(57)【要約】  データ・ストリームを複数のサブストリームに分割することと、各サブストリームをそれぞれのスペクトル断片に関連付けることと、サブストリームのうちの少なくともいくつかを暗号化することと、それぞれのスペクトル断片を介する送信に適合されたそれぞれの変調された信号を提供するために各サブストリームを変調することとによってデータ・ストリームをセキュアに送信するシステム、方法、および装置。
2014519270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ・ストリームを複数のサブストリームに分割するステップと、
各サブストリームをそれぞれのスペクトル断片に関連付けるステップと、
前記サブストリームのうちの少なくともいくつかを暗号化するステップと、
それぞれのスペクトル断片を介する送信に適合されたそれぞれの変調された信号を提供するために各サブストリームを変調するステップと
を含む方法。
【請求項２】
各暗号化されたサブストリームは、それぞれの暗号化鍵に関連付けられる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記暗号化されたサブストリームのうちの少なくともいくつかは、共通の暗号化鍵に関連付けられる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
サブストリームを暗号化するのに使用される前記暗号化鍵は、セッションごとに変更される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
暗号化する前記ステップは、擬似乱数ジェネレータを介して生成される生成されたインデックス値に従って暗号化鍵のテーブルから暗号化鍵を選択するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
暗号鍵の前記テーブルは、周期的に更新される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
事前定義の時間期間の満了、しきい回数の暗号化鍵使用の発生、および事前定義のイベントの発生のうちの少なくとも１つに応答して、サブストリーム・スペクトル断片関連付けを調整するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記スペクトル断片のいくつかは、第１のアップコンバートされた搬送波信号のそれぞれの部分に関連し、前記スペクトル断片のいくつかは、第２のアップコンバートされた搬送波信号のそれぞれの部分に関連し、前記第１の搬送波信号および前記第２の搬送波信号は、異なるポイントツーポイント・リンクを使用して伝えられる、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
その上にコンピュータ可読命令が格納された非一時的コンピュータ可読記憶媒体を含むコンピュータ・プログラム製品であって、前記コンピュータ可読命令は、コンピュータ化されたデバイスに、
データ・ストリームを複数のサブストリームに分割するステップと、
各サブストリームをそれぞれのスペクトル断片に関連付けるステップと、
前記サブストリームのうちの少なくともいくつかを暗号化するステップと、
それぞれのスペクトル断片を介する送信に適合されたそれぞれの変調された信号を提供するために各サブストリームを変調するステップと
を含む方法を実行させるために前記コンピュータ化されたデバイスによって実行可能である、コンピュータ・プログラム製品。
【請求項１０】
データ・ストリームを複数のサブストリームに分割するスプリッタであって、前記サブストリームのそれぞれは、それぞれのスペクトル断片を関連付けられ、前記それぞれのスペクトル断片の帯域幅と互換のデータ・レートを有する、スプリッタと、
複数の変調器であって、各変調器は、前記それぞれのスペクトル断片を介する送信のために適合された変調された信号を提供するためにそれぞれのサブストリームを変調するように構成され、前記変調器のうちの少なくともいくつかは、それぞれのサブストリームを暗号化するように構成される、複数の変調器と、
前記変調された信号を少なくとも１つの搬送波信号のそれぞれのスペクトル断片にアップコンバートする少なくとも１つのアップコンバータと
を含み、前記アップコンバートされた変調された信号内に含まれる前記サブストリームは、それによって前記データ・ストリームを回復するために受信器で復調され、組み合わされるように適合される
装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
＜関連出願の相互参照＞
本願は、参照によってその全体が本明細書に組み込まれている、２０１１年３月４日に出願した米国特許出願第１３／０４０，４５８号（弁理士整理番号第８０９１２５号）、名称「ＶＩＲＴＵＡＬ  ＡＧＧＲＥＧＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＦＲＡＧＭＥＮＴＥＤ  ＷＩＲＥＬＥＳＳ  ＳＰＥＣＴＲＵＭ」の一部継続出願である。本願は、いずれもが参照によってその全体が本明細書に組み込まれている、２０１１年３月４日に出願した米国特許出願第１３／０４０，４５８号（弁理士整理番号第８０９１２５号）、名称「ＶＩＲＴＵＡＬ  ＡＧＧＲＥＧＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＦＲＡＧＭＥＮＴＥＤ  ＷＩＲＥＬＥＳＳ  ＳＰＥＣＴＲＵＭ」の一部継続出願である、２０１２年４月１７日に出願した米国特許出願第１３／４４９，１７０号（弁理士整理番号第８０９６１５号）、名称「ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＰＲＯＶＩＤＩＮＧ  ＲＥＳＩＬＩＥＮＴ  ＤＡＴＡ  ＴＲＡＮＳＭＩＳＳＩＯＮ  ＶＩＡ  ＳＰＥＣＴＲＡＬ  ＦＲＡＧＭＥＮＴＳ」の一部継続出願でもある。
【０００２】
本願は、いずれもが参照によってその全体が本明細書に組み込まれている、２０１１年５月１６日に出願した米国特許仮出願第６１／４８６，４８９号（弁理士整理番号第８０９６６２Ｌ号）、名称「ＥＮＨＡＮＣＥＤ  ＳＥＣＵＲＩＴＹ  ＵＳＩＮＧ  ＡＧＧＲＥＧＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＷＩＲＥＬＥＳＳ  ＳＩＧＮＡＬＳ」、２０１１年５月１６日に出願した米国特許仮出願第６１／４８６，５９７号（弁理士整理番号第８０９６６３Ｌ号）、名称「ＥＦＦＩＣＩＥＮＴ  ＦＡＩＬＯＶＥＲ  ＳＵＰＰＯＲＴ  ＵＳＩＮＧ  ＡＧＧＲＥＧＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＷＩＲＥＬＥＳＳ  ＳＩＧＮＡＬＳ」、および２０１１年８月１５日に出願した米国特許仮出願第６１／５２３，６７８号（弁理士整理番号第８１０３０５Ｌ号）、名称「ＤＩＳＪＯＩＮＴ  ＲＥＰＬＩＣＡＴＥＤ  ＳＰＲＥＡＤ  ＳＰＥＣＴＲＵＭ」の利益を主張するものである。
【０００３】
本発明は、全般的には通信ネットワークに関し、排他的にではないがより詳細には、ポイントツーポイントおよびポイントツーマルチポイントの通信ネットワークおよびバックホール・リンクに関する。
【背景技術】
【０００４】
伝統的な無線システムは、送信されるデータの量に比例する帯域幅を有するスペクトルの連続ブロックの可用性を仮定する。したがって、伝送システムは、しばしば、ワーストケース帯域幅要件について設計され、通常のまたは平均的なユースケースは、いくつかの場合に、はるかに少ない帯域幅（すなわち、スペクトル）を必要とする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
衛星通信システムおよび他のポイントツーポイント通信システムの文脈では、顧客に割り振られる使用可能スペクトルが、経時的に断片化される可能性があり、この断片化は、スペクトルの割り振られたブロックの間の未使用ブロックをもたらす。未使用スペクトルのブロックが小さすぎる時には、顧客の間でスペクトルを再割振りするか、顧客を既存のスペクトル割振りから新しいスペクトル割振りに「移動」し、その結果、スペクトルの未使用ブロックを単一のスペクトル領域に合体できるようにすることが必要である。残念ながら、そのような再割振りは、非常に破壊的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
従来技術のさまざまな不足は、データ伝送システムにおいてセキュリティ、干渉に対する弾力性、および帯域幅利用を改善するシステム、方法、および装置の本発明によって対処される。具体的には、さまざまな実施形態は、データ・ストリームを複数のサブストリームに分割するステップと、各サブストリームをそれぞれのスペクトル断片に関連付けるステップと、サブストリームのうちの少なくともいくつかを暗号化するステップと、それぞれのスペクトル断片を介する送信に適合されたそれぞれの変調された信号を提供するために各サブストリームを変調するステップとによってデータ・ストリームをセキュアに送信するシステム、方法、および／または装置を提供する。
【０００７】
さまざまな実施形態では、各暗号化されたサブストリームは、それぞれの暗号化鍵に関連付けられる。さまざまな実施形態では、暗号化されたサブストリームのうちの少なくともいくつかは、共通の暗号化鍵に関連付けられる。さまざまな実施形態では、サブストリームを暗号化するのに使用される暗号化鍵は、セッションごとに変更される。さまざまな実施形態では、暗号化するステップは、生成されたインデックス値に従って暗号化鍵のテーブルから暗号化鍵を選択するステップを含む。
【０００８】
本発明の教示は、添付図面に関連する次の詳細な説明を検討することによって、たやすく理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態による通信システムを示すブロック図である。
【図２】本実施形態を理解するのに有用なスペクトル割振りを示すグラフ図である。
【図３】さまざまな実施形態での使用に適する汎用コンピューティング・デバイスを示す高水準ブロック図である。
【図４】さまざまな実施形態による方法を示す流れ図である。
【図５】さまざまな実施形態による方法を示す流れ図である。
【図６】さまざまな実施形態による方法を示す流れ図である。
【図７Ａ】さまざまな実施形態による通信システムを示すブロック図である。
【図７Ｂ】さまざまな実施形態による通信システムを示すブロック図である。
【図８Ａ】さまざまな実施形態による通信システムを示すブロック図である。
【図８Ｂ】さまざまな実施形態による通信システムを示すブロック図である。
【図９Ａ】さまざまな実施形態による通信システムを示すブロック図である。
【図９Ｂ】さまざまな実施形態による通信システムを示すブロック図である。
【図１０】さまざまな実施形態での使用に適するスライサ／デマルチプレクサを示す高水準ブロック図である。
【図１１】一実施形態による方法を示す流れ図である。
【図１２】さまざまな実施形態から利益を得るシステムを示す高水準ブロック図である。
【図１３】一実施形態による方法を示す流れ図である。
【図１４Ａ】さまざまな実施形態を理解するのに有用なスペクトル割振りを示すグラフ図である。
【図１４Ｂ】さまざまな実施形態を理解するのに有用なスペクトル割振りを示すグラフ図である。
【図１５】一実施形態による方法を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
理解を容易にするために、可能な場合には、複数の図面に共通する同一の要素を指定するのに、同一の符号を使用した。
【００１１】
本発明を、主に衛星通信システムの文脈で説明する。しかし、本明細書の教示によって情報を与えられた当業者は、本発明が、マイクロ波通信システム、無線通信システム、および類似物など、柔軟なスペクトル割振りから利益を得るすべてのシステムにも適用可能であることを認めるであろう。
【００１２】
一実施形態は、累積帯域幅が構成ブロックの帯域幅の合計とほぼ等しくなるように、無線スペクトルの複数の断片化されたブロックを１つの連続する仮想ブロックにアグリゲートする効率的で汎用の技法を提供する。断片化されたブロックは、オプションで、ガード・ブロック、他の当事者によって所有されるブロック、地域または国の無線スペクトルの規制当局によって禁止されるブロック、その他などのスペクトルのブロックによってお互いから分離される。
【００１３】
図１に、さまざまな実施形態から利益を得る通信システムのブロック図を示す。図１の通信システム１００は、仮想スペクトル・アグリゲータ送信器１１０、電力増幅器１２０、衛星アップリンク１３０、衛星１４０、衛星ダウンリンク１５０、仮想スペクトル・アグリゲータ受信器１６０、およびオプションで制御モジュール１７０を含むポイントツーポイント・リンクを含む。ポイントツーポイント・リンクを介して送信されるデータは、１８８バイトトランスポート・ストリーム（ＴＳ）パケット、６４〜１５００バイト・イーサネット・パケット、その他などのデータ・パケットのストリームＤとして提供される。特定のパケット構造、パケット構造内で伝えられるデータ、その他は、本明細書で説明されるさまざまな実施形態にたやすく適合される。
【００１４】
入力データ・ストリームＤは、仮想スペクトル・アグリゲータ送信器１１０によって受信され、ここで、スライサ／デマルチプレクサ１１１によって処理されて、Ｎ個のサブストリーム（Ｄ０…ＤＮ−１）を提供し、ここで、Ｎは、Ｓ０、Ｓ１などからＳＮ−１までと表されるスペクトル断片の数に対応する。
【００１５】
図１に示されているように、スライサ／デマルチプレクサ１１１が、入力データ・ストリームＤを、Ｄ０、Ｄ１、およびＤ２と表される３つのサブストリームに（図示の通り）スライスし、多重化し、かつ／または分割するように、Ｎ＝３である。
【００１６】
サブストリームＤ０、Ｄ１、およびＤ２のそれぞれは、それぞれの変調器１１２（すなわち、変調器１１２０、１１２１、および１１２２）に結合される。変調器１１２０、１１２１、および１１２２のそれぞれは、そのそれぞれのサブストリームＤ０、Ｄ１、およびＤ２を変調して、それぞれのスペクトル断片Ｓ０、Ｓ１、およびＳ２によって搬送される対応する変調された信号を供給する。
【００１７】
変調器１１２は、波形タイプ、コンステレーション・マップ、順方向誤り訂正（ＦＥＣ）セッティング、その他の特性など、同一の特性または異なる特性を有する変調器を含むことができる。各変調器を、トラフィックの特定のタイプ（たとえば、ストリーミング・メディア、非ストリーミング・データ、および類似物）、対応するスペクトル断片Ｓｉに関連する特定のチャネル条件、および／または他の判断基準に従って最適化することができる。
【００１８】
一般的に言って、任意のサブストリームＤｉにスライサ／デマルチプレクサ１１１によって割り振られるデータの量は、対応するスペクトル断片Ｓｉのデータ搬送容量に比例する。さまざまな実施形態では、サブストリームＤｉのそれぞれは、同一の量のデータを含むが、他の実施形態では、さまざまなサブストリームＤｉが、異なる量のデータを含むことができる。
【００１９】
図１に示されているように、第１変調器１１２０は、第１スペクトル断片Ｓ０に関連する６ＭＨｚ信号を供給し、第２変調器１１２１は、第２スペクトル断片Ｓ１に関連する１ＭＨｚ信号を供給し、第３変調器１１２２は、第３スペクトル断片Ｓ２に関連する１ＭＨｚ信号を供給する。
【００２０】
周波数マルチプレクサ（すなわち、信号コンバイナ）１１３は、変調された信号を組み合わせて組み合わされた変調された信号ＳＣを作るように動作し、この組み合わされた変調された信号ＳＣは、変調された搬送波信号Ｃを提供するためにアップコンバータ１１４によって搬送波信号上に変調される。複数の周波数マルチプレクサ／信号コンバイナ１１３を使用して、共通のトランスポンダ、マイクロ波リンク、無線チャネル、および類似物を介してトランスポートされる変調された信号のそれぞれのグループを多重化できることに留意されたい。
【００２１】
図１の実施形態では、変調された搬送波信号Ｃに関連するスペクトルは、変調されたデータ・サブストリームを伝えるのに使用される複数のスペクトル断片に、論理的にまたは仮想的に分割される。スペクトル断片割振りテーブルまたは他のデータ構造を使用して、どのスペクトル断片が定義済みであり、どのスペクトル断片が（およびどのデータ・サブストリームによって）使用中であり、およびどのスペクトル断片が使用可能であるのかを記憶することができる。一般的に言って、各トランスポンダ／伝送チャネルを、複数のスペクトル断片または領域に分割することができる。これらのスペクトル断片または領域のそれぞれを、特定のデータ・サブストリームに割り当てることができる。データ・サブストリームのそれぞれを、独自のまたは共通の変調技法に従って変調することができる。
【００２２】
図１に示されているように、単一の衛星トランスポンダが使用され、したがって、変調された信号のすべてを、アップコンバージョンおよび単一の衛星チャネルを介する伝送の前に、周波数マルチプレクサ１１３によって組み合わせることができる。さまざまな実施形態では、１つまたは複数の衛星内の複数のトランスポンダを使用することができる。これらの実施形態では、ある衛星内の共通のトランスポンダを介して伝送される変調された信号だけが、組み合わされ、その後、一緒に変換される。さまざまな実施形態では、変調波形は、独立に伝送される。
【００２３】
アップコンバータ１１４によって作られた変調された搬送波信号Ｃは、電力増幅器１２０によって増幅され、衛星アップリンク１３０を介して衛星１４０に送信される。衛星１４０は、変調されたサブストリームＤ０、Ｄ１、およびＤ２を含む変調された搬送波信号を衛星ダウンリンク１５０に送信し、衛星ダウンリンク１５０は、この信号を仮想スペクトル・アグリゲータ受信器１６０に伝搬させる。
【００２４】
仮想スペクトル・アグリゲータ受信器１６０は、受信された搬送波信号Ｃ’から組み合わされたスペクトル断片信号ＳＣ’をダウンコンバートするダウンコンバータ（１６５）と、組み合わされたスペクトル断片信号ＳＣ’からスペクトル断片Ｓ０’、Ｓ１’、およびＳ２’を分離するように動作する周波数デマルチプレクサ（１６４）とを含む。
【００２５】
スペクトル断片Ｓ０’、Ｓ１’、およびＳ２’のそれぞれは、別々の復調器（すなわち、復調器１６２０、１６２１、および１６２２）に結合される。復調器１６２０、１６２１、および１６２２のそれぞれは、そのそれぞれのスペクトル断片Ｓ０’、Ｓ１’、およびＳ２’を復調して、対応する復調されたサブストリームＤ０’、Ｄ１’、およびＤ２’を提供する。
【００２６】
復調されたサブストリームＤ０’、Ｄ１’、およびＤ２’は、コンバイナ１６１によって処理されて、仮想スペクトル・アグリゲータ送信器１１０によって当初に処理された入力データ・ストリームＤを表す出力データ・ストリームＤ’を作る。復調器１６２のそれぞれが、それに対応する変調器１１２と互換の形で動作することに留意されたい。
【００２７】
オプションで、仮想スペクトル・アグリゲータ受信器１６０は、さまざまなサブストリームに関連する異なる伝搬遅延によって誘導される調整誤差を、サブストリームを組み合わせる前に回避できるように、さまざまな復調されたサブストリームの弾力的なバッファリング機能を提供するバッファ１６６０、１６６１、および１６６２を含む。１６６内のバッファは、復調器（１６２）とコンバイナ１６１との間に配置された機能要素として図示されている。さまざまな実施形態では、バッファ１６６またはその機能的同等物が、コンバイナ１６１内に含まれる。たとえば、コンバイナ１６１は、復調器（１６２）のすべてからデータを受け取り、その後、そのデータを出力データ・ストリームＤ’として再配置する、単一のバッファを含むことができる。パケットＩＤおよび／またはサブストリーム内の他の情報を、この目的で使用することができる。
【００２８】
オプションの制御モジュール１７０は、Ｅｌｅｍｅｎｔ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ（ＥＭＳ）、Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ（ＮＭＳ）、および／または図１に関して本明細書で説明される機能を実施するネットワーク要素の管理における使用に適する他の管理システムもしくは制御システムと相互作用する。制御モジュール１７０を使用して、さまざまな変調器、復調器、および／または図１に関して本明細書で説明される要素内の他の回路網を構成することができる。さらに、制御モジュール１７０は、それによって制御される要素に関してリモートに配置され、送信回路網に近接して配置され、受信器回路網に近接して配置されるなどとすることができる。制御モジュール１７０を、本明細書で説明されるものなどの特定の制御機能を実行するようにプログラムされた汎用コンピュータとして実施することができる。一実施形態では、制御モジュール１７０は、それぞれ第１制御信号ＴＸＣＯＮＦおよび第２制御信号ＲＸＣＯＮＦを介して仮想スペクトル・アグリゲータ送信器１１０および仮想スペクトル・アグリゲータ受信器１６０の構成および／または動作を適合させる。この実施形態では、複数の送信器および受信器の場合に、複数の制御信号を提供することができる。
【００２９】
図２に、本実施形態を理解するのに有用なスペクトル割振りのグラフ図を示す。具体的には、図２は、第１顧客がスペクトルの第１部分２１０、実例として単一の１０ＭＨｚブロックを割り振られ、第２顧客がスペクトルの第２部分２２０、実例として単一の１０ＭＨｚブロックを割り振られ、第３顧客がスペクトルの第３部分２３０、実例として単一の１０ＭＨｚブロックを割り振られ、第４顧客がスペクトルの第４部分２４０、実例として第１の１ＭＨｚブロック２４０１、第２の１ＭＨｚブロック２４０２、および６ＭＨｚブロック２４０３を含む３つの不連続スペクトル・ブロックを割り振られる、３６ＭＨｚスペクトル割振りを絵図的に示す。
【００３０】
本明細書で議論されるさまざまな実施形態の文脈で、第４顧客に関連するデータ・ストリームは、単一の６ＭＨｚスペクトル断片と２つの異なる１ＭＨｚスペクトル断片に分割され、これらのスペクトル断片のそれぞれは、図１に関して上で説明したものと実質的に同一の形で処理される。
【００３１】
図３に、本明細書で説明されるさまざまな実施形態での使用に適する汎用コンピューティング・デバイス３００の高水準ブロック図を示す。たとえば、図３に示されたコンピューティング・デバイス３００を使用して、本明細書で説明されるさまざまな送信器処理機能、受信器処理機能、および／または管理処理機能を実施するのに適するプログラムを実行することができる。
【００３２】
図３に示されているように、コンピューティング・デバイス３００は、入出力（Ｉ／Ｏ）回路網３１０、プロセッサ３２０、およびメモリ３３０を含む。プロセッサ３２０は、Ｉ／Ｏ回路網３１０およびメモリ３３０のそれぞれに結合される。
【００３３】
メモリ３３０は、バッファ３３２、送信器（ＴＸ）プログラム３３４、受信器（ＲＸ）プログラム３３６、および／または管理プログラム３３８を含むものとして図示されている。メモリ３３０に格納される特定のプログラムは、コンピューティング・デバイス３００を使用して実施される機能に依存する。
【００３４】
一実施形態では、上で図１に関して説明したスライサ／デマルチプレクサ１１１は、図３のコンピューティング・デバイス３００などのコンピューティング・デバイスを使用して実施される。具体的には、プロセッサ３２０は、上でスライサ／デマルチプレクサ１１１に関して説明したさまざまな機能を実行する。この実施形態では、Ｉ／Ｏ回路網３１０は、データ・ソース（図示せず）から入力データ・ストリームＤを受け取り、Ｎ個のサブストリーム（Ｄ０…ＤＮ−１）を変調器１１２に供給する。
【００３５】
一実施形態では、上で図１に関して説明したコンバイナ１６１は、図３のコンピューティング・デバイス３００などのコンピューティング・デバイスを使用して実施される。具体的には、プロセッサ３２０は、上でコンバイナ１６１に関して説明したさまざまな機能を実行する。この実施形態では、Ｉ／Ｏ回路網３１０は、復調器１６２から（オプションでバッファ１６６を介して）復調されたサブストリームＤ０’、Ｄ１’、およびＤ２’を受け取り、仮想スペクトル・アグリゲータ送信器１１０によって当初に処理された入力データ・ストリームＤを表す出力データ・ストリームＤ’を供給する。
【００３６】
一実施形態では、上で図１に関して説明したオプションの制御モジュール１７０は、図３のコンピューティング・デバイス３００などのコンピューティング・デバイスを使用して実施される。
【００３７】
主に特定のタイプおよび配置のコンポーネントを有するものとして図示され、説明されるが、任意の他の適切なタイプおよび／または配置のコンポーネントをコンピューティング・デバイス３００に使用できることを了解されたい。コンピューティング・デバイス３００を、本明細書で説明されるさまざまな機能を実施するのに適する任意の形で実施することができる。
【００３８】
図３に示されたコンピュータ３００が、本明細書で説明される機能要素および／または本明細書で説明される機能要素の諸部分を実施するのに適する全般的なアーキテクチャおよび機能性を提供することを了解されたい。図示され本明細書で説明される機能を、ソフトウェアおよび／またはハードウェアで、たとえば、汎用コンピュータ、１つもしく複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、および／または任意の他のハードウェア同等物を使用して、実施することができる。
【００３９】
ソフトウェア方法として本明細書で議論されるステップのいくつかを、ハードウェア内で、たとえば、さまざまな方法ステップを実行するためにプロセッサと協力する回路網として実施できることが、企図されている。本明細書で説明される機能／要素の諸部分を、コンピュータ・プログラム製品として実施することができ、ここで、コンピュータ命令は、コンピュータによって処理される時に、本明細書で説明される方法および／または技法が呼び出されるか他の形で提供されるようにコンピュータの動作を適合させる。発明的方法を呼び出す命令を、固定媒体もしくは取り外し可能媒体内に格納し、放送媒体もしくは他の信号担持媒体内のデータ・ストリームを介して伝送し、有形の媒体を介して伝送し、かつ／または命令に従って動作するコンピューティング・デバイス内のメモリ内に格納することができる。
【００４０】
図４に、一実施形態による方法の流れ図を示す。具体的には、図４の方法４００は、上で図１に関して説明したものなど、伝送のためにデータ・ストリームＤを処理するのに適する。
【００４１】
ステップ４１０では、１つまたは複数の顧客からのデータを含むデータ・ストリームを、仮想スペクトル・アグリゲータ送信器１１０によるなど、受信する。
【００４２】
ステップ４２０では、受信されたデータ・ストリームをＮ個のサブストリームにスライスし、ここで、各サブストリームは、それぞれのスペクトル断片に関連する。箱４２５を参照すると、サブストリームへのデータ・ストリームのスライスは、顧客ごと、断片ごと、データ・タイプごとに、固定サイズ、可変サイズ、さまざまなスライス方法の組合せ、および／または他の判断基準のいずれかを、単独でまたは任意の組合せで使用して実行することができる。
【００４３】
ステップ４３０では、サブストリームのそれぞれを、それぞれの変調器を使用して変調する。箱４３５を参照すると、変調器は、データ・タイプに関して最適化され、チャネル条件に関して最適化されるものとすることができ、共通の特性を共有し、さまざまな／異なる特性を有するなどである。
【００４４】
オプションのステップ４４０では、１つまたは複数の変調されたサブストリームが、同一のトランスポンダまたは伝送チャネルを使用して伝送される場合に、これらの変調されたサブストリームを組み合わせる。
【００４５】
ステップ４５０では、変調されたサブストリームを、アップコンバートし、送信する。箱４５５を参照すると、アップコンバージョン／送信プロセスを、衛星通信システム、マイクロ波通信システム、無線通信システム／チャネル、または他の媒体の文脈に含まれるものとすることができる。
【００４６】
図５に、一実施形態による方法の流れ図を示す。具体的には、図５の方法５００は、上で図１に関して説明したものなど、１つまたは複数の受信されたサブストリームを処理するのに適する。
【００４７】
ステップ５１０では、１つまたは複数の変調されたサブストリームを、受信し、ダウンコンバートする。箱５１５を参照すると、１つまたは複数の変調されたサブストリームを、衛星通信システム、無線通信システム、無線通信システム／チャネル、または他の媒体を介して受信することができる。
【００４８】
ステップ５２０では、送信器で以前に組み合わされたすべてのサブストリームを分離して、個々のサブストリームを提供し、ステップ５３０では、個々のサブストリームのそれぞれを、それぞれの適当な復調器を使用して復調する。
【００４９】
ステップ５４０では、復調されたサブストリームのうちの１つまたは複数を選択的に遅延させ、その結果、結果の復調されたデータ・ストリームを時間的に整列できるようにする。
【００５０】
ステップ５５０では、仮想スペクトル・アグリゲータ送信器によって当初に処理された入力データ・ストリームＤを表すデータ・ストリームＤ’などの結果のデータ・ストリームを提供するために、復調され選択的に遅延されたサブストリームを組み合わせる。
【００５１】
図６に、一実施形態による方法の流れ図を示す。具体的には、図６の方法６００は、さまざまな実施形態に従ってさまざまな送信器パラメータおよび受信器パラメータを構成するのに適する。
【００５２】
ステップ６１０では、顧客データの送信に関する要求を受信する。箱６１５を参照すると、要求は、指定される帯域幅、指定されるデータ・レート、指定されデータ・タイプ、指定される変調タイプ、ならびに／または顧客データ送信要求に関連する帯域幅および／もしくはサービス要件を記述する他の情報を提供することができる。
【００５３】
ステップ６２０では、顧客データ送信要求を満足するのに適するスペクトル割振りに関する判定を行う。
【００５４】
ステップ６３０では、任意の指定されたスペクトル関連判断基準が、顧客データ送信要求を満足するのに適するかどうかに関するオプションの判定を行う。箱６３５を参照すると、そのようなスペクトル関連判断基準は、最小帯域幅ブロック・サイズ、連続する帯域幅ブロックの要件、および／または他の判断基準を含むことができる。
【００５５】
ステップ６４０では、使用可能なスペクトル断片を識別する。箱６４５を参照すると、使用可能なスペクトル断片の識別は、割振りテーブル、管理システム、および／またはそのような情報の他のソースに関して行うことができる。一実施形態では、割振りテーブルは、衛星通信システムによってサービスされる各顧客に関連するスペクトル割振りすなわち、各顧客の帯域幅割振り、帯域幅をサポートするトランスポンダ（１つまたは複数）、トランスポンダ（１つまたは複数）をサポートする衛星（１つまたは複数）などを定義する。さらに、使用可能なスペクトル断片は、各衛星の各トランスポンダのサイズおよびスペクトル領域に関して定義される。
【００５６】
ステップ６５０では、使用可能なスペクトル断片を、顧客データ送信要求を満たすために割り振る。箱６５５を参照すると、使用可能なスペクトル断片を、使用可能として、顧客に関して最適化して、搬送波に関して最適化して、スペクトル断片カウントを減らすために最適化して、弾力性または冗長性を提供するために最適化して、および／または他の判断基準に基づいて最適化して、割り振ることができる。
【００５７】
ステップ６６０では、顧客データ送信要求をサポートし、要求する顧客および／または他の顧客に関するスペクトル断片割振りに対するすべての変更に適合するために、送信器／受信器システムを、正しい個数およびタイプの変調器／復調器を提供するように構成する。すなわち、最適化および／または他の判断基準に基づいて、特定の顧客、サービス・プロバイダ、および類似物を優先して最適化するために複数の顧客のスペクトル断片割振りを変更することが適当である場合がある。
【００５８】
ステップ６７０では、請求データ、サービス契約、および類似物を、適宜更新する。ステップ６８０では、システム構成、プロビジョニング、および／または他の管理データを更新する。
【００５９】
さまざまな実施形態では、異なる衛星トランスポンダおよび／または異なる衛星上で使用可能なスペクトル断片は、仮想連続ブロックを形成するためにアグリゲートされる。他の実施形態では、複数のトランスポンダの帯域幅全体を使用して、衛星リンクを介する高データ・レート・パイプ（たとえば、ＯＣ−３／１２ｃ）をサポートすることができる。
【００６０】
図７〜９に、さまざまな実施形態による通信システムのブロック図を示す。図７〜９に示された通信システム内のさまざまなコンポーネントのそれぞれは、図１の通信システム内の対応するコンポーネントに関して上で説明したものと実質的に同一の形で動作する。たとえば、図７〜９の実施形態のそれぞれで、入力データ・ストリームＤは、仮想スペクトル・アグリゲータ送信器１１０によって受け取られ、そこで、スライサ／デマルチプレクサｘ１１によって処理されて、Ｎ個のサブストリーム（Ｄ０…ＤＮ−１）を提供し、ここで、Ｎ個のサブストリームのそれぞれは、それぞれの変調器ｘ１２によって変調される。さまざまな図の他の相違および類似を、これからより詳細に説明する。
【００６１】
図７に、単一のトランスポンダが、ストリームＡ、Ｂ、Ｃ、およびＤとして表された複数のデータ・ストリームのそれぞれをトランスポートするのに使用される、単一トランスポンダ実施形態を示す。図７Ａは、このシステムのアップリンク部分を示し、図７Ｂは、このシステムのダウンリンク部分を示す。
【００６２】
図７Ａを参照すると、データ・ストリームＡ、Ｂ、およびＣは、それぞれの変調器７１２によって変調されて、組み合わされた変調された信号ＡＢＣを提供するために第１信号コンバイナ１１３１によって組み合わされるそれぞれの変調されたストリームを作る。
【００６３】
データ・ストリームＤは、スライサ／デマルチプレクサ７１１によって処理されて、Ｎ個のサブストリーム（Ｄ０…ＤＮ−１）を作り、このＮ個のサブストリーム（Ｄ０…ＤＮ−１）は、それぞれの変調器７１２（すなわち、変調器７１２０、７１２１、および７１２２）によって変調されて、それぞれのスペクトル断片Ｓ０、Ｓ１、およびＳ２によって搬送される対応する変調された信号を提供する。対応する変調された信号は、第２信号コンバイナ７１３２によって組み合わされて、第３信号コンバイナ７１３３によって変調された信号ＡＢＣと組み合わされる、組み合わされた変調された信号ＤＤＤを提供する。結果の組み合わされた変調された信号は、アップコンバータ７１４によって変換されて、搬送波信号Ｃを作り、この搬送波信号Ｃは、電力増幅器７２０によって増幅され、衛星アップリンク７３０を介して衛星７４０に向かって送信される。
【００６４】
図７Ｂを参照すると、衛星７４０は、変調されたストリームＡからＤを含む変調された搬送波信号を衛星ダウンリンク７５０に送信し、衛星ダウンリンク７５０は、この信号をダウンコンバータ７６５に伝搬させる。ダウンコンバートされた信号は、周波数デマルチプレクサ１６４３によって処理され、周波数デマルチプレクサ１６４３は、信号をＡＢＣ信号成分およびＤＤＤ信号成分に分離するように動作する。
【００６５】
ＡＢＣ信号成分は、変調された信号を回復するために第２周波数デマルチプレクサ７６４１によって分離され、変調された信号は、それぞれの復調器７５２によって復調される。
【００６６】
ＤＤＤ信号成分は、変調された信号を回復するために第３周波数デマルチプレクサ７６４２によって分離され、変調された信号は、それぞれの復調器７５２によって復調される。
【００６７】
復調されたサブストリームＤ０’、Ｄ１’、およびＤ２’は、入力データ・ストリームＤを表す出力データ・ストリームＤ’を作るために、コンバイナ７６１によって処理される。復調器１６２のそれぞれが、それに対応する変調器１１２と互換の形で動作することに留意されたい。
【００６８】
図８に、第１トランスポンダが、ストリームＡ、Ｂ、およびＣと表される複数のデータ・ストリームならびにデータ・ストリームＤに関連する３つのサブストリームのうちの２つのそれぞれをトランスポートするのに使用され、第２トランスポンダが、ＥおよびＦと表される複数のデータ・ストリームならびにデータ・ストリームＤに関連する第３のサブストリームのそれぞれをトランスポートするのに使用される、二重トランスポンダ実施形態を示す。図８Ａは、システムのアップリンク部分を示し、図８Ｂは、システムのダウンリンク部分を示す。
【００６９】
図８Ａを参照すると、データ・ストリームＡ、Ｂ、Ｃ、Ｅ、およびＦは、それぞれの変調されたストリームを作るために、それぞれの変調器８１２によって変調される。
【００７０】
データ・ストリームＥおよびＦは、それぞれの変調されたストリームを作るために、それぞれの変調器８１２によって変調される。
【００７１】
データ・ストリームＤは、Ｎ個のサブストリーム（Ｄ０…ＤＮ−１）を作るためにスライサ／デマルチプレクサ８１１）によって処理され、サブストリーム（Ｄ０…ＤＮ−１）は、その後、それぞれのスペクトル断片Ｓ０、Ｓ１、およびＳ２によって搬送される対応する変調された信号を提供するためにそれぞれの変調器８１２（すなわち、変調器８１２０、８１２１、および８１２２）によって変調される。
【００７２】
データ・ストリームＡ、Ｂ、およびＣに関連する変調された信号は、組み合わされた変調された信号ＡＢＣを提供するために、第１信号コンバイナ８１３１によって組み合わされる。
【００７３】
サブストリームＤ０およびＤ１に関連する変調された信号は、組み合わされた変調された信号Ｄ１２を提供するために、第２信号コンバイナ８１３２によって組み合わされる。
【００７４】
第１信号コンバイナ８１３１および第２信号コンバイナ８１３２によって作られた組み合わされた変調された信号は、その後、第３信号コンバイナ８１３３によって組み合わされ、第１アップコンバータ８１４１によって変換されて、第１搬送波信号Ｃ１を作る。
【００７５】
サブストリームＤ３ならびにストリームＥおよびＦに関連する変調された信号は、第４信号コンバイナ８１３４によって組み合わされ、第２アップコンバータ８１４２によって変換されて、第２搬送波信号Ｃ２を作る。
【００７６】
Ｃ１およびＣ２搬送波信号は、第４信号コンバイナ８１３４によって組み合わされ、電力増幅器８２０によって増幅され、衛星アップリンク８３０のそれぞれのトランスポンダ（ＡおよびＢ）を介して衛星８４０に送信される。
【００７７】
図８Ｂを参照すると、衛星８４０は、それぞれのトランスポンダ（ＡおよびＢ）を介して衛星ダウンリンク８５０に、変調されたストリームＡからＦを含む２つの変調された搬送波信号を送信し、衛星ダウンリンク８５０は、この信号をダウンコンバータ８６４５に伝搬させる。ダウンコンバートされた信号は、周波数デマルチプレクサ８６４５によってその２つの搬送波信号に分離される。２つの搬送波信号は、８６４のさまざまなデマルチプレクサ、８６２の復調器、およびコンバイナ８６１を使用して処理されて、入力データ・ストリームＡからＦを表すさまざまな出力データ・ストリームＡ’からＦ’を作る。
【００７８】
図９に、ある衛星（９４０１）が、ストリームＡ、Ｂ、およびＣと表される複数のデータ・ストリームならびにデータ・ストリームＤに関連する３つのサブストリームのうちの２つをトランスポートするのに使用される二重衛星実施形態を示す。第２の衛星（９４０２）は、ＥおよびＦと表される複数のデータ・ストリームならびにデータ・ストリームＤに関連する第３のサブストリームをトランスポートするのに使用される。図９Ａは、このシステムのアップリンク部分を示し、図９Ｂは、このシステムのダウンリンク部分を示す。
【００７９】
図９Ａを参照すると、データ・ストリームＡ、Ｂ、Ｃ、Ｅ、およびＦは、２つの搬送波信号が単一の衛星のそれぞれのトランスポンダを介するトランスポートのために組み合わせるのではないことを除いて、上で図８Ａに関して説明したものと実質的に同一の形で処理される。そうではなく、図９は、２つの搬送波信号が、別々の電力増幅器（９２０１および９２０２）によって増幅され、それぞれアップリンク９３０１および９３０２を使用して衛星９４０１および９４０２に送信される。
【００８０】
図９Ｂを参照すると、２つの衛星９４０は、それぞれのダウンリンク９５０を介して変調されたストリームＡからＦを含むそれぞれの変調された搬送波信号を送信し、この信号は、その後、それぞれのダウンコンバータ９６５に供給される。２つのダウンコンバートされた搬送波信号は、デマルチプレクサ（９６４）、復調器（９６２）、およびコンバイナ（９６１）を使用して処理されて、入力データ・ストリームＡからＦを表す出力データ・ストリームＡ’からＦ’を作る。
【００８１】
図１０に、本明細書で説明されるさまざまな実施形態での使用に適するスライサ／デマルチプレクサの高水準ブロック図を示す。具体的には、図１０のスライサ／デマルチプレクサ１０００は、パケット・エンカプスレータ１０１０、バッファ・メモリ１０２２を含むマスタ・スケジューラ１０２０、およびバッファ・メモリ１０３２を含む複数のスレーブ・スケジューラ１０３０を含む。
【００８２】
パケット・エンカプスレータ１０１０は、データ・ストリームＤから受け取られたパケットを、事前に定義されたフォーマットまたは正規化されたフォーマットを有するパケット構造にカプセル化するように動作する。さまざまなカプセル化するパケット・フォーマットを使用することができるが、システムのダウンリンク側のコンバイナが、システムのアップリンク側のスライサ／デマルチプレクサによって使用されるカプセル化するフォーマットに従ってパケットを組み合わせるように構成されることが重要である。
【００８３】
一実施形態では、カプセル化するパケットは、１８５バイトのペイロード・セクションおよび３バイトのヘッダ・セクションを有する１８８バイト・パケットを含む。パケット・エンカプスレータ１０１０は、オリジナル・データ・ストリームＤから１８５バイト部分のシーケンスを抽出し、各抽出された部分をカプセル化して、カプセル化するパケット（ＥＰ）を形成する。各カプセル化するパケットのヘッダ部分は、データ・ストリームの１８５バイト部分のシーケンスをさまざまな図面に関して上で説明したものなどのコンバイナによって再構成できるように、ペイロード・データに関連するユーザ・シーケンス番号を格納する。
【００８４】
一実施形態では、ユーザ・シーケンス番号は、連続して増分され、パケット・エンカプスレータ１０１０によって提供されるカプセル化されたパケットにスタンプするのに使用される、１４ビット数を含む。一実施形態では、パケット・エンカプスレータ１０１０によって提供されるパケットのヘッダ部分は、１６進数４７（すなわち４７ｈ）を格納する１バイト、それに続く２つの０ビット、それに続くユーザ・シーケンス番号に関連する１４ビットを含む。
【００８５】
トランスポートされるアグリゲート・データ・レートがより高い時には、より大きいシーケンス番号フィールド（たとえば、２４ビットまたは３２ビット）を使用することができる。シーケンス番号フィールドのサイズは、上でさまざまな図面で説明した受信するコンバイナ要素で行われるバッファリングの量に関係付けられる。バッファのサイズは、最小のサブストリーム帯域幅に対する最大のサブストリーム帯域幅の比に関係付けられる。したがって、さまざまな実施形態は、総アグリゲート帯域幅および／または最小帯域幅サブストリームに対する最大帯域幅サブストリームの比に基づいて、シーケンス番号フィールド・サイズ（および結果のオーバーヘッド）を調整することができる。
【００８６】
さまざまな実施形態では、１８８個より多数またはより少数のバイトを使用して、カプセル化するパケットを構成する。さまざまな実施形態では、３個より多数またはより少数のバイトを使用して、カプセル化するパケットのヘッダを構成する。たとえば、ユーザ・シーケンス番号に追加のヘッダ・ビットを割り振ることによって、より大きいユーザ・シーケンス番号を使用することができる。この場合に、受信器で同一のシーケンスを有する２つのカプセル化するパケットを処理する尤度が下げられる。
【００８７】
本明細書で説明される実施形態では、１８８バイトの固定されたパケット・サイズが、カプセル化するパケットに使用される。しかし、さまざまな代替実施形態では、パケット・サイズが、サブストリームについて使用されるそれぞれの復調器の入力インターフェースと互換である限り、異なる固定サイズのパケットおよび／または異なる可変サイズのパケットを、異なるサブストリームについて使用することができる。
【００８８】
マスタ・スケジューラ１０２０は、カプセル化されたパケットをさまざまなスレーブ・スケジューラ１０３０にルーティングする。スレーブ・スケジューラ１０３０は、そのパケットをスライサ／デマルチプレクサのそれぞれの出力ポートにルーティングし、これによって、実例として変調器または他のコンポーネントへそれぞれのサブストリームを供給する。
【００８９】
一般的に言うと、各スレーブ・スケジューラ１０３０は、そのスケジューラに割り当てられたスペクトル断片の帯域幅に従ってパケットを受け入れる。したがって、１ＭＨｚスペクトル断片チャネルのために働くスレーブ・スケジューラは、１０ＭＨｚスペクトル断片または領域のために働くスレーブ・スケジューラの約１／１０のデータ・レートでパケットを受け入れる。
【００９０】
マスタ・スケジューラ１０２０は、スレーブ・スケジューラ１０３０と通信して、どのスレーブ・スケジューラ１０３０が、次のカプセル化されたパケットを受け取ることができる（またはできなければならない）のかを識別する。オプションで、マスタ・スケジューラ１０２０は、スレーブ・スケジューラ１０３０から状況情報および他の管理情報を受け取り、この状況情報の一部は、さまざまな管理エンティティ（図示せず）に伝搬され得る。
【００９１】
一実施形態では、スレーブ・スケジューラ１０３０は、パケットを受け入れる能力を示す制御信号をマスタ・スケジューラ１０２０に供給する。一実施形態では、マスタ・スケジューラ１０２０は、ラウンド・ロビンの形でパケットをスレーブ・スケジューラ１０３０に割り振る。一実施形態では、ある種の伝送チャネルまたはスペクトル領域が、顧客要件および／またはサービス・プロバイダ要件に基づいて好ましい場合に、マスタ・スケジューラ１０２０によるカプセル化されたパケットの割振りは、好ましい伝送チャネルのために働くスレーブ・スケジューラ１０３０により多くのカプセル化されたパケットを供給することを優先して重みを付けられる。
【００９２】
一実施形態では、スレーブ・スケジューラのそれぞれは、対応するスペクトル断片に関連する事前定義の帯域幅またはチャネル容量の他のインジケータに関連する。この実施形態では、マスタ・スケジューラ１０２０は、各スレーブ・スケジューラ１０３０の重み付け割当に従ってパケットをルーティングする。
【００９３】
一般的に言って、マスタ・スケジューラは、ランダム・ルーティング・アルゴリズム、ラウンド・ロビン・ルーティング・アルゴリズム、顧客プリファレンス・アルゴリズム、およびサービス・プロバイダ・プリファレンス・アルゴリズムのうちの１つまたは複数に従ってパケットをルーティングする。そのようなルーティングには、各変調器、スペクトル断片、通信チャネル（たとえば、トランスポンダ、マイクロ波リンク、無線チャネルなど）などに重み付け係数を関連付けることによって対処することができる。たとえば、好ましいスペクトル断片は、最小または最大のサイズを有する断片、相対的に誤りの少ないチャネルまたは相対的に誤りの多いチャネルに関連する断片、好ましい通信タイプ（たとえば、衛星、マイクロ波リンク、無線ネットワークなど）に関連する断片、好ましい顧客に関連する断片などを含むことができる。チャネル、通信システム、スペクトル領域などに重みを付ける他の手段を、さまざまな実施形態の文脈において使用することもできる。
【００９４】
図１１に、一実施形態による方法の流れ図を示す。ステップ１１１０では、データ・ストリームＤからパケットを受け取る。ステップ１１２０では、受け取られたパケットをカプセル化する。箱１１２５を参照すると、パケットは、１８５バイト・ペイロードおよび３バイト・ヘッダのパケットを含むことができる。異なるシーケンス番号フィールド・サイズおよび／または追加の制御情報を有する他のヘッダ・フォーマットを、この実施形態の文脈において使用することができる。
【００９５】
ステップ１１３０では、カプセル化されたパケットを、実例としてマスタ・スケジューラ１０２０、パケット・エンカプスレータ１０１０内の別々のバッファ（図示せず）などによってバッファリングする。
【００９６】
ステップ１１４０では、カプセル化されたパケットを、マスタ・スケジューラ１０２０によってスレーブ・スケジューラ１０３０に転送する（または転送させる）。
【００９７】
本明細書で説明されるさまざまな実施形態では、各カプセル化されたパケットは、それぞれのサブストリームの一部としてそれぞれの変調器に結合される。しかし、高められたデータ弾力性および／またはバックアップを提供するように適合された実施形態では、カプセル化されたパケットを、複数のそれぞれのサブストリームの一部として複数の変調器に結合することができる。これらの実施形態では、カプセル化されたパケットに関連するシーケンス番号は、同一のままになる。
【００９８】
これらの実施形態では、受信器は、適当なシーケンス番号を有する最初のカプセル化されたパケット（または誤りのないカプセル化されたパケット）を処理し、同一のシーケンス番号を有する他のパケットを無視する。すなわち、カプセル化されたパケットを受信器で並べ替える時には、最近に順序付けられたカプセル化されたパケットのシーケンス番号と一致するシーケンス番号を有するカプセル化されたパケットは、破棄される。シーケンス番号は、循環的であり、繰り返される（たとえば、１４ビット・シーケンス番号の場合に、１６３８４個のカプセル化されたパケットおきに）ので、数千パケット前に処理されたカプセル化するパケットと同一のシーケンス番号を有するカプセル化するパケットは、その以前に処理されたカプセル化するパケットの複製である可能性が低く、したがって、冗長としてドロップされまたは破棄されなければならない。
【００９９】
本明細書で説明されるさまざまな実施形態は、顧客帯域幅要件が変化する時にスペクトルを既存のスペクトル割振りに追加しまたはこれから減らすことができるように、スペクトルの互いに素なブロックの動的スペクトル・アグリゲーションを提供する。さらに、小さいまたは孤立したスペクトル・ブロック（すなわち、一般に有用になるには小さすぎるスペクトル・ブロック）を、仮想的に組み合わせて、帯域幅のより大きいブロックを形成することができる。
【０１００】
上で説明される実施形態は、どの１つのスペクトル断片の消失であってもサービスの完全な消失を引き起こす可能性が低いので改善されたシステム弾力性を含む複数の利益を提供する。さらに、スペクトル断片が複数のトランスポンダにまたがってマッピングされる時に、どの１つのトランスポンダの消失であっても、サービスの完全な消失をもたらすのではなく、サービスのグレースフル・デグラデーションが提供される。連続スペクトルを使用するより古い／既存の方式は、１つのトランスポンダだけを使用することができ、このトランスポンダが、潜在的な単一故障点になる。
【０１０１】
＜干渉軽減および改善された弾力性＞
次の議論において、伝送機構が、４つの搬送波Ｓ０…Ｓ３を利用すると仮定する（異なる個数の搬送波を使用することができるが）。さらに、搬送波は、任意の信号干渉が潜在的にスライスのサブセットだけ（すべてではなく）に影響するように、周波数領域で分離される（隣接しない）と仮定する。最後に、受信器が信号の状況に関するフィードバックを送信器に提供するために、制御チャネルが使用可能である（帯域内または帯域外のいずれか）と仮定する。これらの仮定は、さまざまな図面に関して本明細書で議論されるさまざまな他の実施形態に帰するものとすることもできる。
【０１０２】
あるスライスＳｉ（０＜＝ｉ＜＝３）が干渉によって影響される時に、受信するサイトは、そのスライスのＣ／Ｎ（搬送波対雑音）の劣化に気付く。受信するサイトは、制御チャネルを使用して、劣化に関して送信側に知らせる。送信器は、ＦＥＣレートを下げ（たとえば、レート３／４からレート２／３に変更することによってＦＥＣをより強くし）て、受信器が追加の雑音と戦うことを可能にする。この方式は、Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｃｏｄｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ（ＡＣＭ）と呼ばれる。
【０１０３】
本明細書で議論されるさまざまな実施形態を使用して、特定のスライスのみまたはデータ・ストリームの一部のみのＦＥＣレートを変更する能力を提供することによって（搬送波全体またはデータ・ストリーム全体のＦＥＣレートを変更するという伝統的手法とは異なって）ＡＣＭの有効性を強化することができる。この形で、伝統的技法に対して、より高いスループットが、さまざまな実施形態で維持される。
【０１０４】
本明細書で議論されるさまざまな実施形態は、干渉側（ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｒ）が、すべての使用可能なＦＥＣレートがその効果を軽減するのに強すぎる場合に、受信器が、その搬送波（たとえば、搬送波Ｓ２）へのロックを失い、その消失に関して送信器に知らせることをもたらす。送信器は、搬送波Ｓ１、Ｓ３、およびＳ４上でデータを再ルーティングする。効果的に、これは、スペクトル・スライスＳ２を「バイパスし」、より低いスループットにおいてではあるがサービスを維持する。これを、強い干渉側がその搬送波を完全に損ない、サービスの完全な消失を引き起こしたはずの伝統的な単一搬送波方式と比較されたい。
【０１０５】
本明細書で議論されるさまざまな実施形態は、以前に既知のものとは異なる搬送波配置を提供する。具体的には、信号がお互いに隣接する多数の副搬送波からなる伝統的なＯＦＤＭシステムとは異なって、さまざまな実施形態は、分離され、スペクトル的に互いに素な搬送波を提供する。この形で、強い干渉側のフロント・エンド飽和または通過帯域の影響が、さまざまなスライス内で大幅に減衰される。
【０１０６】
本明細書で議論されるさまざまな実施形態は、干渉と戦うためにスライスをスペクトルの異なる部分に移植しまたは再ルーティングすることを可能にし、スループットのわずかな劣化を伴うサービスの完全な回復をもたらす。
【０１０７】
本明細書で議論されるさまざまな実施形態は、強い干渉の存在下で、ヒットレス配信（ｈｉｔｌｅｓｓ  ｄｅｌｉｖｅｒｙ）を可能にする。たとえば、いくつかの実施形態は、Ｓ０およびＳ１などの搬送波のサブセットを、両方同時ではなくＳ０またはＳ１のいずれかの損傷がデータの消失をもたららないように、保護グループとして構成する。そのシナリオの下で、Ｓ２およびＳ３は、どの保護グループのメンバにもならずに、独立搬送波として動作し続けることができる。代替案では、Ｓ２およびＳ３を、お互いを保護するために第２の保護グループにグループ化することができる。第３の代替案として、３つ以上の搬送波、たとえばＳ０…Ｓ２が、保護グループを形成することができ、Ｓ３は独立のままになる。極端までゆけば、４つすべての搬送波を、広がった干渉と戦うなどのために１つの保護グループの一部とすることなどができる。柔軟性の度合は、膨大であり、構成は、特定のタイプの干渉を最も効率的に扱うために微調整され得る。
【０１０８】
本明細書で議論されるさまざまな実施形態は、機器障害および／または干渉によって引き起こされるものなど、弾力性をさらに改善するために、動的に搬送波の追加および削除を可能にする。たとえば、システムは、独立に働く（すなわち、保護グループを構成しない）２つの搬送波Ｓ０およびＳ１を使用することができ、第３の搬送波Ｓ２は、Ｓ１またはＳ１のいずれかが損なわれる場合に、使用可能なスペクトルの領域にその後に追加され得る。一実施形態では、第３のまたは予備の搬送波（たとえば、Ｓ２）を、代用搬送波（ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅ  ｃａｒｒｉｅｒ）、一時的保護グループの一部、または動的に形成される保護グループの一部として構成することができる。
【０１０９】
代用搬送波として、予備搬送波（たとえば、Ｓ２）を、Ｓ０またはＳ１の「代用」搬送波として働き、したがって、損なわれた搬送波の目的を効果的に引き受けるように構成することができる。
【０１１０】
一時的保護グループの一部として、予備搬送波（たとえば、Ｓ２）を、損なわれた搬送波と連合してまたはこれに関連して一時的保護グループを形成するように構成することができる。たとえば、Ｓ１が損なわれる場合に、Ｓ１とＳ２との間の保護グループを形成することができる。Ｓ０は、独立のままになる。損傷の原因が、Ｓ１を回復することによって対処された時に、Ｓ２を除去することができる。
【０１１１】
動的に形成される保護グループの一部として、予備搬送波（たとえば、Ｓ２）を、既存搬送波の中の保護グループの動的形成の一部として構成することができ、この動的形成は、パケット消失および他の損傷を引き起こすのに十分に長いが、上で説明したトラフィックの完全な再ルーティングを義務づけるのに十分には長くない持続時間にわたって複数の搬送波に影響する過渡的干渉と戦うのに有効である。たとえば、Ｓ０…Ｓ３が、４搬送波送信システムを構成し、Ｓ２およびＳ３が、搬送波ごとのＡＣＭと再ルーティングとの両方が効果的には対処できない過渡的干渉を経験すると仮定する。この実施形態では、Ｓ２およびＳ３は、ＤＳＳ保護グループを構成するために一時的に対にされ、Ｓ０およびＳ１は、独立のままになる。正味の結果は、スループットの一時的減少を伴って干渉を扱う頑健な形である。Ｓ２およびＳ３に影響する損傷の根本原因が対処された後に、Ｓ２およびＳ３を、独立に動作するように再構成することができる。
【０１１２】
ディスジョイント複製スペクトル拡散（Ｄｉｓｊｏｉｎｔ  Ｒｅｐｌｉｃａｔｅｄ  Ｓｐｒｅａｄ  Ｓｐｅｃｔｒｕｍ、ＤＲＳＳ）
本明細書で説明されるさまざまな技法および実施形態を、無線通信チャネル内の強いラジオ周波数（ＲＦ）干渉の存在下でペイロード・データの「ヒットレス」配信を提供するディスジョイント複製スペクトル拡散（ＤＲＳＳ）実施形態を提供するように適合させることができる。たとえば、無線通信の伝統的な技法は、通信チャネルの搬送波対雑音（Ｃ／Ｎ）比を考慮して、Ｑｕａｓｉ  Ｅｒｒｏｒ  Ｆｒｅｅ（ＱＥＦ）データを配信するように設計された誤り保護符号レートを有する単一搬送波ＲＦ信号の使用を伴う。増やされた干渉の存在下では、誤り保護符号レートは、受信器で信号の劣化の影響を打ち消すのを助けるために、下げられる（より強くされる）。この手法に関する問題は、受信される信号の帯域内であり、ＱＥＦしきい値未満のＣ／Ｎ比をもたらす、十分に強い干渉が、符号レートがどれほど強いのかにかかわりなく、データの完全な消失をもたらし得ることである。これは、（他の理由の中でも）ＬＮＡ、ミキサ、およびアナログ−ディジタル変換器（ＡＤＣ）を使用するサンプリング回路などのコンポーネントを含む受信器のフロント・エンドＲＦダウンコンバージョン回路網の完全な飽和に起因する可能性がある。したがって、単一搬送波システムに基づく最良の誤り符号化技法であっても、帯域内の、ＱＥＦ  Ｃ／Ｎしきい値だけ搬送波電力より強い干渉と戦うことはできない。
【０１１３】
ＤＲＳＳは、複数のスペクトル的に互いに素な搬送波を利用する。ＤＲＳＳ技法では、オリジナル・ペイロード（Ｐ）は、一般的な場合にそれぞれのチャネル条件に適切な異なる物理層方式を用いてそれぞれ符号化され、変調される、Ｎ（Ｎ＞＝２）個の搬送波を介して送信される。単純な実施形態では、すべての搬送波は、同一の物理層パラメータを使用して構成されるが、お互いに互いに素な（分離された）スペクトル・ブロック内で送信される。搬送波は、一般に、同一のスペクトル帯域幅を有する必要がない。しかし、各搬送波の情報搬送容量（シンボル・レート、符号レート、コンステレーション・マップ、ロール・オフ、および他の関連する変調パラメータによって決定される）は、要求されるペイロードを搬送するのに十分であることを要求される。
【０１１４】
送信端では、ペイロード（Ｐ）は、まず、上で説明された仮想スペクトル・アグリゲーション（ＶＳＡ）技法を使用して、前処理され、固定サイズのパケット（ｐｉ、ｉ＝０，１，２，…）のシーケンスに分解される。各パケットｐｉは、ＶＳＡプリプロセッサの出力で、Ｎ回複製され、各コピーが、Ｎ個すべての搬送波を介して送信される。
【０１１５】
受信端では、受信器は、各搬送波からのデータを復調する。すべての搬送波がよいＣ／Ｎを有する時には、受信器は、各パケットｐｉのＮ個の誤りのないコピーを回復する。Ｎ−１個のコピーは、破棄され、１つのコピーが、ｉごとにパケットｐｉのために保持される。すべての選択されたコピーが、受信端のＶＳＡプロセッサに供給され、このＶＳＡプロセッサで、オリジナル・ペイロードＰが、再構成され、上で説明したように、その所期の受信側にもう一度配信される。
【０１１６】
強い干渉の存在下では、Ｎ個の搬送波のサブセットが、データの完全な消失を経験する場合がある。しかし、少なくとも１つの搬送波が、任意の所与の時にそのＱＥＦしきい値を超えるＣ／Ｎを有する限り、受信器は、各パケットｐｉの少なくとも１つのよいコピー（送信されたＮ個のコピーのうちの）へのアクセスを有する。これは、受信器のＶＳＡプロセッサが、ペイロードを誤りなしで再構成することを可能にする。
【０１１７】
上の方式では、複数のスペクトル的に互いに素の搬送波は、干渉する信号がたまたは極端に広帯域である場合を除いて、同一の干渉する信号によって同時に影響される可能性がより低い。強い干渉は、Ｎ−１個までの搬送波におけるデータの完全な消失をもたらす可能性があるが、パケットｐｉごとに、そのパケットを誤りなしで配信することができる少なくとも１つの搬送波がある限り、所望のペイロードの完全な回復が、それでも可能である。スペクトル領域ですばやく移動する干渉について、これは、パケットｐｉを配信した搬送波がその後に干渉を経験する可能性があり、パケットｐｉ＋１を配信する最も適切な搬送波であることができなくなる可能性に起因して、連続するパケットが異なる搬送波から導出されることを暗示する可能性がある。
【０１１８】
図１〜１１に関して説明されたＶＳＡ技法の使用およびそれに関連する説明は、複数の互いに素なスペクトル・スライスのアグリゲーションを可能にする。ＤＲＳＳが、スペクトル・アグリゲーションに関連して使用される時に、強力な新しい能力が、使用可能にされる。たとえば、ＤＲＳＳの選択的使用は、スペクトルのうちで干渉を受ける傾向がある可能性がある部分（免許不要帯域など）への搬送波のマッピングを可能にする。言い替えると、ＤＲＳＳの使用は、サービス・プロバイダが、それでも高い度合の弾力性を伴って一貫したペイロードを配信しながら、アグリゲートされる搬送波のセット全体またはサブセットのいずれかを潜在的に雑音の多い帯域へマッピングすることによって、雑音の多い帯域または免許不要帯域を使用し始めることを可能にする。
【０１１９】
図１２に、さまざまな実施形態から利益を得るシステムの高水準ブロック図を示す。具体的には、図１２は、実例として、スペクトル・スライスＳ２およびＳ３を介して通信される冗長ペイロードを含む４つのスペクトル・スライスＳ１〜Ｓ４をアグリゲートするのに上で説明されたＶＳＡ技法を使用するシステム１２００の高水準ブロック図である。例示的なシステム１２００は、搬送波Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２、およびＳ３を使用してペイロードＰをトランスポートする、ハイブリッドＶＳＡ／ＤＲＳＳシステムである。例示的なシステム１２００は、衛星通信リンク１２６０を利用するものとして図示されているが、他のタイプおよび追加のタイプの通信リンクを使用することができる。
【０１２０】
システム１２００は、一般に、ＶＳＡプリプロセッサ、変調器／送信器、通信リンク、復調器／受信器、およびＶＳＡポストプロセッサを企図するものである。
【０１２１】
ＶＳＡプリプロセッサ１２１０は、本明細書で議論される、さまざまなスライサ機能１２１２、パリティ符号機能１２１４、制御ヘッダ挿入機能１２１６、およびスケジューラ機能１２１８を実行する。ＶＳＡプリプロセッサ１２１０は、入力信号またはストリーム・ペイロードＰを、実例としてＰ’０からＰ’３と表される４つのストリーム部分またはセグメントに処理しまたはスライスするように適合される。前に注記したように、４つのストリーム部分またはセグメントのそれぞれは、通信リンクを介して送信されるなど、搬送波信号のそれぞれのスペクトル・スライスに従う形で変調される。
【０１２２】
変調器／送信器は、実例として、変調された信号Ｓ０からＳ３を作るためにペイロード・ストリーム部分またはセグメントをＰ’０からＰ’３としてそれぞれ変調するように適合された４つの変調器１２２０−１から１２２０−４を含み、変調された信号は、単一のコンバイナ／マルチプレクサ１２３０によって組み合わされる。結果の組み合わされた信号は、実例として通信リンク１２６０を介する送信に適する信号を提供するために、アップコンバータ１２４０および増幅器１２５０によって処理される。
【０１２３】
通信リンク１２６０は、衛星１２６０−Ｓを介して受信器１２６０−Ｒに送信信号を送信する送信器１２６０−Ｔを含む衛星通信リンクとして図示されている。
【０１２４】
変調器／受信器は、実例として、受信された衛星信号から変調された信号Ｓ０からＳ３を抽出する信号セパレータ／デマルチプレクサ１２７０と、変調された信号Ｓ０からＳ３を復調し、これからペイロード・ストリーム部分またはセグメントＰ’０からＰ’３を取り出すように適合された４つの復調器１２８０−１から１２８０−４とを含む。
【０１２５】
ＶＳＡポストプロセッサ１２９０は、本明細書で議論される、バッファ管理機能１２９１、バッファ機能１２９２、無パケット検出機能１２９３、パリティ符号プロセッサ機能１２９４、再同期およびアライメント機能１２９５、制御ヘッダ除去機能１２９６、およびコンバイナ機能１２９７を実行する。ＶＳＡポストプロセッサ１２９０は、実例として、入力信号またはストリーム・ペイロードＰを再組立するためにＰ’０からＰ’３と表される４つのストリーム部分またはセグメントを処理するように適合される。
【０１２６】
さまざまな実施形態では、独立搬送波であるスペクトル・スライスＳ０およびＳ１は、ＤＲＳＳを使用しない。これらの搬送波は、強い干渉が通常は問題ではなく、標準的な符号レート（たとえば、リード・ソロモンまたはＢＣＨなどのブロック符号と一緒のＬＤＰＣ  ３／４、５／６、および類似物など）が各搬送波に十分である、「クリーンな」スペクトルにマッピングされると仮定される。
【０１２７】
さまざまな実施形態では、スペクトル・スライスＳ２およびＳ３は、ＤＲＳＳを使用する。言い替えると、Ｓ２で搬送されるペイロードは、搬送波Ｓ３上で複製され、これを介して送信される。Ｓ２とＳ３との両方が、標準的な符号化技法（たとえば、ＢＣＨまたはリード・ソロモンなどのブロック符号と一緒のＬＤＰＣ  ３／４、５／６、その他など）を使用する。この例は、搬送波Ｓ２およびＳ３が、Ｓ２またはＳ３のいずれかでのデータ消失を引き起こすことができる強い干渉側（たとえば、悪意のあるまたは意図的ではない）を有する可能性があるスペクトルにマッピングされると仮定する。Ｓ２とＳ３との間のスペクトル・ギャップを保証することによって、干渉がＳ２およびＳ３に同時に影響する確率が、最小にされる。したがって、Ｓ２とＳ３との両方がしきい値を超える干渉によって影響されない限り、アグリゲートされた信号を回復することができる。
【０１２８】
さまざまな実施形態では、このシステムは、Ｓ０、Ｓ１、およびＳ２のアグリゲート容量が、ペイロードＰをトランスポートするのに十分になるように構成される。類似する仮定が、Ｓ０、Ｓ１、およびＳ３のアグリゲート容量に関して行われる。
【０１２９】
ペイロードＰは、小さい固定サイズ・パケットにスライスされ、制御ヘッダが、上で説明したＶＳＡ技法に従って各パケットの始めに挿入される。追加のパリティ符号が、受信器がヘッダ完全性に関してチェックすることを可能にするために、付加される。３つの別々のスケジューラ（Ｓ０およびＳ１のためのそれぞれの１つと、Ｓ２およびＳ３の組み合わされたセットのための１つ）が、パケットをＰ０’、Ｐ１’、およびＰ２０’と表される３つの別々のストリームに割り振るのに使用される。Ｐ２１’は、Ｐ２０’の複製である。スケジューラは、各搬送波に割り振られるデータの量が、その情報担持容量を超えないことを保証する。
【０１３０】
さまざまな実施形態では、Ｐ０’、Ｐ１’、Ｐ２０’、およびＰ２１’は、搬送波Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２、およびＳ３を生成するために、別々の変調器（それぞれ、変調器０、変調器１、変調器２、および変調器３）に供給される。さまざまな他の実施形態では、コンポジット変調器が使用される。
【０１３１】
４つの搬送波は、標準的なＲＦコンバイナを使用して組み合わされ、所望の周波数帯にアップコンバートされ、電力増幅器（ＰＡ）を使用して増幅され、その後、アンテナを使用して放射される。ベントパイプ衛星（ｂｅｎｔ−ｐｉｐｅ  ｓａｔｅｌｌｉｔｅ）が、この信号を潜在的に複数の受信サイトに送信する。
【０１３２】
受信器側では、４つの搬送波が、４つの別々の復調器によって復調される。復調器からのパケットは、別々のバッファ（復調器ごとに１つ）内でキューイングされる。これが必要であるのは、４つの搬送波の伝搬遅延が非常に異なる可能性があり、経時的に変化する可能性があるからである。ナル・パケット（たとえば、物理層標準規格としてＤＶＢ−ＳまたはＤＶＢ−Ｓ２を使用する場合に変調器によって導入される）は、除去され、パリティ符号は、４つのパケット・ストリームの正しい処理に致命的な制御ヘッダ情報を検出し、訂正するために、検査される。不正なパリティ符号を有するパケットは、ドロップされる。再同期化およびアライメント・ブロックは、すべての使用可能なストリームからのパケットが、正しくシーケンス化され、搬送波Ｓ２またはＳ３を介して受信された重複するパケット（たとえば、両方の信号がよいＣ／Ｎを有する時に発生するはずである）がドロップされることを保証する。制御ヘッダは、はぎ取られ、パケットのペイロード・セクションは、最終的なペイロードＰを生成するためにマージされる。
【０１３３】
Ｓ２およびＳ３での干渉は、特定の受信サイトに局所化される可能性があり、あるいは、送信側に存在する場合には、すべての受信サイトで信号に影響するはずである。局所化された干渉の場合に、ある種のサイトは、たとえばＳ２での、データの部分的消失または完全な消失を経験する可能性がある。これらの場合に、Ｓ３を介して受信されるパケットが、選択される。他の受信器サイトでは、Ｓ３が損なわれる可能性があり、その場合には、Ｓ２を介して受信されたパケットが選択される。干渉が、Ｓ２およびＳ３に交互に影響する可能性があるスイーパ（ｓｗｅｅｐｅｒ）タイプである場合には、受信器は、パケットごとのこの２つの搬送波の間の切替えに頼ることができる。
【０１３４】
システム１２００は、ベントパイプ衛星通信リンク１２６０を使用するものとして図示されている。しかし、さまざまな他の実施形態では、ポイントツーマルチポイント地上ブロードキャスト・システムまたはセルラ・バックホール用のポイントツーポイント・マイクロ波システムなどの他のタイプの無線ネットワークを使用することができる。より一般的に、このシステムを、無線チャネルを介して任意のデータ・ペイロードのトランスポート（同期式であれパケット化されたものであれ）に効果的に適用することができる。
【０１３５】
さらに他の実施形態では、変調された信号のうちの１つまたは複数が、光ネットワーク、ＩＰネットワーク、または他の有線ネットワークなどの代替ネットワーク１２６５を介して伝えられる。
【０１３６】
諸実施形態のさまざまな利益は、大幅により高いスペクトル使用効率ならびに他の形で使用するには小さすぎる孤立したスペクトル断片を使用する能力を含む。さまざまな実施形態は、衛星応用例、ベントパイプ・サットコム応用で使用されるものなどのポイントツーポイント無線リンク、マイクロ波塔を使用して提供されるものなどの無線バックホール・インフラストラクチャなどに適用可能である。
【０１３７】
さまざまな実施形態は、帯域幅を、既に使用中の帯域幅ブロックに帯域幅の追加ブロックを「付加する」ことによって割り当てることができ、これによって、サービス・プロバイダおよび消費者のための「Ｐａｙ−ａｓ−Ｙｏｕ−Ｇｒｏｗ」ビジネス・モデルを容易にする機構を提供する。
【０１３８】
さまざまな実施形態では、衛星システム内の単一のトランスポンダが、複数の変調されたサブストリームを含む搬送波信号を伝搬させるのに使用され、各変調されたサブストリームは、そのそれぞれのスペクトル断片領域を占める。他の実施形態では、複数の搬送波信号が、それぞれのトランスポンダを介して伝搬される。
【０１３９】
さまざまな実施形態では、マイクロ波通信システム内の単一のマイクロ波リンクが、複数の変調されたサブストリームを含む搬送波信号を伝搬させるのに使用され、各変調されたサブストリームは、そのそれぞれのスペクトル断片領域を占める。他の実施形態では、複数の搬送波信号が、それぞれのマイクロ波リンクを介して伝搬される。
【０１４０】
さまざまな実施形態では、無線通信システム内の単一の無線チャネルが、複数の変調されたサブストリームを含む搬送波信号を伝搬させるのに使用され、各変調されたサブストリームは、そのそれぞれのスペクトル断片領域を占める。他の実施形態では、複数の搬送波信号が、それぞれの無線チャネルを介して伝搬される。
【０１４１】
＜保護グループを使用する効率的なフェールオーバ・サポート＞
ストリームを複数のストリーム・セグメントにセグメント化し、これらのストリーム・セグメントをそれぞれのスペクトル部分を介して送信することによって、悪意のあるスイーパ、漏れのある機器、および類似物などからの干渉側に対する弾力性を改善することができる。
【０１４２】
さまざまな実施形態は、さらに、ストリーム・セグメントを複製し、複製されたストリーム・セグメントを異なるスペクトル領域を介し、オプションで異なる変調技法を使用して変調／送信することによって、弾力性を改善する。いくつかの実施形態では、オリジナルのまたは複製されたストリーム・セグメントを、上で議論したように、有線通信リンクによって伝えることができる。
【０１４３】
さまざまな実施形態は、さらに、第１スペクトル領域内のチャネル損傷がしきいレベルを超えることに応答して、第１スペクトル領域内で変調／送信されるストリーム・セグメントがバックアップ・スペクトル領域内で変調／送信される、セグメントレベルの保護グループを提供することによって、弾力性を改善する。さまざまな実施形態では、バックアップ・スペクトル領域は、より低い優先順位のデータ・ストリーム・セグメントに関連するスペクトル領域を含む。さまざまな実施形態では、優先順位は、データのタイプ、顧客、サービス・レベル契約（ＳＬＡ）プロファイル、および／または他の判断基準に従って割り当てられる。
【０１４４】
さまざまな実施形態では、アクティブ・スペクトルのブロックおよび未使用のままになるバックアップ・スペクトルの別の等しい大きさのブロックを割り振るのではなく、スペクトルの複数のより小さいブロックが利用される。スペクトル・ブロックを、同一の衛星または異なる衛星（または他の無線通信機構）に、同一のトランスポンダまたは異なるトランスポンダに、その他に割り振ることができる。例示のために、より小さいスペクトル・ブロックのそれぞれの帯域幅容量が、同一であると仮定するが、これは、さまざまな実施形態の要件ではない。バックアップ・スペクトル・ブロックまたはバックアップ・スペクトル領域の文脈において、バックアップ・スペクトル・ブロックまたはバックアップ・スペクトル領域は、少なくとも、最大のスペクトル・ブロックまたは最大のスペクトル領域と同じ大きさでなければならない。スペクトル・ブロックまたはスペクトル領域が、類似するサイズを有する場合に、バックアップ・スペクトル・ブロックまたはバックアップ・スペクトル領域も、類似するサイズを有する。
【０１４５】
さまざまな実施形態では、チャネル状況フィードバックなどの情報が、送信器で受信される。図１２を参照すると、オプションの状況フィードバック（ＳＦ）が、代替ネットワーク１２６５または任意の他の機構を介して受信される可能性がある。たとえば、通常の衛星システムでは、送信品質、誤り率、バッファ・バック・プレッシャ、受信器状況などを示す情報を送信器に伝えるのに受信器によって使用されるバック・チャネルが存在する。本明細書で議論されるさまざまな実施形態では、フィードバックまたは状況情報を受信器から送信器に供給する既知の技法のいずれをも使用することができる。
【０１４６】
図１３に、一実施形態による流れ図を示す。具体的には、図１３は、さまざまな実施形態による、オプションの優先順位付けを伴う機能強化されたチャネル弾力性を提供する機構の流れ図を示す。図１３に関して本明細書で議論される方法論を、上で議論されたものなどの１つまたは複数のＶＳＡ送信器で提供することができる。
【０１４７】
ステップ１３１０では、１つまたは複数のデータ・ストリームを１つまたは複数の顧客から受信する。箱１３１５を参照すると、１つまたは複数のデータ・ストリームを、衛星リンク、マイクロ波リンク、無線チャネル、有線チャネル、および／または他の手段を介して受信することができる。
【０１４８】
ステップ１３２０では、データ・ストリームのそれぞれを、複数のストリーム・セグメントおよび／またはサブストリームにスライスし、ストリーム・セグメントおよび／またはサブストリームのそれぞれは、さまざまな実施形態に関して上で議論したようにそれぞれのスペクトル断片に関連する。箱１３２５を参照すると、ストリーム・セグメントおよび／またはサブストリームを、顧客、固定サイズまたは可変サイズの使用可能なスペクトル断片、データ・タイプ、信号タイプ、および／または他のパラメータに従って定義することができる。
【０１４９】
ステップ１３３０では、さまざまな変調パラメータ、帯域幅割振り、優先順位レベル、および／または他のパラメータを、ストリーム・セグメントおよび／またはサブストリームならびにそのそれぞれのスペクトル断片について選択する。さまざまなストリーム・セグメントおよび／またはサブストリームを、それに従って変調し、そのそれぞれのスペクトル断片内で送信する。
【０１５０】
ステップ１３４０では、スペクトル断片に関連するさまざまなチャネルを監視して、チャネル干渉、チャネル損傷、および類似物など、最適以下のチャネル挙動を識別する。箱１３４５を参照すると、そのような監視は、所定のインターバルで、各関連する加入者イベントの後に、所定の個数の加入者イベントの後に、またはある他のスケジュールに従って、行うことができる。たとえば、さまざまな実施形態では、順方向誤り訂正（ＦＥＣ）パラメータを適合させることによって訂正可能な１つまたは複数のレベル、ＦＥＣ訂正能力を超えるレベル、チャネル障害を示すレベル、その他など、１つまたは複数のしきい値レベルを超えてチャネルが損なわれる時に受信器がそれぞれの送信器に情報を伝えるのみである、割込み駆動の監視が提供される。
【０１５１】
ステップ１３５０では、最適以下のチャネルを、チャネル性能および／またはチャネル・データの優先順位レベルに従って処理する。箱１３５５を参照すると、順方向誤り訂正（ＦＥＣ）および／またはチャネルに関連する他のパラメータを適合させることができる。そのような適合は、インターフェースしきい値、１つまたは複数の損傷しきい値、その他のうちの１つまたは複数など、さまざまなしきい値に基づくことができる。優先順位レベル処理（チャネルが効果的に機能しつつあるのではない場合など）の文脈において、チャネルに関連するストリーム・セグメントおよび／またはサブストリームを、変調し、バックアップ・チャネル（１つまたは複数）またはより低い優先順位のデータに関連するチャネル（１つまたは複数）を介して送信することができる。したがって、スケジューラは、より低い優先順位のセグメントおよび／またはサブストリームより優先的に優先順位セグメントおよび／またはサブストリームに対処するためにさまざまなスケジュールを適合させることができる。
【０１５２】
ステップ１３６０では、セグメントおよび／またはサブストリームを、オプションで、それらが複数の通信チャネルを介してトランスポートされるように複数のスペクトル断片にわたってアグリゲートする。さらに、複数の通信チャネルを、異なる通信ネットワークまたはリンクを介してサポートすることができる。箱１３６５を参照すると、さまざまなリンクは、衛星リンクまたはマイクロ波リンクなどのポイントツーポイント・リンク、さまざまな無線チャネル、有線チャネル、および／または他の機構によって提供されるものなどのポイントツーマルチポイント・リンクのうちの１つまたは複数を含む。
【０１５３】
上で説明したステップは、チャネル品質劣化または障害に応答して、データの優先順位に基づいてＦＥＣおよび／または他のパラメータならびにチャネル割振りを適合させるためのチャネルの個々の処理の一方または両方を企図するものである。これらのステップは、サービス・レベル契約（ＳＬＡ）、プロファイル・データ、デフォルト・キャリア・プリファレンス、および／または他の判断基準に応答して、実質的に自動的な形で実施される。一般的に言うと、このシステムは、優先されるデータチャネルができる限り効率的に使用されることを保証するために、実質的に自動化された形で動作する。異なるデータ・ストリームを、異なる優先順位レベルに関連付けることができる。異なる顧客を異なる優先順位レベルに関連付けることができる。
【０１５４】
さまざまな実施形態は、１つまたは複数の障害を発生したスペクトル・ブロックをバイパスするために、使用可能なスペクトル・ブロックを介するＶＳＡ送信器によるデータの自動的な再ルーティングを提供するように動作する。さまざまな実施形態は、負荷平衡化機能を提供しまたは使用可能なスペクトル・ブロックをできる限り効率的に利用するために、ＶＳＡ送信器によるデータの自動的な再ルーティングを提供するように動作する。
【０１５５】
前に議論したように、さまざまな優先順位付け技法を使用して、低優先順位トラフィックが、より高い優先順位のトラフィックまたは日和見主義的に挿入されるデータのために働くことから残された予備帯域を使用して配信されるのと同時に、高優先順位トラフィックが配信を保証されることを保証することができる。
【０１５６】
さまざまな実施形態は、さまざまなトラフィック・クラスへの割振りにウェイテッド・フェア・キューイング（ＷＦＱ）スケジューラを使用することによるなど、複数の優先順位付けレベルをサポートする。
【０１５７】
さまざまな実施形態は、スペクトル・アグリゲーションを使用する干渉軽減を提供する。すなわち、干渉側（性質においてＣＷであれ複雑であれ）が特定のチャネルを劣化させる時に、その特定のチャネルのＦＥＣレートだけが、この劣化について補償するために適合される。干渉側が、よりよいＦＥＣ符号レートだけを用いて克服するには強すぎる（または、適合されたＦＥＣ符号レートが許容できないほど低いレベルまでスループットを下落させる可能性があるほどに強い）場合には、チャネルを、異なるスペクトル断片に再割振りしなければならない。具体的には、さまざまな実施形態は、干渉軽減スライスごとのＦＥＣレート調整（各スライスのＦＥＣレートは、各スライスに固有の干渉の度合に依存して調整される）およびスペクトル・スライス再割振り（特定のスライス内の干渉が強すぎ、より高いＦＥＣレートを用いて軽減することができない場合には、スライスのセット全体ではなくそのスライスが、他のスライスに全く影響せずにトランスポンダの別の領域または別のトランスポンダに再配置される）を提供する。
【０１５８】
さまざまな実施形態は、データ・ストリームに関連するデータ・セグメントの一部またはすべての暗号化を介して改善されたセキュリティを提供するように適合される。すなわち、さまざまな実施形態では、チャネル変調回路網は、暗号化機能性を含むように適合され、チャネル復調回路網は、暗号化解除機能性を含むように適合される。そのような暗号化／暗号化解除機能性は、大きい暗号化鍵の使用、頻繁に変更される暗号鍵、またはそのある組合せに基づくものとすることができる。ＡＥＳなどの技法を、さまざまな実施形態の文脈において利用することもできる。本明細書で説明されるＶＳＡ技法の使用は、暗号化を用いなくともセキュリティの追加の層を提供する。暗号化を用いると、セキュリティは、極端に頑健になる。
【０１５９】
一実施形態では、各データ・セグメントおよび／またはチャネルは、共通の暗号化鍵または暗号化技法を用いて暗号化される。他の実施形態では、各データ・セグメントおよび／またはチャネルは、それぞれの暗号化鍵または暗号化技法を用いて暗号化される。
【０１６０】
さまざまな実施形態は、データ・ストリームを複数のサブストリームに分割することと、それぞれのスペクトル断片またはブロックを介する送信に適合されたそれぞれの変調された信号を提供するために各サブストリームを変調することと、劣化したチャネルを識別するためにスペクトル断片のそれぞれのチャネル性能を示すデータを監視することと、劣化したチャネルごとに、それぞれの識別されたチャネル劣化について補償するために１つまたは複数のそれぞれの変調パラメータを適合させることとなど、本明細書で議論されるさまざまなステップおよび機能を実行するように動作可能なシステム、方法、装置、コンピューティング・デバイス、および類似物を企図するものである。
【０１６１】
さまざまな実施形態では、１つまたは複数の変調パラメータは、劣化のしきいレベルまで、識別されたチャネル劣化について補償するために適合される。ＦＥＣレートおよび／または他のパラメータを調整して、これを達成することができる。スペクトル・ギャップを、さまざまなスペクトル断片またはブロックの間で維持することができる。
【０１６２】
識別されたチャネルの劣化がしきいレベルを超える（たとえば、訂正するには多すぎる誤り、訂正し、十分な帯域幅を有するには多すぎる誤りなど）か、チャネルが単純に傷害を発生している場合には、さまざまな実施形態は、識別された劣化したチャネルに関連する変調された信号による使用のためにバックアップ・スペクトル断片を選択するように動作する。サブストリームは、新たに選択されたスペクトル断片またはブロックについて、再変調されまたは異なる形で変調される必要がある場合がある。データ・ストリームおよび／またはサブストリームの間の優先順位付けを、制限された個数のスペクトル断片またはブロックの場合に提供することができる。
【０１６３】
さまざまな実施形態は、それぞれの組み合わされたサブストリームを形成するために複数の変調されたサブストリームを組み合わせることによる（組み合わされたサブストリームのそれぞれは、組み合わされたサブストリームの総有効データ・レートと互換の帯域幅を有するスペクトル断片を介する送信のために適合された変調された信号に変調される）など、スペクトル断片またはブロックのうちの少なくともいくつかの中の組み合わされたまたは複数のサブストリームを企図するものである。
【０１６４】
さまざまな実施形態は、通信システム内でそれぞれのチャネルを介して搬送波信号を送信することを企図するものである。たとえば、１つまたは複数の搬送波信号のそれぞれを、衛星通信システム内のそれぞれのトランスポンダ、マイクロ波通信システム内のそれぞれのマイクロ波リンク、および／または無線通信システム内のそれぞれの無線チャネルによってサポートすることができる。
【０１６５】
さまざまな実施形態は、データ・ストリームのシーケンシャル部分をそれぞれのカプセル化するパケットのペイロード部分にカプセル化することであって、データ・ストリームのシーケンシャル部分のそれぞれは、それぞれのカプセル化するパケットのヘッダ部分内に含まれるそれぞれのシーケンス番号に関連付けられる、カプセル化することと、各カプセル化するパケットをそれぞれのサブストリーム内に含めることとによって、データ・ストリームを複数のサブストリームに分割することを企図するものである。代替案では、各カプセル化するパケットを、サブストリームのうちの１つまたは複数に含めることができる。シーケンス番号を、少なくとも１４ビットを有するフィールドによって表すことができる。カプセル化するパケット・ヘッダは、第１バイトに１６進数４７を含むことができる。
【０１６６】
さまざまな実施形態は、それぞれのスペクトル断片を介して変調されたサブストリームのそれぞれを受信し、変調されたサブストリームのそれぞれを復調し、データ・ストリームを回復するために複数の復調されたサブストリームを組み合わせる受信器を企図するものである。データ・ストリームを回復するために復調されたサブストリームを組み合わせることは、そのそれぞれのシーケンス番号に従って１つまたは複数のサブストリームを介して受信されたカプセル化するパケットを順序付けることと、これによってデータ・ストリームを回復するために順序付けられたカプセル化するパケットからデータ・ストリームのシーケンシャル部分を抽出することとを介して提供することができる。最近受信されたカプセル化するパケットのシーケンス番号と一致するシーケンスア番号を有するカプセル化するパケットの破棄をも提供することができる。
【０１６７】
＜暗号化および保護された通信＞
上で説明される仮想スペクトル・アグリゲーション（ＶＳＡ）技法の使用は、それぞれを潜在的に周波数領域で散在させることのできる複数の搬送波を介してペイロードを送信することを可能にする。各搬送波を、異なる鍵を用いて暗号化することができ、各搬送波に関連する帯域幅を、構成搬送波のアグリゲート帯域幅がペイロードのトランスポートに必要な所望の帯域幅と等しくなるように、ランダムに割り当てることもできる。
【０１６８】
さまざまな実施形態は、別々の暗号化鍵を用いて暗号化され、帯域幅をランダムに割り当てられ、周波数領域で散在された複数の搬送波の使用が、盗聴者に関して問題を大幅により複雑にすることを企図するものである。鍵を、受信器が送信器と同期化されたままであるのに必要な最小のオーバーヘッドのみを伴って、スペクトル・スライスごとに継続的に変更することができる。これらの実施形態は、全体的なセキュリティ強度を数桁高める。通信チャネルのセキュリティは、（Ｎ  ｐｏｗｅｒ  Ｍ）の倍率で高められ、ここで、Ｎは、送信器および受信器によって維持されるルックアップ・テーブル内の鍵の個数であり、Ｍは、仮想アグリゲーションに使用されるスペクトル・スライスの個数である。たとえば、４つの搬送波および１搬送波あたり１２８個の鍵の使用は、１２８４すなわち約２億６８００万の倍率だけ計算の複雑さを増やす。
【０１６９】
さまざまな実施形態は、累積帯域幅が構成ブロックの帯域幅の合計とほぼ等しくなるように、無線スペクトルの複数の断片化されたブロックを１つの連続する仮想ブロックにアグリゲートする、効率的で汎用の技法を提供する。さまざまな実施形態は、断片化されたブロックまたはスペクトル・スライスが、高められたセキュリティのために動的に連続的に再配置されることを提供する。
【０１７０】
さまざまな実施形態は、複数のサブストリームのそれぞれが、セッションごとに異なる暗号化鍵を使用して暗号化されることを提供する。一実施形態では、暗号化鍵は、さまざまなスペクトル断片と一緒に周期的に再配置される。他の実施形態では、暗号化鍵またはさまざまなスペクトル断片のいずれかが再配置される。
【０１７１】
一般的に言うと、上でさまざまな図面に関して議論された各トランスポンダ／送信チャネルを、複数のスペクトル断片または領域に分割することができる。これらのスペクトル断片または領域のそれぞれを、特定のデータ・サブストリームに割り当てることができる。データ・サブストリームのそれぞれを、独自のまたは共通の変調技法に従って変調することができる。さまざまな実施形態では、１つまたは複数の衛星内の複数のトランスポンダを使用することができる。これらの実施形態では、ある衛星内の共通のトランスポンダを介して送信される変調された信号だけが、組み合わされ、その後、一緒に変換される。さまざまな実施形態では、第１トランスポンダが、データ・ストリームＤに関連する複数のデータ・ストリームの第１部分をトランスポートするのに使用され、第２トランスポンダが、データ・ストリームＤに関連する複数のデータ・ストリームの第２部分をトランスポートするのに使用される、二重トランスポンダ配置（たとえば、システムのアップリンク部分およびシステムのダウンリンク部分）が提供される。本明細書では二重トランスポンダ実施形態として説明されるが、例示的通信システムが、任意の適切な個数および／または組合せのアップリンク／ダウンリンク・トランスポンダを含むことができることを了解されたい。
【０１７２】
もう１つの配置では、二重トランスポンダ配置の一方のトランスポンダは、ＶＳＡ受信器を構成するために、変化するパラメータ、たとえばアグリゲート帯域幅を通信するための別々の帯域外セキュア・チャネルとして使用される。さまざまな実施形態では、変調された波形は、独立に送信される。
【０１７３】
さまざまな実施形態では、上でさまざまな図面に関して説明されたものなどのスライサ／デマルチプレクサは、暗号化機能をさらに含むように変更される。さまざまな実施形態では、上でさまざまな図面に関して説明されたものなどの変調器は、暗号化機能をさらに含むように変更される。これらの実施形態のいずれにおいても、さまざまな機能を、図３のコンピューティング・デバイス３００などのコンピューティング・デバイスを使用して実施することができ、ここで、メモリおよび入出力回路網と協力するプロセッサは、本明細書で説明されるさまざまな機能を実施するように適合されたソフトウェアを実行する。
【０１７４】
さまざまな実施形態で、上でさまざまな実施形態に関して説明されたものなどのスライサ／デマルチプレクサ、ＶＳＡプリプロセッサ、および／または復調器機能は、暗号化機能をさらに含むように変更される。これらの実施形態のいずれにおいても、さまざまな機能を、図３のコンピューティング・デバイスなどのコンピューティング・デバイスを使用して実施することができ、ここで、メモリおよび入出力回路網と協力するプロセッサは、本明細書で説明されるさまざまな機能を実施するように適合されたソフトウェアを実行する。
【０１７５】
さまざまな実施形態で、上でさまざまな実施形態に関して説明されたものなどの復調器、コンバイナ、および／またはＶＳＡポストプロセッサ機能は、暗号化解除機能をさらに含むように変更される。これらの実施形態のいずれにおいても、さまざまな機能を、図３のコンピューティング・デバイスなどのコンピューティング・デバイスを使用して実施することができ、ここで、メモリおよび入出力回路網と協力するプロセッサは、本明細書で説明されるさまざまな機能を実施するように適合されたソフトウェアを実行する。
【０１７６】
図１４Ａ〜１４Ｂに、さまざまな実施形態を理解するのに有用なスペクトル割振りのグラフ図を示す。具体的には、図１４Ａは、４つの搬送波、実例として第１の３ＭＨｚブロック１４０５、第２の３ＭＨｚブロック１４１０、第３の２ＭＨｚブロック１４１５、および４ＭＨｚブロック１４２０を含む４つの不連続スペクトル・ブロックにスライスされる１２ＭＨｚ搬送波を絵図的に示す。各スペクトル・スライスを、異なる鍵を用いて暗号化することができる。追加のセキュリティは、次の特徴によって得られる。すなわち、（１）通信セッションの始めに、各スライスは、総合計が所望のアグリゲート帯域幅と等しくなるようにランダムに選択されたスペクトル帯域を割り当てられる。潜在的な盗聴者は、オリジナル信号を再構成するために、各スライスのスペクトル帯域幅の知識を獲得するという追加の重荷に直面するはずである。および（２）Ｎ個のスライスの使用は、盗聴するタスクをはるかにより計算集中型にする。たとえば、Ｎが、Ｎ個のスライスについて使用される鍵のセットと一緒に、セッションごとに変更される場合に、セキュリティのレベルは、大幅に高められる。
【０１７７】
図１４Ｂに、４つのアクティブ・スペクトル・スライスおよび１つの未使用スペクトル・ブロックの使用の経時的な例の進行を絵図的に示す。実例として、時刻Ｔ０に、第１の３ＭＨｚブロック１４２５（鍵＝Ｋ１）、第２の３ＭＨｚブロック１４２６（鍵＝Ｋ２）、第３の３ＭＨｚブロック１４２７（鍵＝Ｋ３）、第４の未使用の３ＭＨｚブロック１４２８（鍵＝未使用）、および３ＭＨｚブロック１４２９（鍵＝Ｋ４）を含む５つの不連続スペクトル・ブロックがある。時刻Ｔ１には、ブロック１４２６の搬送波がブロック１４２８に再配置され、ブロック１４２６を未使用にする。時刻Ｔ２には、ブロック１４２７の搬送波がブロック１４２６に再配置され、ブロック１４２７を未使用にする。時刻Ｔ２に、ブロック１４２５の搬送波によって使用される鍵が、Ｋ１からＫ１’に変更されることに留意されたい。鍵変更は、タイム・スロットＴ３およびＴ４にも行われ、ここで、ある搬送波によるスライス遷移に、同一のまたは別の搬送波での鍵変更が付随する。時刻Ｔ３には、ブロック１４２９の搬送波がブロック１４２７に再配置され、ブロック１４２９を未使用にする。ブロック１４２７の搬送波の鍵３は、Ｋ４’に置換される。時刻Ｔ４には、ブロック１４２５の搬送波がブロック１４２９に再配置され、ブロック１４２５を未使用にする。搬送波１４２９の鍵４は、鍵Ｋ１’に置換され、搬送波１４２６の鍵３は、Ｋ３’に置換される。
【０１７８】
本明細書で議論されるさまざまな実施形態の文脈において、上で説明されたＶＳＡ方式は、複数の搬送波を利用し、多数の未使用スペクトル・ブロックを必要とする伝統的な周波数ホッピング方式とは異なって、本ＶＳＡ方式は、少数（たとえば、上の例では１つ）の余分なスペクトル・ブロックだけを必要とする。
【０１７９】
図１５に、一実施形態による流れ図を示す。具体的には、図１５は、さまざまな実施形態に従って機能強化されたチャネル弾力性およびセキュリティをオプションの優先順位付けと共に提供する機構の流れ図を示す。図１５に関して本明細書で議論される方法論は、上でさまざまな図面に関して議論されたものなどの１つまたは複数のＶＳＡ送信器、ならびに／または衛星リンク、マイクロ波リンク、無線チャネル、有線チャネル、および／もしくは他の手段などの他の通信チャネルまたは通信リンクの送信器で提供することができる。具体的には、さまざまな実施形態で、上でさまざまな図面に関して説明されたものなどの変調器機能および復調器機能をサポートする機能要素は、暗号化機能および暗号化解除機能をさらに含むように変更される。さらに、暗号化機能性を、ＶＳＡ前処理機能要素の文脈において提供することができ、暗号化解除機能性を、ＶＳＡ後処理機能要素の文脈において提供することができる。
【０１８０】
ステップ１５１０では、１つまたは複数のデータ・ストリームを、１つまたは複数の顧客から受信する。箱１５１５を参照すると、１つまたは複数のデータ・ストリームを、衛星リンク、マイクロ波リンク、無線チャネル、有線チャネル、および／または他の手段を介して受信することができる。
【０１８１】
ステップ１５２０では、データ・ストリームのそれぞれを、複数のストリーム・セグメントおよび／またはサブストリーム（実例としてＮ個）にスライスし、ストリーム・セグメントおよび／またはサブストリームのそれぞれは、上でさまざまな実施形態に関して議論されるようにそれぞれのスペクトル断片および／またはリンクに関連する。箱１５２５を参照すると、ストリーム・セグメントおよび／またはサブストリームは、顧客、固定サイズまたは可変サイズの使用可能なスペクトル断片、データ・タイプもしくは信号タイプ、断片もしくはリンクの容量、断片もしくはリンクのパラメータ、および／または他のパラメータもしくは判断基準に従って定義され得る。
【０１８２】
ステップ１５３０では、さまざまな変調パラメータ、帯域幅割振り、優先順位レベル、および／または他のパラメータを、ストリーム・セグメントおよび／またはサブストリームならびにそのそれぞれのスペクトル断片またはリンクについて選択する。さまざまなストリーム・セグメントおよび／またはサブストリームは、そのそれぞれのスペクトル断片またはリンク内で、それ相応に変調され、送信される。
【０１８３】
さらに、ステップ１５３０では、スライスのうちの少なくともいくつが、暗号化もされる。箱１５３５を参照すると、同一の暗号化鍵をすべての暗号化されるスライスについて使用することができ、それぞれの暗号化鍵を暗号化されるスライスごとに使用することができ、暗号スライスの一部が同一の暗号化鍵を使用できると同時に他の暗号スライスが１つまたは複数の他の暗号化鍵を使用することができるなどである。さらに、いくつかの実施形態では、特定のスライスに使用される暗号化鍵は、鍵テーブルから選択される。他の実施形態では、特定のスライスに使用される暗号化鍵は、そのスライスに関する暗号化時に生成される。それぞれのおよび／または共有される暗号化鍵のさまざまな他の組合せが、暗号化鍵を生成するさまざまな他の機構と同様に、企図されている。
【０１８４】
ステップ１５４０では、暗号化され／変調されたスライスならびにすべての暗号化されていない／変調されたスライスを、そのそれぞれのスペクトル断片またはリンクを介して１つまたは複数の受信器に送信する。さらに、暗号化解除鍵情報をも、必要に応じて送信する。箱１５４５を参照すると、暗号化解除鍵情報を、帯域内伝送チャネル、帯域外伝送チャネル、および類似物を介して送信することができる。暗号化解除鍵情報は、特定の暗号化解除鍵、暗号化／暗号化解除鍵に関連する更新されたテーブルなどを含むことができる。
【０１８５】
ステップ１５５０では、サブストリーム伝送チャネル関連付け、チャネル帯域幅割振り、暗号化鍵テーブル・エントリ、暗号化鍵伝送手段、および／または他のパラメータに対して、オプションの適合を行う。箱１５５５を参照すると、これらの調整は、事前定義の時間の満了、しきい回数の特定の鍵の使用の発生、特定のイベントに対する応答、または他の要因に応答して行うことができる。
【０１８６】
具体的には、上でステップ１５５０に関して議論されたさまざまな適合は、チャネル・ホッピングと、暗号化されたデータ・スライスのうちの１つまたは複数からコヒーレント・データを抽出するのに必要なリソースの量を増やすことによってセキュリティを高めるように適合された他の機構との使用を可能にする。
【０１８７】
上で説明されたステップは、ストリームを複数のセグメントにスライスし、これらのセグメントの一部またはすべてを暗号化し、さまざまなセグメントを変調し、セグメントをそれぞれの伝送チャネルを介して送信することによってデータ・ストリームのセキュアで弾力的な送信を提供するように適合されたさまざまな方法論を企図するものである。上で図１５に関して説明されたさまざまな暗号化技法を、本明細書で説明される他の図面のいずれかに関して説明される技法の文脈において使用することもできる。
【０１８８】
一実施形態では、送信器と受信器の両方が、複数の暗号化鍵を含むルックアップ・テーブルを維持し、擬似乱数ジェネレータが、テーブルへインデクシングし、そこからデータ・スライス・セグメントの暗号化または暗号化解除に使用すべき特定の暗号化鍵を抽出するのに使用される。暗号化されたスライスは、受信器がそのスライスを成功して暗号化解除することを可能にするために、テーブルの暗号化されていないインデックスと共に付加される。したがって、一実施形態では、管理プログラムまたはさまざまな実施形態での使用に適切なコンピューティング・デバイス内の他のプログラムは、必要に応じて暗号化鍵ルックアップ・テーブル、暗号化鍵ルックアップ・テーブルに対する更新を確立し、擬似乱数ジェネレータもしくは他の手段を介してテーブル・インデックス・データを生成し、関心を持たれているデータ・スライスを暗号化し、かつ／または暗号化解除するためにそれからインデクシングされた暗号化鍵を利用するのに必要な機能性を提供するのに使用される。
【０１８９】
本明細書で説明されるさまざまな実施形態は、各断片が別々の鍵を使用して暗号化され、帯域幅をランダムに割り振られるように、入力ストリームの動的スペクトル断片を提供する。
【０１９０】
上で説明した実施形態は、（１）潜在的盗聴者が、オリジナル信号を再構成するために各スライスのスペクトル帯域幅の知識を獲得するという追加された重荷に直面し、（２）Ｎ個のスライスの使用が、盗聴するタスクをはるかにより計算集中型にするので、高められたセキュリティを含む複数の利益を提供する。さらに、スペクトル・スライスは、故意に周囲的に新しい中心周波数に再配置され、潜在的な盗聴者が構成搬送波を追跡し、復号することをより困難にする。
【０１９１】
諸実施形態のさまざまな利益は、大幅により高いスペクトル使用効率ならびに高められたセキュリティを含む。さまざまな実施形態は、衛星応用、ベントパイプ・サットコム応用で使用されるものなどのポイントツーポイント無線リンク、マイクロ波塔を使用して提供されるものなどの無線バックホール・インフラストラクチャなどに適用可能である。
【０１９２】
さまざまな実施形態では、衛星システム内の単一のトランスポンダが、複数の変調されたサブストリームを含む複数の搬送波信号を伝搬させるのに使用され、変調されたサブストリームのそれぞれは、それぞれのスペクトル断片領域を占める。他の実施形態では、複数の搬送波信号が、二重トランスポンダ配置または二重衛星配置でそれぞれのトランスポンダを介して伝搬される。
【０１９３】
さまざまな実施形態では、マイクロ波通信システム内の単一のマイクロ波リンクが、複数の変調されたサブストリームを含む複数の搬送波信号を伝搬させるのに使用され、各変調されたサブストリームは、それぞれのスペクトル断片領域を占める。他の実施形態では、複数の搬送波信号が、それぞれのマイクロ波リンクを介して伝搬される。
【０１９４】
さまざまな実施形態では、無線通信システム内の単一の無線チャネルが、複数の変調されたサブストリームを含む複数の搬送波信号を伝搬させるのに使用され、各変調されたサブストリームは、それぞれのスペクトル断片領域を占める。他の実施形態では、複数の搬送波信号が、それぞれの無線チャネルを介して伝搬される。
【０１９５】
さまざまな実施形態に関連する方法論または技法を、その上にコンピュータ可読命令が格納された非一時的コンピュータ可読記憶媒体を含むコンピュータ・プログラム製品を使用して実施することができ、コンピュータ可読命令は、コンピュータ化されたデバイスに方法論または技法を実行させるためにコンピュータ化されたデバイスによって実行可能である。
【０１９６】
前述は、本発明のさまざまな実施形態を対象とするが、本発明の他の実施形態およびさらなる実施形態を、本発明の基本的な範囲から逸脱せずに考案することができ、当業者は、これらの教示をやはり組み込む多数の他の変更された実施形態をたやすく考案することができる。したがって、本発明の適当な範囲は、次の特許請求の範囲に従って決定されなければならない。
【図１】
2014519270.tif 000003
【図２】
2014519270.tif 000004
【図３】
2014519270.tif 000005
【図４】
2014519270.tif 000006
【図５】
2014519270.tif 000007
【図６】
2014519270.tif 000008
【図７Ａ】
2014519270.tif 000009
【図７Ｂ】
2014519270.tif 000010
【図８Ａ】
2014519270.tif 000011
【図８Ｂ】
2014519270.tif 000012
【図９Ａ】
2014519270.tif 000013
【図９Ｂ】
2014519270.tif 000014
【図１０】
2014519270.tif 000015
【図１１】
2014519270.tif 000016
【図１２】
2014519270.tif 000017
【図１３】
2014519270.tif 000018
【図１４Ａ】
2014519270.tif 000019
【図１４Ｂ】
2014519270.tif 000020
【図１５】
2014519270.tif 000021
【国際調査報告】
2014519270.tif 000022
2014519270.tif 000023
2014519270.tif 000024