(57)【要約】複数のデータレートで動作する複数の同時チャネルを用いて、移動プラットホームにデータを伝送するための通信システムおよび方法に関する。各移動受信機は、複数のデータレートで複数の伝送チャネルを受ける能力を有する。航空機は、それらの位置を地上にあるコントローラに報告し、これにより、データの実質的な損失なしにどの通信チャネルを動作することができるかが決定される。各航空機に向けられるデータパケットは、好ましくは、データの実質的な損失なしにその航空機が受取ることのできる最高のデータレートチャネルに経路設定される。これにより、全体的なシステムの効率性およびスループットが最大限にされる。優先順位が高く重要なデータは低いデータレートチャネルを用いて航空機に伝送されて、リンク利用可能性を増し得る。【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のデータレートチャネルを用いて、空間にある衛星から少なくとも１つの移動プラットホームにデータを伝送するための通信システムであって、
複数のデータレートで動作する複数の送信機を有する、空間にある衛星を含み、
前記移動プラットホームは各々、複数の受信機を有し、前記送信機から伝送されたデータを受信するよう複数のデータレートで同時に動作し、
前記システムは、複数のデータレートチャネルのうち２つ以上の上で前記移動プラットホームにデータを伝送するよう動作可能であり、前記移動プラットホームの少なくとも地理的な位置に基づき、前記移動プラットホームにデータを伝送するために特定の前記データレートチャネルを選択するよう動作し、
前記システムは、全通信スループットを最大限にするように前記移動プラットホームに前記データを伝送するために前記データレートチャネルのうち特定の１つを選択する、通信システム。
【請求項２】
前記移動プラットホームは、その位置に関する位置報告を、前記空間にある衛星に定期的に伝送する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記位置報告を用いて、伝送されたデータの実質的な損失なしに前記通信チャネルを動作することのできる最大限のデータレートを設定する、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記特定の移動プラットホームに向けられる前記データは、前記移動プラットホームが経験している前記データの実質的な損失なしに動作することのできる前記データレートチャネルのうち最高のデータレートチャネルに切換えられる、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記データの切換は、前記空間にある衛星および地上にあるエンティティのうち一方に位置するルータにおいて達成される、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
空間にリンクされる通信システムであって、
複数の異なった情報伝送レートのうち選択された１つで、複数のチャネルのうち選択された１つ上で、情報を伝送するよう動作可能なベース通信システムと、
前記複数の通信チャネルのうち前記選択された１つを介して受信される前記情報を中継するための、空間にある中継器システムと、
移動プラットホームに搭載して担持されるよう適合され、前記複数の通信チャネルを介して前記中継器システムと通信するよう動作可能である移動通信システムとを含み、
前記選択された情報レートは、受信可能領域内の前記移動プラットホームの地理的な位置によって部分的に決定され、
前記選択された情報伝送レートは、前記移動プラットホームが前記受信可能領域を横断する際に、リアルタイムで、前記伝送レートのうち異なった１つに変更されて、これにより、前記地上にあるベース通信システムと移動通信システムとの間の通信リンクの効率性およびスループットを増す、空間にリンクされる通信システム。
【請求項７】
前記地上にある通信システムは、前記情報伝送レートの選択を制御する、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記移動通信システムは複数の受信機を含み、各前記受信機は、前記複数の通信チャネルのうち関連付けられる１つに同調される、請求項６に記載のシステム。
【請求項９】
前記地上にあるセグメントは、
複数の送信機を含み、各前記送信機は、予め選択された情報伝送レートで、前記チャネルのうち関連付けられる１つを介して前記情報を伝送するよう適合され、前記地上にあるセグメントはさらに、
コンテンツ源から、前記送信機のうち選択された１つに前記情報を向けるためのルータを含む、請求項６に記載のシステム。
【請求項１０】
前記移動プラットホーム上に担持され、前記受信機が受信する前記情報を受信し、前記移動プラットホーム上に担持される情報処理構成要素に対するためのルータをさらに含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
可変の情報伝送レートを有する通信リンクを提供するための、空間にリンクされる通信システムであって、
複数の送信機を有する地上にあるシステムを含み、前記送信機の各々は、複数のチャネルのうち対応する１つを介して、予め定められた情報伝送レートで情報を伝送するよう適合され、前記空間にリンクされる通信システムはさらに、
予め定められた地理的受信可能区域にわたって、前記地上にあるシステムから受信される情報を中継するための衛星にある中継器システムと、
移動プラットホーム上に担持されるよう適合された移動通信システムとを含み、前記移動通信システムは、各々が前記伝送チャネルのうち関連付けられた１つに同調される複数の受信機を含む受信機システムを有して、前記衛星にある中継器システムによって中継される前記情報を受信し、
前記情報に対する最初の情報伝送レートは、前記地理的受信可能区域内の前記移動プラットホームの少なくとも位置に基づいて、前記地上にあるシステムによって決定され、
前記情報伝送レートは、前記移動プラットホームの位置に少なくとも部分的に基づいて、前記地上にあるシステムによって変更され、このとき、前記移動プラットホームは、前記通信リンクを中断することなく、前記移動通信システムと前記地上にあるシステムとの間の前記通信リンクの効率性を最大限にする値で前記情報伝送レートを維持するよう前記受信可能領域を横断する、空間にリンクされる通信システム。
【請求項１２】
前記地上にあるシステムは、前記情報に対して、最小限の予め定められたビットエラーレートを維持するよう前記情報伝送レートを選択する、請求項６に記載のシステム。
【請求項１３】
前記地上にあるシステムは、前記移動システムに伝送されるべき前記情報のパケットを、その前記送信機のうち指定された１つのみに経路設定するためのルータを含み、これにより、前記パケットのユニキャスト伝送を前記移動システムにもたらす、請求項６に記載のシステム。
【請求項１４】
前記送信機の各前記情報伝送レートは、前記地理的な受信可能区域の予め定められた部分に関連付けられる、請求項６に記載のシステム。
【請求項１５】
地理的な受信可能領域内で移動する複数の移動プラットホームに情報を伝達するための、空間にリンクされる通信システムであって、
複数の通信チャネルを介して情報を伝送するための地上にあるシステムを含み、各前記通信チャネルは予め定められた情報伝送レートを有し、前記空間にリンクされる通信システムはさらに、
各前記移動プラットホーム上に配置された移動通信システムを含み、各前記移動通信システムは、複数の独立したチャネル上で情報を受信するよう動作可能であり、
前記地上にあるシステムは、各前記移動プラットホームの位置を監視するよう動作し、各前記移動プラットホームの位置に基づき、前記通信チャネルのどれを各前記移動プラットホームとともに用いるべきかを選択して、最低限の信号品質レベルを維持しつつ前記情報の伝送を最大限にする、空間にリンクされる通信システム。
【請求項１６】
前記地上にあるシステムは、前記通信チャネルのうち特定の１つを介して、前記移動プラットホームのうち特定の１つに伝送されるべき情報を経路設定するためのルータを含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記地上にあるシステムは、前記通信チャネルを介して前記情報を伝送するための複数の送信機を含む、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記地上にあるシステムは、前記移動プラットホームに伝送されるいずれの情報に対しても、予め定められたビットエラーレートを超えないように、前記通信チャネルを介する前記情報の伝送を制御する、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１９】
地上にある通信システムと移動プラットホームとの間で通信を行なうための方法であって、
移動プラットホームに、受信可能領域内の前記移動プラットホームの位置を示す情報を、地上システムへと伝送させるステップと、
地上システムを用いて、前記受信可能領域内の前記移動プラットホームの位置に基づき、前記移動プラットホームに情報を伝送する際に、複数の情報伝送レートのうちどれを用いるかを決定し、前記情報の伝送中に前記情報の予め定められた伝送エラーレートを超えないことを確実にする情報伝送レートを選択するステップと、
前記地上にあるシステムを用いて、前記選択された情報伝送レートで、衛星にある中継器を介して、前記移動プラットホームに情報を伝送するステップと、
前記移動プラットホーム上の受信機を用いて、前記選択された情報伝送レートに関連付けられる複数の通信チャネルのうち１つ上で前記情報を受信するステップとを含む、方法。
【請求項２０】
前記予め定められたエラー伝送レートは、前記伝送された情報に対する予め定められたビットエラーレートを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記移動プラットホームは、複数の独立した受信機のうち１つを用いて、前記伝送された情報を受信する、請求項２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
この発明は、衛星リンクを用いる通信システムおよび方法に関し、より特定的には、地理的に分散された複数のユーザに対するデータスループットおよび受信可能範囲を最適化するために複数の同時データレートを用いる衛星リンクを使用する通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
衛星と移動プラットホーム（すなわち、航空機、船舶、鉄道、貨物自動車等）との間の通信リンクの性能は、多くの要因によって影響を受ける。最も顕著なのは、衛星アンテナの実効等方向放射力（ＥＩＲＰ）であり、これに加えて、衛星とのリンクを形成するのに用いられている受信アンテナの偏向範囲、降雨損失および利得対雑音温度（Ｇ／Ｔ）がある。衛星中継器のＥＩＲＰは、典型的には、偏向範囲および降雨損失と同様に、受信可能領域にわたって変動する。加えて、平面フェーズドアレイアンテナなどのアンテナには、走査角度を増しつつ、Ｇ／Ｔの大幅な低減を示すものもある。アンテナ走査角度、および、これにより受信Ｇ／Ｔは、移動プラットホームの位置および姿勢（縦揺れ、横揺れおよび偏揺れ）に応じて大幅に変化する可能性がある。結果として、衛星から移動プラットホームへの通信リンクの性能は、受信可能領域における（衛星に対する）移動プラットホームの位置および姿勢が好ましいかまたは好ましくないかに応じて、広い範囲にわたって変化し得ることとなる。実際には、この性能の変動は、受信可能領域にわたって１０ｘ（１０ｄＢ）ほどに広範である可能性がある。移動受信機が異なる寸法の開口アンテナを用いる場合、性能の変動はさらに大きくなる可能性がある。アンテナが大きければ大きいほど、より良好なリンク性能が提供される。リンク性能は多くの方法で規定され得る。このことに関連して、それは、以下でさらに記載されるように、通信リンクが所与のビットエラーレート（ＢＥＲ）で動作することのできる最大限のデータレートとして規定される。
【０００３】
この説明では、より不都合な位置にあり、より小さい開口のアンテナで動作する移動プラットホームを「不利な」と称し、好都合な位置にあり、より大きなアンテナ開口でもって動作する移動ユーザを「有利な」と称する。衛星受信可能領域における特定の位置に対して有利な性能または角度を決定する１つの要因が、図１に関連して示される。典型的なＫｕ帯静止衛星中継器（たとえば、西経６３°にあるテルスター６（Telstar６））に対するＥＩＲＰ変動が、図１に示される。米国本土（ＣＯＮＵＳ）受信可能区域にわたって約２ｄＢの変動があることに留意されたい。先に述べたように、他の要因により、受信可能領域にわたって性能に大きな変化がもたらされる可能性がある。以下の表１には、ＣＯＮＵＳにわたる偏向範囲およびアンテナ走査角度損失の影響が示される。ボーイング・カンパニー（Boeing Company）によって製造される平面フェーズドアレイアンテナに対する走査角度損失は、cos1.2（θ）にほぼ等しく、この場合、θは目標衛星に対する仰角走査角度であり、平面開口に垂直に延在する軸に対して測定される。
【０００４】
【表１】
2005502264.tif 000002
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特定されたビットエラーレート（ＢＥＲ）で通信リンクを動作し得る最高のデータレートを決定するための分析を実行することができる。この説明に加えて、通信リンクは、それがいくらかのしきい値ＢＥＲ未満を達成する際に、「クローズした」かまたは「利用可能」であると考えられる。これを説明するために、しきい値ＢＥＲは、１Ｅ−９、または受信される１０億ごとに１つのエラービットであると想定される。リンクを「クローズする」のに必要な電力を超えた過度の受信電力は、「マージン」と称される。この説明では、「データレート」という用語を用いるが、「データレート」に対してさらにより正確な用語は「情報レート」であり、これは、前進型誤信号訂正（ＦＥＣ）および他のオーバヘッド情報を取除いた後の利用可能なデータレートである。したがって、「データレート」および「情報レート」という用語は、以下の説明全体にわたり置換えて用いられるが、ただし、「情報レート」は、厳密にいえば、通信リンクの利用可能なデータレートを説明するのにより正確な用語である。受信可能領域内の好ましい位置にあるユーザは、より高いデータレートで自身の通信リンクをクローズすることのできるユーザである。代替的には、問題を抱えたユーザ、または受信可能領域内のより不都合な位置にいるユーザは、より低いデータレートを用いてしか通信リンククロージャを達成することができない。
【０００６】
図２では、この図は、テルスター６上のＫｕ帯中継器を用いてリンクを「クローズする」ことのできる最高データレートの等高線を示し、ここでは、１７インチ（４３．１８ｃｍ）×２４インチ（６０．９６ｃｍ）のアクティブな開口を有し、かつ、水平姿勢で飛行する航空機の頂部上に平らに装着された１５００個の要素を有するボーイングの平面フェーズドアレイ受信アンテナが用いられる。これを生成するのに用いられる分析は、非常に高度であり、隣接する衛星の干渉の影響を含む。隣接する衛星の干渉は、小さな開口の移動アンテナの使用により、かつ、走査角度の増大に応じて発生するフェーズドアレイアンテナビームの伸張により、もたらされる。隣接する衛星の干渉により、さらに、受信可能領域にわたってリンク性能の変動がもたらされる。等高線は、等間隔の地理的なグリッド点でリンク分析を行ない、性能等高線を構成することにより生成される。各グリッド点で、航空機は、最悪の機首方向を見出すために機首方向を３６０°回転させる。最悪の機首方向に対してリンクをクローズすることのできる最大限のデータレートが図２に示される。領域Ａ内では、リンクをクローズすることのできる最高チャネルデータレートは１２Ｍｂｐｓである。領域Ｂ内では、１０Ｍｂｐｓの最高チャネルデータレートを用いることができる。領域Ｃ内では最高８Ｍｂｐｓ、領域Ｄ内では６Ｍｂｐｓ、領域Ｅ内では４Ｍｂｐｓ、領域Ｆ内では最高２Ｍｂｐｓを利用することができる。
【０００７】
単一のフォワードリンクデータレートを用いる通信システムは、受信可能領域における最も不利な移動プラットホームに相応のデータレートで動作させなければならないこととなる。「フォワードリンク」とは、衛星から移動プラットホームへの信号を意味する。典型的には、システム設計者は、所与の受信可能領域において最も不利な移動プラットホームに対して通信リンクをクローズすることのできる最高のデータレートを選択する。たとえば、ＣＯＮＵＳにわたる通信のために単一のデータレートを選択することを欲すると想定する。図２には、６Ｍｂｐｓの等高線が、北部のノースダコタにおけるわずかな一部の土地を除いては、ＣＯＮＵＳのほとんどすべてを覆うことが示される。したがって、ＣＯＮＵＳ動作に対しては、５〜６Ｍｂｐｓを選択するのが良いだろう。しかしながら、このデータレートの２倍（すなわち、１２Ｍｂｐｓ）でリンクをクローズすることのできる領域がＣＯＮＵＳ内に存在する。したがって、単一のデータレートでの動作は、極めて非効率的である。というのも、典型的には、さらに高いデータレートで動作することのできる多くの有利な移動プラットホームが存在するからである。言換えれば、単一の、より低いデータレートチャネルを用いて、所与の受信可能領域内で動作するすべての移動プラットホームを使用可能にする場合、有利な移動プラットホームは、それらのフォワードリンクにおいて、浪費されている大きな超過マージンを有する。
【０００８】
単一のフォワードリンクデータレートの選択に関連付けられる「受信可能範囲対容量」の兼ね合いも存在する。低いデータレート（すなわち、低い容量）により、より広範な受信可能区域にわたってリンクをクローズすることが可能となる。対照的に、高いデータレートは、狭い受信可能区域でしか利用できない。図３には、２Ｍｂｐｓおよび８Ｍｂｐｓに対する受信可能区域における相違が示される。２Ｍｂｐｓ領域は、８Ｍｂｐｓ領域の面積より３倍広い。複数のデータレートを用い得る場合、広い受信可能範囲および高い容量をともに達成し得る。このことは、単一のデータ伝送レートで動作する場合には不可能である。
【０００９】
考慮すべき別の問題は、最も不利な移動プラットホームが、典型的には、わずかなマージンで、またはマージンなしで動作することであり、これは、通信リンクがあまりロバストでないことを意味する。たとえば、不利な移動プラットホーム（たとえば、航空機）が、衛星との通信リンクをかろうじてクローズするように選択されたフォワードリンクデータレートで動作しなければならないと想定する。このとき、航空機は飛行中に衛星から傾いて飛行すると想定する。航空機が、航空機の頂部上に同一平面に装着された平面フェーズドアレイアンテナを用いている場合、衛星に対する走査角度が増し、Ｇ／Ｔが減ずることとなる。これは、通信リンクの損失をもたらす可能性がある。同様に、航空機は、指定された受信可能領域の外側に逸れ、その通信リンクを失う可能性がある。
【００１０】
要約すれば、既存の「単一のデータレート」アプローチを含む問題には、容量の非効率性およびロバスト性の欠如（すなわち、マージンの欠如）が含まれる。作動中の環境が悪天候などによって悪影響を被る場合、ロバスト性の欠如により、通信リンクの損失がもたらされる可能性がある。降雨損失、ならびに航空機の受信アンテナレドームまたは開口上の停滞水および／または氷はまた、単一のデータレートのアプローチにロバスト性が欠如していることにより、移動プラットホームとのリンククロージャを達成および維持する能力が損なわれる可能性がある状況を示す。マージンの欠如により、また、移動プラットホーム上のアンテナが目標衛星に正確に向けられない場合、最初に目標衛星を捕捉することがより難しくなる。
【００１１】
所与の受信可能領域内で、変動するデータレートで動作することのできる、複数の異なった移動プラットホームとの通信リンクを管理する上述の問題に対処するための一方法は、異なるデータレート間で連続して切換えられる単一の搬送波の使用を含み得る。有利な移動プラットホームに送られるデータパケットは、不利な移動プラットホームよりも高いデータレートで送られ得る。このような「オン・ザ・フライ」データレートの変更には、異なったデータレートで受信されるデータの各バーストに移動プラットホームＲＦ受信機を同期させるのにかなりの時間が必要とされ、これにより、効率性が失われることとなる。同様に、バーストモードの受信機は、この発明で用いられる連続モードの受信機に比べて、はるかに複雑かつ高価であり、性能は低下する。
【００１２】
異なったデータレートで通信することのできる複数の移動プラットホームに対処する際の上述の問題を解決するための別のアプローチは、周知の「フェード緩和」法である。この方法は、アメリカ航空宇宙局（ＮＡＳＡ）により動作される先端通信技術衛星（「ＡＣＴＳ」）でもって用いられる。この方法では、降雨減衰中に情報伝送レートが減じられる。より特定的には、これは、減衰事象中に前進型誤信号訂正（ＦＥＣ）符号化を加え、晴天中にはこれを除去することにより機能する。ビットレートが一定であるので、ＦＥＣオーバヘッドを加えることにより、情報レートは減衰事象中には減じられ、晴天の際には増やされる。このアプローチが不十分なダイナミックレンジを有することを除いては、このような方法を用いて、有利な移動プラットホームおよび不利な移動プラットホームを十分に使用可能にし得る。上述のように、有利な移動端末と不利な移動端末との間のダイナミックレンジは、典型的には、受信可能領域においては１０ｄＢを超える。ＦＥＣは、多くとも、約５ｄＢのダイナミックレンジしか提供しない。したがって、この方法は、ＣＯＮＵＳなどの比較的広範な受信可能領域内で動作する移動プラットホームに関連して用いるには不適当であるだろう。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
発明の概要
この発明は、リンクのスループット、受信可能範囲および信頼性を増すために、異なったデータ伝送レートで動作する複数の同時通信チャネルを用いることにより、基地局と複数の移動プラットホームとの間に衛星通信リンクを提供するためのシステムおよび方法に関する。この発明の方法および装置は、衛星から、複数の搬送波を介して、多くの地理的に分散された移動プラットホームへデータを伝送するステップを利用し、各搬送波は、単一の独立した通信チャネルを形成し、上述の移動プラットホームの各々は、同時に複数のチャネルを受ける能力を有する。チャネルは、通信リンクのスループット、地理的受信可能範囲および信頼性を最適化するよう選択された複数の伝送レートで動作される。
【００１４】
１つの好ましい実施例では、この発明は、複数のチャネルのうち選択された１つのチャネル上で、したがって、複数の異なった情報伝送レートのうち選択された１つのレートで情報を伝送するよう動作可能な地上にある通信システムを用いる。空間にある中継器システムは、地上にある通信システムから、複数の通信チャネルのうち選択された１つを介して、複数の無線周波数（ＲＦ）受信機を組込む移動プラットホームへ情報を中継するために用いられる。選択された情報レート／チャネルは、受信可能領域内で、いかなる所与のときにも、移動プラットホームの地理的な位置によって部分的に決定される。地上にある通信システムは、いかなる所与のときにも、受信可能領域内の移動プラットホームの位置に部分的に基づき、各移動プラットホームが利用することのできる最大情報伝送レートを選択する。これは、移動プラットホームが受信可能領域を横断する際にリアルタイムで実行される。地上にある通信システムは、特定の移動プラットホームに向けられるデータを、移動プラットホームへのリンククロージャが可能な、最高のデータレートで動作する通信チャネルへ経路設定する。
【００１５】
好ましい実施例では、各移動プラットホームは複数の受信機を組込み、その各々を、２つ以上のデータレートで動作している別の衛星中継器チャネルに同調させる。移動プラットホームが受信可能領域を横断すると、異なった通信チャネルのうち少なくとも１つ上で通信リンクをクローズすることが可能となる。したがって、各移動プラットホーム上の複数の作動中の受信機のうち少なくとも１つは、いつでもデータを受信することに成功するだろう。地上にあるシステムは、（図２に示される）受信可能領域内でのプラットホームの位置をリアルタイムで知ることにより、どの通信チャネルが実行可能であるか（どれがリンククロージャを達成できるか）を知る。リンクがデータチャネル上でクローズしない場合、受信されたデータパケットには高い割合でエラーが含まれ、受信機はデータを破棄する。このため、クローズされる通信チャネルだけを用いて、データを地上にあるシステムから移動プラットホームに送らなければならず、そうでない場合データが失われることとなる。地上にあるシステムは、移動プラットホームが受けている複数の通信チャネルのうちどれが、その移動プラットホームに向けられるデータを送るのかを決定する。地上にあるシステムは、典型的には、リンククロージャが達成される最高のデータレート通信チャネルを選択する。この態様では、情報伝送レートは、各々の特定の移動プラットホームに合わせて調整することができる。というのも、その移動プラットホームが、全体の情報伝送レートを最大限にするように所与の受信可能領域のさまざまな小区域間を移動するからであり、このため、全体の通信効率性は増すが、いずれの特定の移動プラットホームにもデータの損失はもたらされない。
【００１６】
したがって、この発明の方法および装置により、いずれの所与の航空機にもデータの損失をもたらすことなく、さらにいずれの所与の航空機もリンク容量を十分に利用して、複数の移動プラットホームに複数の情報伝送レートを用いることが可能となる。
【００１７】
この発明の適用可能性のさらなる範囲は、以下の詳細な説明から明らかとなるだろう。詳細な説明および特定の例示は、この発明の好ましい実施例を示すが、例示のみを目的としたものであり、この発明の範囲を限定することを意図するものではないことが理解されるべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
この発明は、詳細な説明および添付の図面から、より十分に理解されるだろう。
【００１９】
好ましい実施例の詳細な説明
好ましい実施例の以下の説明は、本質的には単に例示的なものであり、この発明、その適用例および用途を限定することを意図するものではない。
【００２０】
図４には、１つ以上の別個の受信可能領域１４ａおよび１４ｂにおける複数の移動プラットホーム１２ａ〜１２ｆに、およびこれらからデータコンテンツを提供するための、この発明の好ましい実施例に従ったシステム１０が示される。システム１０は、一般的には、地上セグメント１６、空間セグメント１７を形成する複数の衛星１８ａ〜１８ｆ、および各移動プラットホーム１２上に配置される移動システム２０を含む。移動プラットホーム１２は、航空機、観光船または他のいかなる移動車両をも含み得る。したがって、この明細書中の図面における航空機としての移動プラットホーム１２の例示、および以下の記載全体にわたる航空機としての移動プラットホームの参照が、システム１０の適用可能性を航空機のみに限定するものと解釈されるべきではない。
【００２１】
空間セグメント１７は、各受信可能領域１４ａおよび１４ｂにおいて、各領域に受信可能範囲を提供するのに必要な任意の数の衛星１８を含み得る。衛星１８ａ〜１８ｆは、好ましくは、ＫｕまたはＫａ帯衛星であるが、１０ＭＨｚ〜１００ＧＨｚのいずれの周波数でもあり得る。衛星１８の各々は、さらに、静止軌道（ＧＳＯ）また非静止軌道（ＮＧＳＯ）に位置する。この発明で用い得る可能なＮＧＳＯ軌道の例には、低周回軌道（ＬＥＯ）、中周回軌道（ＭＥＯ）および長楕円軌道（ＨＥＯ）が含まれる。衛星１８の各々は、少なくとも１つの無線周波数（ＲＦ）中継器、より好ましくは複数のＲＦ中継器を含む。たとえば、４つの中継器１８ａ1〜１８ａ6（このうち４つが図４において見られる）を有する衛星１８ａが示される。図示される他の各衛星１８は、受信可能区域において動作する予想される数の航空機１２に対処するのに必要な、より多いか、またはより少ない複数のＲＦ中継器を有し得ることが理解される。中継器は、航空機１２と地上セグメント１６との間に「ベント・パイプ」通信を提供する。これらの通信リンクに対して用いられる周波数帯域は、約１０ＭＨｚ〜１００ＧＨｚのいずれの無線周波数帯域をも含み得る。中継器は、好ましくは、固定衛星サービスＦＳＳまたはＢＳＳの衛星に対して、連邦通信委員会（ＦＣＣ）および国際電気通信連合（ＩＴＵ）により指定された周波数帯域のＫｕ帯中継器を含む。
【００２２】
さらに図４では、地上セグメント１６は、コンテンツセンタ２４およびネットワークオペレーションセンタ（ＮＯＣ）２６と双方向通信する地上局２２を含む。第２の受信可能区域１４ｂに位置する第２の地上局２２ａは、２つ以上の別個の受信可能区域がサービスのために必要とされる場合に用いられ得る。この場合、地上局２２ａはまた、ＮＯＣ２６との通信リンクを確立するために、地球上の地上リンクまたは他のいずれかの好適な手段を介して、ＮＯＣ２６と双方向通信することとなる。地上局２２ａは、コンテンツセンタ２４ａとも双方向通信することとなる。説明のために、システム１０が、受信可能領域１４ａで発生する動作に関連して説明される。システム１０は２つの別個の受信可能領域を有するものと示されているが、この発明の目的のためには、単一の受信可能領域しか必要とされないことも理解される。しかしながら、衛星１８ｄ〜１８ｆに対する同一の動作が受信可能領域１４ｂにおいて発生することが理解される。この発明が、記載される態様で、任意の数の受信可能領域１４に拡大・縮小され得ることも理解される。
【００２３】
地上局２２は、データコンテンツを衛星１８ａおよび１８ｂに伝送するのに必要なアンテナおよび関連付けられたアンテナ制御電子機器を含む。また、地上局２２のアンテナを用いて、受信可能領域１４ａ内の各航空機１２の各移動システム２０から発生し、中継器１８ａ1〜１８ａ6により中継されるデータコンテンツを受信し得る。地上局２２は、受信可能領域１４ａ内のどこに配置されてもよい。同様に、地上局２２ａは、組込まれる場合、第２の受信可能区域１４ｂ内のどこに配置されてもよい。
【００２４】
コンテンツセンタ２４は、種々の外部データコンテンツプロバイダと通信し、それが受信する映像およびデータ情報の地上局２２への伝送を制御する。コンテンツセンタ２４は、インターネットサービスプロバイダ（ＩＳＰ）３０、映像コンテンツ源３２および／または公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）３４と交信し得る。コンテンツセンタ２４は、１つ以上の仮想私設網（ＶＰＮ）３６とも通信し得る。ＩＳＰ３０は、各航空機１２の搭乗者の各々にインターネットアクセスを提供する。映像コンテンツ源３２は、生放送テレビ番組、たとえばケーブルニュースネットワーク７（ＣＮＮ）およびＥＳＰＮ７を提供する。ＮＯＣ２６は、従来のネットワーク管理、ユーザ認証、課金、カスタマサービスおよび請求書作成・発行業務を実行する。第２の受信可能領域１４ｂにおける地上局２２ａに関連付けられるコンテンツセンタ２４ａはまた、ＩＳＰ３８、映像コンテンツプロバイダ４０、ＰＳＴＮ４２、および随意にはＶＰＮ４４と通信し得る。
【００２５】
ここで図５では、各航空機１２上に配置された移動システム２０が、より詳細に記載される。各移動システム２０は、ルータ／サーバ５０（以後「サーバ」）の形態のデータコンテンツ管理システムを含み、これは、通信サブシステム５２、制御ユニットおよび表示システム５４、ならびにローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）５６の形態の配信システムと通信する。随意には、サーバ５０はまた、米国航空機電話システム（ＮＡＴＳ）５８、乗務員情報サービスシステム６０および／または機内娯楽システム（ＩＦＥ）６０と接続して動作するよう構成され得る。
【００２６】
通信サブシステム５２は、送信機サブシステム６４と、複数の受信機６６を含む受信機サブシステムとを含む。複数の６個の受信機６６ａ〜６６ｆが図示されるが、より多いかまたはより少ない複数の受信機を用い得ることが理解される。送信機サブシステム６４は、サーバ５０から送信アンテナ７４への情報コンテンツ信号を符号化し、変調し、かつアップコンバートするための符号器６８、変調器７０およびアップコンバータ７２を含む。
受信機サブシステム６６は、受信アンテナ８２が受信した信号をベースバンド映像および音声信号ならびにデータ信号へと復号し、復調し、かつダウンコンバートするための復号器７６、復調器７８およびダウンコンバータ８０を含む。
【００２７】
受信機サブシステム６６が受信した信号は、次いで、ルータ／サーバ５０に入力される。システムコントローラ８４を用いて、移動システム２０のサブシステムすべてを制御する。システムコントローラ８４は、特に、信号をアンテナコントローラ８６に与え、このアンテナコントローラ８６を用いて、衛星１８のうち特定の１つに受信アンテナを向けて維持するよう受信アンテナ８２を電子的に操作する。この特定の１つの衛星は、以後「目標」衛星と称される。送信アンテナ７４は、これも目標衛星１８を追跡するように受信アンテナ８２のスレーブとなる。移動アンテナの種類によっては同じ開口から送受信し得ることが理解される。この場合、送信アンテナ７４および受信アンテナ８２を組合せて、単一のアンテナとする。
【００２８】
さらに図５では、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）５６を用いて、ルータ／サーバ５０と、航空機１２ａに搭載された各座席位置に関連付けられた複数のアクセス局８８とのインターフェイスをとる。各アクセス局８８を用いて、サーバ５０を、ユーザのラップトップコンピュータ、携帯情報端末（ＰＤＡ）またはユーザの他のパーソナルコンピュータ装置と直接インターフェイスさせることができる。アクセス局８８はまた、各々、座席背面に装着されたコンピュータ／ディスプレイを含み得る。ＬＡＮ５６は、ユーザのコンピュータ装置とサーバ５０との間のデータの双方向通信を可能にし、このため、各ユーザは、航空機１２に搭乗している他のユーザから独立して、所望のテレビ番組のチャネルを要求し、所望のウェブサイトにアクセスし、自分の電子メールにアクセスするか、または他の多種多様な作業を行なうことができる。
【００２９】
受信アンテナ８２および送信アンテナ７４は、それぞれ、いかなる形態の操作可能なアンテナをも含み得る。１つの好ましい形態では、これらのアンテナは、電子走査型フェーズドアレイアンテナを含む。フェーズドアレイアンテナは特に、空力抵抗が重要な問題である航空用途に十分に適している。この発明で用いるのに好適な電子走査型フェーズドアレイアンテナのうち特定の一形態が、ボーイング・カンパニー（Boeing Co.）に譲渡された米国特許第５，８８６，６７１号に開示され、引用によりこの明細書中に援用される。
【００３０】
さらに図４では、システム１０の動作において、データコンテンツは、好ましくは、パケットにフォーマットされてから、地上局２２により、または各移動システム２０の送信アンテナ７４から伝送される。説明のために、地上局２２からのパケットの形態での情報（すなわち、データ）コンテンツの伝送を、「フォワードリンク」伝送と称する。パケット多重化はまた、好ましくは、ユニキャスト伝送を用いて受信可能領域１４ａ内で動作する航空機１２の各々にデータコンテンツを与えることができるように用いられる。
【００３１】
中継器１８ａ1〜１８ａ4の各々が受取るデータコンテンツパケットは、次いで、中継器によって、受信可能領域１４ａ内で動作する各航空機１２に中継される。複数の衛星１８が受信可能領域１４ａの上方に図示され、現時点では、単一の衛星（テルスター６）は、米国本土（ＣＯＮＵＳ）全体を取囲む区域に受信可能範囲をもたらすことが可能であることがわかる。したがって、受信可能領域の地理的な範囲およびその領域内で予想される移動プラットホームトラフィックに応じて、領域全体に受信可能範囲を与えるのに必要なのが単一の衛星だけでよい可能性がある。ＣＯＮＵＳ以外の他の別個の受信可能領域は、ヨーロッパ、南／中央アメリカ、東アジア、中東、北大西洋などを含む。ＣＯＮＵＳより広範なサービス領域においては、１つ以上の中継器を組込む複数の衛星１８は各々、領域を完全に受信可能範囲にする必要があるかもしれないことが予想される。
【００３２】
受信アンテナ８２および送信アンテナ７４は各々、好ましくは、その関連付けられた航空機１２の胴体の頂部上に配置される。各航空機の受信アンテナ７４は、中継器１８ａ1〜１８ａ4のうち少なくとも１つから、データコンテンツパケットを表わす符号化されたＲＦ信号のＲＦ伝送全体を受信する。受信アンテナ８２は、受信機６６ａ〜６６ｆに入力される水平偏波（ＨＰ）および垂直偏波（ＶＰ）信号を受信する。各受信機６６ａ〜６６ｆは、符号化されたＲＦ信号を復号し、復調し、かつダウンコンバートして、映像および音声信号ならびにデータ信号を生成し、これら信号はルータ／サーバ５０に入力される。訂正されないエラーを有するデータパケットは、受信機６６ａ〜６６ｆによって破棄され、ルータ／サーバ５０には渡されない。ルータ／サーバ５０は航空機１２上のユーザに対して意図されていないデータコンテンツをいずれもフィルタ処理して取除いて破棄し、次いで、ＬＡＮ５６を介して残りのデータコンテンツを適切なアクセス局８８に送る。この態様では、各ユーザは、番組または他の情報のうち自分が先に要求していた部分だけを受信する。
【００３３】
図６では、ルータ１００と、ルータ１００の出力１００ａ〜１００ｆにつながれた複数のＲＦ送信機１０２ａ〜１０２ｆとを含む地上セグメント１６が見られる。ルータ１００およびＲＦ送信機１０２ａ〜１０２ｆは、好ましくは地上局２２の一部として設けられるルータサブシステム１０３を形成する。しかしながら、それが、独立型のサブシステムとして、もしくは地上システム１６の他の構成要素と関連して備えられ得るか、または、おそらくは空間にある構成要素１７に（すなわち、衛星１８のうち１つに）組込まれ得ることが理解される。
【００３４】
好ましくは、少なくとも１つの送信機１０２（１０２ａ）は、最低のデータレート（この場合、２Ｍｂｐｓ）で動作し得、１つの送信機１０２は、「中間の」データレート（たとえば、６Ｍｂｐｓ）で動作し、１つの送信機１０２ｆは、最高の伝送レート（すなわち、１２Ｍｂｐｓ）で動作する。図６の場合、送信機１０２ａは２Ｍｂｐｓで動作し、送信機１０２ｂは４Ｍｂｐｓで、送信機１０２ｃは６Ｍｂｐｓで、送信機１０２ｄは８Ｍｂｐｓで、送信機１０２ｅは１０Ｍｂｐｓで、送信機１０２ｆは１２Ｍｂｐｓで動作し得る。しかしながら、より多いかまたはより少ない数の送信機を組込んで、この発明の好ましい実施例によって与えられる１０ｄｂのダイナミックレンジより広いかまたは狭いダイナミックレンジに対応し得ることが理解される。加えて、送信機１０２のために選択された作動中のデータレートは、特定の通信システムパラメータに依存する。
【００３５】
さらに図６では、説明のために、衛星１８ａは６個の中継器１８ａ1〜１８ａ6を備える。さらに、所与の受信可能領域の地理的範囲によって求められる必要に応じて（すなわち、ダイナミックレンジ、システム容量など）、より多いかまたは少ない数の中継器を含み得ることが理解される。中継器１８ａ1は独立して送信機１０２ａに関連付けられ、中継器１８ａ2は独立して送信機１０２ｂに関連付けられ、以下同様にされる。送信機１０２ａ〜１０２ｆの各々は、それぞれの中継器１８ａ1〜１８ａ6に関連しており、このようにして、別個の独立した通信チャネルを形成し、これを介して、予め定められた情報伝送レートで情報を与える。
【００３６】
さらに図６では、２つの移動プラットホーム１２ａおよび１２ｂが極めて簡略化された形で示される。各移動プラットホーム１２は、複数の受信機６６、この場合、図５に関連して同様に説明されるように、６個の受信機６６ａ〜６６ｆを含む。さらに、各移動プラットホーム１２上により多いかまたは少ない複数の受信機を組込み得ることが理解される。しかしながら、受信機の数が多ければ多いほど、再調整する必要なしに移動端末２０が受けることのできる異なる通信チャネルの数が増し、したがって、さまざまな情報伝送レートで伝送される情報を受信する際の移動端末２０の柔軟性が増す。受信機６６ａ〜６６ｆからの出力データストリームは、移動ルータ５０の入力に結合される。データストリームは、他の航空機１２にアドレス指定されたデータパケットを含み得、このため、ルータ５０は、宛先の航空機１２にアドレス指定されたこれらのパケットのみをフィルタ処理して取除き、残りの部分を破棄する。
【００３７】
各中継器１８ａ1〜１８ａ6は、別個のＲＦ搬送波上に１つ以上の伝送チャネルを搬送し得るが、好ましい実施例では、各中継器によって処理される１つのスペクトラム拡散チャネルが存在する。地上ルータ１００は、データパケットが所望の通信チャネルを介して伝送されるように、データパケットを適切な出力１００ａ〜１００ｆに向ける。地上ルータ１００は、特定の航空機１２にとって利用可能ないかなるチャネル１００ａ〜１００ｆにもデータパケットを向け得、それでもって、地上セグメント２６が情報を伝送しようと試みる。さらに、不利な航空機１２は、最低の情報伝送レートチャネル（すなわち、この場合、２Ｍｂｐｓチャネル）に対するリンク可用性しか有し得ないが、有利な航空機は、すべてのチャネルに対するリンク可用性を有し得る。この発明の好ましい実施例はまた、地上ルータ１００を用いて、すべての重要なデータ（すなわち、航空機動作および飛行状況に関するすべてのデータ）を最低のデータレートチャネル、この場合では２Ｍｂｐｓチャネル、に向ける。この通信リンクは、図６において破線１０４で示される。この低いデータレートリンクは、フェーディングに対して最大のマージンを有する。チャネルフェーディングの予想される多くの原因には、（たとえば、航空機の傾いた飛行などによる）走査角度損失、降雨、レドーム上の停滞水／氷、などがある。このリンク上で重要なデータを送ることにより、システム信頼性も増す。
【００３８】
さらに図６では、この発明１０の好ましい実施例がまた、重要でないデータパケットをすべて、航空機１２にとって利用可能な最大のデータレートチャネルへと経路設定する。これにより、システム１０の容量および効率性が最大限にされる。異なるデータレートで動作する通信リンクを介して転送されるべきデータパケットのために、データチャネル間にハンドオフが発生するはずである。
【００３９】
システム１０が１つのチャネルから別のチャネルへ通信をハンドオフする際の例が、図７に示される。ボーイングのフェーズドアレイ受信アンテナと共に、テルスター６衛星（この場合、衛星１８ａ）が、図７に示されるデータレート等高線を作り出す。等高線１０６は、８Ｍｂｐｓ情報伝送レートチャネルに対応し、等高線１０８は、２Ｍｂｐｓ伝送レートチャネルに対応する。２Ｍｂｐｓの等高線１０８内では、高度１０，０００フィートより高く水平姿勢で飛行する航空機１２は、２Ｍｂｐｓで通信しつつ、１Ｅ−９  ＢＥＲ未満で、９９．９％より高いリンク可用性を達成する。同様に、８Ｍｂｐｓの等高線１０６内では、８Ｍｂｐｓで通信しつつ、可用性は９９．９％より高く、１Ｅ−９  ＢＥＲ未満である。
【００４０】
シアトルからマイアミへ飛行する航空機１２は、等高線１０８によって規定され、２Ｍｂｐｓチャネルのみが利用可能な領域を出発し、次いで、等高線１０６によって規定され、８Ｍｂｐｓチャネルが利用可能である領域に移動することとなる。等高線１０６によって規定される区域内では、８Ｍｂｐｓデータチャネルおよび２Ｍｂｐｓチャネルがともに利用可能である。しかしながら、システム１０から最大限の効率性を得るために、最大のデータレートチャネルがシステム１０によって選択される。これに対する例外であり得る重要なデータには、信頼性を最大限にするために、好ましくは常に最低のデータレートチャネル（すなわち、２Ｍｂｐｓ）が用いられる。
【００４１】
航空機１２が８Ｍｂｐｓ領域に入る際、地上ルータ１００は、重要でないデータパケットをすべて、より低いデータレートチャネル（すなわち、２Ｍｂｐｓチャネル）からより高い８Ｍｂｐｓのデータレートチャネルへ切換える（すなわちハンドオフする）。この発明１０の主な利点は、チャネルハンドオフが発生する際に、航空機１２上での、または衛星１８ａとの再調整または再構成を必要としない点である。この発明の好ましい実施例では、航空機の受信機６６ａ〜６６ｆは、航空機１２がサービス領域（すなわち、米国本土）に入る際に特定の中継器周波数（またはチャネル）に同調され、航空機がサービス領域を横断する際にはこれらのチャネルに同調されたままである。リンクが利用可能である場合、データパケットは、受信機６６ａ〜６６ｆのすべてによって、航空機１２上で受信される。リンクが利用不可能である場合、パケットはいずれも受信機６６ａ〜６６ｆにおいて受信されない。好ましい実施例では、受信機６６ａ〜６６ｆは、深刻な誤りのあるパケットを破棄してから、これらを移動ルータ６６に送る。したがって、図７に示される例においては、８Ｍｂｐｓチャネルに同調される受信機６６は、その関連付けられる航空機１２が等高線１０６の外側にあるときに、誤ったデータパケットを作ることとなる。８Ｍｂｐｓリンクが等高線１０６の外側で利用不可能であると考えられるので、地上ルータ１００は、航空機１２がこの領域にあるときに、データパケットを、航空機１２が用いている８Ｍｂｐｓデータ伝送レートには切換えない。代わりに、地上ルータ１００は、航空機が等高線１０６の外側にあり、等高線１０８の内側にある場合に、データパケットを２Ｍｂｐｓチャネルに切換えることとなる。ルータ５０は、受信機６６ａ〜６６ｆのすべてからパケットを受取り、その航空機１２に向けられたこれらのパケットをフィルタ処理して取除く。このように、特定のデータパケットを受取る受信機６６ａ〜６６ｆのうち特定の１つは、ルータ５０の動作には不適切である。
【００４２】
データパケットを１つの通信チャネルから別の通信チャネルにハンドオフできるようにするために、地上にあるルータ１００は、必要とされるハンドオフを達成すべく更新されるルーティングテーブルを用いる。このルーティングテーブルの更新は、２つ以上の方法で達成され得る。更新するための好ましい方法には、各航空機１２から報告される位置および姿勢の情報を用いるステップと、この情報を用いて、航空機１２が現在受取っている各チャネル上で通信リンクをクローズし得るかどうかを算出するステップとが含まれる。実際には、この動作は、図２および図７に示されるようなデータレート等高線図を用いるテーブル方式であり得る。航空機１２がより高いデータレート領域に達すると、ルーティングテーブルが更新されて、重要ではないパケットをより高いデータレートチャネルへ、そして重要なパケットをより低いデータレートチャネルへと経路設定する。
【００４３】
さらに、図２および図７に示される等高線図は、航空機の水平飛行を考慮しつつ生成されるが、どの通信チャネルが利用可能であるかを決定する際に航空機の姿勢を考慮に入れるより高度なアプローチを用い得ることが理解される。これらの追加の考慮事項は、航空機の位置および姿勢を絶えず監視することにより、この発明１０で容易に実現され得る。
【００４４】
ルーティングテーブルを更新するための代替的な方法には、図１に示されるように、地上にあるコントローラ１０５からの「ピング」（pings）を用いて、航空機１２に対する通信チャネルの利用可能性を絶えずチェックするステップが含まれる。航空機１２は、そのリターンリンク上で応答することにより、フォワードリンクチャネル上で受信される「ピング」に応答する必要がある。この方法により、どのフォワードリンク通信チャネルが各航空機１２にとって利用可能であるかを、地上にあるコントローラ１０５が決定することが可能となる。この方法の欠点は、所与の受信可能領域内で動作する航空機１２の数十、数百またはさらに数千回もの連続的なピングに付随するオーバヘッドおよび複雑さである。コントローラ１０５は地上局２２に関連付けて示されるが、コントローラ１０５が地上セグメント１６内のどこに配置されてもよいことが理解される。
【００４５】
この発明の代替的な実施例は、航空機１２が受信可能領域を横断する際に異なるデータレートチャネルに再同調される１つの受信機６６を用い得る。航空機１２が、どこで再調整するかを規定するテーブルを有するか、または、受信機６６が、利用可能な最大のデータレートのチャネルを見付けるために、受信チャネルを介して繰返すことにより定期的に探索することとなる。航空機１２は、次いで、地上にあるコントローラ１０５にチャネル変更を知らせることとなる。これは、ハンドオフシーケンス中に、航空機１２の移動端末２０を地上にあるコントローラ１０５に合わせることを必要とする。これまたは他の理由のために、単一の受信機の動作は、複数のチャネルを介して伝送される情報を同時に受信するために複数の受信機を用いるほど好ましくないと予想される。
【００４６】
図８では、これは、４つの送信機１０２ａ〜１０２ｄが地上セグメント２６とともに用いられ、４つの中継器１８ａ1〜１８ａ4が空間セグメント１７とともに用いられ、４つの受信機６６ａ〜６６ｄが航空機１２の移動端末２０とともに用いられる以外は、図６に示されるのと本質的に同じであるこの発明の構成である。この図では、この発明が、１つの好ましい実施例において、チャネル間での重要でないデータのハンドオフをいかに達成するかが示される。この場合、航空機１２はより高いデータレート領域に移動しているので、図８には、地上ルータにおけるその航空機１２へと向けられるパケットの、より低いデータレートの送信機１０２ｃからより高いデータレートの送信機１０２ｄへの切換が示され、これは、矢印１１０によって示される。これは、地上ルータのルーティングテーブルを変更することにより達成される。先に述べたように、ルーティングテーブルは、航空機からの位置報告と、各データレートチャネルのために作動領域を示す図２に類似の地理的な図とに基づいて、地上コントローラによって自動的に更新される。優先順位が高いかまたは重要なデータは、好ましくは、図８におけるデータ経路１１２によって示されるように、最低のデータレートチャネルを介して経路設定される。
【００４７】
上述のとおり、システム１０は、一般的に、ユニキャストコンテンツを伝送するのに有用である。ユニキャストデータ伝送とマルチキャスト伝送との間の違いは、ユニキャストデータパケットが個々の移動プラットホーム１２に向けられ、マルチキャスト伝送が受信可能領域内の複数の航空機１２に向けられる点である。マルチキャストデータは領域に伝送されるので、この伝送は、その領域における航空機１２すべてにとって利用可能なチャネル伝送レートを用いなければならない。したがって、領域内の最も不利な航空機１２によって、マルチキャスト伝送が発生し得る最大限のデータレートが決定されるだろう。たとえば、この発明を用いて、ＣＯＮＵＳ内でマルチキャスト／ブロードキャストする場合、図２には、最大限のマルチキャスト／ユニキャストデータレートが６Ｍｂｐｓであることが示される。より高いデータレートが選択される場合、航空機１２のすべてがデータを受信できるわけではない。しかし、より低いデータレートが選択される場合、いくつかの航空機１２上では容量が浪費されることとなる。したがって、複数のデータレートを用いても、マルチキャスト／ブロードキャストコンテンツに対して何の利益ももたらさない。しかしながら、マルチキャストコンテンツを伝送するためにこの発明を用いることができるが、システム設計者は、単一のデータレートのみの使用を選択する可能性がある。図６に示される実施例においては、任意の数のチャネルを用いて、マルチキャスト／ブロードキャストコンテンツを伝達し得る。
【００４８】
チャネル伝送レートに関して、特定のチャネル伝送レートは、好ましくは、（上述の）達成可能なリンククロージャデータレートおよびユーザの地理的な分散の両方に基づいて選択される。たとえば、データレートの需要が極めて高いＣＯＮＵＳにおいてサービスを提供したいと欲する場合、さらに、データレートの総需要が実質的により少ない南カナダ、メキシコおよびカリブにおいてもサービスを提供したいと欲する場合、システム１０は、２つのデータレートチャネルのみで実現され得る。図２に示される等高線に基づいた伝送レートの適切な選択は、ＣＯＮＵＳ内における需要が高い領域に対しては８Ｍｂｐｓであり、カナダ、メキシコおよびカリブにおける需要の低い領域に対しては２Ｍｂｐｓである。これらの領域は図９に示される。８Ｍｂｐｓ領域は参照番号１１４で示され、２Ｍｂｐｓ領域は参照番号１１６で示される。８Ｍｂｐｓ領域１１４内では、いずれのデータレートでもパケットを受信できる。しかしながら、２Ｍｂｐｓ領域１１６内であるが８Ｍｂｐｓ領域１１４の外側であり、参照番号１１８によって規定される区域は、移動プラットホーム１２によって２Ｍｂｐｓでしかパケットを受信し得ない。したがって、地理的区域１１８内の総負荷は、適切なロードバランシングに対して２Ｍｂｐｓを超えるべきではない。
【００４９】
この発明のシステム１０の好ましい実施例はまた、移動プラットホーム受信機６６からの受信信号強度表示（ＲＳＳＩ）に基づいて、目標衛星（すなわち、衛星１８ａ）の閉ループ空間トラッキングを用いる。好ましい実施例は、閉ループ空間トラッキングに対して最低のデータレートチャネルからのＲＳＳＩを用いる。したがって、図８では、最低データの受信機６６ａは、航空機１２の移動中に、送受信アンテナビームを衛星１８ａに向けて維持するのに用いられるトラッキングシステムに結合されることとなる受信信号強度表示を生成するだろう。これにより、信号フェーディングに対して最大限のマージンがもたらされ、不利な航空機１２が目標衛星を捕捉および追跡することが可能となる。
【００５０】
こうして、この発明のシステム１０は、移動プラットホームが受信可能領域全体にわたって移動する際に、所与の受信可能領域内で動作する１つ以上の移動プラットホームに伝送される情報の効率性を最大限にするための手段を提供し、さらに、地上局が１つ以上の移動プラットホームに情報を伝送する間にある通信リンクの損失は引起こさない。最も有利には、異なった情報伝送レートで情報を受信するために、移動プラットホームに対してオペレータの介入を必要としない。さらに、通信チャネル間のハンドオフ中に、移動プラットホームに対して（自動のまたは手動の）構成を必要としない。１つの通信チャネルから別の通信チャネルへのハンドオフは、移動プラットホームが所与の受信可能領域のさまざまな小区域内で移動する際に連続的に達成される。所与の移動プラットホームのいずれにも伝送される情報に対して最大限の伝送レートを用いることを可能にする情報伝送レートが、受信可能領域内での移動プラットホームの位置および姿勢に応じて選択され、これは、通信リンクの損失を引起すほど高くない。
【００５１】
ここで当業者は、以上の記載から、この発明の広範な教示をさまざまな形態で実現し得ることを理解し得る。したがって、この発明は、その特定の例に関連して記載されているが、この発明の真の範囲をそのように限定すべきではない。というのも、他の変形例が、添付の図面、明細書および添付の特許請求の範囲を検討することにより、当業者には明らかとなるからである。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】西経９３°にあるＫｕ帯静止衛星中継器（すなわち、テルスター６）に対するＥＩＲＰ変動を示し、かつ、この受信可能区域にわたるｄＢＷの変動を示す米国本土（ＣＯＮＵＳ）の地図を示す図である。
【図２】米国本土のさまざまな小区域と、テルスター６衛星が小区域の各々内で動作する移動プラットホームと地上局をリンクする、空間にある構成要素として用いられる場合に、各小区域において用いることのできる最大限の情報伝送レート（１秒当たりメガビットの単位）とを示す図である。
【図３ａ】フォワードリンク情報伝送レート、より広い受信可能区域を与えるより低いデータ、およびその逆を選択する際の受信可能範囲対容量の兼合いの例を示す図である。
【図３ｂ】フォワードリンク情報伝送レート、より広い受信可能区域を与えるより低いデータ、およびその逆を選択する際の受信可能範囲対容量の兼合いの例を示す図である。
【図４】この発明のシステムおよび方法を実現するために用い得る例示的な通信システムを示す簡略図である。
【図５】図４に示される航空機の各々上で用いられる移動端末の詳細なブロック図である。
【図６】異なる情報伝送レートで情報を一対の移動端末に伝達するための、この発明によって用いられる複数の通信チャネルを示すブロック図である。
【図７】シアトルとマイアミ間の航空機の飛行中の、２Ｍｂｐｓの受信可能領域と８Ｍｂｐｓの受信可能領域との間の伝送ハンドオフの地点を示す米国本土（ＣＯＮＵＳ）を示す図である。
【図８】重要でないデータパケットの、最高のデータレートチャネルへの経路設定を示すブロック図である。
【図９】所与の受信可能領域内におけるチャネル情報伝送レートの選択を考慮する際のロードバランシングの使用を示す図である。
【図４】
2005502264.tif 000003
【図５】
2005502264.tif 000004
【図６】
2005502264.tif 000005
【図７】
2005502264.tif 000006
【図８】
2005502264.tif 000007
【図９】
2005502264.tif 000008
【国際公開パンフレット】
2005502264.tif 000009
2005502264.tif 000010
2005502264.tif 000011
2005502264.tif 000012
2005502264.tif 000013
2005502264.tif 000014
2005502264.tif 000015
2005502264.tif 000016
2005502264.tif 000017
2005502264.tif 000018
2005502264.tif 000019
2005502264.tif 000020
2005502264.tif 000021
2005502264.tif 000022
2005502264.tif 000023
2005502264.tif 000024
2005502264.tif 000025
2005502264.tif 000026
2005502264.tif 000027
2005502264.tif 000028
2005502264.tif 000029
2005502264.tif 000030
2005502264.tif 000031
2005502264.tif 000032
2005502264.tif 000033
2005502264.tif 000034
2005502264.tif 000035
2005502264.tif 000036
2005502264.tif 000037
2005502264.tif 000038
2005502264.tif 000039
2005502264.tif 000040
2005502264.tif 000041
2005502264.tif 000042
2005502264.tif 000043
2005502264.tif 000044
2005502264.tif 000045
2005502264.tif 000046
2005502264.tif 000047
2005502264.tif 000048
2005502264.tif 000049
2005502264.tif 000050
2005502264.tif 000051
2005502264.tif 000052
2005502264.tif 000053
【国際調査報告】
2005502264.tif 000054
2005502264.tif 000055