(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信衛星用のデジタルペイロードにおいてアップリンクビームで受信されるサブバンドスペクトルを処理する方法であって、前記方法は、
前記サブバンドスペクトルを複数の周波数スライスにデジタル方式で分割するステップと、
前記複数の周波数スライスの各々を複数の受取ポートの少なくとも１つにルーティングするステップと、
前記周波数スライスの少なくとも一部をデジタル方式で処理するステップと、
処理の後の前記複数の周波数スライスの一部をデジタル方式で再び組合わせ、それにより、前記通信衛星の出力ビームで送信するための複数の出力サブバンドを形成するステップとを含み、さらに、
帯域幅の消費における変化を識別するために、前記サブバンドスペクトルをモニタするステップと、前記変化に応じて前記ルーティングするステップを調整し、それにより、前記デジタルペイロードの効率性を向上させるステップとを含む方法。
【請求項２】
前記デジタル方式で処理するステップは、前記周波数スライスの前記一部に対して誤り訂正を実行するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記デジタル方式で処理するステップは、前記周波数スライスの前記一部に対して符号分割多重化を実行するステップを含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記デジタル方式で処理するステップは、前記周波数スライスの前記一部に対してアクセス制御を実行するステップを含む、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
通信衛星［２００，１１００］においてアップリンクビーム［２０４］で受信されるサブバンドスペクトルを処理するためのデジタルペイロード［２０２，３００，５００，６００］であって、
前記デジタルペイロードは、
前記サブバンドスペクトルを複数の周波数スライス［３１０］に分割するよう構成されるデジタルチャネライザ［３０２］と、
前記複数の周波数スライスの各々を複数の受取ポート［３１２］の少なくとも１つにルーティングするよう構成されるデジタルスイッチマトリクス［３０４］と、
前記受取ポートと通信して前記複数の周波数スライスを受取り、前記複数の周波数スライスを再び組合わせて、それにより、前記通信衛星の出力ビーム［２１６］で送信するための複数の出力サブバンドを形成するよう構成されるデジタルコンバイナ［３０６］とを含み、さらに
帯域幅の消費における変化を識別するために、前記サブバンドスペクトルをモニタし、前記変化に応じて前記ルーティングを調整し、それにより、前記デジタルペイロードの効率性を向上させる手段をさらに含む、デジタルペイロード。
【請求項６】
複数のアップリンクビーム［２０４］を受信して、複数のダウンリンクビーム［２１６］を生成する衛星［２００，１１００］であって、前記衛星は、
前記複数のアップリンクビームを受信するよう構成されるアップリンクアンテナ［３０３］と、
前記複数のダウンリンクビームを生成するよう構成されるダウンリンクアンテナ［３１５］と、
前記アップリンクビームをデジタル方式のアップリンク等価物に変換するよう構成されるアナログデジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ［５０２，６０４］とを含み、
前記衛星は、オールデジタルのペイロードによって特徴付けられ、前記ペイロードは、前記デジタル方式のアップリンク等価物を受取り、前記デジタル方式のアップリンク等価物を複数の周波数スライス［３１０］に分割するよう構成されるデジタルチャネライザ［３０２］と、
前記複数の周波数スライスの各々を複数の受取ポート［３１２］の少なくとも１つにルーティングするよう構成されるデジタルスイッチマトリクス［３０４］と、前記受取ポートと通信して前記複数の周波数スライスを受取り、前記複数の周波数スライスを再び組合わせ、それにより複数のデジタル方式の出力サブバンドを形成するよう構成されるデジタルコンバイナ［３０６］と、
前記デジタル方式の出力サブバンドを、前記ダウンリンクアンテナによって送信されるダウンリンクビームに変換するよう構成されるデジタルアナログ（Ｄ／Ａ）コンバータ［３１６］とを含み、さらに
前記ペイロードは、帯域幅の消費における変化を識別するために、前記サブバンドスペクトルをモニタし、前記変化に応じて前記ルーティングを調整し、それにより、前記デジタルペイロードの効率性を向上させる手段を含む、衛星。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権主張
本願は、２００３年１月２８日に出願された、米国仮出願連続番号第６０／４４３，５１７号の優先権を主張する。本願はさらに、２００３年１月２９日に出願された、米国仮出願連続番号第６０／４４３，６６４号の優先権をも主張する。
【０００２】
技術分野
本発明は、一般に衛星に関し、より特定的には、衛星用デジタルアーキテクチャに関する。
【背景技術】
【０００３】
背景
衛星は、ナビゲーション、通信、環境の監視、気象予報、放送などの多様な分野で極めて貴重な道具となってきた。現在、何百もの人工衛星が軌道を描いて地球を回り、毎年、さらに多くが世界中のさまざまな国から打ち上げられる。さらに、現在では、多くの家庭、企業および政府機関が、娯楽、通信、情報収集および他の目的のために、日常的に衛星システムを利用する。
【０００４】
典型的な近代的な衛星は、１つ以上のアンテナとともに、電源（たとえば、１つ以上のバッテリ、太陽電池など）およびさまざまな電子部品を収容する、金属フレームまたは合成フレームを有する。電子部品は一般に、１つ以上の「トランスポンダ」を含み、トランスポンダは、１つ以上の無線受信機、周波数変換器、および送信機を含むクラスタである。衛星の合計帯域幅はトランスポンダの個数によって与えられ、各トランスポンダは、３０ＭＨｚ−７０ＭＨｚ程度の典型的な帯域幅を有し得る。市販の衛星の１つの型は、たとえば、４５個のＣバンドトランスポンダおよび１６個のＫｕバンドトランスポンダに分割される、合計３，５２８ＭＨｚの利用可能な帯域幅を有する。これらのトランスポンダは、集合的に、衛星の「ペイロード」と呼ばれる。
【０００５】
図１に示されるように、典型的なアナログ方式のトランスポンドされた通信ペイロードは、アップリンクアンテナを介して、地球または別の衛星から、複数のアップリンクビームを受信する。受信された各ビームは低雑音増幅器（ＬＮＡ）を用いて増幅され、さらに処理のためにダウンコンバート（Ｄ／Ｃ）される。その後、ダウンコンバートされたビームは、スイッチングされ得るか、多重化（ＭＵＸ）され得るか、または他の方法でルーティングされることができ、アップコンバートされて地球または別の衛星にダウンリンクビームで再送信される前に、結合され得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
いくつかのアナログ方式のトランスポンドされた衛星は、限定されたスイッチングおよび多重化機能を含み得るが、これらの機能は制限されており、スイッチングは、アップリンクアンテナビーム全体を特定のダウンリンクアンテナビームへ二地点間マッピングすることに限定される。これは、衛星帯域幅の利用における大きな非効率性に結びつく。衛星の顧客は、典型的には、１年間もしくはそれ以上の期間、１つの「トランスポンダ」、または、衛星の帯域幅の専用のブロックを購入する。トランスポンダの帯域幅は、典型的には設計中に衛星に固定され（たとえば、３３ＭＨｚ、５０ＭＨｚ、７０ＭＨｚなど）、衛星が建設された後は、細かい調整はできない。各トランスポンダは、専用の帯域幅および出力で、地上の二地点間（ポイントツーポイント）、または、一地点と地理的広域との間
（ブロードキャスト）に接続を与える。この構成は、運ばれる信号の種類に関しては比較的柔軟であるが、帯域幅効率および送信出力制御の観点からは、著しく不利である。たとえば、ある衛星の顧客が、トランスポンダによって与えられるよりもわずかに大きい帯域幅を必要とする場合、その衛星の顧客は、一般に、３３ＭＨｚ−７０ＭＨｚの別の「トランスポンダサイズ」の帯域幅セグメントを購入しなければならない。さらに、ある衛星の顧客がそのトランスポンダの帯域幅のすべてを利用しないのであれば、この余剰の容量は未使用のまま残り、限りある貴重な物資が無駄になる。ある顧客らは、購入したトランスポンダの帯域幅を、専用の地上端末装置および拡張された特別装置を介して他のエンドユーザに再割当することによって、この非効率性を解決しようと試みたが、再割当のためには、典型的には、エンドユーザが自己の出力および帯域幅の利用を管理することを、衛星の顧客が信用することが求められる。なぜなら、衛星上の帯域幅および出力の消費を取り締まるための積極的な規制は用意されていないからである。加えて、しばしば、衛星の「海賊」が、未使用のトランスポンダの帯域幅に信号を「便乗」させ、送信出力を奪って、正当なユーザのための通信リンクの性能を低下させる。これらの非効率性および他の要素が大きな原因となって、地上通信システムと比較して衛星通信のコストは比較的高額にとどまり、そのため、衛星通信が多くの用途に幅広く採用されることを制限している。
【０００７】
最近では衛星ペイロードはデジタル技術を利用して発展し、柔軟性および制御がより強化されてきた。デジタル衛星ペイロードは、一般に、チャネル化された態様、または再生する態様のいずれかで機能する。前者の場合、デジタルペイロードは伝統的な固定されたアナログトランスポンダをシミュレートするが、衛星上の帯域幅および出力の割当を細かく分割し、制御し、モニタする能力が加わる。デジタル方式でトランスポンドされたペイロードは、通常、極めて柔軟な態様で入力から出力へのスイッチングを実行する能力を有し、それにより、仮想の「電話交換」のように働くことができ、そこである特定の帯域幅／出力およびアンテナ特性を有するチャネルが要求されると、そのチャネルが設定され、使用され、その後切断される。この「回路でスイッチングされる」回路切替え能力により、必要な帯域幅、送信出力、および受信範囲のみが、必要なときにのみ与えられることが確実になる。トランスポンドされたチャネルは、変更することなく、単に繰返される信号なので、トランスポンダペイロードは、フォーマットまたは変調モードに関係なく、あらゆる種類の信号を運ぶことができる。トランスポンドされたペイロードと異なり、再生式のペイロードは、アップリンクされた信号の復調および再変調を実行し、ユーザ信号のみならず、信号に埋込まれたユーザデータをも回復し、処理して、ペイロードが所望の態様でデータに作用し得るようにする。埋込まれたデータは、パケットベースのシステムにおける自律的なルーティング、および、多くの政府の衛星におけるようなセキュリティ機能、またはその両方のために、最も頻繁に用いられる。特に、誤り検出および誤り訂正は、復調されたデータが再送信される前にデータに実行されることができ、それにより、再生式の衛星ペイロードは、トランスポンドされたペイロードよりも、一般に、優れたリンク性能を有し得る。これらの、および他の特性のために、再生式のペイロードは、制御、帯域幅および出力の利用の観点から、利用可能なペイロードのうち最も効率的なものとなる。しかしながら、再生式のシステムは、通常、設計時に固定される、信号およびデータフォーマットの単一のセットを処理するよう構築される。このようなシステムは、典型的には、トランスポンドされたペイロードが有するものから入手できるような、世界共通の信号互換性を与えるものではない。
【０００８】
衛星ペイロードの発展が継続するに伴い、衛星の顧客は、法的に定められたスペクトル割当から最大の収入をもたらす帯域幅および出力を引出すために、アナログ方式でトランスポンドされた手法からデジタル方式でトランスポンドされた手法へ、さらにデジタル方式の再生式手法へと進歩している。デジタルトランスポンダシステムは、比較的容易に、アナログトランスポンダシステムと下位互換性があるようになされ得る。なぜなら、両方のシステムともにオンボードのデータ処理を与えないからである。しかしながら、再生式
のシステムは、特定の信号およびデータの種類を要求するので、一般に、下位互換性がない。アナログ方式でトランスポンドされたペイロードから、はるかにより効率的な、デジタル方式でトランスポンドされたペイロードへの移行が明らかである一方、レガシーシステムのユーザを逃すことなく、また、衛星に著しくより多くの処理電子機器を搭載することを必要とすることなく、さらにより効率的な再生式のペイロード能力を与えるに至る過程は、困難であった。稼動の損失を回避し、継続的な収入の流れをもたらすために、衛星の既存の顧客は、一般に、高価な衛星資産の長期的寿命にわたって、徐々に、トランスポンドされたエンドユーザを再生式のサービスに移行させたいと望む。
【０００９】
したがって、商業的および／または政治的環境におけるデータ通信に用いられる衛星ペイロードの柔軟性および機能性を向上させることが望ましい。ハードウェアの効率的なペイロードにおいて、トランスポンドされたモードおよび再生式のモードを同時に混合することができる衛星ペイロードを提供すること、ならびに、再生式の信号およびデータフォーマットを作動中にプログラミング可能にすることが、さらに望ましい。さらに、他の望ましい機能および特性は、付随する図面およびこの発明の背景と関連して捉えられる、続く詳細な説明および添付の請求項から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
簡単な概要
さまざまな例示的実施例において、デジタル方式でトランスポンドされた機能およびデジタル方式の再生式の機能の両方が、オールデジタルの衛星ペイロード内で与えられる。トランスポンドされた機能および再生式の機能を共通のデジタルプラットフォームに組合せることにより、規模の効率性が多く実現され、衛星の全体的な効率性および機能性が劇的に向上される。
【００１１】
一実施例において、通信衛星においてアップリンクビームで受信されるサブバンドスペクトルを処理するためのデジタルペイロードは、デジタルチャネライザ、デジタルスイッチマトリクス、およびデジタルコンバイナを含む。デジタルチャネライザは、サブバンドスペクトルを複数の周波数スライスに分割し、周波数スライスはデジタルスイッチマトリクスによって複数の受取ポートのいずれかにルーティングされ得る。デジタルコンバイナは周波数スライスを受取り、それらを再び組合わせて、通信衛星の出力ビームで送信するための１つ以上の出力サブバンドを形成する。デジタルペイロードは、埋込型デジタル再生モジュールをさらに含み得、モジュールは、いくつか、またはすべてのサブバンドスペクトルを、そこからデジタルビットストリームを抽出するために復調するよう構成される。デジタルビットストリームは、コードベースのスイッチング、多重化、アクセス制御、出力線形化、および他の機能を実現するため処理され得る。
【００１２】
別の実施例において、通信衛星用のデジタルペイロードにおいてアップリンクビームで受信されるサブバンドスペクトルを処理する方法は、サブバンドスペクトルを周波数スライスにデジタル方式で分割するステップと、各周波数スライスを複数の受取ポート間でルーティングするステップとを適切に含む。いくつかの、またはすべての周波数スライスは、適宜、ルーティングされる前、ルーティング中、および／またはルーティング後に、デジタル方式で復調され得、処理され得、および／または再変調され得る。ルーティングされた、および／または処理された周波数スライスは、その後、デジタル方式で再び組合わされ、それにより、通信衛星の１つ以上の出力ビームで送信するための出力サブバンドを形成する。
【００１３】
他の局面が、衛星の構成要素、システム、および方法にさまざまに関連する。ここにさらに説明される概念は、衛星リソースの商業化のための新しい手法、および、衛星分野でのいくつかの新しいビジネスモデルを可能にする。さまざまな例示的実施例の、これらの
、および他の局面は、下記に詳細に説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明は、以後、添付の図面と関連して説明され、そこで同じ番号は同じ要素を表わす。
【００１５】
詳細な説明
下記の詳細な説明は、本質的に例示的であって、本発明、または本発明の用途および使用を限定することを意図しない。さらに、上記の発明の背景、または下記の詳細な説明に示される、いかなる理論にも拘束されることを意図しない。
【００１６】
さまざまな例示的実施例によれば、新しいデジタルアーキテクチャは、通信衛星用の、下位互換性のある、広帯域の、スイッチングされ、チャネル化するデジタルペイロードをもたらす。デジタルペイロードから入手できる利用可能な帯域幅の総計は、対応するアナログペイロードにより与えられる総計よりもはるかに多くなり得るので、衛星により与えられる帯域幅のコストは適切に削減され、それにより、消費者には低価格を、および／または、帯域幅提供業者にはさらに大きな利益幅をもたらすことができる。さらに、統合されたデジタルアーキテクチャによって、他の衛星ペイロードからは以前には入手できなかった追加的な特徴および機能が可能になる。一例として、さまざまな実施例では、ペイロードリソース（たとえば帯域幅、出力、周波数計画、アンテナ受信範囲など）が、衛星の設計中もしくは製造中、または軌道上でさえ、容易に再配分されることが可能になり、それにより、衛星設計の柔軟性が大幅に向上する。帯域幅および他のリソースが軌道上で調整されるようにすることによって、衛星は、変化する消費者ニーズに適応でき、それにより、衛星の実現例の危険評価を改善し、衛星帯域幅の販売または転売のための新しいマーケティング戦略を可能にする。これらの新しい戦略は、次に、帯域幅の提供者に新しい収入の流れをもたらし、一方で消費者へのサービスを改善する。
【００１７】
新しいアーキテクチャのさまざまな実施例は、結果として、モジュール式で再構成可能、かつプログラミング可能な、オールデジタルの衛星ペイロードをもたらす。新しいアーキテクチャのさまざまな実施例が、「柔軟性のあるトランスポンダ」、「モジュール式データハンドラ」、および「柔軟性のある衛星」などの用語を用いて説明されるが、ここに説明される一般的概念を用いて、幅広い一連の等価的実施例が形成され得る。
【００１８】
図面については、ここで図２を参照すると、衛星通信での使用に適する例示的な衛星ペイロード２００が示される。図２に示される実施例において、ペイロード２００は、任意の数の入力増幅器２０６Ａ−２０６ｎ、任意であるダウンコンバータ（Ｄ／Ｃ）２０８Ａ−２０８ｎ、出力増幅器２１０Ａ−２１０Ｉ、出力スイッチ２１２Ａ−２１２ｊ、および、出力マルチプレクサ２１４Ａ−２１４ｋを適切に含み、それらはデジタルトランスポンダユニット２０２と相互動作するよう配置されて、入力ビーム２０４Ａ−２０４ｎのデジタル処理をもたらし、かつ、適切なアンテナを介して別の衛星または地表における受信機に送信される、出力ビーム２１６Ａ−２１６ｎを生成する。
【００１９】
動作中、各入力ビーム２０４は、適切なアンテナを介して受信される（図２には示されないが下記にさらに十分に説明される）。各ビームはフィルタがかけられることができて、適切な周波数帯域（すなわち「サブバンド」または「チャネル」）を分離し、周波数帯域は低雑音増幅器（ＬＮＡ）または他の入力増幅器２０６によって増幅されて、受取られた信号の強さを向上させる。次に、増幅されたサブバンドは、受取られた周波数から、デジタル処理に適した中間周波数（ＩＦ）へダウンコンバートされる。図２に示される実施例は、入力帯域幅の２５０ＭＨｚ−７５０ＭＨｚの部分のブロックダウンコンバージョン、ならびに、２４ＭＨｚ−７２ＭＨｚのチャネルのスイッチングおよびフィルタリングを
示すが、幅広い一連の代替的実施例において、他のいかなる周波数帯域または範囲も用いられ得る。たとえば、高品質なアナログデジタルコンバータが用いられることができて、入ってくるサブバンドを、５５０ＭＨｚもの速度、またはそれ以上の速度でサンプリングすることができ、それにより、下記にさらに十分に説明されるように、多くの実施例において、増幅されたサブバンドをダウンコンバートする必要を低減するか、またはなくす。従来の衛星は最も普通にＣバンドおよびＫｕバンドの受信または送信周波数を用いるが、ここに説明される技術は、ＵＨＦ、Ｌ、Ｓ、Ｋａバンドの周波数、および他のあらゆる周波数に拡張可能である。
【００２０】
従来の回路スイッチングアーキテクチャ（たとえば図１に示されるもの）は、入力ビームと出力ビームとの間でチャネル全体を単にスイッチングし、多重化するのに対し、デジタルトランスポンダユニット２０２のさまざまな実施例は、各サブバンドを周波数スライスにデジタル方式で分割することができ、周波数スライスは、下記にさらに十分に説明されるように、個別にスイッチングされ得、処理され得、ルーティングされ得、出力サブバンドにおいて再結合され得る。この目的のために、デジタルトランスポンダユニット２０２は、図１に示される入力マルチプレクサおよびそれに関連するスイッチ、ケーブルなどを置換し、その一方で、先行のシステムでは入手できなかった追加的な機能性および効率性を与える。このデジタル処理は、個々のスライスの再構成フィルタリング、通信量のモニタリング、送信線形化、最適化、アクセス制御などを含む、以前には入手できなかった多くの新しい機能を可能にする。さらに、デジタルトランスポンダ２０２は、帯域幅および他のリソースの割当を適合させることを可能にし、それによりペイロード２００の効率性を大幅に向上させる。アップリンク２０４およびダウンリンク２１６の両方における帯域幅割当は、動作中、リアルタイムで調整されることができ、たとえば、通信量の需要の増大が生じたビームまたはサブバンドに、余剰の帯域幅を再配分する。デジタルトランスポンダユニット２０２、構成要素、および関連する処理技術の多様な実現例が、下記にさらに詳細に説明される。
【００２１】
デジタルトランスポンダユニット２０２によって構築された出力サブバンドは、進行波管増幅器（traveling-wave tube amplifiers）（ＴＷＴＡ）、固体電力増幅器（solid-state power amplifiers ）（ＳＳＰＡ）、または他の適切な出力増幅器２１０で適切に増幅される。地上からの高度、用いられる送信周波数などの要因により、具体的な出力パワーは実施例ごとに異なるが、典型的には、約５０Ｗの出力パワーはＣバンド周波数で用いられることができ、約８０Ｗ−１２０ＷのパワーはＫｕバンドで用いられ得る。いくつかの、またはすべての出力増幅器２１０からの出力は、スイッチングされ得、出力マルチプレクサ２１４でともに多重化され得、次に、出力ビーム２１６を形成する送信アンテナを通じて、再送信され得る。多重化する前に、任意で可変出力分割器（図１には示されない）を用いてもよく、さまざまな受信領域に出力を適切に割当てる。
【００２２】
図３は、例示的なデジタル衛星システム３００の１つの論理的配列を示す。ここで図３を参照すると、例示的なデジタルトランスポンダユニット２０２は、任意の数のアップリンクアンテナ３０３Ａ−３０３Ｎ、および、任意の数のダウンリンクアンテナ３１５Ａ−３１５Ｎと適切に通信し、アップリンクビーム２０４Ａ−２０４Ｎおよびダウンリンクビーム２１６Ａ−２１６Ｎを、それぞれデジタル処理する。上述のように、さまざまな実施例において、アップリンクビーム２０４はダウンコンバートされることができて、適切な周波数でのサンプリングおよびＡ／Ｄ変換が可能になるが、さまざまな代替的実施例においては、ダウンコンバータ２０８はなくなり得るか、または、トランスポンダユニット２０２に組入れられ得る。
【００２３】
アップリンクアンテナ３０３およびダウンリンクアンテナ３１５は、衛星通信で用いられるいかなる従来のアンテナでも実現され得る。さまざまな実施例において、アンテナ３
０３および３１５は、独立してアドレス可能な任意の数の送信／受信要素を有する、デジタルまたはアナログのビーム形成アンテナで実現される。そのようなアンテナの例には、カリフォルニア州ロサンゼルスのボーイングサテライトシステムズ社および他社から入手可能な、さまざまなスポットビームデッシュ、マルチビームフィードアンテナ、直接放射アレイアンテナ、および／またはフェーズドアレイアンテナが含まれる。
【００２４】
デジタルトランスポンダユニット２０２は、オンボードスイッチング機能およびサブチャネルルーティング機能を適切に備える。信号はトランスポンダユニット２０２内でデジタルにルーティングされるので、可変のサブチャネル帯域幅は、一般に、信号品質において無視できる程度の低下を生じ得る。チャネル幅、スペーシングおよびスイッチングは、さらにプログラミングされ得るか、または他の方法で軌道上で修正されることができ、いくつかの、またはすべての出力サブチャネルは、任意で、コマンド可能なダウンリンクレベル制御で適切に構成され得る。別の実施例では、以下にさらに十分に（たとえば図１０に関連して）説明されるように、アップリンク接続性を最適化することもできる。
【００２５】
図３の例示的実施例で示されるように、デジタルトランスポンダユニット２０２は、デジタルチャネライザモジュール３０２、デジタルスイッチマトリクス３０４、デジタルコンバイナ３０６、およびデジタル再生モジュール３０８を適切に含む。図３に示されるさまざまなモジュールおよびサブシステムは、論理的構造であることが意図される。実際には、各サブシステムは、物理的ハードウェアおよび／またはソフトウェア構成要素の組合せによって実現され得る。各アップリンクビームおよび／またはサブバンドスペクトルは、たとえば、それに関連付けられる１枚以上の対応する処理カードまたは「スライス」を有することができ、さまざまなカードの各々は、共通のバックプレーンバスを用いて通信する。このような実施例が、図４に関連して下記に説明される。代替として、さまざまな機能およびチャネルの役割が、幅広い一連の代替的実施例において、さまざまなカード、モジュール、または構成要素間で分担され得る。
【００２６】
チャネライザ３０２は、デジタル回路および／またはソフトウェアモジュールを含み、それらは、アップリンクビーム２０４で受信されるサブバンドスペクトルのデジタル表示を受取ることができ、かつ、サブバンドスペクトルを、等しいサイズの、または等しくないサイズの、任意の数の周波数「スライス」３１０に分割することができる。ここでスライス３１０は、「パケット」とも呼ばれる。なぜなら、スライス内の、時分割多重化された、または符合分割多重化された情報セグメントは、下記に説明されるように、サブバンドスペクトルの他のスライスおよびセグメントから独立して容易にルーティングされ得るからである。さまざまな実施例において、デジタルチャネライザモジュール３０２は、特定用途向け集積回路（application specific integrated circuit）（ＡＳＩＣ）で実現される。相補型金属酸化膜半導体（complementary metal oxide semiconductor）（ＣＭＯＳ）技術などを用いて形成される例示的なＡＳＩＣは、ニューヨーク州アーモンクのインターナショナルビジネスマシーンズ社、および他社から入手可能である。
【００２７】
スイッチマトリクス３０４は、ハードウェアおよび／またはソフトウェア構造体であって、周波数スライス３１０をさまざまなポート３１２間で適切に方向付けることができる。さまざまな例示的実施例において、スイッチマトリクス３０４は、各サブバンドまたは処理カードと関連する１つ以上のスイッチＡＳＩＣで実現され、マトリクス３０４内の各ＡＳＩＣは、下記に説明されるように、共有バスまたは他の通信媒体によって相互接続される。さまざまなＡＳＩＣは、たとえば、特注の集積回路であり得、または、スイッチマトリクス３０４内でデジタルデータを適切に記憶し、および／または送るよう適切にプログラミングされた、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）で作られていてもよい。
【００２８】
ポート３１２は、ハードウェアまたはソフトウェア構造（たとえば、メモリ位置、バスアドレス、Ｕｎｉｘ（登録商標）型のソケットポート、または他の物理的もしくは論理的構造）であって、続く処理のために周波数スライス３１０を受取ることができる。スイッチマトリクス３０４は、インビームおよび／またはクロスビームの、二地点間、マルチキャスト、および／または、ブロードキャストのスイッチングを与え得る。図３に示される例示的実施例において、たとえば、周波数スライス３１０Ａは、ポート３１２Ａに直接マッピングされるように示され、ポート３１２Ａは、スライス３１０Ａと同じサブバンドスペクトル２０４に関連付けられている。代替として、１つ以上のスライス３１０が、１つ以上の他のビーム２０４に関連付けられたポート３１２にマッピングされ得る。図３は、たとえば、インビームマルチキャストとして、ポート３１２Ｂにマッピングされるスライス３１０Ｂを示し、複数のポート３１２Ｃに異なるビームでマッピングされるスライス３１０Ｃは、クロスビームマルチキャストの例を示す。このようなスイッチングはデジタルに実行されるので、結果的に、典型的には、ほとんど、または全く信号劣化が生じない。
【００２９】
再生モジュール３０８は、ハードウェアおよび／またはソフトウェア構成であって、さまざまな周波数スライス３１０内で符号化されたデジタルデータをさらに処理することができる。例示的一実施例において、このような処理は、ペイロード３００内に埋込まれた、１つ以上の固定されたＡＳＩＣまたはプログラミング可能なチップ３１４によって実行される。周波数スライス３１０はチャネライザによって既にデジタル処理されているので、各スライス３１０内で符号化されたさまざまなビットストリームは、費用がかかるサンプリング機能およびフィルタリング機能を大幅に重複して行うことなく、適切なアルゴリズムまたは技術を用いて、送信に先立って、経済的に復調され得、さらに処理されることができて、再変調され得る。チャネル化されたアーキテクチャと再生式のアーキテクチャとの間のこの相乗作用のために、両方の処理方式は、簡単な検査で指摘され得るような回路の完全な複製を要することなく、重複する機能を分担して共存することが可能になる。実行され得るデジタル処理の種類は、アクセス認証、暗号化、符号分割多重化（たとえばＣＤＭＡ）、データ再生（すなわち、破損データまたは不明瞭データの回復）、圧縮、パケット交換、および／または他のあらゆるデータ処理を含む。復調／再変調は、チャネル化／ルーティング処理中のいかなる時点でも起り得、再変調は、再生モジュール３０８によってなされる処理のすぐ後に続いて起る必要はない。復調されたデータは、たとえば、再変調に先立って、チャネル化され得、および／またはルーティングされることができ、または他の方法で適切に処理され得る。たとえば、図３に示される例示的実施例において、周波数スライス３１０Ｅは、任意であってプログラミング可能なモジュレータ３１４Ｂに関連付けられたポートにルーティングされることが示され、モジュレータは、処理のために別のビーム２０４Ｂに関連付けられている。
【００３０】
コンバイナモジュール３０６は、ハードウェアおよび／またはソフトウェア構成体であって、さまざまな周波数スライスを新しいサブバンド２１６に再び組合わせることができる。周波数スライス３１０が適切なポート３１２にルーティングされ、および／または他の方法で所望のとおり処理された後、各ダウンリンクビーム２１６に関連付けられたさまざまなポート３１２において受取られたデータは、再送信に先立って適切に結合される。再結合されたサブバンドは、デジタルアナログコンバータ（ＤＡＣ）３１６によって、ダウンリンクアンテナ３１５で送信され得るアナログ信号に変換される。
【００３１】
次に、動作において、デジタルトランスポンダユニット２０２は、サブバンドスペクトルをさまざまなアップリンクビーム２０４から適切に受信し、サブバンドスペクトルをさまざまなビームにわたって個々にルーティングされ得る周波数スライスに分割し、所望の追加的処理（たとえば信号の再構成、暗号化など）をもたらし、かつ、さまざまなスライスを再構築して新しいダウンリンクビーム２１６を生成する。ユニット２０２の全体的な能力は、デジタル化された信号およびデータパケット上で実行され得る、追加的なデジタ
ル信号およびデータ処理を通じて、大幅に増強される。さらに、システム３００の有効帯域幅は、ユーザ信号およびユーザデータを、最小限の使用不可能なセグメントを含む利用可能な帯域幅に収まるように、ともに圧縮することができるという効率性によって、類似のアナログ回路ベースのシステムと比較して大幅に増大している。これは、信号およびデータが、固定されたサイズのエンドツーエンド回路ではなく、比較的小さなセグメントで処理され得るからである。帯域幅、出力消費、および他の要因から見たシステム３００の全体的効率性が大幅に強化されるのは、１つのビーム（またはビームの部分）２０４の追加的な能力に対する需要が、同じビームまたは別のビームからの、利用可能な余剰の容量で満たされ得るからである。
【００３２】
ここで図４を参照すると、デジタル信号処理（ＤＳＰ）ペイロード４００の例示的なハードウェア実現例は、さまざまな処理カード４０４、４０６を適切に収容するキャビネット４０２を適切に含む。キャビネット４０２は、典型的には、さまざまなカードを受取るための任意の数のスロット、および、個別のカードの構成要素間のデータ転送を促進するためのバックプレーンバスを含む。キャビネット４０２は、さらに、各カード４０４、４０６に電力を供給するための適切な接続を有し得る。
【００３３】
さまざまな実施例は任意の数の処理カードを組込み得るので、ＤＳＰペイロード４００は、単にキャビネット４０２に処理カードを追加するか、またはそこから取除くことにより、あらゆるサイズの実現例に容易に大きさを合せる。さまざまな実現例は、たとえば、任意の数のトランスポンダカード４０４とともに、１枚以上のリソース管理カード４０６を含み得る。１枚以上のカードが動作中に障害を起こした場合のために、冗長（「バックアップ」）カードがさらに与えられ得る。一実施例において、キャビネット４０２は、３枚のアクティブなトランスポンダカード４０４および１枚のリソース管理カード４０６とともに、それぞれ１枚のバックアップトランスポンダカードおよびバックアップ管理カードをサポートする。
【００３４】
キャビネット４０２内に収容される各カード４０４、４０６は、カード相互データ通信のため、バックプレーンバスと適切にインターフェイスする。いかなるバス設計も用いられ得るが、例示的実施例は業界標準のバスアーキテクチャを用いることができ、それらは、周辺要素インターフェイス（ＰＣＩ）バスであるか、ＶＭＥバスであるか、または、ＩＥＥＥ、ＡＲＩＮＣ、ＭＩＬ−ＳＴＤ、および／または他の商業的および／または軍事的なさまざまな通信標準で記載される、他のバスのいずれかである。一実施例において、バックプレーンバスは、ニューヨーク州アーモンクのインターナショナルビジネスマシーンズ社から入手可能な、整合インピーダンスＵＮＩＬＩＮＫ（登録商標）切替構造に基づく。
【００３５】
ペイロード４００で動作するさまざまなトランスポンダカード４０４は、典型的には、１つ以上の入力チャネルとバックプレーンバスへのインターフェイスとをサポートすることができる１つ以上の入力、適切な処理回路、および、どんな数の出力をも含む。さまざまな実施例において、６個以上の５４０ＭＨｚの入力チャネルを有する入力スライスおよび出力スライスが与えられ得るが、他の実施例では、どんな周波数でも動作する任意の数のチャネルを有し得る。さまざまな実施例では、任意の数の入力スライスおよび／または出力スライス（たとえば１−７個の入力および１−７個の出力）を含み得る。入力スライスの数は出力スライスの数と一致する必要はない。さらに、トランスポンダカード４０４は、典型的には、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサまたは他のプロセッサ、ならびに、カードに電力を供給するための、分散されたデータスイッチおよび関連する回路を含む。さまざまな実施例ではいかなるプロセッサも用いられ得るが、例示的一実施例は、トランスポンダカード４０４およびリソース管理カード４０８の両方において、プロセッサＰｏｗｅｒＰＣ（登録商標）７５０を用いる。スイッチマトリクス３０４（図３
）のためのデータ処理および他の機能は、複数のカード４０４、４０６の間で共有されることができ、システム４０４の冗長性および負荷分散をさらに向上させる。
【００３６】
ここで図５を参照すると、例示的なＤＳＰペイロード５００が、データスイッチ５１０により相互接続された任意の数のチャネル５０１Ａ−５０１ｎを含んで、論理的形式で示される。各チャネル５０１は一般に、アップリンクビーム２０４で受信される１つのサブバンドスペクトルに適切に対応する。上述の共通のデータ処理カード４０４で、いかなる数のチャネル５０１も処理され得る。ペイロード５００はさらに、電源５１８、遠隔測定およびコマンド（Ｔ＆Ｃ）処理機能５２０、ならびに、クロック発振／分配機能５２２を適切に含む。Ｔ＆Ｃ処理機能５２０および／またはクロック発振機能５２２は、１枚以上のリソース管理カード４０６（図４）によって与えられることができるか、または、１枚以上のデータ処理カード４０４の間で共有されることができる。
【００３７】
各チャネル５０１は、受取られた信号をデジタル処理するためのさまざまなモジュールを適切に含む。図５に示される例示的実施例において、アップリンクアンテナから受取られたアナログベースバンド信号は、まず５０２においてフィルタがかけられ、Ａ／Ｄ変換されて、さらに処理され得るデジタル等価物を生成する。上述のように、フィルタリングおよびＤ／Ａ変換はペイロード５００内でなされ得るか、または、別個のＤ／Ａコンバータにおいてなされることができ、Ｄ／Ａコンバータは、信号雑音、干渉、および、エラーまたは歪みの他のソースを低減するために、アンテナの近くに設置され得る。デジタルベースバンド信号は、たとえば、５０４においてさらにフィルタがかけられ得るか、または他の方法で形成され／処理されることができ、所望のデジタルサブバンドスペクトルを得る。これらのデジタル信号は、復調モジュール５０６において適切に復調され得る。復調器５０６は、可変の速度で適切に動作し、多様なデータソースからのさまざまなデータの種類およびプロトコルに適合する。復調された信号は、５０６においてその後復号化されるか、スクランブル解除されるか、または他の方法で処理されてデジタルビットストリームとなり、それはパケット化され得、ルーティングされ得、および／または他の方法で処理され得る。復号化モジュール５０８はＴ＆Ｃモジュール５２０と適切に通信し、Ｔ＆Ｃモジュールはデータについての情報を集め、所望の通りデータを処理するようコマンド指示を与える。復調されたデータはチャネル化され得、ペイロード４００の入力ポートから出力ポートへルーティングされ得る。したがって、スイッチ５１０は、図３に関連して上述されたように、復号化されたパケットデータのさまざまなスライスを１つ以上のスイッチ出力ポートにマッピングすることにより、個々のパケットおよび／または回路のスイッチングとルーティングとを与える。
【００３８】
復号化されたデータパケットの追加的な処理は、スイッチ５１０によるルーティングの前、ルーティング中またはルーティング後に起り得る。実現され得るさまざまな種類の処理の例は、暗号化／解読、アクセス管理／認証、データ圧縮／抽出、プロトコル変換、信号再生、誤り訂正などを含む。復号化されたデータパケットは単なるデジタルビットのスチーム（steam）なので、再変調およびＤ／Ａ変換に先立って、いかなる種類の処理もデータに実行され得る。このような処理は、トランスポンダカード４０４またはリソース管理カード４０６（図４）の、Ｔ＆Ｃモジュール５２０および／または他のプロセッサによって、制御され得、および／または実行され得る。
【００３９】
デジタル処理およびルーティングの後、さまざまなデジタルパケット／スライスは、５１２において適切に再結合され、フォーマットされる。再結合されたパケットは、その後、ダウンリンクビームで送信される前に、モジュール５１４により暗号化されるか、復号化されるか、多重化されるか、再変調されるか、または他の方法で処理されることができる。ＤＳＰペイロード５００は、フィルタリングおよびＤ／Ａ変換能力５１６をさらに含み得るが、あるいは、Ｄ／Ａ変換は、雑音、歪みなどを低減するためにダウンリンクアン
テナに物理的により近いところで行われてもよい。
【００４０】
図６において、３つのマルチポートＤＳＰ処理スライス４０６Ａ−４０６Ｃを有する、デジタルペイロード６００の例示的一実現例の追加的詳細が与えられる。図６を参照すると、デジタルペイロード６００は、任意の数のＤＳＰスライス４０６を適切に含み、その各々は、任意である再生モジュール６１６に加えて、ＡＤＣ６０４、チャネライザ６０８、デジタル切替構造６２２、デジタルコンバイナ６１０、およびＤＡＣ６１２を含む。各スライス４０６は、さらに、さまざまなスライス構成要素に適切に電力を供給するための電気回路６１８を含む。図３に関連して上述されたように、さまざまなデータ処理構成要素の各々は、特定用途向け集積回路を用いて、または、ハードウェアおよび／またはソフトウェアの他のあらゆる組合せを用いて実現され得る。
【００４１】
上述のように、各処理スライス４０６は、アップリンクアンテナからサブバンドスペクトルまたは他の入力信号を受取る。図６において、これらのサブバンドスペクトルは、入力ポート６０２に４つの帯域のグループで与えられる５６０ＭＨｚの周波数帯域として示されるが、他の実施例では、さまざまな個数のチャネル、および／または変動する帯域幅のチャネルを処理し得る。各入力信号はスライス６１８において受取られ、そこで信号はＡＤＣ６０４によってデジタル等価物に変換される。これらのデジタル等価物は、任意の態様でチャネライザ回路６０８に与えられ得る。図６に示される実施例において、デジタル等価物は８ビットの並列データ接続を通して与えられるが、代替的実施例では、いかなる直列および／または並列接続を通して送られるいかなるレベルのビット解像度をも用い得る。チャネル化されたデジタルビットストリームは、バックプレーンバス６２０／６２４によって相互接続されるさまざまなスイッチング回路６２２によってルーティングされる。図６に示されるように、ＵＮＩＬＩＮＫ（登録商標）型のデータバスは、さまざまな切替ＡＳＩＣ６２２を一連のカスケードの論理リングで結合し、データ転送は、スイッチ相互接続６２４およびリターンバス６２０を介して、直線的な態様で行われる。代替的実施例において、さまざまな切替ＡＳＩＣ６２２は、メッシュ、ウェブ、スター、リニア、リング、または他のいかなる態様でも相互接続され得る。スイッチングされた周波数スライス３１０は、その後、ＡＳＩＣ６１０で再結合され、および／または、再生ＡＳＩＣ６１６によって適切にデジタル処理される。再結合された信号は、次に、６１２でＤ／Ａ変換され得、出力ポート６１４を介してダウンリンクアンテナに適切に与えられ得る。
【００４２】
図２−図６に示される構造および論理的構成を用いて、多様な能力を有するデジタルペイロードが容易に作られ得る。図２を再び参照すると、デジタルペイロード２０２の一実施例では、ルーティング機能およびデータ再構成機能を与え、任意で出力パワーを調整し、出力線形化をもたらし、出力パワーを調整し、および／または、ペイロード２０２内の通信量および／または帯域幅の利用をモニタする。たとえば、出力線形化は、ダウンリンク送信中に観測された歪みに対してダウンリンクビームに与えられる事前補正データによりもたらされ得る。この事前補正は、観測された実際の歪み、地上の気象条件、および／または他の要因に応じて、軌道上でプログラミング可能に修正され得る。同様に、さまざまなダウンリンクビームの出力パワーは、気象の変化、技術の発展、または他の要因を補うため、必要に応じて、プログラミング可能に上方または下方に調整され得る。
【００４３】
ここで図７を参照すると、デジタルペイロード２０２の別の実施例７００は、適宜、増強されたモジュール式データハンドリング能力を適切に備える。このようなデータハンドリング能力は、典型的には、再生モジュール３０８（図３）および／またはＴ＆Ｃプロセッサ５２０（図５）によって処理され、または制御される。さまざまなデジタル周波数スライス３１０（図３）が未処理のビットストリームを抽出するために復調されることができるので、デジタルペイロード２０２はチャネル化された信号にアクセスを有し、それにより、その信号が処理され、操作されることが可能となって、衛星環境において容易に入
手可能ではない追加的機能を実現する。データハンドリング能力の例は、追加的な待ち行列を伴うパケット交換、順方向の誤り訂正（たとえば、チェックサム、ＣＲＣ、ダイジェスト、または他の誤り訂正技術を用いる）、コードベースの多重化（たとえば、符号分割多重アクセス（code division multiple access）（ＣＤＭＡ））、および／または、ユーザ認証、アクセス許可、データ暗号化などを通じた強化されたセキュリティを含む。強化されたセキュリティの例は、ネットワーク登録、および／または、デジタル信任状（たとえばパスワード、デジタル署名など）を用いるアクセス制御を含む。
【００４４】
さらに他の実施例において、ペイロード２０２のデジタル信号処理能力は、直接ビーム形成を組入れるために拡張されることができ、図８に示されるようなオールデジタルの衛星ペイロード８００を実質的に作り出す。このような実施例は、典型的には、ダウンコンバート能力または出力多重化能力を必要としない。なぜなら、デジタルペイロード２０２は、アップリンクデータを処理し、送信の準備ができたダウンリンクビームを形成するために、フェーズドアレイアンテナおよび／または他のアンテナと直接に相互動作することができるからである。このような実施例において、デジタルペイロード２０２は、入力増幅器２０６からアナログベースバンド信号を受取り、アナログ形式で出力増幅器８０２に出力信号を与える。出力増幅器は、固体電力増幅器（ＳＳＰＡ）または他のいかなる好適な増幅器であってもよい。すべてのデータ処理はペイロード８００内でデジタル方式でなされるので、直接的な二地点間ルーティング、送信出力および受信範囲の最適化、妨害対策機能（たとえばヌルにすること）などの著しく増強された能力が可能である。
【００４５】
たとえば、ヌルにすることは、典型的には、アンテナにおいて敵対的信号を検出し、「ヌル」信号で即座に対抗して、友好的な信号と比較して敵対的な信号のエネルギを最小化することを含む。デジタルペイロード２０２は個々のダウンリンクビームを形成することができ、出力ビームのパワーを調整し得るので、敵対的ソースに向けられ得る所望のダウンリンク信号を作り出すことによって、ヌルにする機能がペイロード２０２内で直接に実現され得る。さらに、敵対的信号は受取られたアップリンク信号からデジタル方式で抽出されることができ、および／または、ペイロード２０２内のデータ送信をさらに安全にするために、アクセス制限が用いられ得る。
【００４６】
上述のアーキテクチャは、衛星を設計し、構築し、動作させるための、および、このような衛星の性能を特定の所望の用途に合せるためのプラットフォームをもたらす。たとえば、ビームの受信範囲および周波数は、両方とも可変にされることができ、かつ、軌道上で変更可能である。さらに、チャネル化された機能および再生式の機能の両方が利用可能となり、これらの機能は、衛星が軌道にある間に増強され得、または変更され得る。またさらに、システムが柔軟に設計されているために、完全な通信の柔軟性を維持しながら、周波数の高度な再利用が可能になる。
【００４７】
さまざまなペイロードリソース（帯域幅、出力など）が、軌道上で、リアルタイムに、たとえば、デジタルペイロード２０２内において容易にモニタされ得、調整されることができるので、ペイロードリソースを利用するための新しい技術が可能となる。上述のように、余剰のリソースに対するニーズがある他のビーム、チャネルまたはスライスに前述のリソースを再配分するために、帯域幅および他のリソースが、（たとえば図５の遠隔測定およびコマンドモジュール５２０などによって）モニタされ得る。
【００４８】
ここで図９を参照すると、ペイロード２０２内のリソースを再割当するための例示的なプロセス９００は、最初の割当を定義するステップ（ステップ９０２）と、リソース利用をモニタするステップ（ステップ９０４）と、必要に応じてリソース割当を上方に調整するステップ（ステップ９０６および９０８）または下方に調整するステップ（ステップ９１０）とを、適切に幅広く含む。図９が、割当てられる特定のリソースとして帯域幅を示
す一方で、さまざまな等価的実施例では、電力、アンテナ受信範囲などの他のリソースを割当てる。
【００４９】
プロセス９００は、衛星リソースの最初の割当（ステップ９０２）から始まる。最初の割当は、ヒストリカルデータまたはシミュレーションデータ、プロセス９００の以前の反復、実験データ、および／または他のあらゆる要因に基づき得る。リソース利用は、次に、さまざまなリンク、チャネル、スライスまたは他の関連するリソースにわたってモニタされて（ステップ９０４）、余剰の能力を識別し（ステップ９１０）、または、過剰に利用された能力を識別する（ステップ９０６）。たとえば帯域幅の場合、いくつかの、またはすべてのチャネルがモニタされることができ、あるしきい値を上回る、または下回る帯域幅利用を伴う特定のチャネルを識別する。用いられる特定のしきい値は、実験的に、もしくはヒストリカルデータから求められ得、または他のいかなる態様においても求められ得る。代替として、さまざまなチャネルの、実際の、または見積もられたリソース利用が、テーブルまたは他のデータ構造内に維持され得る。利用不足であった１つ以上のチャネルにおいて識別された（ステップ９１２）余剰の能力は、その後、過剰に利用されたチャネルによって利用されるよう、適切に再配分され得る（ステップ９０８）。反対に、過剰に利用されてもおらず、利用不足でもないチャネルは、影響されない（ステップ９１４）。図９に示されるプロセス９００は、本来概念的であることが意図されるが、実際には、リソースのモニタリングおよび再割当プロセスは、幅広い一連の代替的実施例において用いられ得る。
【００５０】
軌道上でのリソース再割当の概念は、帯域幅提供者団体のためのさまざまな新しいビジネス方法を可能にする。顧客は、たとえば、「トランポンダ回路」を購入する方式よりも、さらに顧客の実際のニーズに特別に合せた、さまざまな帯域幅サービスの提供を受け得る。顧客は、契約期間中の各時間によって顧客が過剰に利用し得る、および／または利用不足であり得る、サイズおよび出力が固定された、柔軟性のない「パイプ」に対して支払うのではなく、たとえば、実際に消費した帯域幅／送信出力、および受信した地理的領域に対して、柔軟に課金され得る。代替として、さまざまな回路接続に割当てられた「余剰の」または未使用の、帯域幅および送信出力は回収されて、他の用途または顧客のために利用され得る。
【００５１】
柔軟性のある衛星アーキテクチャによって可能となる別のプロセス１０００が、図１０のデータフロー図に示される。プロセス１０００は、さまざまな関係者が衛星リソースの一部を独立して制御することを可能にし、それによりリソースを所望のとおり割当てる。ここで図１０を参照すると、衛星リソース１００２の１ブロックが分割され、１つ以上のリソースマネージャ１００６Ａ−１００６Ｃの間で配分される。リソースマネージャは、マネージャの領域内で動作するさまざまなエンティティ１００８Ａ−１００８Ｃに、リソースをさらに配分する責任を負う。図１０には示されないが、代替的実施例において、サブエンティティがさらに他のエンティティ（またはエンティティの複数のサブレベル）にリソースをさらに再度配分し得る。マネージャ１００６は、たとえば、戦場指揮官であってもよく、自己の支配範囲の部隊間で衛星帯域幅を動的に配分する。たとえば、１部隊に固定量の帯域幅が配分される場合、指揮官は、一時的に、帯域幅の大部分を１部隊（たとえばカメラ付き無人航空機）に短期間配分することができ、視覚映像、大容量のデータファイルなどの送信を可能にする。帯域幅の必要性が終了した後、その帯域幅は、増大した音声、データ、または他の通信量のために、他の部隊に再割当てされ得る。このような柔軟性は、ネットワーク中心の作戦（network centric operations）（ＮＣＯ）および他の軍事目的に特に有益であり得るが、一般的な概念は、企業、工業、娯楽、または他の政治的設定においても用いられ得る。デジタル信任状（たとえば暗号証明書など）をさまざまなマネージャ１００６および他のエンティティ１００８に配分することにより、かつ、さまざまな証明書をペイロード２０２内（たとえばＴ＆Ｃモジュール５２０内など）のデー
タアクセステーブルまたは他のデータ構造に関連付けることにより、デジタルペイロード２０２（図２−図８）内でアクセス制御が実施され得る。多くの他の割当計画および技術が、幅広い一連の等価的実施例において作成され得る。
【００５２】
さまざまななお一層の実施例において（かつ、ここで図１１を参照すると）、デジタルペイロード２０２は、マルチビームフェーズドアレイアンテナ、または、複数のスポットビームを投影し得る同様のアンテナと組合されることができ、衛星１１００の柔軟性をさらに強化する。このような実施例において、サブ周波数帯域は、複数のダウンリンクスポットビーム１１０６で再利用されることができ、それにより帯域幅効率を向上させる。１つ以上のブロードキャストビーム１１０４もまた与えられ得る。これらのスポットビームは、所望の領域にのみ帯域幅を与えるために厳密に合せられ得、集束されることができ、セキュリティをさらに強化する周波数ホッピング技術をも促進し得る。
【００５３】
このように、衛星の帯域幅（または他のリソース）全体が、衛星の動作中、常に利用可能になるので、衛星の全体的効率は劇的に向上され得る。この効率性が、売却され得、または賃貸され得る追加的なリソース容量をもたらし、それにより、デジタルペイロードから入手可能な収入の流れを著しく増大させる。さらに、追加的なデジタル処理機能（たとえば、セキュリティ、データ再生、符号多重化など）は、衛星の有用性と価値とをさらに向上させる。さらに、設計中、製造中、および／または軌道上でデジタルペイロードを再構成する能力は、このような技術に投資することの長期的なリスクを低減することで、顧客になお一層の価値を提供する。衛星が、あらゆる種類のデータ波形を運ぶ、あらゆる周波数のビームを送信し、受信し、処理するよう、軌道上で再構成され得るので、アーキテクチャは、幅広い一連の用途を許容し、以前に入手可能であったよりもはるかに長い製品寿命を可能にする。
【００５４】
少なくとも１つの例示的実施例が上述の詳細な説明に示されたが、膨大な数の変形例が存在することが認識されるべきである。本発明のさまざまな局面は、たとえば、通信衛星に関連してしばしば説明されるが、ここに説明されたさまざまな技術およびシステムは、航空、自動車もしくは海事通信、セル方式の、もしくは他の種類の地上の通信を含む他の情況において、または、他のいかなる環境においても、容易に実現され得る。１つまたは複数の例示的実施例は単に例であって、本発明の範囲、適用可能性、または構成を、いかなる意味においても限定することを意図しないことがさらに理解されるべきである。上述の詳細な説明は、１つまたは複数の例示的実施例を実現するための便利な道路地図を、当業者に提供するであろう。要素の機能および配置において、添付の請求項およびその法的等価物に示される本発明の範囲を逸脱することなく、さまざまな変更がなされ得る。添付の請求項に記載される方法、プロセスおよび技術のさまざまなステップは、たとえば、いかなる時間的順序で実施されてもよく、または、さまざまな等価的実施例において、同時に実施されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】例示的な先行技術の衛星ペイロードのブロック図である。
【図２】柔軟性のあるトランスポンダペイロードを有する例示的な衛星のブロック図である。
【図３】例示的なデジタル衛星ペイロードのブロック図である。
【図４】パケット処理デジタルペイロードの例示的実施例の斜視図である。
【図５】パケット処理デジタルペイロードの例示的実施例のブロック図である。
【図６】マルチスライスデジタルペイロードの例示的実施例のブロック図である。
【図７】モジュール式データハンドリング能力を有する例示的な衛星のブロック図である。
【図８】例示的なオールデジタルのペイロードを有する衛星のブロック図である。
【図９】デジタル衛星ペイロードにおける、帯域幅を割当てるための例示的なプロセスのフロー図である。
【図１０】衛星リソースを割当てるための例示的なプロセスのフロー図である。
【図１１】デジタル衛星の例示的実現例の概念図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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