時間量だけ前記第３の選択された時間間隔の開始前に前記第１の地上局送信機からの送信を開始するように構成される、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項２０】
衛星ネットワーク部分と地上ネットワーク部分とを有する通信システムであって、
選択された周波数で通信するように構成された送信機及び受信機を有する衛星と、
前記選択された周波数で通信するように構成された送信機及び受信機を有する第１の地上局と、
前記衛星送信機の動作を選択的に制御する衛星制御装置と、
を備え、
前記衛星制御装置は第１の選択された時間間隔中の送信を可能にし、前記第１の選択された時間間隔が終了する前の時点で送信を終了し、前記選択された時間間隔が前記終了する前の前記時点は、前記衛星と前記第１の地上局との間の伝播遅延に基づくものであり、
前記通信システムはさらに、
前記第１の地上送信機の動作を選択的に制御するように構成された第１の地上制御装置を含み、
前記第１の地上制御装置は、第２の選択された時間間隔中の送信を可能にし、前記第２の選択された時間間隔が終了する前の時点で送信を終了し、前記選択された時間間隔が前記終了する前の前記時点は、前記第１の地上局と前記衛星との間の伝播遅延に基づくものである、
ことを特徴とするシステム。
【請求項２１】
前記第１の地上局は、前記選択された周波数で通信するように構成された送信機及び受信機を有する移動ユーザ端末である、ことを特徴とする請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
前記ユーザ端末は前記衛星のみと通信するように構成される、
ことを特徴とする請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記ユーザ端末は、前記衛星又は第２の地上局と通信するように構成される、
ことを特徴とする請求項２１に記載のシステム。
【請求項２４】
前記衛星と前記第１の地上局との間の伝播遅延を判定するようにに構成されたシステム制御装置をさらに備える、
ことを特徴とする請求項２１に記載のシステム。
【請求項２５】
前記衛星制御装置は、前記衛星と前記第１の地上局との間の前記伝播遅延を使用して、前記選択された時間間隔が前記終了する前の前記時点に送信を終了するようにする、
ことを特徴とする請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
衛星ネットワーク部分と地上ネットワーク部分とを有する通信システムであって、
選択された周波数でデータを送受信するように構成された送信機及び受信機を有する衛星と、
前記衛星送信機及び前記衛星受信機の動作を選択的に制御する衛星制御手段と、
前記選択された周波数でデータを送受信するように構成された送信機及び受信機を有する第１の地上局と、
前記第１の地上送信機及び前記第１の地上受信機の動作を選択的に制御する第１の地上制御手段と、
を備え、
前記衛星制御手段及び前記第１の地上制御手段は、それぞれの送信機及び受信機を協働的に制御して、選択された時間間隔でデータの送受信を制御し、前記衛星送信機は第１の選択された時間間隔でデータを送信できるようになり、前記衛星受信機は第２の選択された時間間隔でデータを受信し、前記第１の地上送信機は第３の選択された時間間隔でデータを送信できるようになり、前記第１の地上受信機は第４の選択された時間間隔でデータを受信する、
ことを特徴とするシステム。
【請求項２７】
前記第１の地上局のみと通信が可能であると共に、前記選択された周波数でデータを送信するように構成された送信機を有する第１のユーザ端末と、
前記選択された周波数でデータを受信するように構成された受信機と、
前記第１のユーザ端末の受信機が、前記第３の選択された時間間隔中に前記第１の地上局からデータを受信できるようにすると共に、前記第１のユーザ端末の送信機が、前記第４の選択された時間間隔中に前記第１の地上局へデータを送信できるようにするユーザ端末制御手段とをさらに備える、
ことを特徴とする請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
前記衛星のみと通信が可能であると共に、前記選択された周波数でデータを送信するように構成された送信機を有する第２のユーザ端末と、
前記選択された周波数でデータを受信するように構成された受信機と、
前記第２のユーザ端末の受信機が、前記第１の選択された時間間隔中に前記衛星からデータを受信できるようにすると共に、前記第２のユーザ端末の送信機が、前記第２の選択された時間間隔中に前記衛星へデータを送信できるようにする第２のユーザ端末制御手段とをさらに備える、
ことを特徴とする請求項２７に記載のシステム。
【請求項２９】
前記第１の地上局又は前記衛星と通信が可能であると共に、前記選択された周波数でデータを送信するように構成された送信機を有するデュアルモードユーザ端末と、
前記選択された周波数でデータを受信するように構成された受信機と、
前記デュアルモードユーザ端末の受信機が、前記第１の選択された時間間隔中に前記衛星からデータを受信できるようにし、前記デュアルモードユーザ端末の送信機が、前記第２の選択された時間間隔中に前記衛星へデータを送信できるようにし、前記デュアルモードユーザ端末の受信機が、前記第３の選択された時間間隔中に前記第１の地上局からデータを受信できるようにし、前記デュアルモードユーザ端末の送信機が、前記第４の選択された時間間隔中に前記第１の地上局へデータを送信できるようにするデュアルモードユーザ端末の制御手段とをさらに含む、
ことを特徴とする請求項２６に記載のシステム。
【請求項３０】
前記選択された周波数でデータを送信するように構成された送信機と、前記選択された周波数でデータを受信するように構成された受信機と、前記第２の地上局送信機及び受信機を制御する第２の地上局制御手段とを有する第２の地上局と、
前記選択された周波数でデータを送信するように構成された送信機と、前記選択された周波数でデータを受信するように構成された受信機と、前記第１のユーザ端末の受信機が、前記第３の選択された時間間隔中に前記第１の地上局からデータを受信できるようにすると共に、前記第１のユーザ端末の送信機が、前記第４の選択された時間間隔中に前記第１の地上局へデータを送信できるようにする第１のユーザ端末の制御手段とを有する第１のユーザ端末と、
前記選択された周波数でデータを送信するように構成された送信機と、前記選択された周波数でデータを受信するように構成された受信機と、前記第２のユーザ端末の受信機が、前記第５の選択された時間間隔中に前記第２の地上局からデータを受信できるようにすると共に、前記第２のユーザ端末の送信機が、前記第６の選択された時間間隔中に前記第２の地上局へデータを送信できるようにするユーザ端末制御手段とを有する第２のユーザ端末とをさらに備える、
ことを特徴とする請求項２６に記載のシステム。
【請求項３１】
前記選択された時間間隔を前記衛星と前記地上局とに割り当てるための割り当て制御手段をさらに備える、
ことを特徴とする請求項２６に記載のシステム。
【請求項３２】
前記割り当て制御手段は、送信されるデータ量に基づいて、前記衛星と前記地上局とのうちの選択された一方に複数の選択された時間間隔を割り当てる、
ことを特徴とする請求項３１に記載のシステム。
【請求項３３】
前記割り当て制御手段は、所定の送信スケジュールに基づいて、前記衛星と前記地上局とのうちの選択された一方に複数の選択された時間間隔を割り当てる、
ことを特徴とする請求項３１に記載のシステム。
【請求項３４】
前記割り当て制御手段は、選択された時間間隔の大部分を前記衛星に割り当てる、
ことを特徴とする請求項３１に記載のシステム。
【請求項３５】
前記割り当て制御手段は、選択された時間間隔の大部分を前記地上局に割り当てる、
ことを特徴とする請求項３１に記載のシステム。
【請求項３６】
前記衛星は、地表面上の複数のカバーエリアと通信するように構成され、前記第１の地上局は、前記複数のカバーエリアのうちの第１のカバーエリア内にあり、前記システムは、前記複数のカバーエリアのうちの第１のカバーエリアに隣接する、前記複数のカバーエリアのうちの第２のカバーエリア内にある第２の地上局をさらに含む、
ことを特徴とする請求項２６に記載のシステム。
【請求項３７】
前記複数のカバーエリアのうちの前記第１のカバーエリアにおける通信と前記複数のカバーエリアのうちの前記第２のカバーエリアにおける通信との両方には、前記選択された周波数が使用される、
ことを特徴とする請求項３６に記載のシステム。
【請求項３８】
前記複数のカバーエリアのうちの前記第１のカバーエリアにおける通信には、第１の選択された周波数が使用され、前記複数のカバーエリアのうちの前記第２のカバーエリアにおける通信には、前記第１の選択された周波数とは異なる第２の選択された周波数が使用される、
ことを特徴とする請求項３６に記載のシステム。
【請求項３９】
前記第１の地上局は、前記複数のカバーエリアのうちの第３のカバーエリア内の第３の地上局をさらに含み、前記複数のカバーエリアのうちの前記第２のカバーエリアは、前記複数のカバーエリアのうちの前記第１のカバーエリアと前記複数のカバーエリアのうちの前記第３のカバーエリアとの中間にあり、前記複数のカバーエリアのうちの前記第１のカバーエリアにおける通信には、第１の選択された周波数が使用され、前記複数のカバーエリアのうちの前記第２のカバーエリアにおける通信には、前記第１の選択された周波数とは異なる第２の選択された周波数が使用され、前記複数のカバーエリアのうちの前記第３のカバーエリアにおける通信では、前記第１の選択された周波数が再使用される、
ことを特徴とする請求項３６に記載のシステム。
【請求項４０】
前記衛星制御手段は、前記衛星と前記第１の地上局との間の伝播遅延に少なくとも等しい時間量だけ前記第１の選択された時間間隔の終了前に前記衛星送信機からの送信を終了させるための手段を備える、
ことを特徴とする請求項２６に記載のシステム。
【請求項４１】
前記衛星制御手段は、前記衛星と前記第１の地上局との間の伝播遅延に少なくとも等しい時間量だけ前記第１の選択された時間間隔の開始前に前記衛星送信機からの送信を開始させる手段を備える、
ことを特徴とする請求項２６に記載のシステム。
【請求項４２】
前記第１の地上制御手段は、前記第１の地上局と前記衛星との間の伝播遅延に少なくとも等しい時間量だけ前記第３の選択された時間間隔の終了前に前記第１の地上局送信機からの送信を終了させる手段を備える、
ことを特徴とする請求項２６に記載のシステム。
【請求項４３】
前記第１の地上制御手段は、前記第１の地上局と前記衛星との間の伝播遅延に少なくとも等しい時間量だけ前記第３の選択された時間間隔の開始前に前記第１の地上局送信機からの送信を開始させる手段を備える、
ことを特徴とする請求項２６に記載のシステム。
【請求項４４】
統合された地上及び衛星通信システムで使用されるタイミング補正方法であって、
地上局がデータ送信のために使用し、衛星が前記データ送信のために使用する複数の時間帯を前記通信システムが割り当てるステップと、
前記地上局と前記衛星との間の送信を制御して、前記衛星と前記地上局との間の伝播遅延時間を補正することにより前記地上局及び前記衛星による前記割り当てられた時間帯の使用を同期させるステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項４５】
各々の割り当てられた時間帯は開始時刻及び終了時刻を有し、前記地上局と前記衛星との間の送信を制御するステップは、前記衛星によるデータ送信のために割り当てられた時間帯の前記終了時刻より前に、前記衛星からの送信を終了するステップを含む、
ことを特徴とする請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記地上局と前記衛星との間の送信を制御するステップは、前記終了時刻より前記伝播遅延時間とほぼ等しい時間量だけ前に前記衛星からの送信を終了するステップを含む、
ことを特徴とする請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
各々の割り当てられた時間帯は開始時刻及び終了時刻を有し、前記地上局と前記衛星との間の送信を制御するステップは、前記衛星によるデータ送信のために割り当てられた時間帯の前記開始時刻前に、前記衛星からの送信を開始するステップを含む、
ことを特徴とする請求項４４に記載の方法。
【請求項４８】
前記地上局と前記衛星との間の送信を制御するステップは、前記開始時刻より前記伝播遅延時間とほぼ等しい時間量だけ前に前記衛星からの送信を開始するステップを含む、
ことを特徴とする請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
各々の割り当てられた時間帯は開始時刻及び終了時刻を有し、前記地上局は、割り当てられた時間帯に地上受信機へ直接データを送信し、前記地上局は、前記割り当てられた時間帯の前記終了時刻とほぼ等しい時刻に送信を終了する、
ことを特徴とする請求項４４に記載の方法。
【請求項５０】
前記地上局は、前記衛星を介して前記地上受信機へデータを送信し、前記衛星は、割り当てられた時間帯に前記地上受信機への前記データを中継し、前記衛星は、前記割り当てられた時間帯の前記終了時刻より前の時刻に送信を終了する、
ことを特徴とする請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
各々の割り当てられた時間帯は開始時刻及び終了時刻を有し、地上トランシーバは、割り当てられた時間帯に前記地上局へ直接データを送信し、前記地上受信機は、前記割り当てられた時間帯の前記終了時刻とほぼ等しい時刻に送信を終了する、
ことを特徴とする請求項４４に記載の方法。
【請求項５２】
前記地上トランシーバは、前記衛星を介して前記地上受信機へデータを送信し、前記衛星は、割り当てられた時間帯に前記地上局への前記データを中継し、前記衛星は、前記割り当てられた時間帯の前記終了時刻より前の時刻に送信を終了する、
ことを特徴とする請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
各々の割り当てられた時間帯は開始時刻及び終了時刻を有し、前記地上局と前記衛星との間の送信を制御するステップは、前記地上局によるデータ送信のために割り当てられた時間帯の前記終了時刻より前に前記地上局からの送信を終了するステップを含む、
ことを特徴とする請求項４４に記載の方法。
【請求項５４】
前記地上局と前記衛星との間の送信を制御するステップは、前記終了時刻より前記伝播遅延時間とほぼ等しい時間量だけ前に前記地上局からの送信を終了するステップを含む、
ことを特徴とする請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
各々の割り当てられた時間帯は開始時刻及び終了時刻を有し、前記地上局と前記衛星との間の送信を制御するステップは、前記地上局によるデータ送信のために割り当てられた時間帯の前記開始時刻より前に、前記地上局からの送信を開始するステップを含む、
ことを特徴とする請求項４４に記載の方法。
【請求項５６】
前記地上局と前記衛星との間の送信を制御するステップは、前記開始時間より前記伝播遅延時間とほぼ等しい時間量だけ前に前記地上局からの送信を開始するステップを含む、
ことを特徴とする請求項５５に記載の方法。
【請求項５７】
前記通信システムが使用する複数の時間帯を割り当てるステップは、前記地上局によるデータ送信のために前記時間帯の第１の部分を割り当て、前記衛星によるデータ送信のために前記時間帯の第２の部分を割り当てるステップを含む、
ことを特徴とする請求項４４に記載の方法。
【請求項５８】
前記通信システムが使用する複数の時間帯を割り当てるステップは、前記地上局によるデータ受信のために前記時間帯の第１の部分を割り当て、前記衛星によるデータ受信のために前記時間帯の第２の部分を割り当てるステップを含む、
ことを特徴とする請求項４４に記載の方法。
【請求項５９】
前記通信システムが使用する複数の時間帯を割り当てるステップは、前記地上局によるデータ送信のために前記時間帯の第１の部分を割り当てるステップと、前記衛星によるデータ送信のために前記時間帯の第２の部分を割り当てるステップと、前記地上局によるデータ受信のために前記時間帯の第３の部分を割り当てるステップと、前記衛星によるデータ受信のために前記時間帯の第４の部分を割り当てるステップとを含む、
ことを特徴とする請求項４４に記載の方法。
【請求項６０】
前記複数の時間帯の第１、第２、第３及び第４の部分の前記割り当ては、少なくとも１つの地上送信機による通信トラフィックの量に基づく、
ことを特徴とする請求項５９に記載の方法。
【請求項６１】
前記複数の時間帯の第１、第２、第３及び第４の部分の前記割り当ては、複数の地上送信機による通信トラフィックの量に基づく、
ことを特徴とする請求項５９に記載の方法。
【請求項６２】
前記複数の時間帯の第１、第２、第３及び第４の部分の前記割り当ては、時刻、曜日、又はその両方に基づく、
ことを特徴とする請求項５９に記載の方法。
【請求項６３】
前記複数の時間帯の第１、第２、第３及び第４の部分の前記割り当ては、前記地上局のカバーエリア、前記衛星のカバーエリア、又はその両方に基づく、
ことを特徴とする請求項５９に記載の方法。
【請求項６４】
前記地上局による前記データ送信は選択された周波数チャンネルを利用し、前記衛星による前記データ送信は該選択された周波数チャンネルを利用する、
ことを特徴とする請求項４４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に通信に関し、より具体的には、時分割複信を使用する通信システムにおけるスペクトルの共有のためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気通信システムは、単純な有線電話から、多くの場合地上の構成要素だけでなく衛星の構成要素を含む複雑な無線ネットワークへと進化してきた。無線システムの場合、周波数スペクトルの割り当て及び割り当てられたスペクトルの適切な使用は、満足のいく運用のためにきわめて重要である。この限られた資源をますます多くのユーザと共有する１つの手段として、スペクトルの共有及び周波数の再利用という複雑なシステムが開発されてきた。
【０００３】
通信システムによっては、衛星の構成要素と地上の構成要素との両方を利用するものもある。この複合システムでは、地上の構成要素のことを地上補助構成（ＡＴＣ）通信システムと呼ぶことが多い。電気通信システムの衛星部分とＡＴＣ部分との両方によるスペクトルの共有を可能にする提案が出されたことがある。すなわち、システムのＡＴＣ部分が、現在衛星に割り当てられている周波数スペクトルを再利用するものである。
【０００４】
残念ながら、衛星間及び地上要素間に十分な距離を与えて、周波数の再利用を可能にしながら干渉を最小限に抑えることは非常に困難なため、これらの従来の方法では性能の低下を招くことが多い。通信システムの衛星部分とＡＣＴ部分との間の干渉により、受け入れがたいデータエラーの割合が増え、システム全体の性能の低下を招く恐れがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、干渉及びシステムの低下という結果を招かない、周波数スペクトルを共有するためのシステム及び方法に対する大きなニーズが存在すると理解することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示では、この利点と、以下の詳細な説明及び添付図面から明らかとなるようなその他の利点とを実現するシステム及び方法について説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明は、衛星の構成要素及び地上の構成要素を有する電気通信システムに関するものである。以下さらに詳細に説明するように、衛星の構成要素及び地上の構成要素は時分割複信を使用する周波数を共有しており、このことについて以下さらに詳細に説明する。図１は、本明細書に記載される教示に従って構成され、動作するシステム１００のサンプルの構成要素を示す図である。システム１００は、衛星部分１０２及び地上部分１０４を有する。図１は、地球軌道における衛星１０８及び衛星１１０を示す図である。当業者であれば、通常、実際の実施構成ではより多い数の衛星を含むことができると理解するであろう。衛星１０８〜１１０は、静止軌道、中高度軌道（ＭＥＯ）又は低高度軌道（ＬＥＯ））などの任意の公知の衛星構成におけるものであってもよい。以下さらに詳細に説明する時分割複信に関して以外は、当業者であれば衛星部分１０２の一般的な動作について周知であり、本明細書でさらに詳細に説明する必要はない。
【０００８】
システム１００の地上部分１０４は、地上ネットワーク１１２を含むと共に、無線基地局（ＢＴＳ）１１４を有する送信サイト及びＢＴＳ１１６を有する送信サイトを含む。当業者であれば、システム１００の実際の実施構成には、通常多数の送信サイトが含まれ、これら各々の送信サイトは多数のＢＴＳを有するということを理解するであろう。特定の送信サイトにおける複数のＢＴＳを、各々のＢＴＳが複数のアンテナ（図示せず）を有するセル配列の形で、複数のセクタをカバーするように構成することができる。説明を単純にするために、以下の説明は、それぞれの送信サイトに位置するＢＴＳ１１４及びＢＴＳ１１６を中心に行うことにする。以下さらに詳細に説明する時分割複信に関して以外は、当業者であればＢＴＳ１１４〜１１６の一般的な動作の詳細について周知であり、本明細書でさらに詳細に説明する必要はない。
【０００９】
ＢＴＳ１１４及びＢＴＳ１１６は地上ネットワーク１１２に接続され、それにより制御されている。地上ネットワークのほとんどの制御機能は当業において周知であり、本明細書でさらに詳細に説明する必要はない。システム１００の１つの態様では、地上ネットワーク１１２はタイミング情報を提供して、ＢＴＳ１１４及びＢＴＳ１１６が所定の時刻にデータを送受信できるようにする。
【００１０】
図１はまた、地上局１２６を含む衛星ネットワーク１２４も示している。当業者であれば、システム１００の典型的な実施構成は複数の地上局を含むことができると理解するであろう。地上局１２６は、衛星１０８〜１１０と通信を行って、それらに制御情報を提供する。本明細書でさらに詳細に説明する時分割複信以外は、当業者であればほとんどの衛星制御機能について周知であり、本明細書で説明する必要はない。
【００１１】
システム１００は複数のユーザ端末を含む。ユーザ端末（ＵＴ）１１８は地上での使用専用に設定されている。すなわち、ＵＴ１１８はＢＴＳ１１４〜１１６のみと通信することができる。これとは対照的に、ＵＴ１２０はデュアルモード端末であり、システム１００の衛星部分１０２又は地上部分１０４と通信することができる。
【００１２】
図１はまた、地上ネットワーク１１２及び衛星ネットワーク１２４に結合されたシステム制御装置１２８も示している。以下さらに詳細に説明するように、システム制御装置１２８は、衛星と地上との間の送受信に時間を割り当て、システム１００における様々な要素間の送受信時間を同期させる。
【００１３】
図１はまた、地上ネットワーク１１２及び衛星ネットワーク１２４に結合される外部ネットワーク１３０も示している。外部ネットワーク１３０は、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）、私的ネットワーク、又さらにはインターネットなどの任意の別のネットワークを例示することが意図されている。当業者であれば理解できるように、外部ネットワーク１３０を介して、（ＵＴ１１８などの）ＵＴと（図示しないが、従来の電話、インターネット接続されたホストコンピュータなどの）何らかの目的地との間でデータを中継することができる。
【００１４】
図２は、システム１００の多くの要素が使用する内部構成要素を示す機能ブロック図である。例えば、衛星１０８〜１１０、ＢＴＳ１１４〜１１６、ＵＴ１１８〜１２０及び地上局１２６のすべては、図２に示す共通の構成要素を有することができる。当業者であれば、その他の共通の構成要素もこれらの様々なシステム要素に含まれるが、これらシステム要素の動作は十分に理解されており、かつ本考察とは密接な関係がないため示す必要がないことを理解するであろう。さらに、当業者であれば、その他の構成要素は異なるシステム要素に特有のものである場合もあるが、同じ理由から示す必要がないことを理解するであろう。例えば、衛星１０８〜１１０は、通常、電力をソーラパネルから得る一方、ＵＴ１１８〜１２０は、通常、充電式電池に依拠することができる。ＢＴＳ１１４〜１１６及び地上局１２６は、通常、外部電源から電力を供給される（すなわち、ＡＣ線により動作する）が、補助発電機を有して、ＡＣ電力が低下した場合に必要な電力を供給することができる。したがって、これらの異なるシステム要素は、各々が異なる電源装置を有することができ、この電源装置がすべて回路に電力を供給するという従来の機能の役割を果たす。
【００１５】
図２の機能ブロック図は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）１４０及びメモリ１４２を含む。一般に、ＣＰＵ１４０は、メモリ１４２から指示及びデータを受信して、これらの指示を実行する。ＣＰＵ１４０は、従来のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、プログラマブルゲートアレイ（ＰＧＡ）、ディスクリート回路、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などの形で実装することができる。システム１００は、ＣＰＵ１４０の特定の実装により限定されるものではない。同様に、メモリ１４２は、多くの異なる公知の技術により実装することができる。メモリ１４２は、動的メモリ、静的メモリ、プログラム可能メモリなどを含むことができる。システム１００は、メモリ１４２の任意の特定の実装により限定されるものではない。
【００１６】
図２はまた、送信機１４４及び受信機１４６も示している。送信機１４４と受信機１４６とを組み合わせてトランシーバ１４８を形成することができる。送信機１４４及び受信機１４６は、アンテナ１５０に結合される。上述したように、アンテナ１５０などの構成要素の実装は、システム１００の特定の要素に依存する。例えば、図２の機能ブロック図が（ＵＴ１１８などの）ユーザ端末について描写するものである場合、アンテナ１５０は、単純な全方向ダイポールアンテナ又はその他の公知の地上アンテナのタイプであってもよい。これとは対照的に、図２の機能ブロック図が（衛星１０８などの）衛星について描写するものである場合、アンテナ１５０は、非常に高性能の多要素による電子的に操縦可能なアンテナを含むことができる。しかしながら、送信機１４４、受信機１４６及びアンテナ１５０などの要素の動作は、通信システム１００の要素の各々に関連するものであるため、当業者であれば十分に理解するものである。
【００１７】
当業者であれば、送信機１４４及び受信機１４６を多くの異なる動作モードで動作するように構成できることも理解するであろう。例えば、従来の多重アクセス技術には、時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）、周波数分割多重アクセス（ＦＤＭＡ）、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）及び直交周波数分割多重アクセス（ＯＦＤＭＡ）が含まれる。システム１００は、任意の特定の形式の多重アクセスに限定されるものではない。同様に、送信機１４４及び受信機１４６の特定の詳細は、当業者にとって周知であり、本明細書で以下さらに詳細に説明する必要はない。
【００１８】
図２はまた、タイミング制御装置１６０も示す。以下さらに詳細に説明するように、タイミング制御装置１６０は、送信機１４４及び／又は受信機１４６がそれぞれの指定された時間帯にデータを送受信することを選択的に可能にするものである。システム１００は、タイミングを適切に制御して、特定の複数のシステム要素が同時にアクティブとなることを防ぎ、その結果、望ましくない干渉が回避されることになる。
【００１９】
図２のブロック図はまた、位置プロセッサ１６２も示しており、この位置プロセッサ１６２を使用して、特定のシステム要素の現在位置を判定することができる。以下さらに詳細に説明するように、システム１００は、（図１のＵＴ１１８などの）特定のシステム要素の現在位置を判定して、これらの計算をタイミング制御装置１６０の動作に含める。例として、位置プロセッサ１６２は全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機などであってもよい。当業者であれば、初期化処理中に、ＢＴＳ１１４などの固定された場所におけるシステム要素に位置データを提供できることも理解するであろう。この要素は位置が固定されているため、動的位置の測位は不要である。
【００２０】
図２に示す様々な構成要素は、共にバスシステム１６８に結合されている。バスシステム１６８は、電源バス、アドレスバス、データバスなどを含むことができる。便宜上、これらの様々なバスを図２にバスシステム１６８として示している。
【００２１】
図３は、システム１００のタイミング動作をその最も単純な形で示す図である。図３に示すように、システム１００の衛星部分及び地上部分は、単一の周波数でデータを送受信する。この動作は、同時にではないが同じ通信チャネル（すなわち、同じ周波数）を送受信に使用する半二重通信であると考えることができる。図３に示す実施例では、システム１００における（衛星１０８〜１１０などの）衛星に第１の時間帯２０２を割り当てて送信を行う。（ＢＴＳ１１４などの）ＡＴＣ要素に第２の時間帯２０４を割り当てて送信を行う一方、衛星に第３の時間帯２０６を割り当ててデータを受信し、地上要素に第４の時間帯２０８を割り当ててデータを受信する。図３の例示のタイミング図を図１に示すシステム１００に適用すると、衛星１０８は、時間帯２０２中に送信を行うことになる。当業者であれば、ＵＴ１２０は、時間帯２０２中に衛星１０８からデータを受信できるようになると理解するであろう。時間帯２０４において、地上システムが起動されて送信が行われる。図１では、ＢＴＳ１１４及びＢＴＳ１１６が起動されて、ＵＴ１１８及びＵＴ１２０へそれぞれ送信が行われる。時間帯２０６中に、衛星１０８が起動されてデータが受信される。この時間帯中に、ＵＴ１２０が起動されて衛星１０８へデータが送信される。時間帯２０８において、地上システムが起動されてデータが受信される。すなわち、ＢＴＳ１１４及びＢＴＳ１１６は、それぞれＵＴ１１８及びＵＴ１２０から送信されたデータを受信することになる。この形の時分割複信の場合、特定の時刻においてシステム１００の１つの構成要素のみがアクティブとなり、その結果、従来の衛星とＡＴＣとの複合システムにより引き起こされる干渉が除去されることになる。
【００２２】
時間帯２０２〜２０８は、衛星と地上との送受信にそれぞれ順番に割り当てられる。しかしながら、これらの時間帯を設定した基準で割り当てる（すなわち、予め割り当てておく）か、或いは通信トラフィックの負荷、時刻、曜日などに基づいて動的に割り当てることができる。例えば、図３はまた、時間帯２１０及び２１２も示しており、これらの時間帯が送信のために衛星要素に割り当てられる一方、時間帯２１４及び２１６は、共にデータを受信するために衛星要素に割り当てられる。同様に、地上要素が送信を行うために時間帯２１８及び２２０が割り当てられる一方、地上要素がデータを受信するために時間帯２２２及び２２４が割り当てられる。図３の例は、システム１００の衛星部分１０２と地上部分１０４との間における時間帯の均等な共有を示しているが、このような調和が求められるわけではない。例えば、システム１００は、地上部分１０４における通信トラフィックの増加に対応するために、より多くの時間帯をＡＴＣ要素に割り当てることができる。したがって、システム１００は、任意の特定の時間帯の割り当てに限定されるものではない。
【００２３】
図４Ａ及び図４Ｂは、システム１００の例示的な実施形態を示す図である。図４Ａでは、ＵＴ１１８は、システム１００の地上部分１０４における（ＢＴＳ１１４などの）ＢＴＳのうちの１又はそれ以上との通信が可能であるにすぎない。この例では、ＵＴ１２０は、システム１００の衛星部分１０２の（衛星１０８などの）衛星のうちの１又はそれ以上との通信が可能であるにすぎない。すなわち、図４Ａ及び図４Ｂの実施例におけるＵＴ１２０は、デュアルモード装置ではないことになる。
【００２４】
この例によれば、システム制御装置１２８は、図４Ｂに示す第１の時間帯２３０を地上ネットワークによる送信及びＵＴ１１８による受信に割り当てる。図４Ａは、点線矢印を用いて時間帯１〜４におけるデータの送信を示し、通信チャネルにおけるデータフローの方向を示している。第２のシーケンシャルな時間帯２３２では、衛星１０８が送信を行えるようになる一方、ＵＴ１２０が衛星からデータを受信できるようになる。第３の時間帯２３４中に、ＵＴ１１８が（ＢＴＳ１１４などの）地上ネットワークへ送信を行えるようになる一方、第４の時間帯２３６では、ＵＴ１２０が（衛星１０８などの）衛星ネットワークへ送信を行えるようになる。このように、システム１００の各々の要素は適切な時間に動作可能となり、システム１００の任意の他の要素の動作と干渉することはあり得ない。
【００２５】
図５Ａ及び図５Ｂは、システム１００の別の例示的な実施形態を示す図である。図５Ａでは、ＵＴ１１８は、システム１００の地上部分１０４における（ＢＴＳ１１４などの）ＢＴＳのうちの１又はそれ以上との通信が可能であるにすぎない。この例では、ＵＴ１２０は、システム１００の衛星部分１０２における（衛星１０８などの）衛星のうちの１又はそれ以上との通信が可能なデュアルモード装置であり、システムの地上部分１０４における（ＢＴＳ１１６などの）ＢＴＳのうちの１又はそれ以上との通信がさらに可能である。
【００２６】
この例によれば、システム制御装置１２８は、図５Ｂに示す第１の時間帯２４０を割り当て、この場合、ＢＴＳ１１４がデータを送信できるようになり、ＵＴ１１８がデータを受信できるようになる。１つの例では、ＢＴＳ１１４とＢＴＳ１１６との間に十分な物理的距離をおいて、周波数の再利用を可能にする。この例では、ＢＴＳ１１６もまた、第１の時間帯中にＵＴ１２０への送信が行えるようになる。或いは、ＢＴＳ１１４とＢＴＳ１１６との間の物理的距離が周波数の再利用を可能にするために十分でなければ、ＢＴＳ１１６は、ＵＴ１２０と第２の所定の周波数で通信することができる。
【００２７】
第２の時間帯２４２中に、衛星１０８がデータを送信できるようになり、ＵＴ１２０がデータを受信できるようになる。第３の時間帯２４４中に、ＢＴＳ１１４がデータを受信できるようになり、ＵＴ１１８がデータを送信できるようになる。ＵＴ１２０もまた、第３の時間帯２４４中にＢＴＳ１１６へ送信が行えるようになる。上述したように、周波数の再利用を可能にするための十分な距離があれば、ＵＴ１１８からの送信と同じ周波数でＵＴ１２０からの送信を行い、或いは周波数の再利用を可能にするための十分な距離がなければ、第２の所定の周波数で送信を行うことができる。第４の時間帯２４６において、衛星１０８がデータを受信できるようになり、ＵＴ１２０がデータを送信できるようになる。
【００２８】
第５の時間帯２４８中に、ＢＴＳ１１４及びＢＴＳ１１６が、共にデータを送信できるようになり、ＵＴ１１８及びＵＴ１２０が、それぞれデータを受信できるようになる。第６の時間帯２５０中に、ＵＴ１１８及びＵＴ１２０がデータを送信できるようになり、ＢＴＳ１１４及びＢＴＳ１１６がデータを受信できるようになる。ＵＴ１１８は、２つの別個の時間帯（すなわち、時間帯２４４及び２５０）においてデータを送信できるようになり、２つの別個の時間帯（すなわち、時間帯２４０及び２４８）においてデータを受信できるようになることに留意されたい。このように、システム１００の各々の要素は適切な時間で動作可能となり、システム１００の任意の他の要素の動作に干渉することはあり得ない。
【００２９】
図１は、衛星１０８とＵＴ１２０との間の通信経路を示しているにすぎない。しかしながら、当業者であれば、衛星は、通常複数の電子的に操縦可能なアンテナ素子を用いた高性能アンテナ１５０を有し、地表面において複数のカバーエリアを提供する複数の「スポットビーム」を生成することを認識するであろう。ＧＥＯ構成の衛星は、例としてアメリカ合衆国全体をカバーすることができる大きなスポットエリアを有することができる。これとは対照的に、ＭＥＯ又はＬＥＯ構成の衛星は、より小さなカバーエリアを有する複数のスポットビームを有することができる。
【００３０】
図６は、複数のスポットビーム２６０〜２６４を生成する衛星１０８を示す図である。スポットビーム２６０は、ＢＴＳ１１４及びＵＴ１１８を含むカバーエリア２６６を有する。スポットビーム２６２は、ＢＴＳ１１６及びＵＴ１２０を含むカバーエリア２６６を有する。スポットビーム２６４はカバーエリア２７０を含む。図６に示す例では、カバーエリア２７０はＢＴＳ又はＵＴを全く含まない。しかしながら、当業者であれば、衛星がＭＥＯ又はＬＥＯ構成である場合、衛星１０８は地表面に対して移動するということを理解するであろう。このような構成では、衛星１０８が軌道に乗って進むにつれ、スポットビーム２６０〜２６４のカバーエリア２６６〜２７０は、それぞれ地表面を横切って移動する。
【００３１】
複数のスポットビームの場合、衛星１０８のアンテナに十分な指向性があり、かつ周波数を再利用するカバーエリア間に十分な物理的距離がある限り、周波数を再利用できることがよく知られている。図６では、衛星１０８は、スポットビーム２６０内及びスポットビーム２６２内における通信のために、ｆ1で示される周波数を使用する。スポットビーム２６０と２６２との中間にあるスポットビーム２６４は、ｆ2で示される異なる周波数を使用して、隣接するカバーエリア２６６及び２６８との干渉を防ぐことができる。或いは、スポットビーム２６０〜２６４は、衛星の送受信間に同じ又は異なる時間を割り当てて、スポットビーム毎に１又はそれ以上の周波数を使用することができる。さらに別の代替実施形態では、スポットビーム２６０〜２６４は、衛星の送受信間の同じ又は異なる時間を割り当てて、隣接するスポットビームと同じ又は異なる周波数を使用することができる。衛星部分１０２と地上部分１０４との間で時分割複信を適切に使用することより、システム１００は様々なシステム要素間の干渉を防止する。
【００３２】
当業者であれば、通信システムは、多くの場合データを受信するための第１の周波数と、データを送信するための第２の周波数とを使用するということも認識するであろう。実施形態によっては、この送信／受信周波数は、チャネルとして割り当てられた所定の周波数のオフセットの対となるものもある。様々なシステム要素の送信機部分（例えば、ＵＴ１２０内の送信機又は衛星１０８内の送信機）及びシステムの受信機部分（例えば、ＵＴ１１８の受信機部分又はＢＴＳ１１６の受信機部分）にわたって、まだタイミング制御が行われているようなこれらの実施形態においても、本明細書で説明する半二重通信を適用することができる。
【００３３】
システム１００の様々な要素間のタイミング関係を理解したうえで、次にシステム制御装置１２８についてさらに詳細に説明することができる。システム制御装置１２８は、システム１００の衛星部分１０２と地上部分１０４との両方がカバーするエリア内で同じ周波数における衛星及び地上の送受信間に時間を割り当てる役割を果たす。システム制御装置１２８が制御するエリアは、全米ほどの大きさのビーム、或いは都市又は郡の一部ほどの小さなものであってもよい。
【００３４】
システム制御装置１２８は、システム１００の衛星部分１０２と地上部分１０４との間において送受信時間を同期させる役割を果たす。すなわち、システム制御装置１２８は、特定のシステム制御装置が制御するカバーエリア内で、システム１００の衛星部分１０２及び地上部分１０４における様々な要素に時間帯を割り当てる。上述したように、時間帯の割り当ては予め決定されるか、或いはトラフィックの負荷、時刻、週の時間、地理的区域などの要素に基づいて動的に割り当てることができる。
【００３５】
例示的な実施形態では、システム１００は、伝播遅延を含む遅延要因の補正を含む。伝播遅延は、特にＧＥＯ衛星構成では重要となる場合がある。伝播遅延に加えて、変調及び符号化などの処理によって生じる信号処理遅延は、システム１００にさらなる遅延を招く可能性がある。これらの遅延をシステム要素において本質的に補正するか、或いは、システム１００により計算される伝播遅延にこれらの遅延を加えることができる。以下に説明する遅延補正処理は、伝播遅延の補正を中心に行うものである。しかしながら、当業者であれば、説明する技術は、補正時間を計算するときに他の処理による遅延を考慮に入れることができるものであると理解するであろう。
【００３６】
図７は、システム１００の衛星部分１０２と地上部分１０４との間の送信を制御するシステム１００の動作を示す図である。図７は、（衛星１０８などの）送信機及び（ＵＴ１２０などの）受信機におけるシステムのタイミングを示している。図７についての説明上、送信機は、時刻ｔ1と時刻ｔ2の間の時間帯中にデータを送信するものとする。図７Ａでは補正は行われない。送信機側では、図７Ａの上部タイミング図に示すように、送信は時刻ｔ1に開始し、時刻ｔ2に終了する。しかしながら、送信機から受信機へ送信が伝播されるのにｔd秒かかる。したがって、図７Ａの下部タイミング図に示すように、割り当てられた時間帯の開始後ｔd秒経ってから（すなわち、時刻ｔ1＋ｔdに）初めてデータが受信機側に到達し始める。これによりチャネルの利用は減少するが、干渉を発生させることはない。しかしながら、割り当てられた時間帯の最後に、同様の伝播遅延が発生する。送信機は、時刻ｔ2に送信を終了するが、割り当てられた時間帯の終了後ｔd秒経つまで（すなわち、時刻ｔ2＋ｔdまで）信号が受信機に到達し続ける。したがって、送信機からの送信が、時刻ｔ2と時刻ｔ3との間の時間帯が割り当てられたシステム要素と干渉を発生させることになる。
【００３７】
この干渉源を克服するために、図７Ｂの上部タイミング図に示すように、システム１００は、割り当てられた時間帯が終了するｔd秒前に送信を終了するように送信機に指示する。すなわち、送信機は、時刻ｔ2のｔd秒前に（すなわち、時刻ｔ2-ｔdに）送信を終了する。図７Ｂの下部タイミング図はデータの受信を示している。上述したように、図７Ａでは、データは、割り当てられた時間帯の開始後ｔd秒経ってから（すなわち、時刻ｔ1＋ｔdに）初めてデータが受信機側に到達し始める。これによりチャネルの利用は減少するが、干渉を発生させることはない。しかしながら、送信機側で送信を早く（すなわち、時刻ｔ2-ｔdに）終了させることにより、受信機側でのデータの受信を時刻ｔ2までに終了させることができるようになる。したがって、システム１００の衛星部分１０２と地上部分１０４の間で適切な同期が維持されることになる。
【００３８】
例示的な実施形態では、割り当てられた時間帯の開始前にデータを送信し始めるように送信機に命令することによりチャネルの利用を増加させ、この結果データが適切な同期で受信機側に到達するようにすることができる。これについて図７Ｃに示しており、ここでは上部タイミング図が送信機のタイミングを示している。すなわち、送信機は、割り当てられた時間帯が開始するｔd秒前に（すなわち、時刻ｔ1−ｔdに）送信を開始するように命令されることになる。図７Ｃの下部タイミング図に示すように、ｔd秒後に（すなわち、時刻ｔ1に）データが受信機側に到達し始める。さらに、送信機は、時刻ｔ2のｔd秒前に（すなわち、時刻ｔ2-ｔdに）送信を終了するように命令される。この方法では、適切な同期を維持しながらより多くのチャネルの利用が実現される。
【００３９】
例示的な実施形態では、システム制御装置１２８は、遅延計算を行うと共に適切な補正時間を判定する。システム制御装置１２８は、制御範囲内の送信機に必要な命令を与えることにより適切なシステムの同期を維持する。しかしながら、地上ネットワーク１１２内の制御装置、衛星ネットワーク１２４内の制御装置又は地上局１２６などのその他のシステム要素により遅延計算を行なうこともできる。さらに、（衛星１０８などの）衛星、（ＢＴＳ１１４などの）ＢＴＳ又は（ＵＴ１２０などの）ＵＴなどのシステム要素により計算を行うこともできる。
【００４０】
伝播遅延の判定には、宇宙における（衛星１０８などの）衛星の位置に対する、（ＢＴＳ１１４などの）地上部分１０４の要素の位置と地表面との位置関係の知識が必要となる。
【００４１】
以下は、緯度と経度で測定される地球上のある地点から衛星の距離の範囲を判定するための例示の時間遅延の計算式である。ＧＥＯ衛星の場合、以下により範囲が示される。
2009526501.tif 000003
【００４２】
この場合、Ｒは公称地球半径（ほぼ６，３７８．１４キロメートル）に等しく、Ｓは公称ＧＥＯ衛星軌道半径（ほぼ４２，１６４．５７キロメートル）に等しい。一旦範囲が判定されると、以下を用いて遅延を計算することができる。
Delay = Range /c
【００４３】
この場合、ｃは光速である。西経１１５度におけるＧＥＯ衛星と北緯４４度、西経６８度における地上システムとの場合、伝播遅延は、０．１３１４３０６８２秒となる。この例では、システム制御装置１２８は、割り当てられた時間帯のほぼ０．１３１４３０６８２秒前に送信を行うように（ＢＴＳ１１４などの）地上局に命令することにより、送信が適切な時間帯で同期して到達するようになる。システム制御装置１２８はまた、割り当てられた時間帯が終了するほぼ０．１３１４３０６８２秒前にその送信を終了するように（衛星１０８などの）衛星に命令することにより、その割り当てられた時間帯の範囲内に、送信が（図４ＡのＵＴ１２０などの）対象の受信機へ伝播されるようになる。このようにして、衛星からの送信が次の割り当てられた時間帯にずれ込まないようにする。
【００４４】
システム制御装置１２８は、自身の制御域について伝播遅延を計算する。例えば図９では、米国大陸全体が１つの衛星ビームにカバーされ、１つのシステム制御装置１２８の管理下に入ることができる。特定の衛星位置に対するキーウエスト用の伝播遅延は、ほぼ０．１２１８４６７６１秒であり、一方同じ位置における同じ衛星からの伝播遅延は、シアトルの地上構成要素に対してほぼ０．１２９０００５２２秒となる。
【００４５】
適切な同期を確保するために、衛星からの送信が、衛星による送信のために割り当てられた時間帯の終了までにシアトルのＡＴＣ要素に到達するように、システム制御装置１２８は最も長い伝播遅延を考慮に入れる。仮にシステム制御装置１２８がキーウエスト用の伝播遅延を使用した場合、送信は、次の割り当てられた時間帯にシアトルのＡＴＣ要素に到達することになり、この結果、同期は中断され、干渉の可能性が生じることになる。図７Ｃを参照すると、システム制御装置１２８が制御するカバーエリアの最大伝播遅延をｔdmaxとした場合、システム制御装置１２８は、時間ｔ2のｔdmax秒前に（すなわち、時刻ｔ2−ｔdmaxに）送信を終了するように送信機に命令する。上述の例では、ｔdmaxはシアトルへの伝播遅延となる。
【００４６】
チャネルの利用を向上させるために、システム制御装置１２８は、図７Ｃに関して上述したように、割り当てられた時間帯の開始前に送信を開始するように送信機に命令する。キーウエスト用及びシアトル用の伝播遅延を使用して、システム制御装置１２８は、衛星からの送信が、衛星による送信用に割り当てられた時間帯の開始時にキーウエストのＡＴＣ要素に到着するように、最短の伝播遅延を考慮に入れる。仮にシステム制御装置１２８がシアトル用の伝播遅延を使用した場合、送信は、割り当てられた時間帯の開始前にキーウエストに到着することになり、その結果、同期は中断され、干渉の可能性が生じることになる。図７Ｃを参照すると、システム制御装置１２８が制御するカバーエリアの最小伝播遅延をｔdminとした場合、システム制御装置１２８は、時間ｔ1のｔdmin秒前に（すなわち、時刻ｔ1−ｔdminに）送信を開始するように送信機に命令する。上述の例では、ｔdminはキーウエストへの伝播遅延となる。
【００４７】
図９の例の衛星が複数のカバーエリア（図６を参照）に対して複数のビームを含む場合、システム制御装置１２８は、これらのビームのカバーエリアの各々について単独で最小伝播遅延及び最大伝播遅延を計算し、その特定のカバーエリアの最大伝播遅延に基づいて特定のカバーエリアへの送信を終了するように衛星に命令することができる。
【００４８】
上述したように、システム１００は、（ＴＤＭＡ、ＣＤＭＡ及びＯＦＤＭＡなどの）異なる多重アクセス方法に対応する。これらの多重アクセス方法は、時間帯全体又は時間帯の部分区間を占有することができる。図８は、異なる多重アクセス方法への時間帯の割り当てを示す図である。所定の時間帯に制御信号を受信することにより、或いは制御チャネルにおいて制御信号を受信することにより、（ＵＴ１１８などの）ＵＴによるシステム１００への最初のアクセスを達成することができる。システム１００への最初のアクセスには、アロハ形予約、予約スロットなどの従来の技術を使用することができる。システムのアクセス動作は当業者にとって周知であり、本明細書でさらに詳細に説明する必要はない。
【００４９】
上述した様々な実施形態は、異なる別の構成要素内に含まれるか、或いはそれに接続される異なる構成要素を示すものである。このような図示のアーキテクチャは例示的なものにすぎず、実際には、同じ機能を実現する多くの別のアーキテクチャを実現することができると理解されたい。概念的な意味では、同じ機能性を実現するための構成要素の任意の構成の「関連づけ」を効果的に行うことにより、所望の機能を実現することができる。このため、特定の機能性を達成するために本明細書で組み合わされる任意の２つの構成要素を互いに「関連するもの」であると考えることにより、アーキテクチャ又は中間の構成要素に係わりなく、所望の機能を実現することができる。同様に、そのように関連する任意の２つの構成要素を、互いに「動作可能に接続」、又は「動作可能に結合」されていると見なして、所望の機能を実現することもできる。
【００５０】
本発明の特定の実施形態について図示し、説明してきたが、本明細書の教示に基づいて、本発明及びそのより広い側面から逸脱することなく、変更及び修正を行なうことができることは当業者にとって明白であり、従って添付の特許請求の範囲は、本発明の真の思想及び範囲内にあるような全ての変更及び修正を含むべきものである。さらに、本発明は、添付の特許請求の範囲によってのみ定義されることを理解されたい。本明細書において、特に（添付の特許請求の範囲の本文などの）添付の特許請求の範囲において使用される用語は、一般的に、「オープンな」用語である（例えば、「を含み」という用語は、「を含むがこれらに限定されず」と解釈すべきであり、「を有する」という用語は、「少なくともを有する」と解釈すべきであり、「を含む」という用語は、「を含むがこれらに限定されない」と解釈すべきである）ことも、当業者により理解されるであろう。特定の数の導入された請求項の列挙が意図されている場合、このような意図は請求項において明示的に列挙され、このような列挙がない場合、このような意図は存在しないことも、当業者により理解されるであろう。例えば、便宜上、以下の添付の特許請求の範囲は、請求項の列挙を導入するために「少なくとも１つの」及び「１又はそれ以上の」という導入句を使用する場合がある。しかしながら、このような導入句の使用は、同じ請求項に「１又はそれ以上の」又は「少なくとも１つの」という導入句、及び「ａ」又は「ａｎ」などの不定冠詞を含む（例えば、「ａ」及び/又は「ａｎ」は、通常「少なくとも１つの」又は「１又はそれ以上の」を意味すると解釈すべきである）とき、また請求項の列挙を導入するために使用される定冠詞の使用にも同じことが当てはまる場合でも、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」による請求項の列挙の導入が、このような導入された請求項の列挙を含む任意の特定の請求項が、このような１つの列挙のみを含む発明に限定されることを意味すると解釈すべきではない。さらに、たとえ特定の数の導入された請求項の列挙が明示的に列挙されている場合でも、当業者であれば、このような列挙は、通常少なくとも列挙された数を意味すると解釈すべきである（例えば、「２つの列挙」という単なる列挙は、他の修飾語句がなければ、少なくとも２つの列挙、又は、２又はそれ以上の列挙を意味する）ことを認識するであろう。
【００５１】
従って、本発明は、添付の特許請求の範囲により限定される場合を除き、限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】衛星の構成要素及び地上の構成要素を有する電気通信システムを示す図である。
【図２】図１のシステムのユーザ端末、基地局及び/又は衛星の構成要素の内部構成要素を示す機能ブロック図である。
【図３】図１のシステムの衛星部分と地上部分との間の時分割複信を示すタイミング図である。
【図４Ａ】割り当てられた時間帯中の送信を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ａのシステムにおける時間帯の割り当てを示すタイミング図である。
【図５Ａ】割り当てられた時間帯中の送信を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ａのシステムにおける時間帯の割り当てを示すタイミング図である。
【図６】図６は、１つの衛星からの複数のスポットビームの使用を示す電気通信システムを示す図である。
【図７】電気通信システムの衛星部分と地上部分との間の同期を維持するために使用される、伝搬遅延に起因するタイミング補正を示すタイミング図である。
【図８】複数のアクセス方法の使用を示す図である。
【図９】サンプル衛星と地上の２つの場所との間の伝播遅延における衛星のカバレージの例を示すマップである。
【符号の説明】
【００５３】
１００  システム
１０２  衛星部分
１０４  地上部分
１０８  衛星
１１０  衛星
１１２  地上ネットワーク
１１４  無線基地局
１１６  無線基地局
１１８  ユーザ端末
１２０  ユーザ端末
１２４  衛星ネットワーク
１２６  地上局
１２８  システム制御装置
１３０  外部ネットワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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