(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアクセスノードクラスタと複数のユーザ端末との間の通信を提供するための衛星であって、前記複数のアクセスノードクラスタの各アクセスノードクラスタが、対応するアクセスノードエリア内に地理的に分布した複数のアクセスノードを備え、前記複数のユーザ端末が、ユーザカバーエリアにわたって地理的に分布し、前記衛星が、
前記複数のアクセスノードクラスタに照射するためのフィーダリンク要素アレイを備えるフィーダリンクアンテナサブシステムであって、前記フィーダリンク要素アレイが、協働フィーダリンク構成伝送要素のアレイ及び協働フィーダリンク構成受信要素のアレイを備える、フィーダリンクアンテナサブシステムと、
前記ユーザカバーエリアに照射するためのユーザリンク要素アレイを備えるユーザリンクアンテナサブシステムであって、前記ユーザリンク要素アレイが、協働ユーザリンク構成伝送要素のアレイ及び協働ユーザリンク構成受信要素のアレイを備える、ユーザリンクアンテナサブシステムと、
前記協働フィーダリンク構成受信要素のそれぞれ１つと前記協働ユーザリンク構成伝送要素のそれぞれの１つとの間に各々が結合される、複数の往路リンクトランスポンダと、
前記協働ユーザリンク構成受信要素のそれぞれ１つと前記協働フィーダリンク構成伝送要素のそれぞれ１つとの間に各々が結合される、複数の復路リンクトランスポンダと、を備える、衛星。
【請求項２】
前記フィーダリンク要素アレイが、前記複数のアクセスノードクラスタのうちの第１の１つに照射する第１の一組のフィーダリンク要素と、前記複数のアクセスノードクラスタのうちの第２の１つに照射する第２の一組のフィーダリンク要素とを備える、請求項１に記載の衛星。
【請求項３】
前記複数の往路リンクトランスポンダの第１のサブセットの入力が、前記第１の一組のフィーダリンク要素のそれぞれのフィーダリンク構成受信要素と結合され、前記複数の往路リンクトランスポンダの第２のサブセットの入力が、前記第２の一組のフィーダリンク要素のそれぞれのフィーダリンク構成受信要素と結合される、請求項２に記載の衛星。
【請求項４】
前記複数の往路リンクトランスポンダの前記第１のサブセットの出力が、第１の一組のユーザリンク要素のユーザリンク構成伝送要素と結合され、前記複数の往路リンクトランスポンダの前記第２のサブセットの出力が、第２の一組のユーザリンク要素のユーザリンク構成伝送要素と結合される、請求項３に記載の衛星。
【請求項５】
前記第１の一組のフィーダリンク要素が、第１の周波数範囲にわたって前記複数のアクセスノードクラスタの前記第１の１つに照射し、前記第２の一組のフィーダリンク要素が、第２の周波数範囲にわたって前記複数のアクセスノードクラスタの前記第２の１つに照射し、前記第２の周波数範囲が、前記第１の周波数範囲と重ならない、請求項３に記載の衛星。
【請求項６】
前記複数の往路リンクトランスポンダの前記第１のサブセットが、前記第１の周波数範囲にわたる第１の往路入力信号を、第３の周波数範囲の第１の出力信号に変換する、第１の往路周波数変換器を備え、
前記複数の往路リンクトランスポンダの第２のサブセットが、第２の周波数範囲にわたる第２の入力信号を、前記第３の周波数範囲にわたる第２の出力信号に変換する、第２の往路周波数変換器を備える、請求項５に記載の衛星。
【請求項７】
前記複数の復路リンクトランスポンダの第１のサブセットの入力が、前記第１の一組のユーザリンク要素のそれぞれのユーザリンク構成受信要素と結合され、前記複数の復路リンクトランスポンダの第２のサブセットの入力が、前記第２の一組のユーザリンク要素のそれぞれのユーザリンク構成受信要素に結合される、請求項６に記載の衛星。
【請求項８】
前記複数の復路リンクトランスポンダの前記第１のサブセットが、前記第３の周波数範囲にわたる第１の復路入力信号を、前記第１の周波数範囲にわたる第１の復路出力信号に変換する、第１の復路周波数変換器を備え、
前記複数の復路リンクトランスポンダの前記第２のサブセットが、前記第３の周波数範囲にわたる第２の復路入力信号を、前記第２の周波数範囲にわたる第２の復路出力信号に変換する、第２の復路周波数変換器を備える、請求項７に記載の衛星。
【請求項９】
前記複数の往路リンクトランスポンダが、前記複数の往路リンクトランスポンダの入力を、前記第１の一組のフィーダリンク要素又は前記第２の一組のフィーダリンク要素のいずれかのそれぞれの協働フィーダリンク構成受信要素に選択的に結合させる、それぞれの往路リンク受信要素スイッチを備える、請求項２に記載の衛星。
【請求項１０】
前記ユーザリンク要素アレイが、前記ユーザカバーエリアの第１の部分に照射する第１のユーザリンク要素アレイと、前記ユーザカバーエリアの第２の部分に照射する第２のユーザリンク要素アレイとを備え、
前記複数の往路リンクトランスポンダが、前記複数の往路リンクトランスポンダの出力を、前記第１のユーザリンク要素アレイ又は前記第２のユーザリンク要素アレイのいずれかのそれぞれの協働ユーザリンク構成伝送要素に選択的に結合させる、それぞれの往路リンク伝送要素スイッチを備える、請求項１に記載の衛星。
【請求項１１】
前記複数のアクセスノードクラスタのうちの第１のアクセスノードクラスタの前記対応するアクセスノードエリアが、前記ユーザカバーエリアの前記第２の部分と重ならず、前記複数のアクセスノードクラスタのうちの第２のアクセスノードクラスタの前記対応するアクセスノードエリアが、前記ユーザカバーエリアの前記第１の部分と重ならない、請求項１０に記載の衛星。
【請求項１２】
前記複数の復路リンクトランスポンダが、前記複数の復路リンクトランスポンダの出力を、第１のフィーダリンク要素アレイ又は第２のフィーダリンク要素アレイのいずれかのそれぞれの協働フィーダリンク構成伝送要素に結合させる、それぞれの復路リンク伝送要素スイッチを備える、請求項２に記載の衛星。
【請求項１３】
前記ユーザリンク要素アレイが、前記ユーザカバーエリアの第１の部分に照射する第１のユーザリンク要素アレイと、前記ユーザカバーエリアの第２の部分に照射する第２のユーザリンク要素アレイとを備え、
前記複数の復路リンクトランスポンダが、前記複数の復路リンクトランスポンダの入力を、前記第１のユーザリンク要素アレイ又は前記第２のユーザリンク要素アレイのいずれかのそれぞれの協働ユーザリンク構成受信要素に選択的に結合させる、それぞれの復路リンク受信要素スイッチを備える、請求項１２に記載の衛星。
【請求項１４】
前記フィーダリンクアンテナサブシステムが、単一の反射器を備え、
前記第１の一組のフィーダリンク要素が、前記単一反射器を介して、前記複数のアクセスノードクラスタの前記第１の１つに照射し、前記第２の一組のフィーダリンク要素が、前記単一反射器を介して、前記複数のアクセスノードクラスタの前記第２の１つに照射する、請求項２に記載の衛星。
【請求項１５】
前記第１の一組のフィーダリンク要素及び前記第２の一組のフィーダリンク要素が、単一のフィーダリンク要素アレイ内に配置される、請求項１４に記載の衛星。
【請求項１６】
前記第１の一組のフィーダリンク要素が、第１の反射器を介して、前記複数のアクセスノードクラスタのうちの前記第１の１つに照射し、前記第２の一組のフィーダリンク要素が、第２の反射器を介して、前記複数のアクセスノードクラスタのうちの前記第２の１つに照射する、請求項２に記載の衛星。
【請求項１７】
複数の受信／伝送信号経路を備えるエンドツーエンドリレーを介して、ユーザカバーエリアにわたって地理的に分布したユーザ端末に通信サービスを提供するための方法であって、
複数の協働フィーダリンク構成受信要素によって、一組のアクセスノードによって伝送される複数の往路アップリンク信号の重畳されたものである複合入力往路信号を受信することであって、前記一組のアクセスノードが、複数のアクセスノードクラスタのうちの少なくとも１つのアクセスノードを備え、前記複数のアクセスノードクラスタの各々が、複数のアクセスノードエリアのうちの対応する１つの中の地理的に分布した場所に複数のアクセスノードを備える、受信することと、
前記複数の受信／伝送信号経路を介して、前記複合入力往路信号から複数の往路ダウンリンク信号を発生させることと、
複数の協働ユーザリンク構成伝送要素によって、前記複数の往路ダウンリンク信号を伝送することであって、前記往路ダウンリンク信号が、複数の前記ユーザ端末に伝送される、伝送することと、を含む、方法。
【請求項１８】
前記複数の協働フィーダリンク構成受信要素が、前記複数のアクセスノードクラスタのうちの第１の１つに照射する第１の一組の協働フィーダリンク構成受信要素と、前記複数のアクセスノードクラスタのうちの第２の１つに照射する第２の一組の協働フィーダリンク構成受信要素とを備える、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１の一組の協働フィーダリンク構成受信要素が、第１の周波数範囲にわたって前記複合入力往路信号の第１のサブセットを受信し、前記第２の一組の協働フィーダリンク構成受信要素が、第２の周波数範囲にわたって前記複合入力往路信号の第２のサブセットを受信し、前記第２の周波数範囲が、前記第１の周波数範囲と重ならない、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記複数の往路ダウンリンク信号の前記発生が、前記複数の往路ダウンリンク信号の第１のサブセットを取得するために、前記複合入力往路信号の前記第１のサブセットを、前記第１の周波数範囲から第３の周波数範囲に周波数変換することと、前記複数の往路ダウンリンク信号の第２のサブセットを取得するために、前記複合入力往路信号の前記第２のサブセットを、前記第２の周波数範囲から前記第３の周波数範囲に周波数変換することとを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
複数の往路リンクトランスポンダの入力を、前記第１の一組の協働フィーダリンク構成受信要素又は前記第２の一組の協働フィーダリンク構成受信要素のいずれかのそれぞれの協働フィーダリンク構成受信要素に選択的に結合させることを更に含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記複数の協働ユーザリンク構成伝送要素が、前記ユーザカバーエリアの第１の部分に照射する第１の一組の協働ユーザリンク構成伝送要素と、前記ユーザカバーエリアの第２の部分に照射する第２の一組の協働ユーザリンク構成伝送要素とを備え、前記方法が、
前記複数の往路リンクトランスポンダの出力を、前記第１の一組の協働ユーザリンク構成伝送要素又は前記第２の一組の協働ユーザリンク構成伝送要素のいずれかのそれぞれの協働ユーザリンク構成伝送要素に選択的に結合させることを更に含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記複数のアクセスノードクラスタのうちの前記第１の１つの前記対応するアクセスノードエリアが、前記ユーザカバーエリアの前記第２の部分と重ならず、前記複数のアクセスノードクラスタのうちの前記第２の１つの前記対応するアクセスノードエリアが、前記ユーザカバーエリアの前記第１の部分と重ならない、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
複数の受信／伝送信号経路を備えるエンドツーエンドリレーを介して、ユーザカバーエリアにわたって地理的に分布したユーザ端末に通信サービスを提供するための方法であって、
前記複数のユーザ端末の少なくともいくつかから、複数の協働ユーザリンク構成受信要素によって、復路アップリンク信号を受信することと、
前記受信復路アップリンク信号から複数の復路ダウンリンク信号を発生させることと、
複数の協働フィーダリンク構成伝送要素によって、前記複数の復路ダウンリンク信号を一組のアクセスノードに伝送することであって、前記一組のアクセスノードが、複数のアクセスノードクラスタのうちの少なくとも１つのアクセスノードを備え、前記複数のアクセスノードクラスタの各々が、複数のアクセスノードエリアのうちの対応する１つの中の地理的に分布した場所に複数のアクセスノードを備える、伝送することと、を含む、方法。
【請求項２５】
前記複数の協働フィーダリンク構成伝送要素が、前記複数のアクセスノードクラスタのうちの第１の１つに照射する第１の一組の協働フィーダリンク構成伝送要素と、前記複数のアクセスノードクラスタのうちの第２の１つに照射する第２の一組の協働フィーダリンク構成伝送要素とを備える、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記第１の一組の協働フィーダリンク構成伝送要素が、第１の周波数範囲にわたって前記複数の復路ダウンリンク信号の第１のサブセットを伝送し、前記第２の一組の協働フィーダリンク構成伝送要素が、第２の周波数範囲にわたって前記複数の復路ダウンリンク信号の第２のサブセットを伝送し、前記第２の周波数範囲が、前記第１の周波数範囲と重ならない、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記複数の復路ダウンリンク信号の前記発生が、前記複数の復路ダウンリンク信号の前記第１のサブセットを取得するために、前記復路アップリンク信号の第１のサブセットを、第３の周波数範囲から前記第１の周波数範囲に周波数変換することと、前記複数の復路ダウンリンク信号の前記第２のサブセットを取得するために、前記復路アップリンク信号の第２のサブセットを、前記第３の周波数範囲から前記第２の周波数範囲に周波数変換することとを含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
複数の復路リンクトランスポンダの出力を、前記第１の一組の協働フィーダリンク構成伝送要素又は前記第２の一組の協働フィーダリンク構成伝送要素のいずれかのそれぞれの協働フィーダリンク構成伝送要素に選択的に結合させることを更に含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２９】
前記複数の協働ユーザリンク構成受信要素が、前記ユーザカバーエリアの第１の部分に照射する第１の一組の協働ユーザリンク構成受信要素と、前記ユーザカバーエリアの第２の部分に照射する第２の一組の協働ユーザリンク構成受信要素とを備え、前記方法が、
前記複数の復路リンクトランスポンダの入力を、前記第１の一組の協働ユーザリンク構成受信要素又は前記第２の一組の協働ユーザリンク構成受信要素のいずれかのそれぞれの協働ユーザリンク構成受信要素に選択的に結合させることを更に含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記複数のアクセスノードクラスタのうちの前記第１の１つの前記対応するアクセスノードエリアが、前記ユーザカバーエリアの前記第２の部分と重ならず、前記複数のアクセスノードクラスタのうちの前記第２の１つの前記対応するアクセスノードエリアが、前記ユーザカバーエリアの前記第１の部分と重ならない、請求項２９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示されるシステム、方法、及び装置は、エンドツーエンドリレーを使用した、システムにおけるエンドツーエンドビーム形成に関する。
【背景技術】
【０００２】
衛星通信システムなどの無線通信システムは、オーディオ、ビデオ、及び他の種類のデータを含むデータをある場所から別の場所へ通信することができる手段を提供する。情報は、第１の地上局などの第１の局において生じ、そして、通信衛星などの無線リレーに伝送される。無線リレーによって受信された情報は、第２の地上局などの第２の局に再伝送される。いくつかの無線リレー通信システムでは、第１又は第２の局のいずれか（又は双方）が、航空機、船舶、地上車両などのクラフトに装着される。情報は、一方向にだけ（例えば、第１の地上局から第２の地上局にだけ）伝送することができ、又は両方向に（例えば、第２の地上局から第１の地上局にも）伝送することができる。
【０００３】
無線リレーが衛星である無線リレー通信システムにおいて、衛星は、静止衛星とすることができ、その事例において、衛星の軌道は、地球の自転と同期され、衛星のカバレージ領域を地球に対して本質的に固定した状態に保つ。他の事例において、衛星は、地球の周りの軌道の中にあり、衛星のカバレージ領域に、衛星がその軌道を横断するように地球表面の上を移動させる。
【０００４】
第１の局へ向けられた、又はそこからの信号は、信号を狭ビームに収束させるように成形されたアンテナを使用することによって方向付けることができる。そのようなアンテナは、一般的には、ビームを集束させるための放物面形状の反射器を備える。
【０００５】
いくつかの事例において、ビームは、位相アレイアンテナのいくつかの要素から伝送される、受信される、又は双方による信号のゲイン及び位相（又は時間遅延）を調整することによって電子的に形成することができる。位相アレイアンテナの各要素によって伝送及び／又は受信される相対位相及びゲインを適切に選択することによって、ビームを方向付けることができる。大部分の事例において、地上局から伝送されているエネルギーの全ては、１つの無線リレーによって受信されることを意図する。同様に、第２の局によって受信される情報は、一般的には、一度に１つの無線リレーから受信される。したがって、（電子ビーム形成を使用するか、又は成形した反射器を有するアンテナを使用するかにかかわらず）無線リレーに情報を伝送するように形成される伝送ビームは、できる限り多くの伝送エネルギーを無線リレーに方向付けることを可能にするために、比較的幅が狭いことが一般的である。同様に、無線リレーから情報を受信するように形成される受信ビームは、一般的に、他の源からの干渉を最小にしながら無線リレーの方向からエネルギーを収集するために、幅が狭い。
【０００６】
数多くの対象の事例において、無線リレーから第１及び第２の局へ伝送される信号は、単一の局に方向付けられない。むしろ、無線リレーは、比較的大きい地理的領域を通じて信号を伝送することができる。例えば、１つの衛星通信システムにおいて、衛星は、米国全土にサービスを提供することができる。そのような事例において、衛星は、米国全土を含む衛星カバレージ領域を有すると言われる。それにもかかわらず、衛星を通して伝送することができるデータの量を増加させるために、衛星によって伝送されるエネルギーは、ビームに集束される。このビームは、地球上の地理的領域に方向付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
図面は、単に例示の目的で提供され、単なる例を表すに過ぎない。これらの図面は、開示される方法及び装置の読者の理解を容易にするために提供される。これらの図面は、特許請求される発明の広さ、範囲、又は適用性を限定しない。明確にするために、及び例示を容易にするために、これらの図面は、必ずしも一定の比率ではない。
【０００８】
【図１】衛星通信システムの一実施例の説明図である。
【０００９】
【図２】米国本土をカバーするビームの例示的なパターンを示す図である。
【００１０】
【図３】衛星が、位相アレイのビームあたり複数給電のオンボードビーム形成能力を有する、衛星通信システムの往路リンクの一実施例の説明図である。
【００１１】
【図４】地上ビーム形成を有する衛星通信システムの往路リンク一実施例の説明図である。
【００１２】
【図５】例示的なエンドツーエンドビーム形成システムの説明図である。
【００１３】
【図６】復路方向における信号の例示的な信号経路の説明図である。
【００１４】
【図７】ユーザ端末からの復路方向における例示的な信号経路の説明図である。
【００１５】
【図８】例示的なエンドツーエンド復路チャネルマトリックスモデルの簡略説明図である。
【００１６】
【図９】往路方向における例示的な信号経路の説明図である。
【００１７】
【図１０】ユーザビームカバレージ領域内に位置付けられるユーザ端末への往路方向の例示的な信号経路の説明図である。
【００１８】
【図１１】例示的なエンドツーエンド往路チャネルマトリックスモデルの簡略説明図である。
【００１９】
【図１２】往路及び復路データをサポートする例示的なエンドツーエンドリレー衛星の説明図である。
【００２０】
【図１３】２つの部分に分割されているアップリンク周波数範囲の一実施例の説明図である。
【００２１】
【図１４】往路データと復路データとの間で時間多重化されている例示的なエンドツーエンドリレーの説明図である。
【００２２】
【図１５】衛星として実現される例示的なエンドツーエンドリレーの構成要素のブロック図である。
【００２３】
【図１６】位相シフタを含む例示的なトランスポンダのブロック図である。
【００２４】
【図１７】いくつかのアンテナ要素の例示的な信号強度パターンのグラフである。
【００２５】
【図１８】いくつかのアンテナ要素の例示的な３ｄＢ信号強度の輪郭線の説明図である。
【００２６】
【図１９】いくつかのアンテナ要素の例示的な重複信号の強度パターンの説明図である。
【００２７】
【図２０Ａ】いくつかのアンテナ要素の例示的な重複３ｄＢ信号強度の輪郭線の説明図である。
【図２０Ｂ】いくつかのアンテナ要素の例示的な重複３ｄＢ信号強度の輪郭線の説明図である。
【図２０Ｃ】いくつかのアンテナ要素の例示的な重複３ｄＢ信号強度の輪郭線の説明図である。
【図２０Ｄ】いくつかのアンテナ要素の例示的な重複３ｄＢ信号強度の輪郭線の説明図である。
【図２０Ｅ】いくつかのアンテナ要素の例示的な重複３ｄＢ信号強度の輪郭線の説明図である。
【００２８】
【図２１】１６個のアンテナ要素及びそれらの重複３ｄＢ信号強度の輪郭線の例示的な列挙の説明図である。
【００２９】
【図２２】１６個のトランスポンダを通した、受信アンテナ要素の伝送アンテナ要素への例示的なマッピングを示す表である。
【００３０】
【図２３】放物面アンテナ反射器の断面、及び放物線の焦点に中心がある要素のアレイの説明図である。
【００３１】
【図２４】放物面アンテナ反射器の断面、及び放物線の焦点から離れて配置された要素のアレイの説明図である。
【００３２】
【図２５】例示的なリレーカバレージ領域（単一のクロスパッチで示される）、６つのアンテナ要素カバレージ領域内にも含まれるリレーカバレージ領域内の点によって定義される領域（二重クロスハッチで示される）の説明図である。
【００３３】
【図２６】リレーカバレージ領域内の全ての点が少なくとも４つのアンテナ要素カバレージ領域内にも含まれる、例示的なリレーアンテナパターンの説明図である。
【００３４】
【図２７】アクセスノード（ＡＮ）及びユーザビームカバレージ領域の例示的な分配の説明図である。
【００３５】
【図２８】展開されたＡＮの数の関数として、正規化された往路及び復路リンク容量の例示的なグラフである。
【００３６】
【図２９】エンドツーエンドビーム形成システムの例示的な地上セグメント５０２のブロック図である。
【００３７】
【図３０】例示的な往路／復路ビーム形成器のブロック図である。
【００３８】
【図３１】時間領域の逆多重化及び多重化を伴う複数の復路タイムスライスビーム形成器を備える、例示的な往路ビーム形成器のブロック図である。
【００３９】
【図３２】往路タイムスライスビーム形成器の動作を示す、簡略化した例示的な地上セグメントの説明図である。
【００４０】
【図３３】時間領域の逆多重化及び多重化を伴うタイムスライスビーム形成器を備える、例示的な復路ビーム形成器のブロック図である。
【００４１】
【図３４】時間領域の多重化を用いた復路ビーム形成器の動作を示す、簡略化した例示的な地上セグメントの説明図である。
【００４２】
【図３５】サブ帯域の逆多重化及び多重化を用いる、例示的な多帯域往路／復路ビーム形成器のブロック図である。
【００４３】
【図３６】往路リンクの例示的なタイミング整列の説明図である。
【図３７】往路リンクの例示的なタイミング整列の説明図である。
【００４４】
【図３８】例示的なＡＮのブロック図である。
【００４５】
【図３９】ＡＮの一実施例の一部のブロック図である。
【００４６】
【図４０】多重周波数サブ帯域が別々に処理される、例示的なＡＮ  ５１５のブロック図である。
【００４７】
【図４１】異なるユーザリンク及びフィーダリンクのカバレージ領域を可能にするための例示的なエンドツーエンドビーム形成システムの説明図である。
【００４８】
【図４２】エンドツーエンド復路リンク上で復路データを搬送する信号の信号経路の例示的なモデルの説明図である。
【００４９】
【図４３】エンドツーエンド往路リンク上で往路データを搬送する信号の信号経路の例示的なモデルの説明図である。
【００５０】
【図４４Ａ】例示的な往路信号経路及び復路信号経路の説明図である。
【図４４Ｂ】例示的な往路信号経路及び復路信号経路の説明図である。
【００５１】
【図４５Ａ】エンドツーエンドリレーの可視的なカバーエリアの実施例の説明図である。
【図４５Ｂ】エンドツーエンドリレーの可視的なカバーエリアの実施例の説明図である。
【図４５Ｃ】エンドツーエンドリレーの可視的なカバーエリアの実施例の説明図である。
【図４５Ｄ】エンドツーエンドリレーの可視的なカバーエリアの実施例の説明図である。
【図４５Ｅ】エンドツーエンドリレーの可視的なカバーエリアの実施例の説明図である。
【図４５Ｆ】エンドツーエンドリレーの可視的なカバーエリアの実施例の説明図である。
【図４５Ｇ】エンドツーエンドリレーの可視的なカバーエリアの実施例の説明図である。
【００５２】
【図４６Ａ】エンドツーエンドリレー地球カバーエリア及び北米カバーエリアの一実施例の説明図である。
【図４６Ｂ】エンドツーエンドリレー地球カバーエリア及び北米カバーエリアの一実施例の説明図である。
【００５３】
【図４７Ａ】複数のユーザリンクアンテナサブシステムの選択的な起動を各々が有する、例示的な往路信号経路及び復路信号経路のブロック図である。
【図４７Ｂ】複数のユーザリンクアンテナサブシステムの選択的な起動を各々が有する、例示的な往路信号経路及び復路信号経路のブロック図である。
【００５４】
【図４８Ａ】複数の選択的に起動されたユーザカバーエリアを含む、エンドツーエンドリレーカバーエリアの一実施例の説明図である。
【図４８Ｂ】複数の選択的に起動されたユーザカバーエリアを含む、エンドツーエンドリレーカバーエリアの一実施例の説明図である。
【００５５】
【図４９Ａ】複数のユーザリンクアンテナサブシステム及び複数のフィーダリンクアンテナサブシステムの選択的な起動を各々が有する、例示的な往路信号経路及び復路信号経路のブロック図である。
【図４９Ｂ】複数のユーザリンクアンテナサブシステム及び複数のフィーダリンクアンテナサブシステムの選択的な起動を各々が有する、例示的な往路信号経路及び復路信号経路のブロック図である。
【００５６】
【図５０Ａ】複数のアクセスノードカバーエリアを有する１つ又は２つ以上のユーザカバーエリアの実施例を例示する図である。
【図５０Ｂ】複数のアクセスノードカバーエリアを有する１つ又は２つ以上のユーザカバーエリアの実施例を例示する図である。
【図５０Ｃ】複数のアクセスノードカバーエリアを有する１つ又は２つ以上のユーザカバーエリアの実施例を例示する図である。
【００５７】
【図５１Ａ】複数のユーザリンクアンテナ要素アレイ及び複数のフィーダリンクアンテナ要素アレイの選択的な起動を各々が有する、例示的な往路信号経路及び復路信号経路を示す図である。
【図５１Ｂ】複数のユーザリンクアンテナ要素アレイ及び複数のフィーダリンクアンテナ要素アレイの選択的な起動を各々が有する、例示的な往路信号経路及び復路信号経路を示す図である。
【００５８】
【図５２Ａ】複数のＡＮクラスタを同時に使用するための例示的な往路受信／伝送信号経路及び復路受信／伝送信号経路を示す図である。
【図５２Ｂ】複数のＡＮクラスタを同時に使用するための例示的な往路受信／伝送信号経路及び復路受信／伝送信号経路を示す図である。
【００５９】
【図５３Ａ】複数のフィーダリンク構成要素と単一のユーザリンク構成要素との間の選択的な結合を可能にする例示的なトランスポンダを例示する図である。
【図５３Ｂ】複数のフィーダリンク構成要素と単一のユーザリンク構成要素との間の選択的な結合を可能にする例示的なトランスポンダを例示する図である。
【００６０】
【図５４Ａ】往路リンクトランスポンダ及び復路リンクトランスポンダを例示する図である。
【図５４Ｂ】往路リンクトランスポンダ及び復路リンクトランスポンダを例示する図である。
【００６１】
【図５５Ａ】例示的なループバックトランスポンダを例示する図である。
【図５５Ｂ】例示的なループバックトランスポンダを例示する図である。
【図５５Ｃ】例示的なループバックトランスポンダを例示する図である。
【００６２】
【図５６Ａ】１つ又は２つ以上の反射器を含むエンドツーエンドリレーを例示する図である。
【００６３】
【図５６Ｂ】複数のフィードクラスタを有するアンテナサブシステムを例示する図である。
【００６４】
【図５７】複合反射器を含むアンテナサブシステムを例示する図である。
【００６５】
【図５８】１つ又は２つ以上の海洋（例えば、固定又は浮遊）プラットフォーム上に配置された部分を有するエンドツーエンドリレーシステムを示す図である。
【００６６】
【図５９Ａ】異なる周波数範囲をサポートするエンドツーエンドリレーの可視的なカバーエリアの実施例の説明図である。
【図５９Ｂ】異なる周波数範囲をサポートするエンドツーエンドリレーの可視的なカバーエリアの実施例の説明図である。
【００６７】
【図６０Ａ】複数の周波数帯域をサポートする例示的な往路／復路の受信／伝送信号経路を示す図である。
【図６０Ｂ】複数の周波数帯域をサポートする例示的な往路／復路の受信／伝送信号経路を示す図である。
【００６８】
【図６１Ａ】複数の周波数帯域をサポートする例示的な往路／復路の受信／伝送信号経路を示す図である。
【図６１Ｂ】複数の周波数帯域をサポートする例示的な往路／復路の受信／伝送信号経路を示す図である。
【００６９】
【図６２】構成アンテナ要素の空間的にインターリーブされたサブセットを有する例示的なアンテナ要素アレイを示す図である。
【００７０】
【図６３Ａ】例示的な周波数割り当ての説明図である。
【図６３Ｂ】例示的な周波数割り当ての説明図である。
【００７１】
【図６４Ａ】例示的な周波数割り当ての説明図である。
【図６４Ｂ】例示的な周波数割り当ての説明図である。
【００７２】
【図６５Ａ】例示的な周波数割り当ての説明図である。
【図６５Ｂ】例示的な周波数割り当ての説明図である。
【００７３】
【図６６Ａ】例示的な往路／復路の受信／伝送信号経路を示す図である。
【図６６Ｂ】例示的な往路／復路の受信／伝送信号経路を示す図である。
【００７４】
参照番号（例えば、１００）は、本明細書において図面の態様を参照するために使用される。類似する又は同じ態様は、一般的に、同じ番号を使用して示される。一群の類似する又は同じ要素は、単一の参照番号（例えば、２００）によって集合的に参照される場合があり、一方で、該群の個々の要素は、添付文字を伴う参照番号（例えば、２００ａ、２００ｂ）によって参照される場合がある。
【００７５】
図面は、網羅的であること、又は特許請求される発明を開示される特定の形態に限定することを意図しない。開示される方法及び装置は、修正及び変更が行われる場合があり、本発明は、特許請求の範囲及びその均等物だけによって限定される。
【発明を実施するための形態】
【００７６】
この詳細な説明は、以下のように構成される。第１に、衛星通信及びビーム形成を使用した無線リレー通信システムの序論が説明される。第２に、一実施例として衛星エンドツーエンドビーム形成を使用したエンドツーエンドビーム形成が全般的に、及びシステムレベルで説明されるが、エンドツーエンドビーム形成の適用は、衛星通信に限定されない。第３に、エンドツーエンドビーム形成の状況における往路及び復路データの動作が説明される。第４に、一実施例として通信衛星を使用したエンドツーエンドリレー及びそれらのアンテナが説明される。次に、遅延等化、フィーダリンク障害の除去、及びビーム加重値の計算などの関連する態様を含む、エンドツーエンドビームを形成するための地上ネットワークが説明される。最後に、異なるユーザリンク及びフィーダリンクカバレージ領域を有するエンドツーエンドビーム形成、並びに複数のカバレージ領域を有するシステムが説明される。
衛星通信
【００７７】
図１は、ハブアンドスポーク衛星通信システム１００の一実施例の説明図である。衛星は、無線リレーの一実施例としての役割を果たす。本開示の全体を通して数多く実施例が衛星又は衛星通信システムの状況で説明されるが、そのような実施例は、衛星に限定することを意図するものではなく、任意の他の適切な無線リレーを使用し、同様の様式で動作させることができる。システム１００は、地上地球局１０１と、通信衛星１０３と、ユーザ端末１０５などの地球伝送源とを含む。衛星カバレージ領域は、地上地球局又はユーザ端末などの地球伝送源又は地球受信機のいずれかから、及び／又はそれらに、衛星を通して通信することができる領域であると大まかに定義することができる。いくつかのシステムにおいて、各リンクのカバーエリア（例えば、往路アップリンクカバーエリア、往路ダウンリンクカバーエリア、復路アップリンクカバーエリア、及び復路ダウンリンクカバーエリア）は、異なり得る。往路アップリンクカバレージ領域及び復路アップリンクカバレージ領域は、集合的にアップリンク衛星カバレージ領域と称される。同様に、往路ダウンリンクカバレージ領域及び復路ダウンリンクカバレージ領域は、集合的にダウンリンク衛星カバレージ領域と称される。衛星カバーエリアは、サービスを提供している（例えば、サービス軌道にある）衛星に対してだけアクティブであるが、衛星は、地球に対する衛星の相対的な場所とは関係のない衛星アンテナパターンを有する（例えば、有するように設計することができる）ものとみなすことができる。すなわち、衛星アンテナパターンは、衛星のアンテナから伝送される（衛星のアンテナから伝送されるか、又は該アンテナによって受信される）エネルギーの分配パターンである。衛星がサービス軌道にあるときには、衛星アンテナパターンを特定の衛星カバレージ領域に照射する（該領域に伝送又はそこから受信する）。衛星カバレージ領域は、衛星アンテナパターン、衛星に関して設計された軌道の位置及び姿勢、並びに所与のアンテナゲイン閾値によって画定される。一般に、（例えば、ピークゲインから３ｄＢ、４ｄＢ、６ｄＢ、１０ｄＢの、特定の有効アンテナゲインでの）アンテナパターンと特定の物理的対象地域との交差が、そのアンテナのカバーエリアを画定する。アンテナは、特定のアンテナパターン（及び／又はカバーエリア）を提供するように設計することができ、そのようなアンテナパターンは、（例えば、分析又はシミュレーションによって）計算的に決定することができ、及び／又は（例えば、アンテナ試験範囲又は実際の使用において）試験的に測定することができる。
【００７８】
簡潔にするために、図には１つのユーザ端末１０５だけが示されているが、一般的に、システムには多数のユーザ端末１０５がある。衛星通信システム１００は、ポイントツーマルチポイントシステムとして動作する。すなわち、衛星カバレージ領域内の地球局１０１は、衛星カバレージ領域内のユーザ端末１０５のいずれかに情報を送信し、そこから情報を受信することができる。しかしながら、ユーザ端末１０５は、地球局１０１とだけ通信する。地球局１０１は、通信ネットワーク１０７から往路データを受信し、フィーダリンクモデム１０９を使用して該データを調整し、そして、往路フィーダアップリンク１１１の衛星１０３に該データを伝送する。衛星１０３は、この往路データを、往路ユーザダウンリンク（往路サービスダウンリンクとも呼ばれる）１１３のユーザ端末１０５にリレーする。いくつかの事例において、地球局１０１からの往路通信は、ユーザ端末１０５のいくつかを対象とする（例えば、情報がユーザ端末１０５にマルチキャストされる）。いくつかの事例において、地球局１０１からの往路通信は、１つのユーザ端末１０５だけを対象とする（例えば、特定のユーザ端末１０５にユニキャストされる）。ユーザ端末１０５は、復路ユーザアップリンク（復路サービスアップリンクとも呼ばれる）１１５の衛星１０３に復路データを伝送する。衛星１０３は、復路データを復路フィーダダウンリンク１１７の地球局１０１にリレーする。フィーダリンクモデム１０９は、復路データを復調し、該復路データは、通信ネットワーク１０７に転送される。この復路リンク能力は、通常、いくつかのユーザ端末１０５によって共有される。
【００７９】
図２は、米国本土にサービスを提供する衛星のビームカバレージ領域の１つの構成の一実施例を示す図である。７０本のビームが例示的な構成で示される。第１のビーム２０１は、ワシントン州の約２／３をカバーする。第１のビーム２０１に隣接する第２のビーム２０３は、第１のビーム２０１のすぐ東の領域をカバーする。第３のビーム２０５は、第１のビーム２０１の南方のオレゴン州をほぼカバーする。第４のビーム２０７は、第１のビーム２０１のほぼ南東の領域をカバーする。一般的に、隣接するビームの間には、幾らかの重なりがある。いくつかの事例では、多色（例えば、２色、３色、又は４色の再使用パターン）が使用される。４色パターンの一実施例において、ビーム２０１、２０３、２０５、２０７は、個々に割り当てられた、固有の周波数（例えば、１つ若しくは複数の周波数範囲、又は１つ若しくは２つ以上のチャネル）、及び／又はアンテナ偏波（例えば、いくつかの事例において、アンテナは、右旋円偏波（ＲＨＣＰ）又は左旋円偏波（ＬＨＣＰ）で信号を伝送するように構成することができ、他の偏波技術を利用することができる）の組み合わせである。故に、異なるビーム２０１、２０３、２０５、２０７で伝送される信号の間には、比較的小さい干渉があり得る。周波数及びアンテナ偏波のこれらの組み合わせは、次いで、繰り返し非重複「４色」再使用パターンにおいて再使用することができる。いくつかの状況において、所望の通信容量は、単色を使用して達成することができる。いくつかの事例では、ビーム及び／又は他の干渉軽減技術の中の時分割を使用することができる。
【００８０】
幾らかの限度内で、ビームをより小さい領域の中へ集束させ、したがって、ビームの数を増加させることは、より多くの周波数再使用の機会を可能にすることによって衛星のデータ容量を増加させる。しかしながら、ビームの数を増加させることは、システムの複雑さ、及び数多くの事例において、衛星の複雑さを増加させる場合がある。
【００８１】
衛星の設計における複雑さは、一般的に、より大きいサイズ、より多くの重量、及びより多くの電力消費をもたらす。衛星は、軌道の中へ打ち上げるための費用が高い。衛星を打ち上げるコストは、衛星の重量及びサイズによって部分的に決定される。加えて、衛星が現在利用できるロケット技術を使用して打ち上げられる場合には、衛星の重量及びサイズに対する絶対的な制限がある。これは、衛星に設計することができる特徴間のトレードオフに至る。更に、衛星の構成要素に提供することができる電力量が制限される。したがって、重量、サイズ、及び電力消費が、衛星の設計において考慮されるべきパラメータである。
【００８２】
本開示の全体を通して、受信アンテナ要素という用語は、電磁信号を電気信号に変換する物理的トランスデューサを指し、伝送アンテナ要素という用語は、電気信号によって励起されたときに、電磁信号を発射する物理的トランスデューサを指す。アンテナ要素としては、ホーン、隔壁偏波ホーン（例えば、異なる偏波を有する２つの組み合わせた要素として機能することができる）、多ポート多帯域ホーン（例えば、二重偏波ＬＨＣＰ／ＲＨＣＰを有するデュアルバンド２０ＧＨｚ／３０ＧＨｚ）、キャビティ付きスロット、逆Ｆ、スロット付き導波管、ビバルディ、ヘリカル、ループ、パッチ、又は任意の他のアンテナ要素の構成若しくは相互接続されたサブ要素の組み合わせ、が挙げられる。アンテナ要素は、アンテナゲインがどのように方向（又は角度）の関数として変動するのかを説明する、対応するアンテナパターンを有する。アンテナ要素はまた、カバーエリアも有し、該カバーエリアは、アンテナ要素が所望のレベルのゲイン（例えば、アンテナ要素のピークゲインに対して３ｄＢ、６ｄＢ、１０ｄＢ、又は他の値以内）を提供する、面積（例えば地球表面の一部分）又は体積（例えば、地球表面の一部分とその表面の上側の空間とを合わせたもの）に対応する。アンテナ要素のカバレージ領域は、反射器、周波数選択表面、レンズ、レードーム、及び同類のものなどの、様々な構造物によって修正することができる。本明細書で説明される衛星を含むいくつかの衛星は、各々が独立に信号を受信し、伝送することができる複数のトランスポンダを有することができる。各トランスポンダは、アンテナ要素（例えば、受信要素及び伝送要素）に結合されて、他の受信／伝送信号経路からの異なる放射パターン（アンテナパターン）を有する受信／伝送信号経路を形成して、異なるビームカバーエリアに割り当てることができる固有のビームを作成する。単一の受信／伝送信号経路を、入力及び／又は多重化装置を使用して、複数のビームにわたって共有することが一般的である。どちらの事例においても、形成することができる同時のビーム数は、一般に、衛星に展開される受信／伝送信号経路の数によって制限される。
ビーム形成
【００８３】
通信リンクのためのビーム形成は、重複カバレージ領域を有する１つ又は２つ以上のアンテナアレイの複数の要素によって伝送及び／又は受信される信号の、信号位相（又は時間遅延）及びあるときには信号振幅を調整することによって行うことができる。いくつかの事例において、いくつか又は全てのアンテナ要素は、下で説明するように、協働してエンドツーエンドビーム形成を可能にする、構成受信及び／又は伝送要素のアレイとして配設される。伝送の場合（１つ又は２つ以上のアンテナアレイの伝送要素から）、伝送信号の相対位相及びあるときには振幅は、伝送アンテナ要素によって伝送されるエネルギーを所望の場所において構成的に重畳するように調整される。この位相／振幅調整は、一般に、伝送信号に「ビーム加重値を適用する」と称される。受信の場合（１つ又は２つ以上のアンテナアレイの受信要素による）、受信信号の相対位相及びあるときには振幅は、受信アンテナ要素によって所望の場所から受信されるエネルギーがそれらの受信アンテナ要素において構成的に重畳するように調整される（すなわち、同じ又は異なるビーム加重値が適用される）。いくつかの事例において、ビーム形成器は、所望のアンテナ要素ビーム加重値を計算する。ビーム形成という用語は、いくつかの事例において、ビーム加重値の適用を指すことができる。適応ビーム形成器は、ビーム加重値を動的に計算する機能を含む。ビーム加重値を計算することは、通信チャネル特徴の直接的又は間接的な発見を必要とする場合がある。ビーム加重値の計算及びビーム加重値の適用のプロセスは、同じ又は異なるシステム要素において行うことができる。
【００８４】
アンテナビームは、異なるビーム加重値を適用することによって、操縦すること、選択的に形成すること、及び／又は別様には再構成することができる。例えば、アクティブビームの数、ビームのカバレージ領域、ビームのサイズ、ビームの相対ゲイン、及び他のパラメータは、経時的に変動させることができる。そのような融通性は、ある状況において望ましい。ビーム形成アンテナは、通常、比較的細いビームを形成することができる。細いビームは、（例えば、干渉を回避するために）一方のビームで伝送される信号と、もう一方のビームで伝送される信号とを区別することを可能にすることができる。故に、細いビームは、周波数及び偏波を、より太いビームが形成されるときよりも大きい程度で再使用することを可能にすることができる。例えば、細く形成されたビームは、重ならない２つの隣接しないカバレージ領域にサービスを提供することができる。各ビームは、右偏波及び左偏波を使用することができる。より多くの再使用は、伝送及び／又は受信されるデータの量を増加させることができる。
【００８５】
いくつかの衛星は、オンボードビーム形成（ＯＢＢＦ）を使用して、アンテナ要素のアレイを電子的に操縦する。図３は、衛星３０２が位相アレイのビームあたり複数給電（ＭＦＰＢ）のオンボードビーム形成能力を有する、衛星システム３００の説明図である。この実施例において、ビーム加重値は、地上計算センターにおいて計算され、次いで、適用のために衛星に伝送されるか、又は衛星に予め記憶される（図示せず）。図３には、フォワードリンクが示されるが、このアーキテクチャは、フォワードリンク、復路リンク、又はフォワードリンク及び復路リンクの両方に使用することができる。ビーム形成は、ユーザリンク、フィーダリンク、又は両方で利用することができる。例示されるフォワードリンクは、複数のゲートウェイ（ＧＷ）３０４のうちの１つから、１つ又は２つ以上のスポットビームカバレージ領域３０６内の複数のユーザ端末のうちの１つ又は２つ以上への信号経路である。人工衛星３０２は、受信アンテナアレイ３０７と、伝送アンテナアレイ３０９と、下方変換器（Ｄ／Ｃ）及びゲインモジュール３１１と、受信ビーム形成器３１３と、伝送ビーム形成器３１５とを有する。衛星３０２は、フィーダリンク３０８及びユーザリンク３１０にビームを形成することができる。受信アレイ３０７のＬ個の要素の各々は、Ｋ個のＧＷ  ３０４からＫ個の信号を受信する。作成されるＫ本のフィーダリンクビームの各々（例えば、１つのＧＷ  ３０４あたり１つのビーム）について、異なるビーム荷重値が、受信ビーム形成器３１３によって、（受信アンテナアレイ３０７の）Ｌ個の受信アンテナアレイ要素の各々によって受信される各信号に適用される（例えば、位相／振幅の調整が行われる）。故に、Ｌ個の受信アンテナ要素を有する受信アンテナアレイ３０７を使用して形成されるＫ本のビームについて、長さＬの異なるＫ個のビーム加重ベクトルが、Ｌ個の受信アンテナアレイ要素によって受信されるＬ個の信号に適用される。衛星３０２内の受信ビーム形成器３１３は、Ｌ個の受信アンテナアレイ要素によって受信される信号の位相／振幅を調整して、Ｋ個の受信ビーム信号を作成する。Ｋ本の受信ビームの各々は、１つのＧＷ  ３０４から信号を受信するように集束される。故に、受信ビーム形成器３１３は、Ｄ／Ｃ及びゲインモジュール３１１にＫ個の受信ビーム信号を出力する。１つのこのような受信ビーム信号が、各伝送ＧＷ  ３０４から受信される信号について形成される。
【００８６】
Ｄ／Ｃ及びゲインモジュール３１１は、Ｋ個の受信ビーム信号の各々を下方変換し、ゲインを適切に調整する。Ｋ個の信号は、Ｄ／Ｃ及びゲインモジュール３１１から出力され、伝送ビーム形成器３１５に結合される。伝送ビーム形成器３１５は、合計でＬ×Ｋ個の伝送ビーム加重値について、Ｌ個の加重値のベクトルをＫ個の信号の各々に適用して、ユーザダウンリンク３１０にＫ本のビームを形成する。
【００８７】
いくつかの事例において、衛星内では、ビームを形成するために使用される各アンテナ要素の位相及びゲインを制御するために、かなりの処理能力が必要であり得る。そのような処理能力は、衛星の複雑さを増加させる。いくつかの事例において、衛星は、地上ビーム形成（ＧＢＢＦ）によって動作させて、衛星の複雑さを低減させることができるが、それでも、細いビームを電子的に形成するという利点を提供する。
【００８８】
図４は、往路ＧＢＢＦを有する衛星通信システム４００の１つの実施例の説明図である。ＧＢＢＦは、上で説明したものに類似するＬ個の要素アレイを介して、往路ユーザリンク３１７で行われる。ユーザリンク３１７上を伝送される信号の位相／振幅は、ビームが形成されるように加重される。フィーダリンク３１９は、アンテナ３２４の各受信及び伝送アンテナ要素が１つのフィーダリンクビーム専用である、ビームあたり単一給電（ＳＦＰＢ）のスキームを使用する。
【００８９】
１つ又は複数のＧＷ  ３０４から伝送する前に、Ｋ本の往路フィーダリンクビームの各々について、伝送ビーム形成器３２１は、Ｋ個のビーム加重ベクトルのそれぞれ１つを、各々長さＬで、伝送されるＫ個の信号の各々に適用する。Ｌ個の加重値のＫ個のベクトルを決定し、該ベクトルを信号に適用することは、往路ユーザダウンリンク３１７について、Ｋ本の往路ビームを地上に形成することを可能にする。フィーダアップリンク３１９上では、Ｌ個の異なる信号の各々が、多重化装置３２３（又は同類のもの）によって、周波数分割多重化信号（ＦＤＭ）に多重化される。各ＦＤＭ信号は、ＧＷ  ３０４によって、フィーダリンク３１９上のアンテナ３２４の受信アンテナ要素の１つに伝送される。衛星３２７上のＦＤＭ受信機３２５は、アンテナ３２４から信号を受信する。アナログ−デジタル変換器（Ａ／Ｄ）３２６は、受信したアナログ信号をデジタル信号に変換する。デジタルチャネルプロセッサ３２８は、ＦＤＭ信号を逆多重化するが、該ＦＤＭ信号の各々は、伝送アンテナ３２９の伝送アンテナ要素のアレイのＬ個の要素のうちの１つを通して伝送するために、ビーム形成器３２１によって適切に加重されている。デジタルチャネルプロセッサ３２８は、信号をデジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａ）３３１に出力して、変換してアナログ形態に戻す。Ｄ／Ａ  ３３１のアナログ出力は、上方変換され、上方変換器（Ｕ／Ｃ）及びゲイン段３３０によって増幅され、そして、伝送アンテナ３２９の関連付けられる要素によって伝送される。復路ビームについては、賞賛のプロセスが逆順に起こる。このタイプのシステムにおいて、ＦＤＭフィーダリンクは、ユーザビームのＬ倍もの帯域幅を必要とし、広いデータ帯域幅を有するシステム又は多数の要素Ｌを有するシステムに対して非実用的にすることに留意されたい。
エンドツーエンドビーム形成システム
【００９０】
本明細書で説明されるエンドツーエンドビーム形成システムは、エンドツーエンドリレーを通して、エンドツーエンドビームを形成する。エンドツーエンドビーム形成システムは、ユーザ端末をデータソース／シンクと接続することができる。上で論じたビーム形成システムとは対照的に、エンドツーエンドビーム形成システムにおいて、ビーム加重値は、中央処理システム（ＣＰＳ）において計算され、エンドツーエンドビーム加重値は、（衛星においてではなく）地上ネットワーク内で適用される。エンドツーエンドビーム内の信号は、衛星アクセスノード（ＳＡＮ）とすることができるアクセスノード（ＡＮ）のアレイにおいて伝送及び受信される。上で説明したように、任意の適切なタイプのエンドツーエンドリレーをエンドツーエンドビーム形成システムで使用することができ、異なるタイプのＡＮを使用して、異なるタイプのエンドツーエンドリレーと通信することができる。「中央」という用語は、ＣＰＳが、信号の伝送及び／又は受信に関与するＡＮにアクセスすることができるという事実を指すものであり、ＣＰＳが存在する特定の地理的場所を指すものではない。ＣＰＳ内のビーム形成器は、（１）エンドツーエンドリレーへの無線信号アップリンク経路、（２）エンドツーエンドリレーを通した受信／伝送信号経路、及び（３）エンドツーエンドリレーからの無線信号ダウンリンク経路、に対応する一組のエンドツーエンドビーム加重値を計算する。ビーム加重値は、マトリックスとして数学的に表すことができる。上で論じたように、ＯＢＢＦ及びＧＢＢＦ衛星システムは、衛星上のアンテナ要素の数によって設定されるビーム加重ベクトル次元を有する。対照的に、エンドツーエンドビーム加重ベクトルは、エンドツーエンドリレー上の要素の数ではなく、ＡＮの数によって設定される次元を有する。一般に、ＡＮの数は、エンドツーエンドリレー上のアンテナ要素の数と同じではない。更に、形成されたエンドツーエンドビームは、エンドツーエンドリレーの伝送又は受信いずれかのアンテナ要素において終端されない。むしろ、エンドツーエンドビームがアップリンク信号経路、（衛星又は他の適切なエンドツーエンドリレーを介する）リレー信号経路、及びダウンリンク信号経路を有するので、形成されたエンドツーエンドビームは、効果的にリレーされる。
【００９１】
エンドツーエンドビーム形成は、ユーザリンク及びフィーダリンク（並びにエンドツーエンドリレー）を考慮するので、特定の方向に所望のエンドツーエンドユーザビーム（例えば、往路ユーザビーム又は復路ユーザビーム）を形成するために、単一組のビーム加重値だけしか必要としない。したがって、一組のエンドツーエンド往路ビーム加重値（以下、往路ビーム加重値と称される）が、ＡＮから、往路アップリンクを通して、エンドツーエンドリレーを通して、そして、往路ダウンリンクを通して伝送され、組み合わせて、エンドツーエンド往路ユーザビーム（以下、往路ユーザビームと称される）を形成する。これとは逆に、復路ユーザから、復路アップリンクを通して、エンドツーエンドリレーを通して、そして、復路ダウンリンクを通して伝送される信号は、エンドツーエンド復路ユーザビーム（以下、復路ユーザビームと称される）を形成するために、エンドツーエンド復路ビーム加重値（以下、復路ビーム加重値と称される）を有する。いくつかの条件の下では、アップリンク及びダウンリンクの特徴を区別することが非常に困難であるか、不可能であり得る。故に、形成されたフィーダリンクビーム、形成されたユーザビームの方向性、並びに個々のアップリンク及びダウンリンクの搬送波対干渉波比（Ｃ／Ｉ）は、システム設計においてもはやそれらの従来の役割を有し得ないが、それでも、アップリンク及びダウンリンクの信号対雑音比（Ｅｓ／Ｎｏ）及びエンドツーエンドのＣ／Ｉといった概念は関連し得る。
【００９２】
図５は、例示的なエンドツーエンドビーム形成システム５００の説明図である。システム５００は、地上セグメント５０２と、エンドツーエンドリレー５０３と、複数のユーザ端末５１７とを含む。地上セグメント５０２は、ＡＮエリアにわたって地理的に広がるＭ個のＡＮ  ５１５を備える。ＡＮ  ５１５は、往路アップリンク信号５２１を伝送する際に協働して、ユーザビーム５１９を形成し、復路ダウンリンク信号５２７は、合的に処理されて、復路アップリンク伝送５２５を復元する。異なる（例えば、地理的に分離された、又は別様には直交して構成された）ＡＮエリア内にあり、往路ユーザビーム及び／又は復路ユーザビームのためのエンドツーエンドビーム形成を行うために協働する一組のＡＮ  ５１５は、本明細書において「ＡＮクラスタ」と称される。いくつかの実施例では、異なるＡＮエリアの中の複数のＡＮクラスタも協働することができる。ＡＮクラスタは、「ＡＮファーム」又は「ＳＡＮファーム」とも称することができる。ＡＮ  ５１５及びユーザ端末５１７は、それらが地球上又はその近くに位置付けられ、信号の伝送及び受信の両方を行うので、問題となる特定の機能に応じて、集合的に地球受信機、地球伝送機、又は地球トランシーバと称され得る。いくつかの事例において、ユーザ端末５１７及び／又はＡＮ  ５１５は、航空機、船舶に位置付ける、地上車両に載置する、その他、を行うことができる。いくつかの事例において、ユーザ端末５１７は、地理的に分布させることができる。ＡＮ  ５１５は、地理的に分配することができる。ＡＮ  ５１５は、配信ネットワーク５１８を介して、信号を、地上セグメント５０２内のＣＰＳ  ５０５と交換する。ＣＰＳ  ５０５は、例えばインターネット、ビデオヘッドエンド、又は他のそのようなエンティティなどのデータ源（図示せず）に接続される。
【００９３】
ユーザ端末５１７は、他の近くのユーザ端末５１７（例えば、ユーザ端末５１７ａ及び５１７ｂで例示される）にグループ化することができる。いくつかの事例において、そのようなユーザ端末５１７のグループは、同じユーザビームによってサービスを提供され、同じ地理的な往路及び／又は復路ユーザビームカバレージ領域５１９内に存在する。あるユーザビームによってサービスを提供されるカバレージ領域内にユーザ端末５１７がある場合、ユーザ端末５１７は、そのユーザビーム内にある。図５には、１つのそのようなユーザビームカバレージ領域５１９だけが、２つ以上のユーザ端末５１７を有するように示されているが、いくつかの事例において、ユーザビームカバレージ領域５１９は、任意の適切な数のユーザ端末５１７を有することができる。更にまた、図５の描写は、異なるユーザビームカバレージ領域５１９の相対的サイズを示すことを意図しない。すなわち、ユーザビームカバレージ領域５１９の全てがほぼ同じサイズであり得る。代替的に、ユーザビームカバレージ領域５１９は、いくつかのユーザビームカバレージ領域５１９が他よりもはるかに大きい状態で、サイズを変動させることができる。いくつかの事例において、ＡＮ  ５１５の数は、ユーザビームカバレージ領域５１９の数に等しくない。
【００９４】
エンドツーエンドリレー５０３は、ユーザ端末５１７と、図５に示されるＡＮ  ５１５などのいくつかのネットワークアクセスノードとの間で、信号を無線でリレーする。エンドツーエンドリレー５０３は、複数の信号経路を有する。例えば、各信号経路は、少なくとも１つの受信アンテナ要素と、少なくとも１つの伝送アンテナ要素と、及び（下で詳細に論じるような）少なくとも１つのトランスポンダとを含むことができる。いくつかの事例では、複数の受信アンテナ要素が、受信反射器によって反射される信号を受信して、受信アンテナアレイを形成するように調整される。いくつかの事例では、複数の伝送アンテナ要素が、信号を伝送し、したがって、伝送アンテナアレイを形成するように調整される。
【００９５】
いくつかの事例において、エンドツーエンドリレー５０３は、衛星に提供される。他の事例において、エンドツーエンドリレー５０３は、エンドツーエンドリレー５０３が存在することができる航空機、気球、塔、水中構造物、又は任意の他の適切な構造物若しくは車両に提供される。いくつかの事例において、システムは、アップリンク及びダウンリンクについて（同じ又は異なる周波数帯域の）異なる周波数範囲を使用する。いくつかの事例において、フィーダリンク及びユーザリンクは、異なる周波数範囲である。いくつかの事例において、エンドツーエンドリレー５０３は、パッシブ又はアクティブ反射器として作用する。
【００９６】
本明細書で説明されるように、エンドツーエンドリレー５０３の様々な特徴は、エンドツーエンドビーム形成を可能にする。１つの特徴は、エンドツーエンドリレー５０３が、エンドツーエンドビーム形成システムの状況においてＡＮ  ５１５とユーザ端末５１７の間に多重経路を誘導する、複数のトランスポンダを含むことである。別の特徴は、エンドツーエンドリレー５０３のアンテナ（例えば、１つ又は２つ以上のアンテナサブシステム）が、エンドツーエンドビーム形成に貢献し、よって、適切にビーム加重された信号がエンドツーエンドリレー５０３によって誘導される多重経路を通して通信されたときに、往路及び／又は復路ユーザビームが形成されることである。例えば、往路通信中には、複数のトランスポンダの各々が、複数の（例えば、全ての）ＡＮ  ５１５から（ビーム加重）往路アップリンク信号５２１のそれぞれの重畳複合物（以下、複合入力往路信号と称される）を受信し、トランスポンダが、対応する複合信号（以下、往路ダウンリンク信号と称される）を出力する。往路ダウンリンク信号の各々は、ビーム加重往路アップリンク信号５２１の固有の複合部とすることができ、これは、エンドツーエンドリレー５０３の伝送アンテナ要素によって伝送されたときに、所望の場所（例えば、この事例では、往路ユーザビーム内の復元場所）にユーザビーム５１９を形成するように重畳する。復路エンドツーエンドビーム形成は、同じように可能になる。したがって、エンドツーエンドリレー５０３は、複数の重畳を起こさせることができ、それによって、誘導された多重経路チャネルにわたるエンドツーエンドビーム形成を可能にする。
復路データ
【００９７】
図６は、エンドツーエンド復路リンク上で復路データを搬送する信号の信号経路の例示的なモデルの説明図である。復路データは、ユーザ端末５１７からＡＮ  ５１５に流れるデータである。図６の信号は、右から左に流れる。信号は、ユーザ端末５１７によって生じる。ユーザ端末５１７は、復路アップリンク信号５２５（復路ユーザデータストリームを有する）をエンドツーエンドリレー５０３まで伝送する。Ｋ個のユーザビームカバレージ領域５１９の中のユーザ端末５１７からの復路アップリンク信号５２５は、Ｌ個の受信／伝送信号経路１７０２のアレイによって受信される。いくつかの事例において、エンドツーエンドリレー５０３のアップリンクカバレージ領域は、Ｌ個の受信アンテナ要素４０６の全てが信号を受信することができるその一組の地点によって画定される。他の事例において、リレーカバーエリアは、Ｌ個の受信アンテナ要素４０６のサブセット（例えば、２つ以上の所望の数であるが、全てよりも少ない）が信号を受信することができるその一組の地点によって画定される。同様に、いくつかの事例において、ダウンリンクカバレージ領域は、Ｌ個の伝送アンテナ要素４０９の全てが信号を確実に送信することができる一組の地点によって画定される。他の事例において、エンドツーエンドリレー５０３のダウンリンクカバレージ領域は、伝送アンテナ要素４０９のサブセットが信号を確実に送信することができるその一組の地点として画定される。いくつかの事例において、受信アンテナ要素４０６又は伝送アンテナ要素４０９のサブセットのサイズは、少なくとも４つである。他の事例において、サブセットのサイズは、６個、１０個、２０個、１００個、又は所望のシステムの性能を提供する任意の他の数である。
【００９８】
簡潔にするために、いくつかの実施例は、Ｌ個全ての受信アンテナ要素４０６が、アップリンクカバレージ領域の中の全ての地点から信号を受信し、及び／又はＬ個全ての伝送アンテナ要素４０９が、ダウンリンクカバレージ領域の中の全ての地点に伝送するように説明され、及び／又は例示される。そのような説明は、Ｌ個全ての要素がかなりの信号レベルで信号を受信及び／又は伝送することが必要であることを意図しない。例えば、いくつかの事例において、Ｌ個の受信アンテナ要素４０６のサブセットは、アップリンク信号（例えば、ユーザ端末５１７からの復路アップリンク信号５２５、又はＡＮ  ５１５からの往路アップリンク信号５２１）を受信し、よって、受信アンテナ要素４０６のサブセットは、アップリンク信号のピーク受信信号レベルに近い（例えば、最も高い信号レベルを有するアップリンク信号に対応する信号レベルよりも大幅に低くない）信号レベルでアップリンク信号を受信し、サブセットの中にないＬ個のアンテナ要素４０６の他のものは、かなり低い（例えば、アップリンク信号のピーク受信信号レベルよりもはるかに低い）レベルでアップリンク信号を受信する。いくつかの事例において、サブセットの各受信アンテナ要素によって受信されるアップリンク信号は、受信アンテナ要素４０６のいずれかによって受信される最大信号レベルの１０ｄＢ以内の信号レベルである。いくつかの事例において、サブセットは、受信アンテナ要素４０６の少なくとも１０％を含む。いくつかの事例において、サブセットは、少なくとも１０個の受信アンテナ要素４０６を含む。
【００９９】
同様に、伝送側において、Ｌ個の伝送アンテナ要素４０９のサブセットは、地球受信機にダウンリンク信号を（例えば、ＡＮ  ５１５に復路ダウンリンク信号５２７を、又はユーザ端末５１７に往路ダウンリンク信号５２２を）伝送し、よって、伝送アンテナ要素４０９のサブセットは、ダウンリンク信号のピーク伝送信号レベルに近い（例えば、最も高い受信信号レベルを有するダウンリンク信号に対応する信号レベルよりも大幅に低くない）受信信号レベルで受信機にダウンリンク信号を伝送し、サブセットの中にないＬ個の伝送アンテナ要素４０９の他のものは、かなり低い（例えば、ダウンリンク信号のピーク伝送信号レベルよりもはるかに低い）レベルで受信されるようにダウンリンク信号を伝送する。いくつかの事例において、信号レベルは、伝送アンテナ要素４０９のピークゲインに対応する信号レベルの３ｄＢ以内にある。他の事例において、信号レベルは、伝送アンテナ要素４０９のピークゲインに対応する信号レベルの６ｄＢ以内にある。更に他の事例において、信号レベルは、伝送アンテナ要素４０９のピークゲインに対応する信号レベルの１０ｄＢ以内にある。
【０１００】
いくつかの事例において、各受信アンテナ要素４０６によって受信される信号は、各受信アンテナ要素の受信アンテナパターンにおける重なりのため、同じ源（例えば、ユーザ端末５１７の１つ）において生じる。しかしながら、いくつかの事例では、ユーザ端末が位置付けられ、受信アンテナ要素の全てが信号を受信することができるとは限らない、エンドツーエンドリレーカバレージ領域内の地点があり得る。いくつかのそのような事例では、エンドツーエンドリレーカバレージ領域内にあるユーザ端末から信号を受信しない（又はできない）かなりの数の受信アンテナ要素があり得る。しかしながら、本明細書で説明されるように、エンドツーエンドリレー５０３によって多重経路を誘導することは、少なくとも２つの受信要素によって信号を受信することに依存することができる。
【０１０１】
図６に示され、下で更に詳細に論じられるように、いくつかの事例において、受信／伝送信号経路１７０２は、受信アンテナ要素４０６と、トランスポンダ４１０と、伝送アンテナ要素４０９とを備える。そのような事例において、復路アップリンク信号５２５は、それぞれの受信アンテナ要素４０６を介して、複数のトランスポンダ４１０の各々によって受信される。各受信／伝送信号経路１７０２の出力は、受信復路アップリンク信号のそれぞれの複合物に対応する復路ダウンリンク信号５２７である。復路ダウンリンク信号は、受信／伝送信号経路１７０２によって作成される。復路ダウンリンク信号５２７は、Ｍ個のＡＮ  ５１５のアレイに伝送される。いくつかの事例において、ＡＮ  ５１５は、エンドツーエンドリレーカバーエリアの全体を通して、地理的に分布した場所（例えば、受信又は復元場所）に配置される。いくつかの事例において、各トランスポンダ４１０は、受信アンテナ要素４０６のそれぞれ１つを伝送アンテナ要素４０９のそれぞれ１つに結合させる。故に、ユーザビームカバレージ領域５１９の中に位置付けられるユーザ端末５１７から特定のＡＮ  ５１５への、Ｌ個の異なる信号の進路がある。これは、ユーザ端末５１７とＡＮ  ５１５との間にＬ個の経路を作成する。１つのユーザ端末５１７と１つのＡＮ  ５１５と間のＬ個の経路は、集合的にエンドツーエンド復路多重経路チャネル１９０８と称される（図８を参照されたい）。故に、ユーザビームカバーエリア５１９内の伝送場所から、Ｌ個のトランスポンダ４１０を通して、復路アップリンク信号５２５を受信することは、トランスポンダ４１０の１つから（すなわち、Ｌ個の並置された通信経路を通して）各々が伝送される、Ｌ個の復路ダウンリンク信号５２７を作成する。各エンドツーエンド復路多重経路チャネル１９０８は、アップリンク放射マトリックスのベクトルＡｒ、ペイロードマトリックスＥ、及びダウンリンク放射マトリックスのベクトルＣｔと関連付けられる。アンテナ要素のカバーパターンのため、いくつかの事例において、Ｌ個の経路のうちのいくつかは、比較的少ないエネルギー（例えば、６ｄＢ、１０ｄＢ、２０ｄＢ、３０ｄＢ、又は他の経路よりも少ない任意の他の適切な電力比）を有することに留意されたい。復路ダウンリンク信号５２７の重畳されたもの１７０６は、ＡＮ  ５１５の各々（例えば、Ｍ個の地理的に分布した受信又は復元場所）で受信される。各復路ダウンリンク信号５２７は、複数の伝送復路ダウンリンク信号５２７の重畳を備え、それぞれの複合復路信号をもたらす。それぞれの複合復路信号は、復路ビーム形成器５３１に結合される（図５及び図２９を参照されたい）。
【０１０２】
図７は、ユーザビームカバレージ領域５１９内に位置付けられる１つのユーザ端末５１７からＡＮ  ５１５への、例示的なエンドツーエンドリターンリンク５２３を例示する。ユーザ端末５１７から伝送される復路アップリンク信号５２５は、エンドツーエンドリレー５０３上のＬ個の受信アンテナ要素４０６のアレイによって受信される（例えば、又はＬ個の受信アンテナ要素４０６のサブセットによって受信される）。
【０１０３】
Ａｒは、Ｌ×Ｋ個の復路アップリンク放射マトリックスである。復路アップリンク放射マトリックスの値は、ユーザビームカバレージ領域５１９の中の基準場所からエンドツーエンドリレー受信アンテナ要素４０６への信号経路をモデル化する。例えば、ＡｒＬ，１は、１番目のユーザビームカバレージ領域５１９の中の基準場所からＬ番目の受信アンテナ要素への復路アップリンク放射マトリックス（すなわち、経路の振幅及び位相）の１つの要素の値である。いくつかの事例では、復路アップリンク放射マトリックスＡｒの全ての値が非ゼロであり得る（例えば、基準場所から受信アンテナアレイの受信アンテナ要素の各々へのかなりの信号経路がある）。
【０１０４】
Ｅ（次元Ｌ×Ｌ）は、ペイロードマトリックスであり、また、受信アンテナ要素４０６から伝送アンテナ要素４０９への経路のモデル（振幅及び位相）を提供する。エンドツーエンドリレー５０３の「ペイロード」は、本明細書で使用するときに、一般に、エンドツーエンドリレー５０３の一組の構成要素を含み、該一組の構成要素は、信号通信がエンドツーエンドリレー５０３によって受信され、そこを通して中継され、そして、そこから伝送されるときに、該信号通信に影響を及ぼし、及び／又はそれによって影響を及ぼされる。例えば、エンドツーエンドリレーペイロードは、アンテナ要素、反射器、トランスポンダ、その他、を含むことができるが、エンドツーエンドリレーは、バッテリ、太陽電池、センサ、及び／又は（通常に動作したときに信号に影響を及ぼさないので）ペイロードの一部として本明細書で考慮されない他の構成要素を更に含むことができる。ペイロードとしての一組の構成要素の考慮事項は、（単一のペイロードマトリックスＥとして）エンドツーエンドリレーの全体的な影響を数学的にモデル化することを可能にすることができることである。各受信アンテナ要素４０６から各対応する伝送アンテナ要素４０９への支配的な経路は、ペイロードマトリックスＥの対角上にある値によってモデル化される。受信／伝送信号経路の間にいかなるクロストークもないとすれば、ペイロードマトリックスの非対角値は、ゼロである。いくつかの事例において、クロストークは、ゼロでない場合がある。信号経路を互いに分離することで、クロストークが最小になる。いくつかの事例において、クロストークがごく僅かであるので、ペイロードマトリックスＥは、対角マトリックスによって推定することができる。いくつかの事例において、数学的な複雑さを低減させるために、及び／又は他の理由で、ペイロードマトリックスの非対角値に対応する何らかの信号の影響がある場合であっても、そうした値（又は任意の他の適切な値）をゼロとして扱うことができる。
【０１０５】
Ｃｔは、Ｍ×Ｌ個のダウンリンク放射マトリックスである。復路ダウンリンク放射マトリックスの値は、伝送アンテナ要素４０９からＡＮ  ５１５への信号経路をモデル化する。例えば、Ｃｔ３，２は、２番目の伝送アンテナ要素４０９ｂから３番目のＡＮ  ５１５ｃへの復路ダウンリンク放射マトリックス（例えば、経路のゲイン及び位相）の値である。いくつかの事例では、ダウンリンク放射マトリックスＣｔの全ての値が非ゼロであり得る。いくつかの事例において、ダウンリンク放射マトリックスＣｔの値のいくつかは、本質的にゼロである（例えば、伝送アンテナアレイの対応する伝送アンテナ要素４０９によって確立されるアンテナパターンは、伝送アンテナ要素４０９が、ＡＮ  ５１５のいくつかに有用な信号を伝送しない程度である）。
【０１０６】
図７で分かるように、特定のユーザビームカバレージ領域５１９の中のユーザ端末５１７から特定のＡＮ  ５１５へのエンドツーエンド復路多重経路チャネルは、Ｌ個の異なる経路の加算である。エンドツーエンド復路多重経路チャネルは、エンドツーエンドリレーのトランスポンダ４１０を通して、Ｌ個の固有の経路によって誘導される多重経路を有する。多くの多重経路チャネルと同様に、経路の振幅及び位相は、好都合に（構築的に）加算して、高いエンドツーエンドチャネルゲインを生成するか、又は不都合に（破壊的に）低いエンドツーエンドチャネルゲインを生成することができる。ユーザ端末とＡＮとの間の異なる経路の数Ｌが多いときに、エンドツーエンドチャネルゲインは、振幅のレイリー分布を有し得る。そのような分配に関しては、ユーザ端末５１７からＡＮ  ５１５へのチャネルゲインの平均レベルを２０ｄＢ以上下回る、特定のユーザ端末５１７から特定のＡＮ  ５１５への幾らかのエンドツーエンドチャネルゲインが見られることも珍しくない。このエンドツーエンドビーム形成システムは、任意のユーザ端末から任意のＡＮへのエンドツーエンド経路の多重経路環境を意図的に誘導する。
【０１０７】
図８は、ユーザビームカバレージ領域５１９からＡＮ  ５１５への全てのエンドツーエンド復路多重経路チャネルの例示的なモデルの簡略図である。エンドツーエンド復路リンクには、Ｍ×Ｋ個のそのようなエンドツーエンド復路多重経路チャネルがある（すなわち、Ｋ個のユーザビームカバーエリア５１９の各々からＭ個）。チャネル１９０８は、１つのユーザビームカバレージ領域５１９の中のユーザ端末を、Ｌ個の異なる受信／伝送信号経路１７０２を通じて１つのＡＮ  ５１５に接続し、各経路は、リレーのＬ個の受信／伝送信号経路（及び関連付けられるトランスポンダ）のうちの異なる１つを経由する。この効果は、本明細書において「多重経路」と称されるが、この多重経路は、本明細書の多重経路がＬ個の受信／伝送信号経路によって意図的に誘導される（そして、本明細書で説明されるように、影響を及ぼされる）ので、従来の（例えば、モバイルラジオ又は多重入力多重出力（ＭＩＭＯ）システムにおける）多重経路と異なる。特定のユーザビームカバレージ領域５１９内のユーザ端末５１７から生じるＭ×Ｋ個のエンドツーエンド復路多重経路チャネルの各々は、エンドツーエンド復路多重経路チャネルによってモデル化することができる。各々のそのようなエンドツーエンド復路多重経路チャネルは、ユーザビームカバレージ領域５１９内の基準（又は復元）場所からＡＮ  ５１５の１つまでである。
【０１０８】
Ｍ×Ｋ個のエンドツーエンド復路多重経路チャネル１９０８の各々は、個々にモデル化して、Ｍ×Ｋ個の復路チャネルマトリックスＨｒｅｔの対応する要素を計算することができる。復路チャネルマトリックスＨｒｅｔは、Ｍ個に等しい次元数を各々が有するＫ個のベクトルを有し、よって、各ベクトルは、Ｋ個のユーザビームカバレージ領域のうちの１つの中の基準場所と、Ｍ個のＡＮ  ５１５との間の多重経路通信のためのエンドツーエンド復路チャネルゲインをモデル化する。各エンドツーエンド復路多重経路チャネルは、Ｌ個のトランスポンダ４１０を介して、Ｍ個のＡＮ  ５１５のうちの１つを、Ｋ本の復路ユーザビームのうちの１つの中の基準場所と結合させる（図７を参照されたい）。いくつかの事例では、エンドツーエンドリレー５０３上のＬ個のトランスポンダ４１０のサブセットだけを使用して、エンドツーエンド復路多重経路チャネルを作成する（例えば、かなりのエネルギーをエンドツーエンド復路多重経路チャネルに貢献させることによって、サブセットだけが、信号経路の中にあるとみなす）。いくつかの事例において、ユーザビームの数Ｋは、エンドツーエンド復路多重経路チャネルの信号経路の中にあるトランスポンダの数Ｌよりも多い。更に、いくつかの事例において、ＡＮの数Ｍは、エンドツーエンド復路多重経路チャネル１９０８の信号経路の中にあるトランスポンダの数Ｌよりも多い。一実施例において、復路チャネルマトリックスＨｒｅｔの要素Ｈｒｅｔ４，２は、第２のユーザビームカバレージ領域１９０３の中の基準場所から第４のＡＮ  １９０１へのチャネルと関連付けられる。マトリックスＨｒｅｔは、マトリックスＣｔ×Ｅ×Ａｒの積としてエンドツーエンドチャネルをモデル化する（図６を参照されたい）。Ｈｒｅｔの各要素は、１つのエンドツーエンド復路多重経路チャネル１９０８のエンドツーエンドゲインをモデル化する。チャネルの多重経路の性質のため、チャネルは、深いフェードを受け得る。復路ユーザビームは、ＣＰＳ  ５０５によって形成することができる。ＣＰＳ  ５０５は、これらのＭ×Ｋ個の信号経路のモデルに基づいて復路ビーム加重値を計算し、復路ビーム加重値を複数の複合復路信号に適用することによって復路ユーザビームを形成し、各加重値は、１つのユーザビームカバレージ領域の中のユーザ端末５１７を複数のＡＮ  ５１５のうちの１つと結合させる各エンドツーエンド復路多重経路チャネルについて計算される。いくつかの事例では、複合復路信号を受信する前に復路ビーム加重値が計算される。Ｋ個のユーザビームカバレージ領域５１９の各々からＭ個のＡＮ  ５１５へは、１つのエンドツーエンド復路リンクがある。Ｍ個のＡＮ  ５１５によって受信される信号の各々の加重（すなわち、複雑な相対位相／振幅）は、地上セグメント５０２内のＣＰＳ  ５０５のビーム形成能力を使用して、そうした信号を組み合わせて、復路ユーザビームを形成することを可能にする。ビーム加重マトリックスの計算は、下でより詳細に説明されるように、各エンドツーエンド復路多重経路チャネル１９０８にどのように加重して、複数の復路ユーザビームを形成するのかを決定するために使用される。ユーザビームは、一方のエンドツーエンドリレー��ンテナ要素によって伝送される信号の位相及び振幅に対する、もう一方のエンドツーエンドリレーアンテナ要素によって伝送される信号の相対位相及び振幅を直接調整することによって形成されない。むしろ、ユーザビームは、Ｍ×Ｋ個のチャネルマトリックスと関連付けられる加重値をＭ個のＡＮ信号に適用することによって形成される。受信経路の多様性、単一の伝送機（ユーザ端末）を複数の受信機（ＡＮ）に提供して、意図的に誘導された多重経路チャネルの存在下で、任意のユーザ端末からの情報の伝送を成功させることを可能にする、複数のＡＮである。
往路データ
【０１０９】
図９は、エンドツーエンド往路リンク５０１上で往路データを搬送する信号の信号経路の例示的なモデルの説明図である。往路データは、ＡＮ  ５１５からユーザ端末５１７に流れるデータである。この図において、信号は、右から左に流れる。信号は、エンドツーエンドリレー５０３のフットプリントの中に位置付けられるＭ個のＡＮ  ５１５によって生じる。Ｋ個のユーザビームカバレージ領域５１９がある。各ＡＮ  ５１５からの信号は、Ｌ個の受信／伝送信号経路２００１によってリレーされる。
【０１１０】
受信／伝送信号経路２００１は、ユーザビームカバレージ領域５１９の中のユーザ端末５１７に、リレーされた信号を伝送する。故に、特定のＡＮ  ５１５から、ユーザビームカバレージ領域５１９の中に位置付けられるユーザ端末５１７への、Ｌ個の異なる信号の進路があり得る。これは、各ＡＮ  ５１５と各ユーザ端末５１７との間にＬ個の経路を作成する。アンテナ要素のカバレージパターンのため、Ｌ個の経路のうちのいくつかは、他の経路よりも少ないエネルギーを有し得ることに留意されたい。
【０１１１】
図１０は、エンドツーエンドリレー５０３を介して、地理的に分布した場所の複数のアクセスノードを、（例えば、ユーザビームカバーエリア５１９内の復元場所に位置付けられる）ユーザビームの中のユーザ端末５１７と結合させる、例示的なエンドツーエンド往路リンク５０１を例示する。いくつかの事例では、往路アップリンク信号を発生させる前に、往路データ信号がビーム形成器において受信される。複数の往路アップリンク信号は、ビーム形成器において発生され、複数のＡＮ  ５１５に通信される。例えば、各ＡＮ  ５１５は、そのＡＮ  ５１５に対応するビーム加重値に従って発生される固有の（ビーム加重）往路アップリンク信号を受信する。各ＡＮ  ５１５は、Ｍ個のアップリンクのうちの１つを介して、往路アップリンク信号を伝送する出力を有する。各往路アップリンク信号は、往路ユーザビームと関連付けられる往路データ信号を備える。往路データ信号は、ユーザビームによってサービスを提供されるユーザ端末５１７によって受信されることを意図するので、往路ユーザビームと「関連付けられる」。いくつかの事例において、往路データ信号は、２つ以上のユーザデータストリームを備える。ユーザデータストリームは、時分割又は周波数分割多重化、その他、などによって、共に多重化することができる。いくつかの事例において、各ユーザデータストリームは、同じ往路ユーザビーム内の複数のユーザ端末のうちの１つ又は２つ以上に伝送するためのものである。
【０１１２】
下で更に詳細に論じられるように、各往路アップリンク信号は、ＡＮ  ５１５のそのそれぞれの送信によって、時間同期した様式で伝送される。ＡＮ  ５１５から伝送される往路アップリンク信号５２１は、エンドツーエンドリレー５０３上の受信アンテナ要素４０６を介して、エンドツーエンドリレー５０３上の複数のトランスポンダ４１０によって受信される。地理的に分配された場所から受信される往路アップリンク信号５２１の重畳５５０は、複合入力往路信号５４５を作成する。各トランスポンダ４１０は、複合入力往路信号５４５を同時に受信する。しかしながら、各トランスポンダ４１０は、各トランスポンダ４０１と関連付けられる受信アンテナ要素４０６の場所の違いのため、僅かに異なるタイミングで信号を受信する。
【０１１３】
Ｃｒは、Ｌ×Ｍ個の往路アップリンク放射マトリックスである。往路アップリンク放射マトリックスの値は、ＡＮ  ５１５から受信アンテナ要素４０６への信号経路（振幅及び位相）をモデル化する。Ｅは、Ｌ×Ｌ個のペイロードマトリックスであり、受信アンテナ要素４０６から伝送アンテナ要素４０９へのトランスポンダの信号経路のモデルを提供する。複数のトランスポンダのうちの対応する１つを通した、各受信アンテナ要素４０６から各対応する伝送アンテナ要素４０９への直接経路ゲインは、ペイロードマトリックスの対角値によってモデル化される。復路リンクに関して上で述べたように、アンテナ要素の間にいかなるクロストークもないとすれば、ペイロードマトリックスの非対角要素は、ゼロである。いくつかの事例において、クロストークは、ゼロでない場合がある。信号経路を互いに分離することで、クロストークが最小になる。この実施例において、トランスポンダ４１０の各々は、受信アンテナ要素４０６のそれぞれ１つを伝送アンテナ要素４０９のそれぞれ１つに結合させる。故に、トランスポンダ４１０の各々から出力される往路ダウンリンク信号５２２は、伝送アンテナ要素４０９を介して、複数のトランスポンダ４１０（図９を参照されたい）の各々によって伝送され、よって、往路ダウンリンク信号５２２は、（所望の地理的復元場所において構築的に、及び破壊的に重畳して、ビームを形成することによって）往路ユーザビームを形成する。いくつかの事例では、ユーザビームカバレージ領域５１９内でそれぞれ一組のユーザ端末５１７にサービスを提供する地理的ユーザビームカバレージ領域５１９に各々が対応する、複数のユーザビームが形成される。第１の伝送アンテナ要素４０９ａ（図１０を参照されたい）から第１のユーザビームカバレージ領域５１９の中の基準（又は復元）場所への経路は、往路ダウンリンク放射マトリックスのＡｔ１，１の値で与えられる。復路リンクに関して述べたように、このエンドツーエンドビーム形成システムは、任意のＡＮ  ５１５から任意のユーザ端末５１７へのエンドツーエンド経路の多重経路環境を意図的に誘導する。いくつかの事例において、伝送アンテナ要素４０９のサブセットは、かなりのエネルギーによってユーザ端末５１７に往路ダウンリンク信号５２２を伝送する。ユーザ端末５１７（又は、より一般に、受信及び／又は復元のためのユーザビームカバレージ領域５１９の中の受信又は復元場所）は、複数の往路ダウンリンク信号５２２を受信し、受信した複数の往路ダウンリンク信号５２２から、往路データ信号の少なくとも一部分を復元する。伝送された往路ダウンリンク信号５２２は、サブセット内の伝送アンテナ要素４０９によって伝送される他の信号のいずれかからの最大信号レベルの１０ｄＢ以内である信号レベルで、ユーザ端末５１７によって受信することができる。いくつかの事例において、伝送アンテナ要素のサブセットは、エンドツーエンドリレー５０３に存在する複数の伝送アンテナ要素の少なくとも１０％を含む。いくつかの事例において、伝送アンテナ要素のサブセットは、何個の伝送アンテナ要素４０９がエンドツーエンドリレー５０３に存在するかにかかわらず、少なくとも１０個の伝送アンテナ���素を含む。１つの事例において、複数の往路ダウンリンク信号を受信することは、複数の往路ダウンリンク信号の重畳５５１を受信することを含む。
【０１１４】
図１１は、Ｍ個のＡＮ  ５１５からＫ個のユーザビームカバレージ領域５１９への全てのエンドツーエンド往路多重経路チャネル２２０８のモデルの簡略説明図である。図１１に示されるように、各ＡＮ  ５１５を各ユーザビームカバレージ領域５１９に結合させる、エンドツーエンド往路多重経路チャネル２２０８がある。１つのＡＮ  ５１５から１つのユーザビームカバレージ領域５１９への各チャネル２２０８は、複数のトランスポンダを通してＡＮ  ５１５からユーザビームカバレージ領域５１９へのＬ個の固有の経路の結果として誘導される多重経路を有する。したがって、Ｋ×Ｍ個の多重経路チャネル２２０８は、個々にモデル化されることができ、各々のモデルは、Ｋ×Ｍ個の往路チャネルマトリックスＨｆｗｄの要素としての役割を果たす。往路チャネルマトリックスＨｆｗｄは、Ｋ個に等しい次元数を各々が有するＭ個のベクトルを有し、よって、各ベクトルは、Ｍ個のＡＮ  ５１５のそれぞれ１つと、Ｋ個の往路ユーザビームカバレージ領域の中の基準（又は復元）場所との間の多重経路通信のエンドツーエンド往路ゲインをモデル化する。各エンドツーエンド往路多重経路チャネルは、Ｌ個のトランスポンダ４１０を介して、Ｍ個のＡＮ  ５１５のうちの１つを、Ｋ個の往路ユーザビームのうちの１つによってサービスを提供されるユーザ端末５１７と結合させる（図１０を参照されたい）。いくつかの事例において、エンドツーエンドリレー５０３上のＬ個のトランスポンダ４１０のサブセットだけが、エンドツーエンド往路多重経路チャネルを作成するために使用される（すなわち、エンドツーエンド往路多重経路チャネルの信号経路の中にある）。いくつかの事例において、ユーザビームの数Ｋは、エンドツーエンド往路多重経路チャネルの信号経路の中にあるトランスポンダの数Ｌよりも多い。更に、いくつかの事例において、ＡＮの数Ｍは、エンドツーエンド往路多重経路チャネルの信号経路の中にあるトランスポンダの数Ｌよりも多い。
【０１１５】
Ｈ−ｆｗｄは、マトリックスＡｔ×Ｅ×Ｃｒの積としてエンドツーエンド往路リンクを表すことができる。Ｈｆｗｄの各要素は、経路の多重経路の性質のため、エンドツーエンド往路ゲインであり、深いフェードを受け得る。適切なビーム加重値は、地上セグメント５０２内のＣＰＳ  ５０５によって、複数のエンドツーエンド往路多重経路チャネル２２０８の各々について計算して、一組のＭ個のＡＮ  ５１５から各ユーザビームカバレージ領域５１９への往路ユーザビームを形成することができる。複数のＡＮ  ５１５は、複数の伝送機（ＡＮ）を使用することによって伝送経路のダイバーシティを単一の受信機（ユーザ端末）に提供して、意図的に誘導された多重経路チャネルの存在下で、任意のユーザ端末５１７への情報の伝送を成功させることを可能にする。
組み合わせた往路及び復路データ
【０１１６】
図１２は、往路及び復路通信をサポートする例示的なエンドツーエンドリレーを例示する。いくつかの事例において、同じエンドツーエンドリレー信号経路（例えば、一組の受信アンテナ要素、トランスポンダ、及び伝送アンテナ要素）を、エンドツーエンド往路リンク５０１及びエンドツーエンド復路リンク５２３に使用することができる。いくつかの他の事例としては、受信及び伝送アンテナ要素を共有する場合もあれば、しない場合もある、往路リンクトランスポンダ及び復路リンクトランスポンダが挙げられる。いくつかの事例において、システム１２００は、同じ一般の地理的領域１２０８（例えば、特定の州、国全体、領域、可視領域全体、又は任意の他の適切な地理的領域１２０８）の中に位置付けられる、複数のＡＮと、ユーザ端末とを有する。単一のエンドツーエンドリレー１２０２（衛星又は任意の他の適切なエンドツーエンドリレー上に配置される）は、ＡＮから往路アップリンク信号５２１を受信し、ユーザ端末に往路ダウンリンク信号５２２を伝送する。代替の時間に、又は代替の周波数で、エンドツーエンドリレー１２０２はまた、ユーザ端末から復路アップリンク信号５２５を受信し、ＡＮに復路ダウンリンク信号５２７を伝送する。いくつかの事例において、エンドツーエンドリレー１２０２は、時間領域二重化、周波数領域二重化、及び同類のものなどの技術を使用して、往路データと復路データとの間で共有される。いくつかの事例において、往路データと復路データとの間の時間領域二重化は、同じ周波数範囲を使用し、往路データは、復路データを伝送するために使用される時間間隔と異なる（重ならない）時間間隔の間に伝送される。いくつかの事例において、周波数領域二重化によって、異なる周波数が、往路データ及び復路データに使用され、それによって、往路データ及び復路データの同時の不干渉伝送を可能にする。
【０１１７】
図１３は、２つの部分に分割されているアップリンク周波数範囲の説明図である。この範囲のより低い周波数（左）部分は、往路アップリンクに割り当てられ、この範囲のより高い周波数（右）部分は、復路アップリンクに割り当てられる。アップリンク範囲は、往路データ又は復路データのいずれかの複数の部分に分割することができる。
【０１１８】
図１４は、時分割多重化される往路データ及び復路データの説明図である。データフレーム期間が示され、該期間において、往路データは、フレームの最初の時間間隔の間に輸送され、一方で、復路データは、フレームの最後の時間間隔の間に輸送される。エンドツーエンドリレーは、第１の（往路）受信時間間隔の間に１つ又は２つ以上のアクセスノードから受信し、第１の受信時間間隔と重ならない第２の（復路）受信時間間隔の間に１つ又は２つ以上のユーザ端末から受信する。エンドツーエンドリレーは、第１の（往路）伝送時間間隔の間に１つ又は２つ以上のユーザ端末に伝送し、第１の受信時間間隔と重ならない第２の（復路）伝送時間間隔の間に１つ又は２つ以上のアクセスノードに伝送する。データフレームは、繰り返すことができ、又は動的に変化させることができる。フレームは、往路データ及び復路データのために、複数の（例えば、隣接しない）部分に分割することができる。
エンドツーエンドビーム形成衛星
【０１１９】
いくつかの事例において、エンドツーエンドリレー５０３は、衛星上に実現され、よって、衛星は、ＡＮ（そのような事例では、衛星アクセスノード（ＳＡＮ）と称することができる）からユーザ端末に、及びその逆に信号をリレーするために使用される。いくつかの事例において、衛星は、静止軌道にある。エンドツーエンドリレーとして動作する例示的な人工衛星は、受信アンテナ要素のアレイと、伝送アンテナ要素のアレイと、受信アンテナ要素を伝送アンテナ要素に接続するいくつかのトランスポンダとを有する。アレイは、従来の単一リンクの位相アレイアンテナに類似する、重複アンテナ要素カバレージ領域を有する多数のアンテナ要素を有する。それは、先に説明した多重経路環境を作成する、伝送アンテナ要素及び受信アンテナ要素の両方の重複アンテナ要素カバレージ領域である。いくつかの事例において、対応するアンテナ要素によって確立されるアンテナパターン、及び重複アンテナ要素カバーエリアをもたらすもの（例えば、重複構成要素ビームアンテナパターン）は、同一である。本開示の目的で、「同一の」という用語は、空間内の所与の一組にわたって本質的に同じ電力分配に従うことを意味し、アンテナ要素を、空間の中の地点を位置付けるための基準地点に利用する。完全に同一にすることは、非常に難しい。したがって、一方のパターンからもう一方への比較的少ない偏差を有するパターンは、「同一の」パターンの範囲内である。他の事例において、受信構成要素ビームアンテナパターンは、同一でない場合があり、実際には、かなり異なる場合がある。しかしながら、そのようなアンテナパターンは、それでも重複アンテナ要素カバレージ領域をもたらすことができるが、結果として生じるカバレージ領域は、同一にならない。
【０１２０】
アンテナタイプとしては、アレイ給電反射器、共焦点アレイ、直接放射アレイ、及び他の形態のアンテナアレイが挙げられるが、これらに限定されない。各アンテナは、１つ又は２つ以上の反射器などの、信号の受信及び／又は伝送を支援するための追加的な光学的構成要素を含むシステムとすることができる。いくつかの事例において、衛星は、システムタイミング調整及びビーム形成較正を支援する構成要素を含む。
【０１２１】
図１５は、エンドツーエンドリレー５０３として使用することができる例示的な人工衛星１５０２の線図である。いくつかの事例において、衛星１５０２は、アレイ給電反射器伝送アンテナ４０１と、アレイ給電反射器受信アンテナ４０２とを有する。受信アンテナ４０２は、受信反射器（図示せず）と、受信アンテナ要素４０６のアレイとを備える。受信アンテナ要素４０６は、受信反射器によって照射される。伝送アンテナ４０１は、伝送反射器（図示せず）と、伝送アンテナ要素４０９のアレイとを備える。伝送アンテナ要素４０９は、伝送反射器に照射するように配設される。いくつかの事例では、受信及び伝送の両方に同じ反射器が使用される。いくつかの事例では、アンテナ要素の１つのポートが受信に使用され、別のポートが伝送に使用される。いくつかのアンテナは、異なる偏波の信号を区別する能力を有する。例えば、アンテナ要素は、右旋円偏波（ＲＨＣＰ）受信、左旋円偏波（ＬＨＣＰ）受信、ＲＨＣＰ伝送、及びＬＨＣＰ伝送のための４つの導波管ポートをそれぞれ含むことができる。いくつかの事例では、システムの容量を増加させるために二重偏波を使用することができ、他の事例では、（例えば、異なる偏波を使用する他のシステムとの）干渉を低減させるために単一偏波を使用することができる。
【０１２２】
例示的な衛星１５０２はまた、複数のトランスポンダ４１０も備える。トランスポンダ４１０は、１つの受信アンテナ要素４０６からの出力を伝送アンテナ要素４０９の入力に接続する。いくつかの事例において、トランスポンダ４１０は、受信した信号を増幅する。各受信アンテナ要素は、固有の受信信号を出力する。いくつかの事例において、受信アンテナ要素４０６のサブセットは、復路リンク信号の事例でのユーザ端末５１７又は往路リンク信号の事例でのＡＮ  ５１５などの、地球伝送機から信号を受信する。これらの事例のうちのいくつかにおいて、受信信号のためのサブセットにおける各受信アンテナ要素のゲインは、比較的小さい範囲内である。いくつかの事例において、その範囲は、３ｄＢである。他の事例において、その範囲は、６ｄＢである。更に他の事例において、その範囲は、１０ｄＢである。故に、衛星は、衛星の複数の受信アンテナ要素４０６の各々において信号を受信し、地球伝送機から通信信号が生じ、よって、受信アンテナ要素４０６のサブセットは、受信アンテナ要素４０６のピークゲインに対応する信号レベルよりも大幅に少なくない信号レベルで、通信信号を受信する。
【０１２３】
いくつかの事例では、少なくとも１０個のトランスポンダ４１０が、衛星１５０２内に提供される。他の事例では、少なくとも１００のトランスポンダ４１０が衛星１５０２内に提供される。更に別の事例において、極性あたりのトランスポンダの数は、２、４、８、１６、３２、６４、１２８、２５６、５１２、１０２４個の範囲、又は中間若しくはそれ以上の数とすることができる。いくつかの事例において、トランスポンダ４１０は、低雑音増幅器（ＬＮＡ）４１２と、周波数変換器及び関連付けられるフィルタ４１４と、電力増幅器（ＰＡ）４２０とを含む。アップリンク周波数及びダウンリンク周波数が同一であるいくつかの事例において、トランスポンダは、周波数変換器を含まない。他の事例では、複数の受信アンテナ要素が第１の周波数で動作する。各受信アンテナ要素４０６は、１つのトランスポンダ４１０と関連付けられる。受信アンテナ要素４０６は、ＬＮＡ  ４１２の入力に結合される。故に、ＬＮＡは、トランスポンダ４１０と関連付けられる受信アンテナ要素によって提供される固有の受信信号を独立に増幅する。いくつかの事例において、ＬＮＡ  ４１２の出力は、周波数変換器４１４に結合される。周波数変換器４１４は、増幅信号を第２の周波数に変換する。
【０１２４】
トランスポンダの出力は、伝送アンテナ要素の関連付けられる１つに結合される。これらの実施例では、トランスポンダ４１０と、関連付けられる受信アンテナ要素４０６と、関連付けられる伝送アンテナ要素４０９との間には、１対１の関係があり、よって、各受信アンテナ要素４０６の出力は、唯一のトランスポンダの入力に接続され、そのトランスポンダの出力は、唯一の伝送アンテナ要素の入力に接続される。
【０１２５】
図１６は、例示的なトランスポンダ４１０の説明図である。トランスポンダ４１０は、上で説明したように、エンドツーエンドリレー５０３のトランスポンダの一実施例とすることができる、（例えば、図１５の衛星１５０２）。この実施例において、トランスポンダは、ＬＮＡ  ４１２、周波数変換器及び関連付けられるフィルタ４１４、並びにトランスポンダ４１０の電力増幅器（ＰＡ）に加えて、位相シフタ４１８を含む。図１６に例示されるように、例示的なトランスポンダ４１０はまた、位相シフトコントローラ４２７とも結合させることができる。例えば、位相シフトコントローラ４２７は、エンドツーエンドリレー５０３のトランスポンダのいくつか又は全ての各々に（直接的又は間接的に）結合させることができ、よって、位相シフトコントローラ４２７は、各トランスポンダについて位相を個々に設定することができる。位相シフタは、例えば、下で論じられるように、較正に有用であり得る。
アンテナ
【０１２６】
多重経路環境を作成するために、アンテナ要素カバレージ領域は、同じ極性、周波数、及びタイプの（それぞれ伝送又は受信の）少なくとも１つの他のアンテナ要素のアンテナ要素カバレージ領域と重ねることができる。いくつかの事例では、複数の受信構成要素ビームアンテナパターンが、同じ受信偏波及び受信周波数（例えば、共通の受信周波数の少なくとも一部を有する）で動作可能であり、互いに重なる。例えば、いくつかの事例では、受信構成要素ビームアンテナパターンの少なくとも２５％が、同じ受信偏波及び受信周波数（例えば、共通の受信周波数の少なくとも一部を有する）で動作可能であり、受信アンテナ要素の少なくとも５つの他の受信構成要素ビームアンテナパターンと重なる。同様に、いくつかの事例では、伝送構成要素ビームアンテナパターンの少なくとも２５％が、同じ伝送偏波及び伝送周波数（例えば、共通の伝送周波数の少なくとも一部を有する）で動作可能であり、少なくとも５つの他の伝送構成要素ビームアンテナパターンと重なる。重なりの量は、システムによって異なる。いくつかの事例では、受信アンテナ要素４０６の少なくとも１つが、同じ受信周波数（例えば、共通して受信周波数の少なくとも一部を有する）及び同じ受信偏波で動作可能である、他の受信アンテナ要素４０６のアンテナパターンと重なる、構成要素ビームアンテナパターンを有する。したがって、複数の受信アンテナ要素のうちの少なくともいくつかは、同じ源から同じ信号を受信することができる。同様に、伝送アンテナ要素４０９の少なくとも１つが、同じ伝送周波数（例えば、共通して伝送周波数の少なくとも一部を有する）及び伝送偏波で動作可能である、他の伝送アンテナ要素４０９のアンテナパターンと重なる、構成要素ビームアンテナパターンを有する。したがって、複数の伝送アンテナ要素のうちの少なくともいくつかは、同じ偏波で同じ周波数を有する信号を同じ受信機に伝送することができる。いくつかの事例において、重複構成要素ビームアンテナパターンは、共通の地理的領域にわたって３ｄＢ未満（又は任意の他の適切な値）だけ異なるゲインを有することができる。アンテナ要素は、受信又は伝送にかかわらず、幅広い構成要素ビームアンテナパターンを有し、したがって、比較的幅広いアンテナ要素カバレージ領域を有することができる。いくつかの事例において、ユーザ端末５１７又はアクセスノード５１５などの地球伝送機によって伝送される信号は、エンドツーエンドリレー（例えば、衛星）の全ての受信アンテナ要素４０６によって受信される。いくつかの事例では、要素４０６のサブセットが、地球伝送機から信号を受信する。いくつかの事例において、サブセットは、受信アンテナ要素の少なくとも５０％を含む。他の事例において、サブセットは、受信アンテナ要素の少なくとも７５％を含む。更に他の事例において、サブセットは、受信アンテナ要素の少なくとも９０％（例えば、全てを含むそれ以下）を含む。受信アンテナ要素４０６の異なるサブセットは、異なる地球伝送機から信号を受信することができる。同様に、いくつかの事例において、要素４０９のサブセットは、ユーザ端末５１７によって受信することができる信号を伝送する。いくつかの事例において、サブセットは、伝送アンテナ要素の少なくとも５０％を含む。他の事例において、サブセットは、伝送アンテナ要素の少なくとも７５％を含む。更に他の事例において、サブセットは、伝送アンテナ要素の少なくとも９０％を含む（例えば、最大で、及び全てを含む）。要素４０９の異なるサブセットは、異なるユーザ端末によって受信される信号を伝送することができる。更に、ユーザ端末は、いくつかの形成されたユーザビームカバレージ領域５１９内にあり得る。本開示の目的で、アンテナパターンは、アンテナに伝送される、又はそこから受信されるエネルギーの分配パターンである。いくつかの事例において、エネルギーは、アンテナ要素から、及びそこに直接放射することができる。他の事例において、１つ又は２つ以上の伝送アンテナ要素からのエネルギーは、アンテナ要素パターンを成形する１つ又は２つ以上の反射器によって反射することができる。同様に、受信要素は、直接的に、又はエネルギーが１つ又は２つ以上の反射器に反射した後に、エネルギーを受信することができる。いくつかの事例において、アンテナは、対応するアンテナ要素カバレージ領域を確立する構成要素ビームアンテナパターンを各々が有する、いくつかの要素で構成することができる。同様に、信号をＡＮ  ５１５と伝送及び受信する受信及び伝送アンテナ要素の全て又はサブセットは、重なることができ、よって、複数の受信アンテナ要素が、同じＡＮ  ５１５から信号を受信し、及び／又は複数の伝送アンテナ要素が、同じＡＮ  ５１５に信号を伝送する。
【０１２７】
図１７は、３ｄＢの地点で交差するいくつかのアンテナ要素（受信アンテナ要素４０６又は伝送アンテナ要素４０９のいずれか）によって生成される、構成要素ビームアンテナパターンの説明図である。第１のアンテナ要素の構成要素ビームアンテナパターン１３０１は、ボアサイト１３０３に沿って、ピーク構成要素ビームアンテナゲインを有する。構成要素ビームアンテナパターン１３０１は、それが構成要素ビームアンテナパターン１３０５と交差する前に、約３ｄＢ減衰することが示される。２つの隣接する構成要素ビームアンテナパターンの各対が、構成要素ビームアンテナパターンの比較的小さい部分だけにわたって３ｄＢ線１３０７の周りで重なるので、これらの構成要素ビームアンテナパターンを生成するアンテナ要素は、重なっていないとみなされる。
【０１２８】
図１８は、文字「ｘ」で示されるピークゲインを有するいくつかの要素４０６、４０９の理想的な３ｄＢのアンテナ輪郭部３９０１、３９０２、３９０３を示す。輪郭部３９０１、３９０２、３９０３は、簡潔にするために輪郭部が円形で示されるので、本明細書では「理想的」と称される。しかしながら、輪郭部３９０１、３９０２、３９０３は、円形である必要はない。各輪郭部は、伝送信号又は受信信号がピークレベルよりも３ｄＢ低い場所を示す。輪郭部の外側で、信号は、ピークよりも３ｄＢ超低い。輪郭部の内側で、信号は、ピークのよりも３ｄＢ未満低い（すなわち、ピークの３ｄＢ以内である）。受信構成要素ビームアンテナパターンのカバレージ領域が全ての地点であり、該地点について、受信構成要素ビームアンテナゲインがピーク受信構成要素ビームアンテナゲインの３ｄＢ以内であるシステムにおいて、輪郭部の内側の領域は、アンテナ要素カバレージ領域と称される。各要素４０６、４０９の３ｄＢのアンテナ輪郭部は、重なっていない。すなわち、３ｄＢのアンテナ輪郭部３９０１の内側の領域の比較的小さい部分だけが、隣接する３ｄＢのアンテナパターン３９０２、３９０３の内側である領域と重なる。
【０１２９】
図１９は、いくつかのアンテナ要素（受信アンテナ要素４０６又は伝送アンテナ要素４０９のいずれか）のアンテナパターン１４１１、１４１３、１４１５の説明図である。図１７の構成要素ビームアンテナパターンとは対照的に、図１９に示される構成要素ビームアンテナパターンは、３ｄＢ線１３０７の上側で１４１７と交差する。
【０１３０】
図２０Ａ〜図２０Ｅは、文字「ｘ」で示されるビーム中央点（ピークゲイン）を有するいくつかのアンテナ要素４０６、４０９の３ｄＢのアンテナ輪郭部を例示する。図２０Ａは、第１のアンテナ要素４０６の特定のアンテナ輪郭部１４１１を示す。図２０Ｂは、２つの特定の要素４０６の３ｄＢのアンテナ輪郭部１４１１、１４１３を示す。図２０Ｃは、３つの要素４０６の３ｄＢのアンテナ輪郭部を示す。図２０Ｄは、４つのアンテナ要素４０６の３ｄＢのアンテナ輪郭部を示す。図２０Ｅは、１６個のアンテナ要素４０６のアレイの３ｄＢのアンテナ輪郭部を示す。３ｄＢのアンテナ輪郭部は、重なり１４１８を示す（例えば、１６個のそのような３ｄＢアンテナ輪郭部が示される）。受信アンテナ又は伝送アンテナのアンテナ要素は、いくつかの異なる構成のいずれかで配設することができる。例えば、要素が略円形の給電ホーンを有する場合、該要素は、ハニカム構成で配設して、該要素を小さい空間量の中に密に詰め込むことができる。いくつかの事例において、アンテナ要素は、水平行及び垂直列に整列される。
【０１３１】
図２１は、受信アンテナ要素４０６と関連付けられる受信アンテナの３ｄＢアンテナ輪郭部の相対位置の例示的な説明図である。要素４０６のビーム中央は、１〜１６の番号が付され、要素４０６４は、ビーム中央の支持「ｘ」の左上の数字の「４」によって識別される。いくつかの事例では、１６個よりもかなり多くの受信アンテナ要素４０６がある。しかしながら、簡潔にするために、図２１には、１６個だけが示される。伝送アンテナ要素４０９及びそれらの関連付けられる３ｄＢアンテナ輪郭部の対応するアレイは、図２１に類似する外観になる。したがって、簡潔にするために、受信アンテナ要素４０６のアレイだけが示される。中央の領域２１０１では、アンテナ要素カバレージ領域の全てが重なっている。
【０１３２】
いくつかの事例において、リレーカバーエリア（例えば、衛星カバーエリア）内の少なくとも１つの地点は、いくつかのアンテナ要素４０６の構成要素ビームの３ｄＢアンテナ輪郭部の範囲に入る。１つのこのような事例では、少なくとも１つの地点が、少なくとも１００個の異なるアンテナ要素４０６の３ｄＢアンテナ輪郭部内にある。別の事例では、リレーカバレージ領域の少なくとも１０％が、少なくとも３０個の異なるアンテナ要素の３ｄＢアンテナ輪郭部内にある。別の事例では、リレーカバーエリアの少なくとも２０％が、少なくとも２０個の異なるアンテナ要素の３ｄＢアンテナ輪郭部内にある。別の事例では、リレーカバーエリアの少なくとも３０％が、少なくとも１０個の異なるアンテナ要素の３ｄＢアンテナ輪郭部内にある。別の事例では、リレーカバレージ領域の少なくとも４０％が、少なくとも８つの異なるアンテナ要素の３ｄＢアンテナ輪郭部内にある。別の事例では、リレーカバレージ領域の少なくとも５０％が、少なくとも４つの異なるアンテナ要素の３ｄＢアンテナ輪郭部内にある。しかしながら、いくつかの事例では、これらの関係のうちの２つ以上が真であり得る。
【０１３３】
いくつかの事例において、エンドツーエンドリレーは、アップリンクリレーカバーエリアの中の地点の少なくとも２５％が少なくとも６つの受信アンテナ要素４０６の重複カバーエリア内にある（例えば、かかる）、リレーカバーエリア（例えば、衛星カバーエリア）を有する。いくつかの事例では、アップリンクリレーカバーエリア内の地点の２５％が、少なくとも４つの受信アンテナ要素４０６の重複カバーエリア内にある（例えば、かかる）。いくつかの事例において、エンドツーエンドリレーは、ダウンリンクリレーカバーエリアの中の地点の少なくとも２５％が少なくとも６つの伝送アンテナ要素４０９の重複カバーエリア内にある（例えば、かかる）、カバーエリアを有する。いくつかの事例では、ダウンリンクリレーカバーエリア内の地点の２５％が、少なくとも４つの伝送アンテナ要素４０９の重複カバーエリア内にある（例えば、かかる）。
【０１３４】
いくつかの事例において、受信アンテナ４０２は、いくつかの受信アンテナ要素カバレージ領域が特定の伝送アンテナ要素カバレージ領域に自然に対応することができるように、伝送アンテナ４０１とだいたい同じカバレージ領域に向けることができる。これらの事例において、受信アンテナ要素４０６は、トランスポンダ４１０を介して、該受信アンテナ要素の対応する伝送アンテナ要素４０９にマッピングすることができ、各受信／伝送信号経路の類似する伝送及び受信アンテナ要素カバレージ領域をもたらす。しかしながら、いくつかの事例では、受信アンテナ要素４０６を、同じ構成要素ビームカバレージ領域に対応しない伝送アンテナ要素４０９にマッピングすることが有利であり得る。故に、受信アンテナ４０２の要素４０６を伝送アンテナ４０１の要素４０９にマッピングすることは、ランダムに（又は別様に）入れ替えることができる。そのような置換としては、アレイ内の同じ相対的な場所の中の、又は同じカバレージ領域を有する伝送アンテナ要素４０９にマッピングされていない受信アンテナ要素４０６をもたらす事例が挙げられる。例えば、受信アンテナ要素アレイ内の各受信アンテナ要素４０６は、伝送アンテナ要素アレイのミラー場所に位置付けられる伝送アンテナ要素４０９と同じトランスポンダ４１０と関連付けることができる。任意の他の置換を使用して、置換に従って受信アンテナ要素４０６を伝送アンテナ要素４０９にマッピングすることができる（例えば、各受信アンテナ要素４０６を、関連付けられる伝送アンテナ要素４０９が受信アンテナ要素４０６及び伝送アンテナ要素４０９の特定の置換に従って結合される同じトランスポンダと対にする）。
【０１３５】
図２２は、１６個のトランスポンダ４１０を通した、受信アンテナ要素４０６の伝送アンテナ要素４０９への例示的なマッピングを示す表４２００である。各トランスポンダ４１０は、関連付けられる受信アンテナ要素４０６に排他的に結合される入力と、関連付けられる伝送アンテナ要素４０９に排他的に結合される出力とを有する（例えば、各受信アンテナ要素４０６と、１つのトランスポンダ４１０と、１つの伝送アンテナ要素４０９との間には１対１の関係がある）。いくつかの事例において、他の受信アンテナ要素、トランスポンダ、及び伝送アンテナ要素は、１対１の関係で構成されない（また、エンドツーエンドビーム形成システムの一部として動作しない）エンドツーエンドリレー（例えば、衛星）上に存在することができる。
【０１３６】
表４２００の第１の列４２０２は、トランスポンダ４１０を識別する。第２の列４２０４は、第１の列のトランスポンダ４１０が結合される、受信アンテナ要素４０６を識別する。表４２００の第３の列４２０６は、トランスポンダ４１０の出力が結合される、関連付けられる伝送アンテナ要素４０９を識別する。各受信アンテナ要素４０６は、表４２００の同じ行において識別されるトランスポンダ４１０の入力に結合される。同様に、各伝送アンテナ要素４０９は、表４２００の同じ行において識別されるトランスポンダ４１０の出力に結合される。表４２００の第３の列は、受信アンテナアレイの各受信アンテナ要素４０６が、伝送アンテナアレイ内の同じ相対的な場所の中の伝送アンテナ要素４０９と同じトランスポンダ４１０に結合される、ダイレクトマッピングの一実施例を示す。表４２００の第４の列４２０８は、第１の受信アンテナ要素４０６が、第１のトランスポンダ４１０に、及び第１０の伝送アンテナ要素４０９に結合される、インターリーブマッピングの一実施例を示す。第２の受信アンテナ要素４０６は、第２のトランスポンダ４１０に、及び第９の伝送アンテナ要素４０９に結合される、などである。いくつかの事例は、受信アンテナ要素４０６及び伝送要素４０９とトランスポンダ４１０との特定の対合がランダムに選択されるランダムマッピングを含む、他の置換を有する。
【０１３７】
各受信／伝送信号経路について伝送及び受信アンテナ要素カバレージ領域をできる限り類似した状態に保とうとするダイレクトマッピングは、一般に、最も高い総容量のシステムをもたらす。ランダム置換及びインターリーブ置換は、一般に、僅かに少ない容量を生成するが、ＡＮの故障、地上ネットワークにおけるファイバの故障、又はエンドツーエンドリレー上の（例えば、１つ又は２つ以上のトランスポンダにおける）電子的故障による受信／伝送信号経路の喪失に対してよりロバストなシステムを提供する。ランダム置換及びインターリーブ置換は、より低コストの非冗長ＡＮを使用することを可能にする。ランダム置換及びインターリーブ置換はまた、最良に機能するビームの容量と最悪に機能するビームの容量との間のより少ない変動も提供する。ランダム置換及びインターリーブ置換はまた、最初に一部分のＡＮだけによってシステムを動作させることにも有用であり、総容量の一部分だけしか利用できないが、カバレージ領域にはいかなる損失ももたらさない。この一実施例は、展開されたＡＮの５０％だけで最初にシステムを動作させた場合の、ＡＮの逐次的ロールアウトである。これは、全容量よりも少ない容量を提供し得るが、それでも、カバレージ領域全体にわたる動作を可能にする。需要が増加するにつれて、全てのＡＮがアクティブな状態で全容量が達成されるまで、より多くのＡＮを展開して、容量を増加させることができる。いくつかの事例において、ＡＮの構成の変更は、ビーム加重値の再計算をもたらす。構成の変更は、１つ又は２つ以上のＡＮの数又は特徴を変更することを含み得る。これは、エンドツーエンド往路及び／又は復路ゲインの再推定を必要とし得る。
【０１３８】
いくつかの事例において、アンテナは、放物面反射器を有するアレイ給電反射アンテナである。他の事例において、反射器は、放物面形状を有しない。受信アンテナ要素４０６のアレイは、反射器によって反射された信号を受信するように配設することができる。同様に、伝送アンテナ要素４０９のアレイは、反射器に照射するためのアレイを形成するように配設することができる。重複構成要素ビームアンテナパターンを有する要素を提供するための１つの方法は、要素４０６、４０９を、反射器の焦点面を要素４０６、４０９のアレイの後方（又は前方）にすること（すなわち、受信アンテナアレイを、受信反射器の焦点面の外側に位置付けること）の結果として、脱合焦（非合焦）させることである。
【０１３９】
図２３は、中央給電放物面反射器１５２１の断面の説明図である。焦点１５２３は、反射器１５２１の中心軸１５２７に対して垂直である焦点面１５２５にある。中心軸１５２７に対して平行に反射器１５２１に当たる受信信号は、焦点１５２３に集束される。同様に、焦点に位置付けられるアンテナ要素から伝送され、反射器１５２１に当たる信号は、集束ビームにおいて、中心軸１５２７に対して平行に反射器１５２１から反射される。そのような配設は、各ビームの指向性を最大にし、また、隣接する給電によって形成されるビームとの重なりを最小にするために、ビームあたり単一給電のシステムにおいてしばしば使用される。
【０１４０】
図２４は、別の放物面反射器１６２１の説明図である。アンテナ要素１６２９（受信アンテナ要素又は伝送アンテナ要素４０６、４０９、３４１６、３４１９、３４２６、３４２９のいずれか）を焦点面の外側（例えば、反射器１６２１の焦点面１６２５の前方）に位置付けることによって、反射器１６２１に当たる伝送信号１６３１の経路は、該伝送信号が反射器１６２１に反射したときに、互いに対して平行でなくなり、集束させた事例よりも広いビーム幅をもたらす。いくつかの事例では、放物面以外の形状を有する反射器が使用される。そのような反射器もまた、アンテナの脱焦点をもたらし得る。エンドツーエンドビーム形成システムは、このタイプの脱焦点アンテナを使用して、隣接するアンテナ要素のカバレージ領域の重なりを作成し、したがって、リレーカバレージ領域の中の所与のビーム場所のための、多数の有用な受信／伝送経路を提供することができる。
【０１４１】
１つの事例では、リレーカバーエリアが確立され、そこでは、エンドツーエンドリレーが配備された（例えば、エンドツーエンド衛星リレーがサービス軌道にある）ときに、リレーカバーエリア内の地点の２５％が、少なくとも６つの構成要素ビームアンテナパターンのアンテナ要素カバーエリア内にある。代替的には、リレーカバレージ領域内の地点の２５％が、少なくとも４つの受信アンテナ要素のアンテナ要素カバレージ領域内にある。図２５は、例示的なリレーカバレージ領域（エンドツーエンド衛星リレーのためのもので、衛星カバレージ領域とも称される）３２０１（単一のクロスパッチで示される）、及び６つのアンテナ要素カバレージ領域３２０５、３２０７、３２０９、３２１１、３２１３、３２１５内にも含まれるリレーカバレージ領域３２０１内の地点によって画定される領域３２０３（二重クロスハッチで示される）の説明図である。カバレージ領域３２０１及びアンテナ要素カバレージ領域３２０５、３２０７、３２０９、３２１１、３２１３、３２１５は、受信アンテナ要素カバレージ領域又は伝送アンテナ要素カバレージ領域とすることができ、また、往路リンクだけ又は復路リンクだけと関連付けることができる。アンテナ要素カバレージ領域３２０５、３２０７、３２０９、３２１１、３２１３、３２１５のサイズは、システムによって提供される所望の性能によって決定される。エラーに対してより許容性があるシステムは、あまり許容性がないシステムよりも大きいアンテナ要素カバレージ領域を有することができる。いくつかの事例において、各アンテナ要素カバレージ領域３２０５、３２０７、３２０９、３２１１、３２１３、３２１５は、構成要素ビームアンテナゲインが、構成要素ビームアンテナパターンを確立するアンテナ要素のピーク構成要素ビームアンテナゲインの１０ｄＢ以内である、全ての地点である。他の事例において、各アンテナ要素カバレージ領域３２０５、３２０７、３２０９、３２１１、３２１３、３２１５は、構成要素ビームアンテナゲインが、ピーク構成要素ビームアンテナゲインの６ｄＢ以内である、全ての地点である。更に他の事例において、各アンテナ要素カバレージ領域３２０５、３２０７、３２０９、３２１１、３２１３、３２１５は、構成要素ビームアンテナゲインが、ピーク構成要素ビームアンテナゲインの３ｄＢ以内である、全ての地点である。エンドツーエンドリレーがまだ配備されていない（例えば、エンドツーエンド衛星リレーがサービス軌道にない）ときであっても、エンドツーエンドリレーは、それでも、上記の定義に従う構成要素ビームアンテナパターンを有する。すなわち、軌道上のエンドツーエンドリレーに対応するアンテナ要素カバレージ領域は、エンドツーエンドリレーがサービス軌道にないときであっても、構成要素ビームアンテナパターンから算出することができる。エンドツーエンドリレーは、ビーム形成に貢献せず、したがって、上述の特徴を有しない場合がある、追加的なアンテナ要素を含むことができる。
【０１４２】
図２６は、リレーカバーエリア３３０１（例えば、衛星カバーエリア）内の全ての地点が少なくとも４つのアンテナ要素カバーエリア３３０３、３３０５、３３０７、３３０９内にも含まれる、エンドツーエンドリレー（例えば、衛星）アンテナパターン３３００の説明図である。他のアンテナ要素は、エンドツーエンドリレー上に存在することができ、また、リレーカバレージ領域３３０１内の全ての地点よりも少ない地点を含むアンテナ要素カバレージ領域３３１１を有することができる。
【０１４３】
このシステムは、任意の適切なスペクトルで動作することができる。例えば、エンドツーエンドビーム形成システムは、Ｃ、Ｌ、Ｓ、Ｘ、Ｖ、Ｋａ、Ｋｕ、又は他の適切な１つ又は複数の帯域で動作することができる。いくつかのそのようなシステムにおいて、受信手段は、Ｃ、Ｌ、Ｓ、Ｘ、Ｖ、Ｋａ、Ｋｕ、又は他の適切な１つ又は複数の帯域で動作する。いくつかの事例において、往路アップリンク及び復路アップリンクは、同じ周波数範囲で（例えば、３０ＧＨｚ付近で）動作することができ、復路ダウンリンク及び往路ダウンリンクは、重複しない周波数範囲で（例えば、２０ＧＨｚ付近で）動作することができる。エンドツーエンドシステムは、任意の適切な帯域幅（例えば、５００ＭＨｚ、１ＧＨｚ、２ＧＨｚ、３．５ＧＨｚ、その他）を使用することができる。いくつかの事例において、往路リンク及び復路リンクは、同じトランスポンダを使用する。
【０１４４】
システムのタイミング整列を支援するために、Ｌ個トランスポンダの間の経路長は、いくつかの事例において、例えば適切なケーブル長の選択を通して、信号経路時間遅延を合致させるように設定される。エンドツーエンドリレー（例えば、衛星）は、いくつかの事例において、較正サポートモジュール４２４内に、リレービーコン発生器４２６（例えば、衛星ビーコン）を有する（図１５を参照されたい）。ビーコン発生器４２６は、リレービーコン信号を発生させる。エンドツーエンドリレーは、リレービーコン信号をブロードキャストして、システムタイミング整列並びにサポートフィーダリンク較正を更に支援する。いくつかの事例において、リレービーコン信号は、高いチップ速度（例えば、１秒あたり１億、２億、４億、若しくは８億チップ（Ｍｃｐｓ）、又は任意の他の適切な値）で動作する疑似ランダム（ＰＮとして知られる）直接シーケンススペクトラム拡散信号などの、ＰＮシーケンスである。いくつかの事例において、ＲＨＣＰ及びＬＨＣＰアンテナによって受信することができる直線偏波リレー（例えば、衛星）ビーコンは、関連付けられる伝送アンテナ要素４０９を通して伝送するために、広いカバーエリアにわたってアンテナホーン（図示せず）などのアンテナによってブロードキャストされるか、又はトランスポンダ４１０の１つ又は２つ以上に結合される。例示的なシステムにおいて、ビームは、複数の５００ＭＨｚの帯域幅チャネルにおいてＫａバンドを通じて形成され、４００ＭｃｐｓのＰＮコードが、５００ＭＨｚの帯域幅チャネル内に適合するようにフィルタリングされるか、又はパルス成形される。複数のチャネルが使用されるときには、チャネルの各々において同じＰＮ符号を伝送することができる。システムは、各チャネルについて１つのビーコン、又は２つ以上のチャネルについて１つのビーコンを用いることができる。
【０１４５】
エンドツーエンドリレーには、多数の受信／伝送信号経路を存在させることができるので、個々の受信／伝送信号経路の冗長性が必要とされ得ない。受信／伝送信号経路が故障したときに、システムは、それでもその直前の状態に非常に近い性能レベルで機能することができるが、損失を補償するために、ビーム形成修正係数を使用する場合がある。
地上ネットワーク
【０１４６】
例示的なエンドツーエンドビーム形成システムの地上ネットワークは、共通のエンドツーエンドリレーに向けられた、いくつかの地理的に分配されたアクセスノード（ＡＮ）を含む。最初に往路リンクを見ると、中央処理システム（ＣＰＳ）は、ユーザデータを伝送するためのビーム加重値を計算し、分配ネットワークを通してＡＮにインターフェースする。ＣＰＳはまた、ユーザ端末に提供されるデータ源にもインターフェースする。分配ネットワークは、例えば光ファイバーケーブルインフラストラクチャを使用して、様々な方法で行うことができる。ＣＰＳとＳＡＮとの間のタイミングは、（例えば、回路スイッチチャネルを使用して）決定的とするか、又は（例えば、パケットスイッチネットワークを使用して）非決定的とすることができる。いくつかの事例において、ＣＰＳは、信号処理を扱うために、例えば特別な特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を使用して、単一のサイトで実現される。いくつかの事例において、ＣＰＳは、例えばクラウドコンピューティング技術を使用して、分配様式で実現される。
【０１４７】
図５の実施例に戻ると、ＣＰＳ  ５０５は、複数のフィーダリンクモデム５０７を含むことができる。往路リンクの場合、フィーダリンクモデム５０７は、インターネット、ビデオヘッドエンド（図示せず）、その他などのデータ源から、往路ユーザデータストリーム５０９を各々が受信する。受信した往路ユーザデータストリーム５０９は、モデム５０７によってＫ個の往路ビーム信号５１１に調整される。いくつかの事例において、Ｋは、１、２、４、８、１６、３２、６４、１２８、２５６、５１２、１０２４個の範囲、又は中間若しくはそれ以上の数とすることができる。Ｋ個の往路ビーム信号の各々は、Ｋ個の往路ユーザビームのうちの１つに伝送される往路ユーザデータストリームを搬送する。故に、Ｋ＝４００である場合は、４００個の往路ビーム信号５１１があり、各々が、４００個の往路ユーザビームのうちの関連付けられる１つを通じて往路ユーザビームカバレージ領域５１９に伝送される。Ｋ個の往路ビーム信号５１１は、往路ビーム形成器に結合される。
【０１４８】
Ｍ個のＡＮ  ５１５が地上部分５０２に存在する場合は、往路ビーム形成器の出力が、Ｍ個のアクセスノード固有の往路信号５１６であり、各々が、Ｋ個の往路ビーム信号５１１のうちのいくつか又は全てに対応する加重往路ビーム信号を備える。往路ビーム形成器は、Ｋ×Ｍ個の往路ビーム加重マトリックスとＫ個の往路データ信号とのマトリックス積に基づいて、Ｍ個のアクセスノード固有の往路信号５１６を発生させることができる。分配ネットワーク５１８は、Ｍ個のアクセスノード固有の往路信号の各々を、Ｍ個のＡＮ  ５１５のうちの対応する１つに分配する。各ＡＮ  ５１５は、それぞれのアクセスノード固有の往路信号５１６を備える往路アップリンク信号５２１を伝送する。各ＡＮ  ５１５は、エンドツーエンドリレーの往路受信／伝送信号経路の１つ又は２つ以上（例えば、全てを含むそれ以下）を介して、往路ユーザビームカバーエリアの１つ又は２つ以上（例えば、全てを含むそれ以下）に、該ＡＮのリレーのそれぞれの往路アップリンク信号５２１を伝送する。エンドツーエンドリレー５０３内のトランスポンダ４１０、４１１は、複数のＡＮ  ５１５（例えば、全てを含むそれ以下）によって伝送される往路アップリンク信号５２１の重畳されたもの５５０を含む、複合入力往路信号を受信する。各トランスポンダ（例えば、リレーを通した各受信／伝送信号経路）は、複合入力往路信号を、それぞれの往路ダウンリンク信号として、往路ダウンリンクを通じてユーザ端末５１７にリレーする。
【０１４９】
図２７は、ＡＮ  ５１５の例示的な分配の説明図である。番号を付したより小さい円の各々は、ＡＮ  ５１５の場所を表す。より大きい円の各々は、ユーザビームカバレージ領域５１９を示す。いくつかの事例において、ＡＮ  ５１５は、エンドツーエンドリレー５０３のカバレージ領域にわたってほぼ均等に離間配置される。他の事例において、ＡＮ  ５１５は、カバレージ領域全体を通じて不均等に分配することができる。更に他の事例において、ＡＮ  ５１５は、リレーカバレージ領域の１つ又は２つ以上のサブ領域を通じて均等に、又は不均等に分散させることができる。一般的に、システムの性能は、ＡＮ  ５１５がカバレージ領域全体を通じて一様に分散されたときに最良である。しかしながら、考慮事項がＡＮの配置における妥協点を左右し得る。例えば、ＡＮ  ５１５は、干渉の量、雨、若しくは他の環境条件、不動産のコスト、配信ネットワークへのアクセス、その他、に基づいて配置することができる。例えば、雨に敏感である衛星ベースのエンドツーエンドリレーシステムの場合、ＡＮ  ５１５の大部分は、降雨誘導の減衰を受ける可能性が低いエリア（例えば、米国西部）に配置することができる。別の例として、ＡＮ  ５１５は、幾らかのダイバーシティゲインを提供して降雨減衰の影響に対抗するように、高降雨地域（例えば、米国南東部）により高い密度で配置することができる。ＡＮ  ５１５は、ＡＮ  ５１５と関連付けられる分散経費を低減させるために、ファイバールートに沿って位置付けることができる。
【０１５０】
ＡＮ  ５１５の数Ｍは、いくつかの基準に基づいて選択することができる、選択可能なパラメータである。より少ないＡＮは、より単純で、より低いコストの地上セグメント、及び分散ネットワークのより低い運用コストをもたらすことができる。より多いＡＮは、より大きいシステム容量をもたらすことができる。図２８は、例示的なシステムにおいて展開されるＡＮの数の関数として、正規化された往路及び復路リンク容量のシミュレーションを示す。正規化された容量は、シミュレーションにおいて最大数のＡＮで得られた容量で割った、Ｍ個のＡＮによる容量である。容量は、ＡＮの数が増加するにつれて増加するが、際限なく増加するわけではない。往路リンク及び復路リンク容量はどちらも、ＡＮの数が増加するにつれて、漸近極限に近づく。このシミュレーションは、Ｌ＝５１７個の伝送及び受信アンテナ要素で、ＡＮをカバレージ領域にわたって一様に分散させた状態であったが、この容量の漸近挙動は、Ｌ及び他のＡＮの空間分布の他の値によって認識することができる。図２８に示されるような曲線は、上で論じたように、展開されるＡＮの数Ｍを選択する際に、及びＡＮが漸増的に展開されるときにどのようにシステムの容量を段階的に導入することができるのかを理解する際に有用であり得る。
【０１５１】
図２９は、エンドツーエンドビーム形成システムの例示的な地上セグメント５０２のブロック図である。図２９は、例えば、図５の地上セグメント５０２を例示することができる。地上セグメント５０２は、ＣＰＳ  ５０５と、分散ネットワーク５１８と、ＡＮ  ５１５とを備える。ＣＰＳ  ５０５は、ビーム信号インターフェース５２４と、往路／復路ビーム形成器５１３と、分散インターフェース５３６と、ビーム加重値発生器９１０とを備える。
【０１５２】
往路リンクの場合、ビーム信号インターフェース５２４は、往路ユーザビームの各々と関連付けられる往路ビーム信号（ＦＢＳ）５１１を得る。ビーム信号インターフェース５２４は、往路ビームデータ多重化装置５２６と、往路ビームデータストリーム変調器５２８とを含むことができる。往路ビームデータ多重化装置５２６は、ユーザ端末５１７に伝送するための往路データを備える往路ユーザデータストリーム５０９を受信することができる。往路ユーザデータストリーム５０９は、例えば、図５のエンドツーエンドビーム形成システム５００を介してユーザ端末５１７に伝送するためのデータパケット（例えば、ＴＣＰパケット、ＵＤＰパケット、その他）を備えることができる。往路ビームデータ多重化装置５２６は、往路ビームデータストリーム５３２を得るために、それらのそれぞれの往路ユーザビームカバーエリアに従って、往路ユーザデータストリーム５０９をグループ化（例えば、多重化）する。往路ビームデータ多重化装置５２６は、例えば、時間領域多重化、周波数領域多重化、又は多重化技術の組み合わせを使用して、往路ビームデータストリーム５３２を発生させることができる。往路ビームデータストリーム変調器５２８は、１つ又は２つ以上の変調スキームに従って（例えば、データビットを変調シンボルにマッピングして）往路ビームデータストリーム５３２を変調させて、往路／復路ビーム形成器５１３に渡される往路ビーム信号５１１を作成することができる。いくつかの事例において、変調器５２８は、複数の変調信号を周波数多重化して、マルチキャリアビーム信号５１１を作成することができる。ビーム信号インターフェース５２４は、例えば、図５を参照して論じられるフィーダリンクモデム５０７の機能を実現することができる。
【０１５３】
往路／復路ビーム形成器５１３は、往路ビーム形成器５２９と、復路ビーム形成器５３１とを含むことができる。ビーム加重値発生器９１０は、Ｍ×Ｋ個の往路ビーム加重マトリックス９１８を発生させる。Ｍ×Ｋ個の往路ビーム加重マトリックス９１８を発生させるための技術は、下で更に詳細に論じられる。往路ビーム形成器５２９は、Ｍ個のアクセスノード固有の往路信号５１６を算出するマトリックス乗算器を含むことができる。例えば、この算出は、Ｍ×Ｋ個の往路ビーム加重マトリックス９１８、及びＫ個の往路ビーム信号５１１のベクトルのマトリックス積に基づくことができる。いくつかの実施例において、Ｋ個の往路ビーム信号５１１の各々は、Ｆ個の往路周波数サブ帯域のうちの１つと関連付けることができる。この事例において、往路ビーム形成器５２９は、Ｆ個の往路周波数サブ帯域の各々のＭ個のアクセスノード固有の往路信号５１６のサンプルを発生させることができる（例えば、Ｋ個の往路ビーム信号５１１のそれぞれのサブセットのＦ個のサブ帯域の各々のマトリックス積演算を効果的に実現する）。分散インターフェース５３６は、（例えば、分散ネットワーク５１８を介して）Ｍ個のアクセスノード固有の往路信号５１６をそれぞれのＡＮ  ５１５に分散させる。
【０１５４】
復路リンクの場合、分散インターフェース５３６は、（例えば、分散ネットワーク５１８を介して）ＡＮ  ５１５から複合復路信号９０７を得る。ユーザ端末５１７からの各復路データ信号は、複数の（例えば、全てを含むそれ以下）複合復路信号９０７に含むことができる。ビーム加重値発生器９１０は、Ｋ×Ｍ個の復路ビーム加重マトリックス９３７を発生させる。Ｋ×Ｍ個の復路ビーム加重マトリックス９３７を発生させるための技術は、下で更に詳細に論じられる。復路ビーム形成器５３１は、Ｋ個の復路ユーザビームカバレージ領域のＫ個の復路ビーム信号９１５を算出する。例えば、この算出は、復路ビーム加重マトリックス９３７、及びそれぞれの複合復路信号９０７のベクトルのマトリックス積に基づくことができる。ビーム信号インターフェース５２４は、復路ビーム信号復調器５５２と、復路ビームデータ逆多重化装置５５４とを含むことができる。復路ビーム信号復調器５５２は、復路ビーム信号の各々を復調して、Ｋ個の復路ユーザビームカバレージ領域と関連付けられるＫ個の復路ビームデータストリーム５３４を得ることができる。復路ビームデータ逆多重化装置５５４は、Ｋ個の復路ビームデータストリーム５３４の各々を、ユーザ端末５１７から伝送される復路データ信号と関連付けられるそれぞれの復路ユーザデータストリーム５３５に逆多重化することができる。いくつかの実施例において、復路ユーザビームの各々は、Ｒ個の復路周波数サブ帯域のうちの１つと関連付けることができる。この事例において、復路ビーム形成器５３１は、Ｒ個の復路周波数サブ帯域の各々と関連付けられる復路ビーム信号９１５のそれぞれのサブセットを発生させることができる（例えば、Ｒ個の復路周波数サブ帯域の各々のマトリックス積演算を効果的に実現して、復路ビーム信号９１５のそれぞれのサブセットを発生させる）。
【０１５５】
図３０は、例示的な往路／復路ビーム形成器５１３のブロック図である。往路／復路ビーム形成器５１３は、往路ビーム形成器５２９と、往路タイミングモジュール９４５と、復路ビーム形成器５３１と、タイミングモジュール９４７とを備える。往路タイミングモジュール９４５は、Ｍ個のアクセスノード固有の往路信号５１６の各々を、信号がいつエンドツーエンドリレーに到達するように所望されたかを示すタイムスタンプと関連付ける（例えば、タイムスタンプを、多重化したアクセスノード固有の往路信号の中のアクセスノード固有の往路信号で多重化する）。このようにして、往路ビーム形成器５２９内の分割モジュール９０４において分割されるＫ個の往路ビーム信号５１１のデータは、ＡＮ  ５１５の各々によって、適切な時間に伝送することができる。タイミングモジュール９４７は、タイムスタンプに基づいて、受信信号を整列させる。Ｍ個のＡＮ複合復路信号（ＣＲＳ）９０７のサンプルは、特定のサンプルがいつエンドツーエンドリレーから伝送されたかを示すタイムスタンプと関連付けられる。タイミングの考慮事項及びタイムスタンプの生成は、下で更に詳細に論じられる。
【０１５６】
往路ビーム形成器５２９は、データ入力９２５と、ビーム加重値入力９２０と、アクセスノード出力９２３とを有する。往路ビーム形成器５２９は、Ｍ×Ｋ個のビーム加重マトリックスの値をＫ個の往路データ信号５１１の各々に適用して、Ｋ個の加重往路ビーム信号を各々が有するＭ個のアクセスノード固有の往路信号５２１を発生させる。往路ビーム形成器５２９は、分割モジュール９０４と、Ｍ個の往路加重及び加算モジュール５３３とを含むことができる。分割モジュール９０４は、Ｋ個の往路ビーム信号５１１の各々をＫ個の往路ビーム信号のＭ個のグループ９０６に分割し、Ｍ個の往路加重及び加算モジュール５３３の各々について１つのグループ９０６である。故に、各往路加重及び加算モジュール５３３は、Ｋ個全ての往路データ信号５１１を受信する。
【０１５７】
往路ビーム加重値発生器９１７は、Ｍ×Ｋ個の往路ビーム加重マトリックス９１８を発生させる。いくつかの事例において、下で更に論じられるように、往路チャネルマトリックスを形成するために、Ｋ×Ｍ個のエンドツーエンド往路多重経路チャネルの各々のエンドツーエンド往路ゲインの推定値であるチャネルマトリックスに基づいて、往路ビーム加重マトリックス９１８が発生される。エンドツーエンド往路ゲインの推定は、チャネル推定器モジュール９１９で行われる。いくつかの事例において、チャネル推定器は、下で更に詳細に論じられるように、エンドツーエンド多重経路チャネルの様々なパラメータに関連するデータを記憶する、チャネルデータストア９２１を有する。チャネル推定器９１９は、推定エンドツーエンドゲイン信号を出力して、往路ビーム加重値発生器９１７が往路ビーム加重マトリックス９１８を発生させることを可能にする。加重及び加算モジュール５３３の各々は、往路ビーム加重マトリックス９１８のビーム形成加重値のそれぞれのベクトルを受信するように結合される（簡単にするために、図３０には、そのような接続が１つだけ示される）。第１の加重及び加算モジュール５３３は、Ｍ×Ｋ個の往路ビーム加重マトリックス９１８のうちの１，１の要素の値に等しい加重値を、Ｋ個の往路ビーム信号５１１のうちの１番目に適用する（下で更に詳細に論じられる）。Ｍ×Ｋ個の往路ビーム加重マトリックス９１８の１，２の要素の値に等しい加重値は、Ｋ個の往路ビーム信号５１１のうちの２番目に適用される。マトリックスの他の加重値は、Ｋ番目の往路ビーム信号５１１まで同様に適用され、Ｍ×Ｋ個の往路ビーム加重マトリックス９１８の１，Ｋの要素に等しい値で加重される。Ｋ個の加重往路ビーム信号９０３の各々は、次いで、加算され、アクセスノード固有の往路信号５１６として、第１の加重及び加算モジュール５３３から出力される。第１の加重及び加算モジュール５３３によって出力されるアクセスノード固有の往路信号５１６は、次いで、タイミングモジュール９４５に結合される。タイミングモジュール９４５は、分散ネットワーク５１８を通して、第１のＡＮ  ５１５にアクセスノード固有の往路信号５１６を出力する（図５を参照されたい）。同様に、他の加重及び加算モジュール５３３の各々は、Ｋ個の往路ビーム信号５１１を受信し、Ｋ個の往路ビーム信号５１１に加重し、加算する。Ｍ個の加重及び加算モジュール５３３の各々からの出力は、分散ネットワーク５１８を通して、関連付けられるＭ個のＡＮ  ５１５に結合され、よって、ｍ番目の加重及び加算モジュールからの出力がｍ番目のＡＮ  ５１５に結合される。いくつかの事例において、分散ネットワーク通したジッタ及び不均等な遅延、並びにいくつかの他のタイミングの考慮事項は、タイムスタンプをデータと関連付けることによってタイミングモジュール９４５によって処理される。例示的なタイミング技術の詳細は、図３６及び図３７に関して下に提供される。
【０１５８】
地上セグメント５０２において往路ビーム形成器５２９によって適用されるビーム加重値の結果として、エンドツーエンドリレー５０３を通してＡＮ  ５１５から伝送される信号は、ユーザビームを形成する。形成することができるビームのサイズ及び場所は、展開されるＡＮ  ５１５の数、信号が通過するリレーアンテナ要素の数及びパターン、エンドツーエンドリレー５０３の場所、並びに／又はＡＮ  ５１５の地理的間隔の関数とすることができる。
【０１５９】
以下、図５に示されるエンドツーエンド復路リンク５２３を参照すると、ユーザビームカバレージ領域５１９の１つの中のユーザ端末５１７は、エンドツーエンドリレー５０３に信号を伝送する。信号は、次いで、地上セグメント５０２にリレーされる。信号は、ＡＮ  ５１５によって受信される。
【０１６０】
図３０を再度参照すると、Ｍ個の復路ダウンリンク信号５２７は、Ｍ個のＡＮ  ５１５によって受信され、分散ネットワーク５１８を通してＭ個のＡＮ  ５１５から、複合復路信号９０７として結合され、そして、復路ビーム形成器５３１のアクセスノードの入力９３１において受信される。タイミングモジュール９４７は、Ｍ個のＡＮ  ５１５からの複合復路信号を互いに整列させ、時間整列させた信号を復路ビーム形成器５３１に出力する。復路ビーム加重値発生器９３５は、チャネル推定器９４３内のチャネルデータストア９４１に記憶された情報に基づいて、Ｋ×Ｍ個の復路ビーム荷重マトリックス９３７として、復路ビーム加重値を発生させる。復路ビーム形成器５３１は、復路ビーム形成器５３１が復路ビーム加重マトリックス９３７を受信する、ビーム加重値入力９３９を有する。Ｍ個のＡＮ複合復路信号９０７の各々は、復路ビーム形成器５３１内のＭ個の分割器及び加重モジュール５３９のうちの関連付けられる１つに結合される。各分割器及び加重モジュール５３９は、時間整列させた信号をＫ個のコピー９０９に分割する。分割器及び加重モジュール５３９は、Ｋ×Ｍ個の復路ビーム加重マトリックス９３７のｋ、ｍの要素を使用して、Ｋ個のコピー９０９の各々に加重する。Ｋ×Ｍ個の復路ビーム加重マトリックスに関する更なる詳細は、以下に提供される。Ｋ個の加重複合復路信号９１１の各組は、次いで、組み合わせモジュール９１３に結合される。いくつかの事例において、組み合わせモジュール９１３は、各分割器及び加重モジュール５３９から出力されたｋ番目の加重複合復路信号９１１を組み合わせる。復路ビーム形成器５３１は、Ｋ個の復路ユーザビーム５１９のうちの１つと関連付けられるサンプル（例えば、Ｍ個のＡＮの各々を通して受信されるサンプル）を各々が有する、Ｋ個の復路ビーム信号９１５を出力する復路データ信号出力９３３を有する。Ｋ個の復路ビーム信号９１５の各々は、１つ又は２つ以上のユーザ端末５１７からのサンプルを有することができる。組み合わせて、整列させ、ビーム形成したＫ個の復路ビーム信号９１５は、フィーダリンクモデム５０７に結合される（図５を参照されたい）。復路タイミング調整は、分割及び加重の後に実行することができることに留意されたい。同様に、往路リンクの場合、往路タイミング調整は、ビーム形成の前に行うことができる。
【０１６１】
上で論じたように、往路ビーム形成器５２９は、Ｋ個の往路ビーム信号５１１の入力サンプルにマトリックス積演算を行って、Ｍ個のアクセスノード固有の往路信号５１６をリアルタイムで算出することができる。ビーム帯域幅が（例えば、より短いシンボル区間をサポートするために）増加するにつれて、並びにＫ及びＭが大きくなるにつれて、マトリックス積演算は、計算集中的になり、単一のコンピューティングノード（例えば、単一のコンピュータサーバ、その他）の能力を超える場合がある。復路ビーム形成器５３１の動作は、同様に計算集中的である。複数のコンピューティングノードのコンピューティングリソースを往路／復路ビーム形成器５１３に分割するために、様々な方法を使用することができる。１つの実施例において、図３０の往路ビーム形成器５２９は、異なるコンピューティングノードに分散され得るＭ個のＡＮ  ５１５の各々について、別個の加重及び加算モジュール５３３に分割することができる。一般に、実現形態の考慮事項としては、コスト、電力消費、Ｋ、Ｍ、及び帯域幅に対するスケーラビリティ、（例えば、ノード故障、その他による）システム稼働率、アップグレード性、並びにシステムの待ち時間が挙げられる。上の実施例は、行（又は列）あたりである。その逆も可能である。マトリックス動作をグループ化する他の様式を考慮することができる（例えば、［１，１〜Ｋ／２，Ｍ／２］、［・・・］で４つに分割し、個々に計算し、加算する）。
【０１６２】
いくつかの事例において、往路／復路ビーム形成器５１３は、タイムスライスビーム形成器によってビーム加重演算を処理するための時間領域多重化アーキテクチャを含むことができる。図３１は、時間領域逆多重化及び多重化による複数の往路タイムスライスビーム形成器を備える、例示的な往路ビーム形成器５２９のブロック図である。往路ビーム形成器５２９は、１つの往路ビーム信号逆多重化装置３００２と、Ｎ個の往路タイムスライスビーム形成器３００６と、１つの往路アクセスノードの信号多重化装置３０１０とを含む。
【０１６３】
往路ビーム信号逆多重化装置３００２は、往路ビーム信号５１１を受信し、Ｋ個の往路ビーム信号５１１を、Ｎ個の往路タイムスライスビーム形成器３００６への入力のために、往路タイムスライス入力３００４に逆多重化する。例えば、往路ビーム信号逆多重化装置３００２は、Ｋ個の往路ビーム信号５１１のサンプルの第１の時間領域サブセットを、第１の往路タイムスライスビーム形成器３００６に送信し、該ビーム形成器は、サンプルの第１の時間領域サブセットに対応するＭ個のアクセスノード固有の往路信号と関連付けられるサンプルを発生させる。往路タイムスライスビーム形成器３００６は、その往路タイムスライス出力３００８を介して、サンプルの第１の時間領域サブセットのためのＭ個のアクセスノード固有の往路信号と関連付けられるサンプルを、往路アクセスノードの信号多重化装置３０１０に出力する。往路タイムスライスビーム形成器３００６は、アクセスノードによって使用される同期タイミング情報（例えば、対応するタイムスライスインデックス、その他）を伴う、Ｍ個のアクセスノード固有の往路信号の各々と関連付けられるサンプルを出力して、エンドツーエンドリレーによって受信したときに、（例えば、事前修正することによって）それぞれのアクセスノード固有の往路信号を同期させることができる。往路アクセスノードの信号多重化装置３０１０は、Ｎ個の往路タイムスライス出力３００８を介して、Ｍ個のアクセスノード固有の往路信号のサンプルの時間領域サブセットを多重化して、Ｍ個のアクセスノード固有の往路信号５１６を発生させる。往路タイムスライスビーム形成器３００６の各々は、データバッファと、ビームマトリックスバッファと、マトリックス積演算を実現するビーム加重値プロセッサとを含むことができる。すなわち、往路タイムスライスビーム形成器３００６の各々は、１回限りのスライスインデックスのサンプルの処理中に、図３０の往路ビーム形成器５２９について示される分割モジュール９０４並びに往路加重及び加算モジュール５３３に数学的に等しい計算を実現することができる。ビーム加重マトリックスの更新は、逐次的に行うことができる。例えば、往路タイムスライスビーム形成器のビーム加重マトリックスバッファは、Ｎ個の往路タイムスライスビーム形成器３００６を通したタイムスライスインデックスｔの回転におけるアイドル時間中に更新することができる。代替的に、各往路タイムスライスビーム形成器は、ピンポン構成（例えば、一方を使用している間にもう一方を更新することができる）で使用することができる、２つのバッファを有することができる。いくつかの事例において、複数のユーザビームパターン（例えば、複数のユーザカバーエリア）に対応するビーム加重値を記憶するために、複数のバッファを使用することができる。往路タイムスライスビーム形成器３００６のビーム加重値バッファ及びデータバッファは、ダイナミック又はスタティックランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含む任意のタイプのメモリ又は記憶装置として実現することができる。ビーム加重値処理は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）及び／又はフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）において実現することができ、また、（例えば、クラウドコンピューティング環境において）１つ又は２つ以上の処理コアを含むことができる。加えて、又は代替的に、ビーム加重値バッファ、データバッファ、及びビーム加重値プロセッサは、１つの構成要素内に統合することができる。
【０１６４】
図３２は、往路タイムスライスビーム形成器５２９の動作を示す、簡略化した例示的な地上セグメントを例示する。図３２の実施例において、往路ビーム形成器５２９は、４つの往路ビーム信号（例えば、Ｋ＝４）を受信し、５つのＡＮ（例えば、Ｍ＝５）のアクセスノード固有の往路信号を発生させ、また、３つの往路タイムスライスビーム形成器（例えば、Ｎ＝３）を有する。往路ビーム信号は、ＦＢｋ：ｔによって示され、ここで、ｋは、往路ビーム信号インデックスであり、ｔは、タイムスライスインデックス（例えば、サンプルの時間領域サブセットに対応する）である。往路ビーム信号逆多重化装置３００２は、４つの往路ユーザビームと関連付けられる往路ビーム信号のサンプルの４つの時間領域サブセットを受信し、１つの往路タイムスライス入力３００４が、特定のタイムスライスインデックスｔについて、往路ビーム信号５１１の各々からのサンプルの時間領域サブセットを含むように、各往路ビーム信号を逆多重化する。例えば、時間領域サブセットは、下で説明するように、単一のサンプル、サンプルの隣接するブロック、又はサンプルの隣接しない（例えば、インターリーブ）ブロックとすることができる。往路タイムスライスビーム形成器３００６は、（例えば、往路ビーム信号５１１及び往路ビーム加重マトリックス９１８に基づいて）ＡＦｍ：ｔによって示される、タイムスライスインデックスｔのＭ個のアクセスノード固有の往路信号の各々を発生させる。例えば、タイムスライスインデックスｔ＝０のサンプルＦＢ１：０（ＦＢ２）：０（ＦＢ３）：０、及びＦＢ４：０の時間領域サブセットは、第１の往路タイムスライスビーム形成器ＴＳＢＦ［１］３００６に入力され、往路タイムスライス出力３００８において、アクセスノード固有の往路信号ＡＦ１：０（ＡＦ２）：０（ＡＦ３）：０（ＡＦ４）：０、及びＡＦ５：０の対応するサンプルを発生させる。その後のタイムスライスインデックス値ｔ＝１，２について、往路ビーム信号５１１のサンプルの時間領域サブセットは、第２及び第３の往路タイムスライスビーム形成器３００６への入力のために、往路ビーム信号逆多重化装置３００２によって逆多重化され、往路タイムスライス出力３００８において、対応するタイムスライスインデックスｔと関連付けられるアクセスノード固有の往路信号を発生させる。図３２はまた、タイムスライスインデックス値ｔ＝３において、第１の往路タイムスライスビーム形成器が、対応するタイムスライスインデックス３と関連付けられるアクセスノード固有の往路信号を発生させることも示す。１つのタイムスライスインデックス値ｔについて各往路タイムスライスビーム形成器３００６によって行われるマトリックス積演算は、サンプルの時間領域サブセット（例えば、サンプリングレートｔＳを乗じたサンプル数Ｓ）の実際の時間よりも長くかかる場合がある。しかしながら、各往路タイムスライスビーム形成器３００６は、Ｎ個のタイムスライスインデックスｔ毎に、サンプルの時間領域サブセットを１つだけ処理することができる。往路アクセスノードの信号多重化装置３０１０は、往路タイムスライスビーム形成器３００６の各々からの往路タイムスライス出力３０３０を受信し、サンプルの時間領域サブセットを多重化して、それぞれのＡＮに分散させるためのＭ個のアクセスノード固有の往路信号５１６を発生させる。
【０１６５】
図３３は、時間領域逆多重化及び多重化による複数の復路タイムスライスビーム形成器を備える、例示的な復路ビーム形成器５３１のブロック図である。復路ビーム形成器５３１は、１つの復路複合信号逆多重化装置３０１２と、Ｎ個の復路タイムスライスビーム形成器３０１６と、１つの復路ビーム信号多重化装置３０２０とを含む。復路複合信号逆多重化装置３０１２は、（例えば、Ｍ個のＡＮから）Ｍ個の複合復路信号９０７を受信し、Ｎ個の復路タイムスライスビーム形成器３０１６への入力のために、Ｍ個の複合復路信号９０７を復路タイムスライス入力３０１４に逆多重化する。復路タイムスライスビーム形成器３０１６の各々は、それぞれの復路タイムスライス出力３０１８を介して、対応するサンプルの時間領域サブセットのＫ個の復路ビーム信号９１５と関連付けられるサンプルを、復路ビーム信号多重化装置３０２０に出力する。復路ビーム信号多重化装置３０２０は、Ｎ個の復路タイムスライス出力３０１８を介して受信したＫ個の復路ビーム信号のサンプルの時間領域サブセットを多重化して、Ｋ個の復路ビーム信号９１５を発生させる。復路タイムスライスビーム形成器３０１６の各々は、データバッファと、ビームマトリックスバッファと、マトリックス積演算を実現するビーム加重値プロセッサとを含むことができる。すなわち、復路タイムスライスビーム形成器３０１６の各々は、１つのスライスインデックスのサンプルの処理中に、図３０の復路ビーム形成器５３１について示される分割器及び加重モジュール５３９並びに組み合わせモジュール９１３に数学的に等しい計算を実現することができる。往路タイムスライスビーム形成器について上で論じたように、ピンポンビーム加重値バッファ構成（例えば、一方を使用している間にもう一方を更新することができる）を使用して、逐次的に行うことができる。いくつかの事例において、複数のユーザビームパターン（例えば、複数のユーザカバーエリア）に対応するビーム加重値を記憶するために、複数のバッファを使用することができる。復路タイムスライスビーム形成器３０１６のビーム加重値バッファ及びデータバッファは、ダイナミック又はスタティックランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含む任意のタイプのメモリ又は記憶装置として実現することができる。ビーム加重値処理は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）及び／又はフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）において実現することができ、また、１つ又は２つ以上の処理コアを含むことができる。加えて、又は代替的に、ビーム加重値バッファ、データバッファ、及びビーム加重値プロセッサは、１つの構成要素内に統合することができる。
【０１６６】
図３４は、時間領域多重化を用いた復路ビーム形成器５３１の動作を示す、簡略化した例示的な地上セグメントを例示する。図３３の実施例において、復路ビーム形成器５３１は、５つの複合復路信号（例えば、Ｍ＝５）を受信し、４つの復路ユーザビーム（例えば、Ｋ＝５）の復路ビーム信号を発生させ、また、３つのタイムスライスビーム形成器（例えば、Ｎ＝３）を有する。複合復路信号は、ＲＣｍ：ｔによって示され、ここで、ｍは、ＡＮインデックスであり、ｔは、タイムスライスインデックス（例えば、サンプルの時間領域サブセットに対応する）である。復路複合信号逆多重化装置３０１２は、５つのＡＮから複合復路信号のサンプルの４つの時間領域サブセットを受信し、１つの復路タイムスライス入力３０１４が、特定のタイムスライスインデックスｔについて、複合復路信号９０７の各々から対応するサンプルの時間領域サブセットを含むように、各複合復路信号を逆多重化する。例えば、時間領域サブセットは、下で説明するように、単一のサンプル、サンプルの隣接するブロック、又はサンプルの隣接しない（例えば、インターリーブ）ブロックとすることができる。復路タイムスライスビーム形成器３０１６は、（例えば、複合復路信号９０７及び復路ビーム加重マトリックス９３７に基づいて）ＲＢｋ：ｔによって示される、タイムスライスインデックスｔのＫ個の復路ビーム信号の各々を発生させる。例えば、タイムスライスインデックスｔ＝０のサンプルＲＣ１：０（ＲＣ２）：０（ＲＣ３）：０（ＲＣ４）：０、及びＲＣ５：０の時間領域サブセットは、第１の復路タイムスライスビーム形成器３０１６に入力され、復路タイムスライス出力３０１８において、復路ビーム信号ＲＢ１：０（ＲＢ２）：０（ＲＢ３）：０及びＲＢ４：０の対応するサンプルを発生させる。その後のタイムスライスインデックス値ｔ＝１，２について、複合復路信号９０７のサンプルの時間領域サブセットは、第２及び第３の復路タイムスライスビーム形成器３０１６への入力のために、復路複合信号逆多重化装置３０１２によってそれぞれ逆多重化され、復路タイムスライス出力３０１８において、対応するタイムスライスインデックスｔと関連付けられる復路ビーム信号のサンプルを発生させる。図３４はまた、タイムスライスインデックス値ｔ＝３において、第１の復路タイムスライスビーム形成器が、対応するタイムスライスインデックス３と関連付けられる復路ビーム信号のサンプルを発生させることも示す。１つのタイムスライスインデックス値ｔについて各往路タイムスライスビーム形成器３０１６によって行われるマトリックス積演算は、サンプルの時間領域サブセット（例えば、サンプリングレートｔＳを乗じたサンプル数Ｓ）の実際の時間よりも長くかかる場合がある。しかしながら、各復路タイムスライスビーム形成器３０１６は、Ｎ個のタイムスライスインデックスｔ毎に、サンプルの１つの時間領域サブセットだけを処理することができる。復路ビーム信号多重化装置３０２０は、復路タイムスライスビーム形成器３０１６の各々から復路タイムスライス出力３０１８を受信し、サンプルの時間領域サブセットを多重化して、Ｋ個の復路ビーム信号９１５を発生させる。
【０１６７】
図３１〜図３４は、復路タイムスライスビーム形成器３０１６と同じ数Ｎの往路タイムスライスビーム形成器３００６が例示されているが、いくつかの実現形態は、復路タイムスライスビーム形成器３０１６よりも多い又は少ない往路タイムスライスビーム形成器３００６を有することができる。いくつかの実施例において、往路ビーム形成器５２９及び／又は復路ビーム形成器５３１は、ノード故障に対するロバスト性のための予備容量を有することができる。例えば、各往路タイムスライスビーム形成器３００６が、リアルタイムタイムスライス期間ｔＤを有するタイムスライスインデックスｔについて、一組のサンプルを処理するために、ｔＦＴＳかかる場合、ここで、ｔＦＴＳ＝Ｎ・ｔＤであり、往路ビーム形成器５２９は、Ｎ＋Ｅ個の往路タイムスライスビーム形成器３００６を有することができる。いくつかの実施例では、Ｎ＋Ｅ個の往路タイムスライスビーム形成器３００６各々が動作に使用され、各往路タイムスライスビーム形成器３００６がＥ／Ｎの有効な予備容量を有する。１つの往路タイムスライスビーム形成器３００６が故障した場合、動作は、（例えば、時間領域サンプル（又はサンプルのグループ）が時間領域逆多重化及び多重化を通してどのようにルーティングされるのかを調整することによって）別の往路タイムスライスビーム形成器３００６に移すことができる。したがって、往路ビーム形成器５２９は、システムの性能が影響を受ける前に、最大でＥ個の故障した往路タイムスライスビーム形成器３００６に対する許容性があり得る。加えて、余分の容量は、システム動作中のシステムの保守及びタイムスライスビーム形成器のアップグレードを可能にする。例えば、システムは、タイムスライスビーム形成器間の異なる性能に対する許容性があるので、タイムスライスビーム形成器のアップグレードを逐次的に行うことができる。タイムスライスインデックスｔと関連付けられるデータサンプルは、インターリーブすることができる。例えば、第１のタイムスライスインデックスｔ０は、サンプル０、Ｐ、２Ｐ、．．．、（Ｓ−１）＊Ｐと関連付けることができ、一方で、タイムスライスインデックスｔ１は、サンプル１、Ｐ＋１、２Ｐ＋１、．．．、（Ｓ−１）＊Ｐ＋１と関連付けることができる、その他、であり、ここで、Ｓは、サンプルの各組におけるサンプルの数であり、Ｐは、インターリービング期間である。インターリービングはまた、往路エラー修正におけるインターリービングによる利点に類似して、喪失ブロックによるエラーが時間的に分散されるようにサンプルの各タイムスライスビーム形成ブロックが時間的に分離されるので、システムをタイムスライスビーム形成器の故障に対してよりロバストにすることもできる。実際には、タイムスライスビーム形成器の故障によって引き起こされる分散エラーは、特に往路エラー符号化が用いられる場合に、ノイズに類似する影響を生じさせ、ユーザデータに対していかなるエラーももたらさない場合がある。Ｎ＝３である実施例が例示されているが、他のＮの値を使用することができ、Ｎは、Ｋ又は、Ｍといかなる特定の関係を有する必要はない。
【０１６８】
上で論じたように、図３１及び図３３に例示される往路ビーム形成器５２９及び復路ビーム形成器５３１は、１つのチャネル又は周波数サブ帯域についてタイムスライスビーム形成を行うために、時間領域逆多重化及び多重化を行うことができる。複数のサブ帯域は、追加的なサブ帯域多重化／逆多重化スイッチング層を使用して独立に処理することができる。図３５は、サブ帯域逆多重化及び多重化を用いる、例示的な多帯域往路／復路ビーム形成器５１３のブロック図である。多帯域往路／復路ビーム形成器５１３は、Ｆ個の往路サブ帯域及びＲ個の復路サブ帯域をサポートすることができる。
【０１６９】
多帯域往路／復路ビーム形成器５１３は、Ｆ個の往路サブ帯域ビーム形成器３０２６と、Ｒ個の復路サブ帯域ビーム形成器３０３６と、１つのサブ帯域多重化装置／逆多重化装置３０３０とを含む。例えば、往路ビーム信号５１１は、Ｆ個の往路サブ帯域に分割することができる。Ｆ個の往路サブ帯域の各々は、Ｋ個の往路ユーザビームカバレージ領域のサブセットと関連付けることができる。すなわち、Ｋ個の往路ユーザビームカバーエリアは、異なる（例えば、異なる周波数及び／又は偏波、その他）周波数サブ帯域と関連付けられる往路ユーザビームカバーエリアの複数のサブセットを含むことができ、ここで、サブセットの各々の中の往路ユーザビームカバーエリアは、（例えば、３ｄＢの信号輪郭部、その他、において）重なっていない場合がある。したがって、往路サブ帯域ビーム形成器入力３０２４の各々は、往路ビーム信号５１１のサブセットＫ１を含むことができる。Ｆ個の往路ビーム形成器３０２６の各々は、往路ビーム形成器５２９の機能を含むことができ、往路ビーム信号５１１のサブセットと関連付けられるＭ個のアクセスノード固有の往路信号を備える往路サブ帯域ビーム形成器出力３０２８を発生させる（例えば、Ｍ×Ｋ１個の往路ビーム加重マトリックスを有するＫ１個の往路ビーム信号のマトリックス積）。したがって、ＡＮ  ５１５の各々は、（例えば、Ｆ個の往路サブ帯域について）異なる周波数サブ帯域と関連付けられる複数のアクセスノード固有の往路信号を受信することができる。ＡＮは、下で更に詳細に論じられるように、信号を往路アップリンク信号に異なるサブ帯域で組み込む（例えば、加算する）ことができる。同様に、ＡＮ  ５１５は、Ｒ個の異なる復路サブ帯域の複数の複合復路信号９０７を発生させることができる。Ｒ個の復路サブ帯域の各々は、Ｋ個の復路ユーザビームカバーエリアのサブセットと関連付けることができる。すなわち、Ｋ個の復路ユーザビームカバーエリアは、異なる周波数サブ帯域と関連付けられる復路ユーザビームカバーエリアの複数のサブセットを含むことができ、ここで、サブセットの各々の中の復路ユーザビームカバーエリアは、（例えば、３ｄＢの信号輪郭部、その他、において）重なっていない場合がある。サブ帯域多重化装置／逆多重化装置３０３０は、複合復路信号９０７をＲ個の復路サブ帯域ビーム形成器入力３０３４に分割することができる。復路サブ帯域ビーム形成器３０３６の各々は、次いで、復路サブ帯域ビーム形成器出力３０３８を発生させることができ、これは、（例えば、フィーダリンクモデム５０７又は復路ビーム信号復調器、その他への）復路ユーザビームのサブセットの復路ビーム信号９１５を含むことができる。いくつかの実施例において、多帯域往路／復路ビーム形成器５１３は、複数の偏波（例えば、右旋円偏波（ＲＨＣＰ）、左旋円偏波（ＬＨＣＰ）、その他）をサポートすることができ、いくつかの事例では、サブ帯域の数を効果的に２倍にすることができる。
【０１７０】
いくつかの事例において、往路ビーム形成器５２９及び復路ビーム形成器５３１のタイムスライス多重化及び逆多重化（例えば、ビーム信号逆多重化装置３００２、往路アクセスノードの信号多重化装置３０１０、復路複合信号逆多重化装置３０１２、復路ビーム信号多重化装置３０２０）、並びにサブ帯域多重化／逆多重化（サブ帯域多重化装置／逆多重化装置３０３０）は、パケットスイッチング（例えば、イーサネットスイッチング、その他）によって行うことができる。いくつかの事例において、タイムスライス及びサブ帯域スイッチングは、同じスイッチングノードにおいて、又は異なる順序で行うことができる。例えば、各スイッチファブリックファブリックノードをＡＮ  ５１５、往路タイムスライスビーム形成器３００６、復路タイムスライスビーム形成器３０１６、又はフィーダリンクモデム５０７のサブセットと結合させることができる場合に、ファブリックスイッチングアーキテクチャを使用することができる。ファブリックスイッチングアーキテクチャは、例えば、任意のＡＮを（例えば、スイッチ及び／又はスイッチファブリック相互接続を介して）、低待ち時間の階層的に平坦なアーキテクチャで、任意の往路タイムスライスビーム形成器又は復路タイムスライスビーム形成器に接続することを可能にすることができる。１つの実施例において、Ｋ≦６００、Ｍ≦６００、及び５００ＭＨｚの帯域幅（例えば、サブ帯域あたり）をサポートし、往路又は復路リンクの１４個のサブ帯域を有するシステムは、２０４８  １０ＧｉｇＥのポートを有する市販の相互接続スイッチプラットフォームによって実現することができる。
遅延等化
【０１７１】
いくつかの事例において、エンドツーエンドリレー５０３とＣＰＳ  ５０５との間の経路の各々での伝搬遅延の差は、僅かである。例えば、復路リンク上で、同じ信号（例えば、特定のユーザへの、又はそこからのデータ）が複数のＡＮ  ５１５によって受信されるときに、信号の各インスタンスは、信号の互いのインスタンスと本質的に整列されたＣＰＳで到達することができる。同様に、同じ信号がいくつかのＡＮ  ５１５を通してユーザ端末５１７に伝送されたときに、信号の各インスタンスは、信号の互いのインスタンスと本質的に整列されたユーザ端末５１７に到達することができる。換言すれば、信号は、信号をコヒーレントに組み合わせる十分な精度で位相及び時間整列させることができ、よって、経路遅延及びビーム形成の影響は、伝送シンボル率に対して少ない。例示的な実施例として、経路遅延の差が１０マイクロ秒である場合、ビーム形成帯域幅は、およそ数１０ｋＨｚになり得、起こり得る性能の低下が少ない状態で、狭帯域幅信号、例えば≒１０のｋｓｐｓを使用することができる。１０ｋｓｐｓの信号速度は、１００マイクロ秒のシンボル区間を有し、１０マイクロ秒の遅延拡散は、シンボル区間の僅か１／１０である。これらの事例において、上で説明したように、システム分析の目的で、１つのインスタンスにおいてエンドツーエンドリレーによって受信される信号は、本質的に同時にリレーされ、伝送されると仮定することができる。
【０１７２】
他の事例において、伝送アンテナ要素４０９からＡＮ  ５１５に伝送される信号の信号間隔（伝送シンボル区間）に対する伝搬遅延には、かなりの差があり得る。信号が各ＡＮ  ５１５から配信ネットワーク５１８を通してとる経路は、かなりの遅延の変動を含み得る。これらの事例では、遅延等化を用いて、経路遅延に整合させることができる。
【０１７３】
ＣＰＳ  ５０５によって配信ネットワーク５１８を通して受信されるエンドツーエンド復路リンク信号の場合、信号は、エンドツーエンドリレーから伝送されるリレービーコン、例えば上で説明したＰＮビーコンを使用することによって時間整列させることができる。各ＡＮ  ５１５は、基準としてリレービーコン信号を使用して、複合復路信号をタイムスタンプすることができる。したがって、異なるＡＮ  ５１５は、異なる時間に同じ信号を受信することができるが、各ＡＮ  ５１５における受信信号は、ＣＰＳ  ５０５が該信号を時間整列することを可能にするようにタイムスタンプすることができる。ＣＰＳ  ５０５は、同じタイムスタンプを有する信号を組み合わせることによってビーム形成が行われるように、信号をバッファリングすることができる。
【０１７４】
図３３及び図３４に戻ると、復路リンクの遅延等化は、復路タイムスライスビーム形成器３０１６への複合復路信号を逆多重化することによって行うことができる。例えば、各ＡＮは、複合復路信号をタイムスライスインデックスｔと関連付けられる複数組のサンプルに分割することができ、これは、複合復路信号のインターリーブサンプルを含むことができる。タイムスライスインデックスｔは、リレービーコン信号に基づいて決定することができる。ＡＮは、対応するタイムスライスインデックスｔと多重化したサンプルのサブセットを（例えば、多重化した複合復路信号として）復路ビーム形成器５３１に送信することができ、これは、復路リンクの同期タイミング情報としての役割を果たすことができる。各ＡＮからのサンプルのサブセットは、（例えば、スイッチングを介して）逆多重化することができ、１つの復路タイムスライスビーム形成器３０１６は、タイムスライスインデックスｔについて（いくつかの事例では、複数のサブ帯域のうちの１つについて）、各ＡＮからサンプルのサブセットを受信することができる。復路ビーム加重マトリックスと、タイムスライスインデックスｔと関連付けられるＭ個の複合復路信号の各々からのサンプルのサブセットとのマトリックス積を行うことによって、復路タイムスライスビーム形成器３０１６は、復路ビーム加重マトリックスを適用するために、エンドツーエンドリレーによってリレーされる信号を同時に整列させることができる。
【０１７５】
往路リンクの場合、ＣＰＳ  ５０５内のビーム形成器５１３は、ＡＮ  ５１５によって伝送される各アクセスノード固有の往路信号がエンドツーエンドリレー５０３に到達することがいつ所望されたのかを示すタイムスタンプを発生させることができる。各ＡＮ  ５１５は、アクセスノードビーコン信号２５３０、例えばループバックＰＮ信号を伝送することができる。各そのような信号は、エンドツーエンドリレー５０３によって、再度ＡＮ  ５１５にループバックされ、伝送される。ＡＮ  ５１５は、ＡＮのいずれか又は全てから、リレービーコン信号及びリレーされた（ループバックされた）アクセスノードビーコン信号の両方を受信することができる。リレービーコン信号の受信タイミングに対するアクセスノードビーコン信号の受信タイミングは、アクセスノードビーコン信号がいつエンドツーエンドリレーに到達したのかを示す。エンドツーエンドリレーによるリレーの後に、リレービーコン信号がＡＮに到達するのと同時にアクセスノードビーコン信号が到達するようにそのタイミングを調整することで、アクセスノードビーコン信号を、リレービーコンと同期させてエンドツーエンドリレーに到達させる。全てのＡＮにこの機能を行わせることで、全てのアクセスノードビーコン信号が、リレービーコンと同期させたエンドツーエンドリレーに到達することを可能にする。このプロセスにおける最後の工程は、各ＡＮに、そのアクセスノードビーコン信号と同期させたそのアクセスノード固有の往路信号を伝送させることである。これは、後で説明されるようにタイムスタンプを使用して行うことができる。代替的に、ＣＰＳは、（例えば、分散ネットワーク介したタイミングが決定的である場合）それぞれの時間領域オフセットによってオフセットされたそれぞれのアクセスノード固有の往路信号をＡＮに送信することによって、遅延等化を管理することができる。いくつかの事例において、フィーダリンク周波数範囲は、ユーザリンク周波数範囲と異なり得る。フィーダリンクダウンリンク周波数範囲（例えば、Ｖ帯域の周波数範囲）がユーザリンクダウンリンク周波数範囲（例えば、Ｋａ帯域の周波数範囲）と重なっておらず、かつ、ＡＮがユーザカバーエリア内にあるときに、ＡＮは、エンドツーエンドリレーの受信／伝送信号経路を介して、リレーされたアクセスノードビーコン信号を受信するために、ユーザリンクダウンリンク周波数範囲にわたって動作可能なアンテナ及び受信機を含むことができる。そのような一事例において、エンドツーエンドリレーは、フィーダリンク同期をサポートするために、ユーザリンクダウンリンク周波数範囲の第１のリレービーコン信号を発生させる、第１のリレービーコン発生器を含むことができる。エンドツーエンドリレーはまた、復路ダウンリンク信号からのフィーダリンク障害の除去をサポートするために、フィーダリンクダウンリンク周波数範囲の第２のリレービーコン信号を発生させる、第２のリレービーコン発生器も含むことができる。
【０１７６】
図３６は、システムのタイミングを整列させるために使用されるＰＮシーケンスの説明図である。図の水平軸は、時間を表す。チップ２３０３のＡＮ１  ＰＮシーケンス２３０１は、第１のＡＮからアクセスノードビーコン信号で伝送される。エンドツーエンドリレーでのこのシーケンスの到達の相対的時間は、ＰＮシーケンス２３０５によって表される。ＡＮからエンドツーエンドリレーへの伝搬遅延のため、ＡＮ１  ＰＮシーケンス２３０１に対するＰＮシーケンス２３０５の時間シフトがある。リレーＰＮビーコンシーケンス２３０７は、リレービーコン信号のエンドツーエンドリレー内で発生され、そこから伝送される。時間Ｔ０でのリレーＰＮビーコンシーケンス２３０７のＰＮチップ２３１５は、時間Ｔ０でのＡＮ１  ＰＮ受信信号２３０５のＰＮチップ２３１６と整列される。ＡＮ１伝送タイミングが適切な量によって調整されたときに、ＡＮ１  ＰＮ受信信号２３０５のＰＮチップ２３１６は、リレーＰＮビーコン２３０７のＰＮチップ２３１５と整列される。ＰＮシーケンス２３０５は、エンドツーエンドリレーからループバックされ、ＰＮシーケンス２３１７は、ＡＮ１で受信される。リレーＰＮビーコンのエンドツーエンドリレーから伝送されるＰＮシーケンス２３１９は、ＡＮ１で受信される。ＰＮシーケンス２３１７、２３１９は、ＡＮ１で整列され、それらがエンドツーエンドリレーで整列させられたことを示すことに留意されたい。
【０１７７】
図３７は、ＡＮ２において発生されたＰＮシーケンスのタイミングを適切に調整しなかったＡＮ２の一実施例を示す。ＡＮ２によって発生されたＰＮシーケンス２３１１は、リレーＰＮビーコンＰＮシーケンス２３０７からある量ｄｔのオフセットを伴って、シーケンス２３０９として示されるエンドツーエンドリレーで受信されることに留意されたい。このオフセットは、ＡＮ２のシーケンスを発生させるために使用されるタイミングのエラーによるものである。また、ＡＮ２でのＡＮ２  ＰＮシーケンス２３２１の到達は、ＡＮ２でのリレーＰＮビーコンＰＮシーケンス２３２３の到達から同じ量ｄｔだけオフセットされることにも留意されたい。ＡＮ２における信号処理は、このエラーを観察し、また、量ｄｔだけタイミングを調整することによって伝送タイミングに対する修正を行って、ＰＮシーケンス２３２１、２３２３を整列させることができる。
【０１７８】
図３６及び図３７では、概念の例示を簡単にするために、リレーＰＮビーコン及び全てのＡＮ（ループバック）ＰＮ信号に同じＰＮチップ速度が使用されている。同じタイミング概念は、異なるＰＮチップ速度で適用することができる。図３１及び図３２に戻ると、タイムスライスインデックスｔは、エンドツーエンドリレーにおいてＡＮの各々から受信されるアクセスノード固有の往路信号を同期させるために使用することができる。例えば、タイムスライスインデックスｔは、アクセスノード固有の往路信号５１６と多重化することができる。各ＡＮは、それぞれのアクセスノードビーコン信号において伝送されるチップのＰＮシーケンスの対応するタイミング情報と整列される特定のタイムスライスインデックスｔを有する、アクセスノード固有の往路信号のサンプルを伝送することができる。それぞれのアクセスノードビーコン信号が、ＡＮとエンドツーエンドリレーとの間のそれぞれの経路遅延及び位相シフトを補償するように調整されているので、タイムスライスインデックスｔと関連付けられるサンプルは、互いに対して正しくタイミング同期され、位相整列された状態で、エンドツーエンドリレーに到達する。
【０１７９】
ＡＮがそれら自体のアクセスノードビーコン信号を受信する事例では、往路通信データも搬送している同じエンドツーエンドリレー通信ハードウェアを使用して、アクセスノードビーコン信号をループバックすることが可能である。これらの事例において、エンドツーエンドリレーにおけるトランスポンダの相対ゲイン及び／又は位相は、後で説明されるように調整することができる。
【０１８０】
図３８は、例示的なＡＮ  ５１５のブロック図である。ＡＮ  ５１５は、受信機４００２と、受信タイミング及び位相調整器４０２４と、リレービーコン信号復調器２５１１と、多重化装置４００４と、ネットワークインターフェース４００６と、コントローラ２５２３と、逆多重化装置４０６０と、伝送タイミング及び位相補償器４０２０と、伝送機４０１２とを備える。ネットワークインターフェース４００６は、例えば、ネットワークポート４００８を介してＣＰＳ  ５０５に接続することができる。
【０１８１】
復路リンク上で、受信機４００２は、復路ダウンリンク信号５２７を受信する。復路ダウンリンク信号５２７は、例えば、（例えば、複数の受信／伝送信号経路、その他、を介して）エンドツーエンドリレーによってリレーされる復路アップリンク信号と、リレービーコン信号との複合物を含むことができる。受信機４００２は、例えば、下方変換及びサンプリングを行うことができる。リレービーコン信号復調器２５１１は、デジタル化された複合復路信号９０７のリレービーコン信号を復調して、リレータイミング情報２５２０を得ることができる。例えば、リレービーコン信号復調器２５１１は、復調を行って、リレーＰＮ符号と関連付けられるチップタイミングを復元し、デジタル化された複合復路信号５２７のサンプルために、エンドツーエンドリレーから、伝送時間に対応するタイムスタンプを発生させることができる。多重化装置４００４は、（例えば、多重化した複合復路信号を形成するために）リレータイミング情報２５２０を、（例えば、ネットワークインターフェース４００６を介して）ＣＰＳ  ５０５に送信されるデジタル化された複合復路信号のサンプルと多重化することができる。リレータイミング情報２５２０を多重化することは、ＣＰＳ  ５０５に送信するための、タイムスライスインデックスｔに対応するサンプルのサブセットを発生させることを含むことができる。例えば、多重化装置４００４は、図３３、図３４、及び図３５を参照して上で説明した復路タイムスライスビーム形成アーキテクチャへの入力のために、各タイムスライスインデックスｔと関連付けられるサンプルのサブセットを出力することができる。多重化装置４００４は、いくつかの事例において、サンプルの各サブセットについてサンプルをインターリーブするためのインターリーバ４０４４を含むことができる。
【０１８２】
往路リンク上で、ネットワークインターフェース４００６は、（例えば、ネットワークポート４００８を介して）ＡＮ入力信号４０１４を得ることができる。逆多重化装置４０６０は、ＡＮ入力信号４０１４を逆多重化して、アクセスノード固有の往路信号５１６、及びアクセスノード固有の往路信号５１６の伝送タイミングを示す往路信号伝送タイミング情報４０１６を得ることができる。例えば、アクセスノード固有の往路信号５１６は、（例えば、データサンプル、その他と多重化された）往路信号伝送タイミング情報を含むことができる。１つの実施例において、アクセスノード固有の往路信号５１６は、（例えば、データパケットにおいて）複数組のサンプルを備え、ここで、サンプルの各セットは、タイムスライスインデックスｔと関連付けられる。例えば、サンプルの各セットは、図３１、図３２、及び図３５を参照して上で論じた往路タイムスライスビーム形成アーキテクチャに従って発生される、アクセスノード固有の往路信号５１６のサンプルとすることができる。逆多重化装置４０６０は、タイムスライスインデックスｔと関連付けられるサンプルをデインターリーブするためのデインターリーバ４０５０を含むことができる。
【０１８３】
伝送タイミング及び位相補償器４０２０は、アクセスノード固有の往路信号５１６を受信し、バッファリングし、往路アップリンク信号５２１として適切な時期に伝送機４０１２によって伝送するための往路アップリンク信号サンプル４０２２を出力する。伝送機４０１２は、デジタル−アナログ変換及び上方変換を行って、往路アップリンク信号５２１を出力することができる。往路アップリンク信号サンプル４０２２は、アクセスノード固有の往路信号５１６及びアクセスノードビーコン信号２５３０（例えば、ループバックＰＮ信号）を含むことができ、これらは、伝送タイミング情報（例えば、ＰＮ符号チップタイミング情報、フレームタイミング情報、その他）を含むことができる。伝送タイミング及び位相補償器４０２０は、往路信号伝送タイミング及び位相情報４０１６がアクセスノードビーコン信号２５３０の対応する伝送タイミング及び位相情報に同期されるように、アクセスノード固有の往路信号５１６をアクセスノードビーコン信号２５３０と多重化することができる。
【０１８４】
いくつかの実施例において、アクセスノードビーコン信号２５３０の発生は、ＡＮ  ５１５において（例えば、アクセスノードビーコン信号発生器２５２９において）局部的に行われる。代替的に、アクセスノードビーコン信号２５３０の発生は、別個の構成要素（例えば、ＣＰＳ  ５０５）において行って、（例えば、ネットワークインターフェース４００６を介して）ＡＮ  ５１５に送信することができる。上で論じたように、アクセスノードビーコン信号２５３０は、ＡＮとエンドツーエンドリレーとの間の経路差及び位相シフトについて往路アップリンク信号５２１を補償するために使用することができる。例えば、アクセスノードビーコン信号２５３０は、往路アップリンク信号５２１において伝送し、受信機４００２において受信されるようにエンドツーエンドリレーによってリレーすることができる。コントローラ２５２３は、リレーされたアクセスノードビーコン信号から（例えば、復調、その他、によって）得られるリレーされた伝送タイミング及び位相情報４０２６と、リレービーコン信号から（例えば、復調、その他、によって）得られる受信タイミング及び位相情報４０２８とを比較することができる。コントローラ２５２３は、伝送タイミング及び位相補償器４０２０に入力するためのタイミング及び位相調整２５２４を発生させ、アクセスノードビーコン信号２５３０を調整して、経路遅延及び位相シフトを補償する。例えば、アクセスノードビーコン信号２５３０は、ＰＮ符号及びフレームタイミング情報（例えば、フレーム番号の１つ又は２つ以上のビット、その他）を含むことができる。伝送タイミング及び位相補償器４０２０は、例えば、経路遅延を粗補償するためのフレームタイミング情報を調整することができる（例えば、リレーされたアクセスノードビーコン信号がリレービーコン信号の対応するフレームタイミング情報と粗整列された、リレーされた伝送フレームタイミング情報を有するように、アクセスノードビーコン信号のフレームタイミング情報を出力し、ＰＮコードのどのチップをＬＳＢとみなすのかを変更する、その他）。加えて、又は代替的に、伝送タイミング及び位相補償器４０２０は、往路アップリンク信号サンプル４０２２に対するタイミング及び位相調整を行って、リレーされた伝送タイミング及び位相情報４０２６と受信タイミング及び位相情報４０２８との間のタイミング又は位相差を補償することができる。例えば、アクセスノードビーコン信号２５３０が局部発振器に基づいて発生される場合、局部発振器と受信したリレービーコン信号との間のタイミング又は位相差は、往路アップリンク信号サンプル４０２２に対するタイミング及び位相調整によって修正することができる。いくつかの実施例において、アクセスノードビーコン信号の復調は、ＡＮ  ５１５において（例えば、アクセスノードビーコン信号復調器２５１９において）局部的に行われる。代替的に、アクセスノードビーコン信号の復調は、別個の構成要素（例えば、ＣＰＳ  ５０５）において行うことができ、リレーされた伝送タイミング及び位相情報４０２６は、（例えば、ネットワークインターフェース４００６を介して）他の信号送信で得ることができる。例えば、深いフェーディ��グは、他の信号送信よりも高い電力での伝送がなければ、ＡＮ自体のリレーアクセスノードビーコン信号の受信及び復調を困難にする場合があり、これは、通信信号のパワーバジェットを低減させる場合がある。したがって、複数のＡＮ  ５１５からのリレーされたアクセスノードビーコン信号の組み合わせ受信は、リレーされたアクセスノードビーコン信号の有効な受信電力及び復調精度を増加させることができる。したがって、単一のＡＮ  ５１５からのアクセスノードビーコン信号の復調は、複数のＡＮ  ５１５において受信されるダウンリンク信号を使用して行うことができる。アクセスノードビーコン信号の復調は、ＡＮ  ５１５の大部分又は全てからのアクセスノードビーコン信号の信号情報も含むことができる複合復路信号９０７に基づいてＣＰＳ  ５０５において行うことができる。所望であれば、アクセスノードビーコン信号のエンドツーエンドビーム形成は、アクセスノードビーコンアップリンク（例えば、Ｃｒ）、リレーループバック（例えば、Ｅ）、及び／又はアクセスノードビーコンダウンリンク（例えば、Ｃｔ）を考慮して行うことができる。
フィーダリンク障害の除去
【０１８５】
全てのＡＮからのエンドツーエンドリレーに対する信号経路の遅延等化に加えて、ビーム形成の前に、フィーダリンクによって誘発される位相シフトを除去することができる。エンドツーエンドリレーとＭ個のＡＮと間の各リンクの位相シフトは異なる。各リンクの異なる位相シフトの原因としては、伝播経路の長さ、シンチレーションなどの大気条件、ドップラー周波数シフト、及び異なるＡＮ発振器のエラーが挙げられるが、これらに限定されない。これらの位相シフトは、一般に、各ＡＮについて異なり、また、（シンチレーション、ドップラーシフト、及びＡＮ発振器エラーの差により）時間的に変動する。動的なフィーダリンク障害を除去することによって、ビーム加重値が適応する速度は、フィーダリンクのダイナミックスを追跡するのに十分に速いビーム加重値が適応する代替例よりも遅くすることができる。
【０１８６】
復路方向において、ＡＮに対するフィーダダウンリンク障害は、リレーＰＮビーコン及びユーザデータ信号（例えば、復路ダウンリンク信号）の両方に共通である。いくつかの事例において、リレーＰＮビーコンのコヒーレントな復調は、復路データ信号からこれらの障害の大部分又は全部を除去するために使用されるチャネル情報を提供する。いくつかの事例において、リレーＰＮビーコン信号は、連続的に伝送され、通信データと共に帯域内に位置付けられる既知のＰＮシーケンスである。この帯域内のＰＮ信号の等価（又は有効）等方放射電力（ＥＩＲＰ）は、通信データに対する干渉が最大許容レベルよりも大きくないように設定される。いくつかの事例において、復路リンクのフィーダリンク障害除去プロセスは、リレーＰＮビーコン信号の受信タイミング及び位相のコヒーレントな復調及び追跡を含む。例えば、リレービーコン信号復調器２５１１は、リレーＰＮビーコン信号と局部的基準信号（例えば、局部発振器又はＰＬＬ）との比較に基づいて、受信タイミング及び位相調整２５１２を決定して、フィーダリンク障害を補償することができる。復元されたタイミング及び位相差は、次いで、（例えば、受信タイミング及び位相調整器４０２４によって）復路ダウンリンク信号から除去され、したがって、通信信号（例えば、復路ダウンリンク信号５２７）からフィーダリンク障害を除去する。フィーダリンク障害除去後に、ビームからの復路リンク信号は、全てのＡＮにおいて共通の周波数エラーを有し、したがって、ビーム形成に適している。共通の周波数エラーとしては、ユーザ端末周波数エラー、ユーザ端末アップリンクドップラー、エンドツーエンドリレー周波数変換周波数エラー、リレーＰＮビーコン周波数エラーによる貢献が挙げられ得るが、これらに限定されない。
【０１８７】
往路において、各ＡＮからのアクセスノードビーコン信号は、フィーダアップリンク障害の除去を補助するために使用することができる。フィーダアップリンク障害は、往路リンク通信データ（例えば、アクセスノード固有の信号）並びにアクセスノードビーコン信号に課される。アクセスノードビーコン信号のコヒーレントな復調は、（例えば、リレービーコン信号に対する）アクセスノードビーコン信号のタイミング及び位相差を復元するために使用することができる。復元されたタイミング及び位相差は、次いで、アクセスノードビーコン信号がリレービーコン信号と同位相で到達するように、伝送アクセスノードビーコン信号から除去される。
【０１８８】
いくつかの事例において、往路フィーダリンク除去プロセスは、ＡＮからエンドツーエンドリレーへの、及びループ構造内への戻りの経路遅延を有する位相ロックループ（ＰＬＬ）である。いくつかの事例では、ＡＮからエンドツーエンドリレーへの、及びＡＮへの戻りの往復遅延が顕著であり得る。例えば、エンドツーエンドリレーとして機能する地球同期衛星は、約２５０ミリ秒（ｍｓ）の往復遅延を発生させる。このループを大きい遅延の存在下で安定した状態に保つために、非常に低いループ帯域を使用することができる。２５０ｍｓの遅延の場合、ＰＬＬ閉ループ帯域幅は、一般的に、１Ｈｚ未満であり得る。そのような事例では、高い安定性の発振器を衛星及びＡＮの両方で使用して、図３９においてブロック２４３７（下記を参照されたい）によって示されるように、信頼性の高い位相ロックを維持することができる。
【０１８９】
いくつかの事例において、アクセスノードビーコン信号は、較正間隔の間にだけ伝送されるバースト信号である。較正間隔の間には、アクセスノードビーコン信号に対するこの干渉を除去するために、通信データが伝送されない。較正間隔の間にいかなる通信データも伝送されないので、通信データ中にブロードキャストされる場合に必要とされる伝送電力と比較して、アクセスノードビーコン信号の伝送電力を大きくすることができる。これは、通信データとの干渉を引き起こすいかなる懸念事項もない（この時点で、通信データが存在していない）からである。この技術は、アクセスノードビーコン信号が較正間隔の間に伝送されるときに、該アクセスノードビーコン信号の高い信号対雑音比（ＳＮＲ）を可能にする。較正間隔の発生頻度は、較正間隔の間の経過時間の逆数である。各較正間隔が位相のサンプルをＰＬＬに提供するので、この較正頻度は、この離散時間ＰＬＬのサンプリングレートである。いくつかの事例において、サンプリングレートは、僅かなエイリアシング量を有するＰＬＬの閉ループ帯域幅をサポートするのに十分な高さである。較正周波数（ループサンプリングレート）及び較正間隔の積は、プローブ信号を発するチャネルからの追加的な干渉を伴わなければ通信データにエンドツーエンドリレーを使用することができない僅かな時間を表す。いくつかの事例では、０．１未満の値が使用され、いくつかの事例では、０．０１未満の値が使用される。
【０１９０】
図３９は、例示的なＡＮトランシーバ２４０９のブロック図である。ＡＮトランシーバ２４０９への入力２４０８は、（例えば、複数の周波数サブ帯域のうちの１つについて）ＡＮ  ５１５によって受信されるエンドツーエンド復路リンク信号を受信する。入力２４０８は、下方変換器（Ｄ／Ｃ）２５０３の入力２５０１に結合される。Ｄ／Ｃ  ２５０３の出力は、アナログ−デジタル変換器（Ａ／Ｄ）２５０９に結合される。Ａ／Ｄ  ２５０９の出力は、Ｒｘ時間調整器２５１５及び／又はＲｘ位相調整器２５１７に結合される。Ｒｘ時間調整器２５１５及びＲｘ位相調整器２５１７は、図３８の受信タイミング及び位相調整器４０２４の態様を例示することができる。Ｄ／Ｃ  ２５０３は、直交下方変換器である。故に、Ｄ／Ｃ  ２５０３は、同相及び直交出力をＡ／Ｄ  ２５０９に出力する。受信信号は、通信信号（例えば、ユーザ端末によって伝送される復路アップリンク信号の複合物）、アクセスノードビーコン信号（例えば、同じＡＮ及び／又は他のＡＮから伝送される）、及びリレービーコン信号を含むことができる。デジタルサンプルは、リレービーコン信号復調器２５１１に結合される。リレービーコン信号復調器２５１１は、リレービーコン信号を復調する。更に、リレービーコン信号復調器２５１１は、時間制御信号２５１３及び位相制御信号２５１４を発生させて、受信リレービーコン信号に基づいてフィーダリンク障害を除去する。そのような障害としては、ドップラー、ＡＮ周波数エラー、シンチレーション効果、経路長変化、その他、が挙げられる。リレービーコン信号のコヒーレントな復調を行うことによって、位相ロックループ（ＰＬＬ）を使用して、これらのエラーの大部分又は全部を修正することができる。リレービーコン信号におけるエラーを修正することによって、（例えば、そのようなエラーは、リレービーコン信号、アクセスノードビーコン信号、及び通信信号に共通であるので）フィーダリンク上の通信信号及びアクセスノードビーコン信号における対応するエラーも同様に修正される。フィーダリンク障害を除去した後に、ユーザ端末５１７からのエンドツーエンド復路リンク通信信号は、名目上、Ｍ個のＡＮ  ５１５の各々において同じ周波数エラーを有する。その共通のエラーとしては、ユーザ端末周波数エラー、ユーザリンクドップラー、エンドツーエンドリレー周波数変換エラー、及びリレービーコン信号周波数エラーが挙げられる。
【０１９１】
フィーダリンク障害を除去したデジタルサンプルは、多重化装置２５１８に結合され、これは、図３８の多重化装置４００４の一実施例であり得る。多重化装置２５１８は、サンプルを、リレービーコン信号復調器２５１１からのリレータイミング情報２５２０と関連付ける（例えば、タイムスタンプする）。多重化装置２５１８の出力は、ＡＮトランシーバ２４０９の出力ポート２４１０に結合される。出力ポート２４１０は、多重化装置２４１３に結合され、また、インターフェース２４１５（図４０を参照されたい）を通して、ＣＰＳ  ５０５に結合される。ＣＰＳ  ５０５は、次いで、受信デジタルサンプルと関連付けられるタイムスタンプを使用して、ＡＮ  ５１５の各々から受信されるデジタルサンプルを整列させる。加えて、又は代替的に、フィーダリンク障害の除去は、ＣＰＳ  ５０５において行うことができる。例えば、埋め込まれたリレービーコン信号を有するエンドツーエンド復路リンク信号のデジタルサンプルは、ＡＮ  ５１５からＣＰＳ  ５０５に送信することができ、ＣＰＳ  ５０５は、複合復路信号の各々の同期タイミング情報（例えば、埋め込まれたリレービーコン信号）を使用して、それぞれの複合復路信号のそれぞれの調整を決定して、ダウンリンクチャネル障害を補償することができる。
【０１９２】
アクセスノードビーコン信号２５３０は、アクセスノードビーコン信号発生器２５２９によって局部的に発生させることができる。アクセスノードビーコン信号復調器２５１９は、（例えば、エンドツーエンドリレーによってリレーされ、入力２４０８において受信した後に）ＡＮ  ５１５によって受信されるアクセスノードビーコン信号を復調する。リレービーコン信号復調器２５１１は、受信リレータイミング及び位相情報信号２５２１をコントローラ２５２３に提供する。コントローラ２５２３はまた、アクセスノードビーコン信号復調器２５１９から、リレーされた伝送タイミング及び位相情報信号２５２５を受信する。コントローラ２５２３は、受信リレータイミング及び位相情報を、リレーされた伝送タイミング及び位相情報と比較し、粗時間調整信号２５２７を発生させる。粗時間調整信号２５２７は、アクセスノードビーコン信号発生器２５２９に結合される。アクセスノードビーコン信号発生器２５２９は、ＡＮ  ５１５からエンドツーエンドリレー５０３に伝送される埋め込み伝送タイミング情報を有する、アクセスノードビーコン信号２５３０を発生させる。上の考察において述べたように、リレータイミング及び位相情報（リレービーコン信号に埋め込まれる）と伝送時間及び位相情報（アクセスノードビーコン信号に埋め込まれる）との差は、伝送タイミング及び位相情報を調整して、リレーされた伝送タイミング及び位相情報を、受信したリレータイミング及び位相情報と同期させるために使用される。粗時間は、アクセスノードビーコン信号発生器２５２９への信号２５２７によって調整され、微細時間は、Ｔｘ時間調整器２５３９への信号２５４０によって調整される。受信したリレータイミング及び位相情報２５２１と同期されるアクセスノードビーコン信号復調器２５１９からの、リレーされた伝送タイミング及び位相情報２５２５によって、アクセスノードビーコン信号発生器２５２９は、伝送されるＣＰＳ  ５０５からのアクセスノードビーコン信号２５３０及びアクセスノード固有の往路信号の同期を支援するタイムスタンプ２５３１を発生させる。すなわち、ＣＰＳ  ５０５からのデータサンプルは、関連付けられるデータサンプルがいつエンドツーエンドリレー５０３に到達するように所望されたのかを示すタイムスタンプ２５３５と共に、入力ポート２４２３で受信される。バッファ、時間整列、及び加算モジュール２５３７は、ＣＰＳ  ５０５から結合されるデータサンプルをバッファリングし、タイムスタンプ２５３５、２５３１に基づいて、それらをアクセスノードビーコン信号発生器２５２９からのサンプルと加算する。タイムスタンプによって示されたときに、同一の時間を有するＰＮサンプル及び通信データサンプルが共に加算される。この実施例では、複数のビーム信号（ｘｋ（ｎ）×ｂｋ）が、ＣＰＳ  ５０５において共に加算され、複数のビーム信号の複合物を備えるアクセスノード固有の往路信号が、ＣＰＳ  ５０５によってＡＮに送信される。
【０１９３】
ＡＮによって適切に整列されたときに、データサンプルは、所望の時間に（例えば、他のＡＮからの同じデータサンプルの到達と同時に）エンドツーエンドリレー５０３に到達する。伝送時間調整器２５３９は、時間コントローラモジュール２５２３からの微細時間コントローラ出力信号２５４０に基づいて、微細時間調整を行う。伝送位相調整器２５４１は、アクセスノードビーコン信号復調器２５１９によって発生される位相制御信号２５４２に応答して、信号の位相調整を行う。伝送時間調整器２５３９及び伝送位相調整器２５４１は、例えば、図３８の伝送タイミング及び位相補償器４０２０の態様を例示することができる。
【０１９４】
伝送位相調整器２５４１の出力は、デジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａ）２５４３の入力に結合される。Ｄ／Ａ２５４３からの直交アナログ出力は、上方変換器（Ｕ／Ｃ）２５４５に結合されて、ＨＰＡ  ２４３３（図４０を参照されたい）によってエンドツーエンドリレー５０３に伝送される。アクセスノードビーコン信号復調器２５１９によって提供される振幅制御信号２５４７は、振幅フィードバックをＵ／Ｃ  ２５４５に提供して、アップリンクレインフェードなどの項目を補償する。
【０１９５】
いくつかの事例において、アクセスノードビーコン信号２５３０のために各ＡＮによって使用されるＰＮ符号は、他の全てのＡＮによって使用されるものと異なる。いくつかの事例において、アクセスノードビーコン信号のＰＮ符号は、リレービーコン信号において使用されるリレーＰＮ符号と各々異なる。故に、各ＡＮ  ５１５は、それ自体のアクセスノードビーコン信号と、他のＡＮ  ５１５のアクセスノードビーコン信号を区別することが可能であり得る。ＡＮ  ５１５は、それ自体のアクセスノードビーコン信号と、リレービーコン信号を区別することができる。
【０１９６】
先に説明したように、カバーエリアの中の任意の地点からそのエリアの中の任意の他の地点へのエンドツーエンドゲインは、いくつかのポイントツーポイントチャネルについて非常に深いフェードをもたらすことができるＬ個の異なる経路を有する多重経路チャネルである。伝送ダイバーシティ（往路リンク）及び受信ダイバーシティ（復路リンク）は、深いフェードを緩和する際に非常に有効あり、また、通信システムが機能することを可能にする。しかしながら、アクセスノードビーコン信号の場合、伝送及び受信ダイバーシティは存在しない。その結果、ＡＮからの信号を同じＡＮに戻す伝送である、ループバック信号のポイントツーポイントリンクは、平均よりもはるかに低いエンドツーエンドゲインを経験し得る。平均を２０ｄＢ下回る値は、多数の受信／伝送信号経路（Ｌ）によって起こり得る。これらの僅かな低エンドツーエンドゲインは、それらのＡＮのより低いＳＮＲをもたらし、また、リンククロージャを困難にし得る。故に、いくつかの事例において、ＡＮでは、より高いゲインアンテナが使用される。代替的に、図１６の例示的なトランスポンダを参照すると、位相調整器４１８を受信／伝送信号経路の各々に含むことができる。位相調整器４１８は、（例えば、地球上の制御センターからのテレメトリ、追跡、及びコマンド（ＴＴ＆Ｃ）リンクの制御下で）位相シフトコントローラ４２７によって、個々に調整することができる。相対位相を調整することは、低ゲインループバック経路のエンドツーエンドゲインを増加させる際に有効であり得る。例えば、ある目的は、位相シフト設定を選択して、最悪の事例のループバックゲイン（ＡＮからそれ自体に戻るゲイン）の値を上昇させることであり得る。位相の選択は、一般に、カバーエリアの中の全ての地点について評価されたときのゲインの、該カバーエリアの中の全ての他の地点への分布を変化させないが、低ゲインループバック経路のゲインを増加させることができることに留意されたい。
【０１９７】
精密にするために、Ｍ個のＡＮ  ５１５の各々から他の全てのＡＮ  ５１５への一組のゲインを考慮する。Ｍ２個のゲインがあり、そのうち、それらのＭ個だけがループバック経路である。２つのゲイン分布を考慮すると、第１のゲイン分布は、Ｍ２個全ての経路のヒストグラムを編集することによって推定することができる、全ての経路（Ｍ２個）の総分布である。カバーエリア全体にわたって均等に分布したＡＮの場合、この分布は、カバーエリアの中の任意の地点から任意の多の地点へのエンドツーエンドゲインの分布を表すことができる。第２の分布は、Ｍ個のループバック経路だけのヒストグラムを編集することによって推定することができる、ループバックゲイン分布（ループバック分布）である。多くの事例において、受信／伝送信号経路の位相設定（及び随意に、ゲイン設定）の特別な選択は、総分布に対して大幅な変更を提供しない。これは、要素を受信するためにランダム又はインターリーブマッピングを伴うときに特に当てはまる。しかしながら、大部分の事例において、ループバック分布は、位相（及び随意に、ゲイン）設定の（ランダム値とは対照的に）特別な選択によって改善することができる。これは、一組のループバックゲインが（Ｍ２個の総経路とは対照的に）Ｍ個の経路からなり、位相及びゲイン調整の自由度の数がＬであるからである。しばしば、時間Ｌは、Ｍとほぼ同じであり、これは、特別な位相選択による低ループバックゲインの大幅な改善を可能にする。この別の見方は、特別な位相選択が必ずしも低エンドツーエンドゲインを除去するわけではなく、むしろ、それらを、一組のループバックゲイン（一組にＭ個の要素）から一組のループバックゲイン（Ｍ２−Ｍ個の要素）に移動させることである。非自明なＭの値の場合、より大きい組は、しばしば、前者よりもはるかに大きい。
【０１９８】
ＡＮ  ５１５は、１つ以上の周波数サブ帯域を処理することができる。図４０は、多重周波数サブ帯域が別々に処理される、例示的なＡＮ  ５１５のブロック図である。エンドツーエンド復路リンク５２３（図５を参照されたい）上で、ＡＮ  ５１５は、ＬＮＡ  ２４０１を通して、エンドツーエンドリレー５０３から復路ダウンリンク信号５２７を受信する。増幅信号は、ＬＮＡ  ２４０１から電力分割器２４０３に結合される。電力分割器２４０３は、信号を複数の出力信号に分割する。各信号は、電力分割器２４０３の出力ポート２４０５、２４０７のうちの１つで出力される。出力ポート２４０７のうちの１つは、試験ポートとして提供することができる。他のポート２４０５は、複数のＡＮトランシーバ２４０９（１つだけ示される）のうちの対応する１つの入力２４０８に結合される。ＡＮトランシーバ２４０９は、対応するサブ帯域で受信される信号を処理する。ＡＮトランシーバ２４０９は、上で詳細に論じたいくつかの機能を行う。ＡＮトランシーバ２４０９の出力２４１０は、サブ帯域多重化装置２４１３の入力ポート２４１１に結合される。出力は、サブ帯域多重化装置２４１３及び配信ネットワークインターフェース２４１５への出力において組み合わせられる。インターフェース２４１５は、配信ネットワークを通じたＡＮ  ５１５とＣＰＳ  ５０５との間のデータのやり取りのためのインターフェースを提供する（図５を参照されたい）。周波数サブ帯域を処理することは、エンドツーエンドリレー及びＡＮを実現するために使用されるＲＦ構成要素に関する性能要件を軽減する際に有利であり得る。例えば、３．５ＧＨｚの帯域幅を（例えば、Ｋａ帯域システムで使用できるように）を７つのサブ帯域に分割することによって、各サブ帯域は、僅か５００ＭＨｚの幅になる。すなわち、各アクセスノード固有の往路信号は、異なるサブ帯域と関連付けられる（例えば、往路ユーザビームカバーエリアの異なるサブセットと関連付けられる）複数のサブ信号を含むことができ、ＡＮトランシーバ２４０９は、サブ信号を異なる搬送周波数に上方変換することができる。異なるサブ帯域の間の振幅及び位相の変動を、別個のビーム形成加重値、較正、その他によって異なるサブ帯域を補償することができるので、この帯域幅分割は、より低い許容度の構成要素を使用することを可能にする。当然、他のシステムは、異なる数のサブ帯域及び／又は試験ポートを使用することができる。いくつかの事例は、単一のサブ帯域を使用することができ、また、本明細書に示される全ての構成要素を含まない（例えば、電力分割器２４０３及びｍｕｘ  ２４１３を省略する）ことができる。
【０１９９】
エンドツーエンド往路リンク５０１上で、データは、インターフェース２４１５によってＣＰＳ  ５０５から受信される。受信したデータは、サブ帯域逆多重化装置２４１９の入力２４１７に結合される。サブ帯域逆多重化装置２４１９は、データを複数のデータ信号に分割する。データ信号は、サブ帯域逆多重化装置２４１９の出力ポート２４２１からＡＮトランシーバ２４０９の入力ポート２４２３に結合される。ＡＮトランシーバ２４０９の出力ポート２４２５は、加算器モジュール２４２９の入力ポート２４２７に結合される。加算器モジュール２４２９は、７つのＡＮトランシーバ２４０９から出力される信号を加算する。加算器モジュール２４２９の出力ポート２４３１は、高電力増幅器（ＨＰＡ）２４３５の入力ポート２４３３に、加算器モジュール２４２９の出力を結合させる。ＨＰＡ  ２４３５の出力は、エンドツーエンドリレー５０３に出力される信号を伝送するアンテナ（図示せず）に結合される。いくつかの事例では、安定した基準周波数源を提供するために、超安定発振器２４３７がＡＮトランシーバ２４０９に結合される。
ビーム加重値の計算
【０２００】
復路リンク上の信号の例示的な説明である図８に戻ると、エンドツーエンド復路リンクの数学モデルを使用して、該リンクを以下のように説明することができる。
0006886924.tif 000002
式中、
ｘは、伝送信号のＫ×１個の列ベクトルである。いくつかの事例において、ｘの要素毎の振幅二乗は、１（均等伝送電力）であると定義される。いくつかの事例では、これが常に当てはまるわけではない。
ｙは、ビーム形成後の受信信号のＫ×１個の列ベクトルである。
Ａｒは、Ｌ×Ｋ個の復路アップリンク放射マトリックスである。要素ａｌｋは、ビームＫに位置付けられる基準場所から、Ｒｘアレイの中のｌ番目（文字「ｅｌ」）の受信アンテナ要素４０６への経路のゲイン及び位相を含む。いくつかの事例において、復路アップリンク放射マトリックスの値は、チャネルデータストア９４１に記憶される（図３０を参照されたい）。
Ｅは、Ｌ×Ｌ個のペイロードマトリックスである。要素ｅｉｊは、受信アレイのｊ番目のアンテナ要素４０６から伝送アレイのｉ番目のアンテナ要素４０９への信号のゲイン及び位相を定義する。いくつかの事例において、（電子部品の有限の絶縁によってもたらされる）経路間の偶発的なクロストークを除いて、Ｅマトリックスは、対角マトリックスである。マトリックスＥは、マトリックスの全ての要素の振幅二乗の加算がＬであるように正規化することができる。いくつかの事例において、ペイロードマトリックスの値は、チャネルデータストア９４１に記憶される（図２９を参照されたい）。
Ｃｔは、Ｍ×Ｌ個のダウンリンク放射マトリックスである。要素ｃｍｌは、Ｔｘアレイの中のｌ番目（文字「ｅｌ」）のアンテナ要素から、Ｍ個のＡＮ  ５１５の中のｍ番目のＡＮ  ５１５への経路のゲイン及び位相を含む。いくつかの事例において、復路ダウンリンク放射マトリックスの値は、チャネルデータストア９４１に記憶される（図２９を参照されたい）。
Ｈｒｅｔは、Ｍ×Ｋ個の復路チャネルマトリックスであり、これは、Ｃｔ×Ｅ×Ａｒの積に等しい。
ｎｕｌは、複合ガウス雑音のＬ×１個の雑音ベクトルである。アップリンク雑音の共分散は、
0006886924.tif 000003
である。ＩＬは、Ｌ×Ｌ個の単位マトリックスである。
σ２は、雑音分散である。
0006886924.tif 000004
は、アップリンク上で経験され、一方で、
0006886924.tif 000005
は、ダウンリンク上で経験される。
ｎｄｌは、複合ガウス雑音のＭ×１個の雑音ベクトルである。ダウンリンク雑音の共分散は、
0006886924.tif 000006
である。ＩＭは、Ｍ×Ｍ個の単位マトリックスである。
Ｂｒｅｔは、エンドツーエンド復路リンクビーム加重値のＫ×Ｍ個のマトリックスである。
【０２０１】
実施例は、一般に、往路及び復路エンドツーエンド多重経路チャネルの間に、ある程度の類似性があるとみなす様式において（例えば、図６〜図１１を参照して）上で説明されている。例えば、往路及び復路チャネルマトリックスは、一般に、Ｍ、Ｋ、Ｅ、及び他のモデルを参照して、上で説明されている。しかしながら、そのような説明は、更に明確にする目的で説明を簡単にすることだけを意図したものであり、往路及び復路方向において同一の構成を有する事例だけに限定することを意図しない。例えば、いくつかの事例では、同じトランスポンダが往路及び復路トラフィックの両方に使用され、それに応じて、ペイロードマトリックスＥは、往路及び復路エンドツーエンドビーム形成の両方（及び対応するビーム加重値計算）について同じにすることができる。他の事例では、異なるトランスポンダが往路及び復路トラフィックに使用され、異なる往路ペイロードマトリックス（Ｅｆｗｄ）及び復路ペイロードマトリックス（Ｅｒｅｔ）を使用して、対応するエンドツーエンド多重経路チャネルをモデル化し、対応するビーム加重値を計算することができる。同様に、いくつかの事例では、同じＭ個のＡＮ  ５１５及びＫ個のユーザ端末５１７が、往路及び復路エンドツーエンド多重経路チャネルの両方の一部とみなされる。他の事例において、Ｍ及びＫは、往路及び復路方向における、ＡＮ  ５１５及び／若しくはユーザ端末５１７の異なるサブセット、並びに／又は異なる数のＡＮ  ５１５及び／若しくはユーザ端末５１７を指すことができる。
【０２０２】
ビーム加重値は、システム要件を満たすために、数多くの方法で計算することができる。いくつかの事例において、ビーム加重値は、エンドツーエンドリレーの配備後に計算される。いくつかの事例において、ペイロードマトリックスＥは、配備前に測定される。いくつかの事例において、ビーム加重値は、各ビームの信号対干渉プラス雑音（ＳＩＮＲ）を増加させる目的で計算され、以下のように計算することができる。
0006886924.tif 000007
式中、Ｒは、受信信号の共分散であり、（＊）Ｈは、共役転置（Ｈｅｒｍｅｔｉａｎ）演算子である。
【０２０３】
Ｋ×Ｍ個の復路ビーム加重マトリックスＢｒｅｔのｋ、ｍ要素は、ユーザ端末からｍ番目のＡＮ  ５１５へのビームをｋ番目のユーザビームに形成するための加重値を提供する。故に、いくつかの事例において、復路ユーザビームを形成するために使用される復路ビーム加重値の各々は、エンドツーエンド多重経路チャネルの各々（例えば、エンドツーエンド復路多重経路チャネルの各々）について、エンドツーエンド復路ゲイン（すなわち、チャネルマトリックスＨｒｅｔの要素）を推定することによって計算される。
【０２０４】
式２は、Ｒが、式３で提供されるような受信信号の共分散である場合に当てはまる。したがって、式１、２及び３の全てのマトリックスが既知であるときには、エンドツーエンドビームを形成するために使用されるビーム加重値を直接決定することができる。
【０２０５】
この一組のビーム加重値は、ｘとｙとの間の平均二乗誤差を低減させる。また、Ｋ個のエンドツーエンド復路リンク信号５２５の各々（Ｋ本のビームの各々から生じる）のエンドツーエンド信号対雑音プラス干渉比（ＳＩＮＲ）を増加させる。
【０２０６】
式３の第１項
0006886924.tif 000008
は、（無相関の）ダウンリンク雑音の共分散である。式３の第２項
0006886924.tif 000009
は、（ＡＮにおいて相関される）アップリンク雑音の共分散である。式３の第３項ＨＨＨは、信号の共分散である。アップリンク雑音分散をゼロに設定し、最後の項（ＨＨＨ）を無視することで、一組の加重値がもたらされ、該加重値は、Ｍ個のＡＮ  ５１５の各々で受信信号を位相整列させることによって、信号対ダウンリンク雑音比を増加させる。ダウンリンク雑音分散をゼロに設定し、第３項を無視することで、アップリンクＳＩＮＲを増加させる一組の加重値がもたらされる。アップリンク及びダウンリンク雑音分散をゼロに設定することで、搬送波対干渉波（Ｃ／Ｉ）比を増加させる脱相関受信機をもたらす。
【０２０７】
いくつかの事例において、ビーム加重値は、Ｂｒｅｔの任意の行の振幅二乗の加算が、加算して１になるように正規化される。
【０２０８】
いくつかの事例において、式２の解は、マトリックスＡｒ、Ｃｔ、及びＥ、並びに雑音ベクトルｎｕｌ及びｎｄｌの分散についての演繹的知識によって決定される。マトリックスの要素値の知識は、エンドツーエンドリレーの関連する構成要素の製造及び試験中に行われる測定において得ることができる。これは、マトリックスの値がシステムの動作中に大幅に変化することが予想されないシステムについてうまく機能し得る。しかしながら、いくつかのシステム、特により高い周波数帯域において動作するシステムの場合は、そのような予想が存在しない場合がある。そのような事例において、マトリックスＡｒ、Ｃｔ、及びＥは、エンドツーエンドリレーが配置されるクラフト（例えば、衛星）の展開後に推定することができる。
【０２０９】
加重値を設定するために演繹的情報が使用されないいくつかの事例において、式２の解は、Ｒ及びＨの値を推定することによって決定することができる。いくつかの事例において、各ユーザビームカバレージ領域５１９の中央の指定されたユーザ端末５１７は、較正期間中に、既知の信号ｘを伝送する。ＡＮ  ５１５で受信されるベクトルは、以下の通りである。
0006886924.tif 000010
【０２１０】
一実施例において、ＣＰＳ  ５０５は、以下の関係に基づいてＲ及びＨの値を推定する。
0006886924.tif 000011
【０２１１】
0006886924.tif 000012
は、共分散マトリックスＲの推定値であり、
0006886924.tif 000013
は、チャネルマトリックスＨの推定値であり、
0006886924.tif 000014
は、相関ベクトルの推定値であり、
0006886924.tif 000015
は、アップリンク伝送によって導入される周波数エラーを有する伝送ベクトルのｋ番目の構成要素の共役である。いくつかの事例において、復路通信データは、較正期間中に伝送されない。すなわち、
0006886924.tif 000016
の値を、受信したベクトルｕから上記の式を使用して決定することを可能にするために、ＡＮに知られている較正信号だけが、較正期間中にエンドツーエンド復路リンク上を伝送される。これは、次に、
0006886924.tif 000017
の値を決定することを可能にする。共分散マトリックス推定値
0006886924.tif 000018
及びチャネルマトリックス推定値
0006886924.tif 000019
はどちらも、較正期間中に受信される信号に基づいて決定される。
【０２１２】
いくつかの事例において、ＣＰＳ  ５０５は、（例えば、ｘが知られていないときであっても）通信データが存在する間、共分散マトリックス
0006886924.tif 000020
を推定することができる。これは、
0006886924.tif 000021
が受信信号ｕだけに基づいて決定されるという事実から分かることができる。それでも、
0006886924.tif 000022
の値は、較正信号だけが復路リンク上を伝送される較正期間中に受信される信号に基づいて推定される。
【０２１３】
いくつかの事例において、チャネルマトリックス
0006886924.tif 000023
及び共分散マトリックス
0006886924.tif 000024
の両方の推定は、通信データが復路リンク上を伝送されている間に行われる。この事例において、共分散マトリックス
0006886924.tif 000025
は、上で述べたように推定される。しかしながら、ｘの値は、受信信号を復調することによって決定される。ｘの値が分かると、チャネルマトリックスは、式６及び式７において上で述べたように推定することができる。
【０２１４】
ビーム形成後の信号及び信号の干渉構成要素は、ベクトルＢｒｅｔ  Ｈ  ｘに含まれる。ビームの各々の信号及び干渉電力は、Ｋ×Ｋ個のマトリックスＢｒｅｔ  Ｈに含まれる。Ｂｒｅｔ  Ｈのｋ番目の対角要素の電力は、ビームｋからの所望の信号電力である。対角要素以外の行ｋの全ての要素の振幅二乗の加算は、ビームｋの干渉電力である。したがって、ビームｋのＣ／Ｉは、以下の通りである。
0006886924.tif 000026
式中、ｓｋｊは、Ｂｒｅｔ  Ｈの要素である。アップリンク雑音は、ベクトルＢｒｅｔ  Ｃｔ  Ｅｎｕｌに含まれ、該ベクトルは、
0006886924.tif 000027
のＫ×Ｋ個の共分散マトリックスを有する。共分散マトリックスのｋ番目の対角要素は、ビームｋにおけるアップリンク雑音電力を含む。ビームｋのアップリンク信号対雑音比は、次いで、下記のように計算される。
0006886924.tif 000028
【０２１５】
式中、ｔｋｋは、アップリンク共分散マトリックスのｋ番目の対角要素である。ダウンリンク雑音は、ベクトルＢｒｅｔ  ｎｄｌに含まれ、該ベクトルは、正規化されたビーム加重値による
0006886924.tif 000029
の共分散を有する。したがって、ダウンリンク信号対雑音比は、以下の通りである。
0006886924.tif 000030
【０２１６】
エンドツーエンドＳＩＮＲは、式８〜式１０の組み合わせである。
0006886924.tif 000031
【０２１７】
上記の式は、ペイロードマトリックスＥが与えられたときに、どのようにエンドツーエンドＳＩＮＲを算出するのかを説明する。ペイロードマトリックスは、Ｅの要素の各々のゲイン及び位相の知的な選択によって構築することができる。いくつかの効用メトリック（一般に、上で計算されるＫ個のビームＳＩＮＲの関数である）を最適化するＥの対角要素のゲイン及び位相は、Ｌ個のトランスポンダ４１１の各々に位相シフタ４１８を設定することによって選択し、実現することができる。候補の効用関数としては、ＳＩＮＲｋの加算（総ＳＩＮＲ）、Ｌｏｇ（１＋ＳＩＮＲｋ）（総スループットに比例）の加算、又はチャネルマトリックスにおける総電力Ｈが挙げられるが、これらに限定されない。これは、アンテナ要素のランダム又はインターリーブマッピングが使用されるときに当てはまることがある。いくつかの事例において、効用関数は、受信／伝送信号ゲイン及び位相の特別な選択によって非自明な量だけ改善することができる。
【０２１８】
図９に戻ると、エンドツーエンド往路リンク５０１の数学モデルは、以下のようにリンク５０１を説明するために使用することができる。
0006886924.tif 000032
式中、
ｘは、伝送信号のＫ×１個の列ベクトルである。ｘの要素毎の振幅二乗は、１（等しい信号電力）であると定義される。いくつかの事例において、不等な伝送電力は、往路ビーム加重値の選択によって達成することができる。
ｙは、受信信号のＫ×１個の列ベクトルである。
Ｃｒは、Ｌ×Ｍ個の往路アップリンク放射マトリックスである。要素ｃｌｍは、ｍ番目のＡＮ  ５１５からアンテナのエンドツーエンドリレー５０３上のＲｘアレイのｌ番目（文字「ｅｌ」）の受信アンテナ要素４０６への経路２００２のゲイン及び位相を含む。いくつかの事例において、往路アップリンク放射マトリックスの値は、チャネルデータストア９２１に記憶される（図２９を参照されたい）。
Ｅは、Ｌ×Ｌ個のペイロードマトリックスである。要素ｅｉｊは、ｊ番目の受信アレイアンテナ要素から伝送アレイのｉ番目のアンテナ要素への信号のゲイン及び位相を定義する。経路（電子部品の有限の絶縁によってもたらされる）間の偶発的なクロストークを除いて、Ｅマトリックスは、対角マトリックスである。いくつかの事例において、マトリックスＥは、マトリックスの全ての要素の振幅二乗の加算がＬであるように正規化される。いくつかの事例において、ペイロードマトリックスの値は、チャネルデータストア９２１に記憶される（図２９を参照されたい）。
Ａｔは、Ｋ×Ｌ個の往路ダウンリンクは、放射マトリックスである。要素ａｋｌは、エンドツーエンドリレー５０３のＴｘアレイのアンテナ要素Ｌ（文字「ｅｌ」）からユーザビームｋの基準場所への経路のゲイン及び位相を含む。いくつかの事例において、往路ダウンリンク放射マトリックスの値は、チャネルデータストア９２１に記憶される（図２９を参照されたい）。
Ｈｆｗｄは、Ｋ×Ｍ個の往路チャネルマトリックスであり、これは、積ＡｔＥＣｒに等しい。
ｎｕｌは、複合ガウス雑音のＬ×１個の雑音ベクトルである。アップリンク雑音の共分散は、以下の通りである。
0006886924.tif 000033
式中、ＩＬは、Ｌ×Ｌ個の単位マトリックスである。
ｎｄｌは、複合ガウス雑音のＫ×１個の雑音ベクトルである。ダウンリンク雑音の共分散は、以下の通りである。
0006886924.tif 000034
式中、ＩＫは、Ｋ×Ｋ個の単位マトリックスである。
Ｂｆｗｄは、エンドツーエンド往路リンクビーム加重値のＭ×Ｋ個のビーム加重マトリックスである。
【０２１９】
ユーザビームｋのビーム加重値は、Ｂｆｗｄの列ｋの要素である。復路リンクと異なり、ビームｋのＣ／Ｉは、ビームｋのビーム加重値によって決定されない。ビームｋのビーム加重値は、アップリンク信号対雑音比（ＳＮＲ）及びダウンリンクＳＮＲ、並びにＣ／Ｉにおける搬送波（Ｃ）電力を決定する。しかしながら、ビームｋの干渉電力は、ビームｋを除いて、他の全てのビームのビーム加重値によって決定される。いくつかの事例において、ビームｋのビーム加重値は、ＳＮＲを増加させるように選択される。そのようなビーム加重値はまた、Ｃの増加に続いて、ビームｋのＣ／Ｉも増加させる。しかしながら、他のビームに干渉が発生する場合がある。したがって、復路リンクの事例と異なり、最適なビーム加重値は、（他のビームとは関係なく）ビーム単位で計算されない。
【０２２０】
いくつかの事例において、ビーム加重値（該ビーム加重値を計算するために使用される放射及びペイロードマトリックスを含む）は、エンドツーエンドリレーの展開後に決定される。いくつかの事例において、ペイロードマトリックスＥは、展開前に測定される。いくつかの事例では、ビームｋによって他のビームに作成される干渉を使用し、それをビームｋの干渉とみなすことによって、一組のビーム加重値を計算することができる。この方法は、最適なビーム加重値を計算しない場合があるが、加重値計算を単純化するために使用することができる。これは、一組の加重値を、他の全てのビームとは関係なく各ビームについて決定することを可能にする。得られた往路ビーム加重値は、次いで、復路ビーム加重値と同様に計算される。
0006886924.tif 000035
式１４の第１項
0006886924.tif 000036
は、（無相関の）ダウンリンク雑音の共分散である。第２項
0006886924.tif 000037
は、（ＡＮにおいて相関される）アップリンク雑音の共分散である。第３項ＨＨＨは、信号の共分散である。アップリンク雑音分散をゼロに設定し、最後の項（ＨＨＨ）を無視することで、一組の加重値がもたらされ、該加重値は、Ｍ個のＡＮ  ５１５での受信信号を位相整列させることによって、信号対ダウンリンク雑音比を増加させる。ダウンリンク雑音分散をゼロに設定し、第３項を無視することで、アップリンクＳＮＲを増加させる一組の加重値がもたらされる。アップリンク雑音分散及びダウンリンク雑音分散をゼロに設定することで、Ｃ／Ｉ比を増加させる脱相関受信機をもたらす。往路リンクの場合は、一般に、ダウンリンク雑音及び干渉が支配的である。したがって、これらの項は、一般に、ビーム加重値の計算に有用である。いくつかの事例において、式１４の第２項（アップリンク雑音）は、第１項（ダウンリンク雑音）と比較して、重要でない。そのような事例において、第２項は、共分散の算出において無視することができ、算出を更に単純化するが、それでも、エンドツーエンドＳＩＮＲを増加させる一組のビーム加重値をもたらす。
【０２２１】
復路リンクと同様に、ビーム加重値は、正規化することができる。Ｋ個全ての往路リンク信号に割り当てられる均等電力を有する伝送機ビーム加重値の場合、Ｂｆｗｄの各列は、任意の列の要素の振幅二乗の加算が、加算して１になるようにスケーリングすることができる。均等電力共有は、信号の各々に、総ＡＮ電力（信号ｘｋに割り当てられる全てのＡＮから総電力）を同じ割合で与える。いくつかの事例では、往路リンクについて、往路リンク信号の間での不均等電力共有が実現される。故に、いくつかの事例において、いくつかのビーム信号は、総ＡＮ電力の均等な共有を超えるようになる。これは、全てのビームにおけるＳＩＮＲを等しくするために、又はより重要なビームに、あまり重要でないビームよりも大きいＳＩＮＲを与えるために使用することができる。不均等電力共有のためのビーム加重値を作成するために、Ｍ×Ｋ個の均等電力ビーム加重マトリックスＢｆｗｄにＫ×Ｋ個の対角マトリックスＰを右から乗じ、したがって、新たにＢｆｗｄ＝Ｂｆｗｄ  Ｐとなる。次式のようにすると、
0006886924.tif 000038
ｋ番目の対角要素の二乗値は、ユーザ信号ｘｋに割り当てられる電力を表す。電力共有マトリックスＰは、対角要素の加算又は二乗がＫに等しくなる（非対角要素がゼロである）ように正規化される。
【０２２２】
いくつかの事例において、式１３の解は、マトリックスＡｔ、Ｃｒ、及びＥ、並びに雑音ベクトルｎｕｌ及びｎｄｌの分散についての演繹的知識によって決定される。いくつかの事例において、マトリックスの知識は、エンドツーエンドリレーの関連する構成要素の製造及び試験中に行われる測定において得ることができる。これは、マトリックスの値がシステムの動作中に測定された値から大幅に変化することが予想されないシステムについてうまく機能し得る。しかしながら、いくつかのシステム、特により高い周波数帯域において動作するシステムの場合は、これが当てはまらない場合がある。
【０２２３】
加重値を設定するために演繹的情報が使用されないいくつかの事例において、往路リンクのＲ及びＨの値を推定して、式１３の解を決定することができる。いくつかの事例において、ＡＮは、較正期間中に、チャネルサウンディングプローブを伝送する。チャネルサウンディングプローブは、数多くの異なるタイプの信号とすることができる。１つの事例では、異なる、直交で既知のＰＮシーケンスが各ＡＮによって伝送される。チャネルサウンディングプローブは、時間、周波数、及び／又は位相を事前修正して、（下で更に論じられるように）フィーダリンク障害を除去することができる。較正間隔中に全ての通信データをオフにして、チャネルサウンディングプローブに対する干渉を低減させることができる。いくつかの事例において、チャネルサウンディングプローブは、給電リンク障害の除去に使用される信号と同じ信号とすることができる。
【０２２４】
較正間隔中に、各ビームの中央の端末は、チャネルサウンディングプローブを受信し、処理するように指定することができる。較正期間中の受信信号のＫ×ｌ個のベクトルｕは、ｕ＝Ｈｘ＋Ａｔ  Ｅ  ｎｕｌ＋ｎｄｌであり、式中、ｘは、伝送チャネルサウンディングプローブのＭ×ｌ個のベクトルである。いくつかの事例において、各指定された端末は、最初に、（ドップラーシフト及び端末発振器のエラーによってもたらされる）偶発的な周波数エラーを除去し、次いで、得られた信号を、Ｍ個の既知の直交ＰＮシーケンスと相関させる。これらの相関の結果は、各端末について、Ｍ個の複素数（振幅及び位相）であり、これらの結果は、復路リンクを介して、ＣＰＳへ返送される。ｋ番目のビームの中央の端末によって計算されたＭ個の複素数は、チャネルマトリックスの推定値
0006886924.tif 000039
のｋ番目の行を形成するために使用することができる。Ｋ個の指定された端末の全てからの測定値を使用することによって、チャネルマトリックス全体の推定値が得られる。多くの事例では、複数の較正間隔からの測定値を組み合わせることが、チャネルマトリックスの推定値を改善するために有用である。チャネルマトリックスの推定値が決定されると、第２項に０の値を使用して、式１４から共分散マトリックス
0006886924.tif 000040
の推定値を決定することができる。これは、アップリンク雑音（式１４の第２項）がダウンリンク雑音（式１４の第１項）に対してごく僅かである場合に、共分散マトリックスの非常に正確な推定値であり得る。次いで、式１３のチャネルマトリックス及び共分散マトリックスの推定値を使用することによって、往路リンクビーム加重値を計算することができる。故に、いくつかの事例において、ビーム加重値の計算は、ＡＮ  ５１５とユーザビームカバーエリアの中の基準場所との間のエンドツーエンド往路多重経路チャネルの各々について、エンドツーエンド往路ゲイン（すなわち、チャネルマトリックスＨｆｗｄの要素の値）を推定することを含む。他の事例において、ビーム加重値の計算は、Ｍ個のＡＮ  ５１５からＫ個のユーザビームカバレージ領域の中に位置付けられる基準場所へのＫ×Ｍ個のエンドツーエンド往路多重経路チャネルについて、エンドツーエンド往路ゲインを推定することを含む。
【０２２５】
ビーム形成後の信号及び信号の干渉構成要素は、ベクトルＨ  Ｂｆｗｄ  ｘ（Ｈ、Ｂｆｗｄ、ｘの積）に含まれる。ビームの各々の信号及び干渉電力は、Ｋ×Ｋ個のマトリックスＨ  Ｂｆｗｄに含まれる。Ｈ  Ｂｆｗｄのｋ番目の対角要素の電力は、ビームｋを対象とする所望の信号電力である。対角要素以外の行ｋの全ての要素の振幅二乗の加算は、ビームｋの干渉電力である。したがって、ビームｋのＣ／Ｉは、以下の通りである。
0006886924.tif 000041
式中、ｓｋｊは、Ｈ  Ｂ  ｆｗｄの要素である。アップリンク雑音は、ベクトルＡｔ  Ｅ  ｎｕｌに含まれ、該ベクトルは、
0006886924.tif 000042
のＫ×Ｋ個の共分散マトリックスを有する。共分散マトリックスのｋ番目の対角要素は、ビームｋにおけるアップリンク雑音電力を含む。ビームｋのアップリンク信号対雑音比は、次いで、下記のように計算される。
0006886924.tif 000043
式中、ｔｋｋは、アップリンク共分散マトリックスのｋ番目の対角要素である。ダウンリンク雑音は、ベクトルｎｄｌに含まれ、該ベクトルは、
0006886924.tif 000044
の共分散を有する。したがって、ダウンリンク信号対雑音比は、以下の通りである。
0006886924.tif 000045
【０２２６】
エンドツーエンドＳＩＮＲは、式１５〜式１７の組み合わせである。
0006886924.tif 000046
【０２２７】
上記の式は、ペイロードマトリックスＥが与えられたときに、どのようにエンドツーエンドＳＩＮＲを算出するのかを説明する。ペイロードマトリックスは、Ｅの要素の各々のゲイン及び位相の知的な選択によって構築することができる。いくつかの効用メトリック（一般に、上で計算されるＫ個のビームＳＩＮＲの関数である）を最適化するＥの対角要素のゲイン及び位相は、Ｌ個のトランスポンダ４１１の各々の位相シフタ４１８を設定することによって選択し、実現することができる。候補の効用関数としては、ＳＩＮＲｋの加算（総ＳＩＮＲ）、Ｌｏｇ（１＋ＳＩＮＲｋ）（総スループットに比例）の加算、又はチャネルマトリックスにおける総電力Ｈが挙げられるが、これらに限定されない。これは、アンテナ要素のランダム又はインターリーブマッピングが使用されるときに当てはまることがある。いくつかの事例において、効用関数は、受信／伝送信号ゲイン及び位相の特別な選択によって非自明な量だけ改善することができる。
異なるカバレージ領域
【０２２８】
上で説明したいくつかの実施例は、エンドツーエンドリレー５０３が、ユーザ端末５１７及びＡＮ  ５１５の両方によって共有される単一のカバレージ領域にサービスを提供するように設計されていると仮定する。例えば、いくつかの事例は、衛星カバーエリアに照射するアンテナシステムを有する衛星を説明し、ＡＮ  ５１５及びユーザ端末５１７はどちらも、（例えば、図２７のように）衛星カバーエリア全体にわたって地理的に分布する。衛星カバーエリアの中に形成することができるビームの数、及びそれらのビームのサイズ（ビームカバーエリア）は、アンテナ要素の数及び配設、反射器のサイズ、その他などの、アンテナシステム設計の態様によって影響を及ぼされ得る。例えば、非常に大きい容量を現実化することは、エンドツーエンドビーム形成を可能にするために、ＡＮ  ５１５の間に十分な空間を伴う多数（例えば、数百）のＡＮ  ５１５を配備することを含み得る。例えば、図２８を参照して上で述べたように、ＡＮ  ５１５の数を増加させることで、システム容量を増加させることができるが、数の増加と共に復路の減少を伴う。１つのアンテナサブシステムがユーザ端末５１７及びＡＮ  ５１５の両方をサポートするときに、ＡＮ  ５１５の間に十分な空間を伴うそのような配備を達成することは、（例えば、図２７のように、衛星カバーエリア全体にわたる）ＡＮ  ５１５の非常に広範囲にわたる地理的な分布を強制し得る。現実には、そのような分布を達成することは、高速ネットワークへのアクセスが不十分なエリアの中（例えば、ＣＰＳ  ５０５に戻る不十分なファイバインフラストラクチャ）、複数の管轄区域、費用のかかる及び／又は非常に人口の多いエリア、その他などの、望ましくない場所にＡＮ  ５１５を配置することを含み得る。故に、ＡＮ  ５１５の配置は、しばしば、様々なトレードオフを含む。
【０２２９】
エンドツーエンドリレー５０３のいくつかの実施例は、複数のアンテナサブシステムによって設計され、それによって、単一のエンドツーエンドリレー５０３から２つ以上の異なるカバーエリアに別個のサービスを提供することを可能にする。下で説明するように、エンドツーエンドリレー５０３は、ＡＮエリア３４５０にサービスを提供する少なくとも第１のアンテナサブシステムと、ユーザカバーエリア３４６０にサービスを提供する少なくとも第２のアンテナサブシステムとを含むことができる。ユーザカバーエリア３４６０及びＡＮエリア３４５０には、異なるアンテナサブシステムによってサービスを提供することができるので、各アンテナサブシステムは、異なる設計パラメータを満たすように設計することができ、各カバーエリアは、（例えば、地理的に、ビームのサイズ及び／又は密度、周波数帯域、その他において）少なくとも部分的に異なり得る。例えば、そのようなマルチアンテナサブシステム手法を使用することは、１つ又は２つ以上の比較的大きい地理的エリア３４６０（例えば、米国全土）にわたって分布したユーザ端末５１７に、１つ又は２つ以上の比較的小さい地理的エリア（例えば、米国東部の一部）にわたって分布した多数のＡＮ  ５１５によってサービスを提供することを可能にすることができる。例えば、ＡＮエリア３４５０は、物理的面積におけるユーザカバーエリア３４６０のうちの僅か（例えば、１／２未満、１／４未満、１／５未満、１／１０未満）とすることができる。
【０２３０】
図４１は、例示的なエンドツーエンドビーム形成システム３４００の説明図である。システム３４００は、エンドツーエンドビーム形成システムであり、複数の地理的に分散されたＡＮ  ５１５と、エンドツーエンドリレー３４０３と、複数のユーザ端末５１７とを含む。エンドツーエンドリレー３４０３は、本明細書で説明されるエンドツーエンドリレー５０３の一実施例とすることができる。ＡＮ  ５１５は、ＡＮエリア３４５０の中に地理的に分散され、ユーザ端末５１７は、ユーザカバーエリア３４６０の中に地理的に分散される。ＡＮエリア３４５０及びユーザカバーエリア３４６０はどちらも、エンドツーエンドリレー３４０３の可視的な地球カバーエリアの中にあるが、ＡＮエリア３４５０は、ユーザカバーエリア３４６０と異なる。換言すれば、ＡＮエリア３４５０は、ユーザカバーエリア３４６０と同一のエリアを占めるのではなく、ユーザカバーエリア３４６０と少なくとも部分的に重なることができる。しかしながら、ＡＮエリア３４５０は、ユーザカバーエリア３４６０と重ならない、かなりの（非自明な）エリア（例えば、ＡＮエリア３４５０の１／１０超、１／４超、１／２超、その他）を有することができる。例えば、いくつかの事例において、ＡＮエリア３４５０の少なくとも半分は、ユーザカバーエリア３４６０に重ならない。いくつかの事例において、図４５Ｃを参照して論じたように、ＡＮエリア３４５０及びユーザカバーエリア３４６０は、全く重ならない場合がある。上で説明したように（例えば、図５において）、ＡＮ  ５１５は、配信ネットワーク５１８を通して地上セグメント５０２内のＣＰＳ  ５０５と信号を交換することができ、ＣＰＳ  ５０５は、データ源に接続することができる。
【０２３１】
エンドツーエンドリレー３４０３は、別個のフィーダリンクアンテナサブシステム３４１０と、ユーザリンクアンテナサブシステム３４２０とを含む。フィーダリンクアンテナサブシステム３４１０及びユーザリンクアンテナサブシステム３４２０の各々は、エンドツーエンドビーム形成を支援することができる。例えば、下で説明するように、各アンテナサブシステムは、それ自体の協働アンテナ要素のアレイ（複数可）、それ自体の反射器（複数可）、その他を有することができる。フィーダリンクアンテナサブシステム３４１０は、協働フィーダリンク構成受信要素３４１６のアレイ３４１５と、協働フィーダリンク構成伝送要素３４１９のアレイ３４１５とを含むことができる。ユーザリンクアンテナサブシステム３４２０は、協働ユーザリンク構成受信要素３４２６のアレイ３４２５と、協働ユーザリンク構成伝送要素３４２９のアレイ３４２５とを含むことができる。構成要素は、そのような構成要素のアレイがそのそれぞれのアンテナサブシステムをビーム形成システムの使用に適したものにするという意味で、「協働している」。例えば、所与のユーザリンク構成受信要素３４２６は、復路ユーザビームを形成することに貢献する様式で、複数の（例えば、いくつか又は全ての）ユーザビームカバーエリア５１９から復路アップリンク信号５２５の重畳複合物を受信することができる。所与のユーザリンク構成伝送要素３４２９は、他のユーザリンク構成伝送要素３４２９からの対応する伝送と重畳して、いくつか又は全ての往路ユーザビームを形成する様式で、往路ダウンリンク信号５２２を伝送することができる。所与のフィーダリンク構成受信要素３４１６は、（例えば、エンドツーエンドリレー３４０３に多重経路を含むことによって）往路ユーザビームを形成することに貢献する様式で、複数の（例えば、全ての）ＡＮ  ５１５から往路アップリンク信号５２１の重畳複合物を受信することができる。所与のフィーダリンク構成伝送要素３４１９は、他のフィーダリンク構成伝送要素３４１９からの対応する伝送と重畳して、（例えば、ＡＮ  ５１５が、復路ユーザビームを形成するようにビーム加重することができる複合復路信号を受信することを可能にすることによって）いくつか又は全ての復路ユーザビームを形成することに貢献する様式で、復路ダウンリンク信号５２７を伝送することができる。
【０２３２】
例示的なエンドツーエンドリレー３４０３は、複数の往路リンクトランスポンダ３４３０と、複数の復路リンクトランスポンダ３４４０とを含む。トランスポンダは、アンテナサブシステムの間の任意の適切なタイプのベントパイプ信号経路とすることができる。各往路リンクトランスポンダ３４３０は、フィーダリンク構成受信要素３４１６のそれぞれ１つを、ユーザリンク構成伝送要素３４２９のそれぞれ１つと結合させる。各復路リンクトランスポンダ３４４０は、ユーザリンク構成受信要素３４２６のそれぞれ１つを、フィーダリンク構成伝送要素３４１９のそれぞれ１つと結合させる。いくつかの実施例は、各ユーザリンク構成受信要素３４２６とそれぞれのフィーダリンク構成伝送要素３４１９との間に（又はその逆も同様に）に１対１の対応関係を有するように、又は各ユーザリンク構成受信要素３４２６が「唯一の」フィーダリンク構成伝送要素３４１９と（又はその逆も同様に）結合されるように、又は同類の状態であるように説明される。いくつかのそのような事例において、各トランスポンダの片側は、単一の受信要素と結合され、トランスポンダの反対側は、単一の伝送要素と結合される。他のそのような事例において、トランスポンダの片側又は両側は、（例えば、下で説明するように、スイッチ、分割器、コンバイナ、又は他の手段によって）複数の要素のうちの１つと選択的に結合させることができる。例えば、エンドツーエンドリレー３４０３は、１つのフィーダリンクアンテナサブシステム３４１０と、２つのユーザリンクアンテナサブシステム３４２０とを含むことができ、各トランスポンダは、片側を単一のフィーダリンク要素に結合させ、反対側を第１のユーザリンクアンテナサブシステム３４２０の単一のユーザリンク要素に、又は第２のユーザリンクアンテナサブシステム３４２０の単一のフィーダリンク要素に選択的に結合させることができる。そのような選択的に結合させる事例において、各トランスポンダの各側は、それでも、任意の所与の時点で（例えば、特定の信号関連の処理のために）、「唯一の」要素又は同類のものと結合されているとみなすことができる。
【０２３３】
往路通信の場合、ＡＮ  ５１５からの伝送は、（フィーダアップリンク５２１を介して）フィーダリンク構成受信要素３４１６によって受信し、往路リンクトランスポンダ３４３０によってユーザリンク構成伝送要素３４２９にリレーし、そして、ユーザリンク構成伝送要素３４２９によって（ユーザダウンリンク５２２を介して）ユーザカバーエリア３４６０の中のユーザ端末５１７に伝送することができる。復路通信の場合、ユーザ端末５１７からの伝送は、（ユーザアップリンク信号５２５を介して）ユーザリンク構成受信要素によって受信し、復路リンクトランスポンダ３４４０によってフィーダリンク構成伝送要素３４１９にリレーし、そして、フィーダリンク構成伝送要素３４１９によって（フィーダダウンリンク信号５２７を介して）ＡＮカバーエリア３４５０の中のＡＮ  ５１５に伝送することができる。エンドツーエンドリレー３４０３を介したＡＮ  ５１５からユーザ端末５１７への全信号経路は、エンドツーエンド往路リンク５０１と称され、エンドツーエンドリレー３４０３を介したユーザ端末５１７からＡＮ  ５１５への全信号経路は、エンドツーエンド復路リンク５２３と称される。本明細書で説明されるように、エンドツーエンド往路リンク５０１及びエンドツーエンド復路リンク５２３は、往路通信及び復路通信のための複数の多重経路チャネルを各々が含むことができる。
【０２３４】
いくつかの事例において、複数の地理的に分布したＡＮ  ５１５の各々は、エンドツーエンドビーム加重往路アップリンク信号５２１の出力を有する。エンドツーエンドリレー３４０３は、分布したＡＮ  ５１５と無線通信する協働フィーダリンク構成受信要素３４１６のアレイ３４１５と、複数のユーザ端末５１７と無線通信する協働ユーザリンク構成伝送要素３４２９のアレイ３４２５と、複数の往路リンクトランスポンダ３４３０とを備える。往路リンクトランスポンダ３４３０は「ベントパイプ」（又は未処理）トランスポンダとすることができ、よって、各トランスポンダは、処理を殆ど又は全く受けない信号に対応する信号を出力する。例えば、各往路リンクトランスポンダ３４３０は、その受信信号を増幅する、及び／又は周波数移動させることができるが、より複雑な処理を行わない場合がある（例えば、アナログ−デジタル変換がない、復調及び／又は変調がない、搭載されたビーム形成がない、その他）。いくつかの事例において、各往路リンクトランスポンダ３４３０は、第１の周波数範囲（例えば、３０ＧＨｚのＬＨＣＰ）で入力を受け取り、第２の周波数範囲（例えば、２０ＧＨｚのＲＨＣＰ）で出力し、そして、各復路リンクトランスポンダ３４４０は、第１の周波数範囲（例えば、３０ＧＨｚのＲＨＣＰ）で入力を受け取り、第２の周波数範囲（例えば、２０ＧＨｚのＬＨＣＰ）で出力する。周波数及び／又は偏波の任意の適切な組み合わせを使用することができ、ユーザリンク及びフィーダリンクは、同じ又は異なる周波数範囲を使用することができる。本明細書で使用するときに、周波数範囲は、信号伝送／受信に使用される一組の周波数を指し、また、（例えば、所与の周波数範囲が２つ以上の周波数帯域からの周波数を含むことができるように、所与の周波数帯域が複数の周波数範囲を含むことができるように、その他）連続する範囲とするか、又は複数の不連続範囲を含むことができる。各往路リンクトランスポンダ３４３０は、（例えば、１対１の対応関係で）フィーダリンク構成受信要素３４１６のそれぞれ１つと、ユーザリンク構成伝送要素３４１９のそれぞれ１つとの間に結合される。往路リンクトランスポンダ３４３０は、フィーダリンク構成受信要素３４１６を介して受信される複数のビーム加重往路アップリンク信号５２１の重畳されたものを往路ダウンリンク信号５２２に変換する。ユーザリンク構成伝送要素３４２９による往路ダウンリンク信号５２２の伝送は、複数のユーザ端末５１７の少なくともいくつかにサービスを提供する往路ユーザビームを形成することに貢献する（例えば、対応するビーム形成された往路ユーザビームを介して伝送するための１つ又は２つ以上のユーザビームカバーエリア５１９にグループ化することができる）。本明細書で説明されるように、往路アップリンク信号５２１は、ＡＮ  ５１５から伝送する前に、エンドツーエンドビーム加重し、同期させる（例えば、位相同期させ、そして所望であれば、時間同期させる）ことができ、これは、フィーダリンク構成受信要素３４１６でのそれらの信号５２１の所望の重畳を可能にすることができる。
【０２３５】
往路アップリンク信号５２１の伝送は、本明細書で説明されるように、ビーム形成がエンドツーエンドであるという意味で、往路ユーザビームを形成することに貢献し、ビーム形成は、複数の工程によりもたらされ、該工程は、ＡＮ  ５１５からリレーへの伝送前に往路アップリンク信号５２１に対する適切な加重値を計算し、適用することと、エンドツーエンドリレー３４０３の複数の往路リンクトランスポンダ３４３０によって多重経路受信を誘導することと、ユーザリンク構成伝送要素３４２９から往路ダウンリンク信号５２２を伝送することとを含む。それでも、簡潔にするために、いくつかの説明は、往路ビームを、伝送往路ダウンリンク信号５２２の重畳によって形成されると称することができる。いくつかの事例において、複数のユーザ端末５１７の各々は、協働ユーザリンク構成伝送要素３４２９のアレイ３４２５と無線通信して、伝送往路ダウンリンク信号５２２の複合物（例えば、重畳されたもの）を受信する。
【０２３６】
いくつかの事例において、エンドツーエンドリレー３４０３は、ユーザ端末５１７と無線通信するユーザリンク構成受信要素３４２６のアレイ３４２５と、分布したＡＮ  ５１５と無線通信する協働フィーダリンク構成伝送要素３４１９のアレイ３４１５と、複数の復路リンクトランスポンダ３４４０とを更に含む。復路リンクトランスポンダ３４４０は、往路リンクトランスポンダ３４３０（例えば、ベントパイプトランスポンダ）に類似し得るか、又は同一であり得るが、各々が、ユーザリンク構成受信要素３４２６のそれぞれ１つとフィーダリンク構成伝送要素３４１９のそれぞれ１つとの間に結合されることが異なる。協働ユーザリンク構成受信要素３４２６のアレイを介した復路アップリンク信号５２５の受信は、復路リンクトランスポンダ３４４０における復路ダウンリンク信号５２７の形成可能にする。いくつかの事例において、各復路ダウンリンク信号５２７は、複数のユーザ端末５１７から（例えば、１つ又は２つ以上のユーザビームカバーエリア５１９から）ユーザリンク構成受信要素３４２６によって受信される、復路アップリンク信号５２５のそれぞれの重畳されたものである。いくつかのそのような事例において、複数のユーザ端末５１７の各々は、協働ユーザリンク構成受信要素３４２６のアレイと無線通信して、複数のユーザリンク構成受信要素３４２６にそれぞれの復路アップリンク信号５２５を伝送する。
【０２３７】
いくつかの事例において、復路ダウンリンク信号５２７は、フィーダリンク構成伝送要素３４１９によって、地理的に分布したＡＮ  ５１５に伝送される。本明細書で説明されるように、各ＡＮ  ５１５は、フィーダリンク構成伝送要素３４１９から伝送される復路ダウンリンク信号５２７の重畳複合物を受信することができる。重畳複合物は、図６を参照して説明される重畳されたもの１７０６の一実施例とすることができる。受信した復路ダウンリンク信号５２７（複合復路信号と称され得る）は、復路ビーム形成器５３１に結合することができ、これは、組み合わせて、同期させて、ビーム加重して、そして、任意の他の適切な処理を行うことができる。例えば、復路ビーム形成器５３１は、信号を組み合わせる前に、復路ダウンリンク信号５２７の受信した重畳されたもの１７０６に加重すること（すなわち、復路ビーム加重値を複合復路信号に適用すること）ができる。復路ビーム形成器５３１はまた、エンドツーエンドリレー３４０３とＡＮ  ５１５との間のそれぞれの経路遅延差を少なくとも補償するために、信号を組み合わせる前に、複合復路信号１７０６を同期させることができる。いくつかの事例において、同期させることは、（ＡＮ  ５１５の１つ又は２つ以上、又は全てによって受信した）受信ビーコン信号に従うことができる。
【０２３８】
ビーム形成のエンドツーエンド性質のため、復路ビーム形成器５３１をエンドツーエンド多重経路チャネルのフィーダリンク側に結合することができる場合であっても、復路ビーム形成器５３１による復路ビーム加重値の適切な適用は、復路ユーザビームの形成を可能にし、ユーザビームは、エンドツーエンド多重経路チャネルのユーザリンク側に形成することができる。故に、復路ビーム形成器５３１は、復路ユーザビームの形成に貢献すると称することができる（システム３４００のいくつかの他の態様はまた、エンドツーエンドリレー３４０３の復路リンクトランスポンダ３４４０による多重経路の誘導などの、エンドツーエンド復路ビーム形成にも貢献する）。それでも、復路ビーム形成器５３１は、簡潔にするために、復路ユーザビームを形成すると称することができる。
【０２３９】
いくつかの事例において、エンドツーエンドリレー３４０３は、ＡＮ  ５１５が分布するＡＮエリア３４５０に照射するために、フィーダリンクアンテナサブシステム３４１０を更に含む。フィーダリンクアンテナサブシステム３４１０は、協働フィーダリンク構成受信要素３４１６のアレイ３４１５を備える。いくつかの事例において、エンドツーエンドリレー３４０３はまた、複数のユーザ端末５１７が（例えば、複数のユーザビームカバーエリア５１９の中に）地理的に分散されるユーザカバーエリア３４６０に照射するために、ユーザリンクアンテナサブシステム３４２０も含む。ユーザリンクアンテナサブシステム３４２０は、協働ユーザリンク構成伝送要素３４２９のアレイ３４２５を備える。いくつかの事例において、ユーザリンクアンテナサブシステム３４２０は、ユーザリンク受信アレイ及びユーザリンク伝送アレイ（例えば、別個で半二重の協働ユーザリンク構成要素のアレイ）を含む。ユーザリンク受信アレイ及びユーザリンク伝送アレイは、（例えば、同じ反射器に向くように）空間的にインターリーブすること、（例えば、それぞれ、受信及び伝送反射器に向くように）空間的に分離させること、又は（例えば、図６２を参照して論じられるように）任意の他の適切な様式で配設することができる。他の事例において、ユーザリンクアンテナサブシステム３４２０は、全二重要素を含む（例えば、各ユーザリンク構成伝送要素３４２９は、それぞれのユーザリンク構成受信要素３４２６と放射構造を共有する）。同様に、いくつかの事例において、フィーダリンクアンテナサブシステム３４１０は、フィーダリンク受信アレイと、フィーダリンク伝送アレイとを含み、これらは、任意の適切な様式で空間的に関連させることができ、また、単一の反射器に向けて、別個の伝送及び受信反射器に向けて、その他で、直接放射することができる。他の事例において、フィーダリンクアンテナサブシステム３４１０は、全二重要素を含む。フィーダリンクアンテナサブシステム３４１０及びユーザリンクアンテナサブシステム３４２０は、同じ又は異なる開口サイズを有することができる。いくつかの事例において、フィーダリンクアンテナサブシステム３４１０及びユーザリンクアンテナサブシステム３４２０は、同一周波数範囲（例えば、Ｋ／Ｋａ帯域内の周波数範囲、その他）で動作する。いくつかの事例において、フィーダリンクアンテナサブシステム３４１０及びユーザリンクアンテナサブシステム３４２０は、異なる周波数範囲で動作する（例えば、フィーダリンクは、Ｖ／Ｗ帯域を使用し、ユーザリンクは、Ｋ／Ｋａ帯域を使用する、その他）。いくつかの事例において、フィーダリンクアンテナサブシステム３４１０及び／又はユーザリンクアンテナサブシステム３４２０は、複数の周波数範囲で動作することができる（例えば、図６４Ａ、６４Ｂ、６５Ａ、又は６５Ｂを参照して下で説明されるように、フィーダリンクは、Ｖ／Ｗ帯域及びＫ／Ｋａ帯域を使用する）。
【０２４０】
図４１によって例示されるような実施例において、ＡＮエリア３４５０は、ユーザカバーエリア３４６０と異なる。ＡＮエリア３４５０は、単一の隣接するカバーエリア、又は複数の独立したカバーエリアとすることができる。同様に（及び、ＡＮエリア３４５０が単一であるか、複数であるかにかかわらず）、ユーザカバーエリア３４６０は、単一の隣接するカバーエリア、又は複数の独立したカバーエリアとすることができる。いくつかの事例において、ＡＮエリア３４５０は、ユーザカバーエリア３４６０のサブセットである。いくつかの事例において、ユーザカバーエリア３４６０の少なくとも半分は、ＡＮエリア３４５０に重ならない。下で説明するように、いくつかの事例において、フィーダリンクアンテナサブシステム３４１０は、１つ又は２つ以上のフィーダリンク反射器を更に備え、ユーザリンクアンテナサブシステム３４２０は、１つ又は２つ以上のユーザリンク反射器を更に備える。いくつかの事例において、フィーダリンク反射器は、ユーザリンク反射器よりもかなり大きい（例えば、物理的面積の少なくとも２倍、少なくとも５倍、１０倍、５０倍、８０倍、その他）。いくつかの事例において、フィーダリンク反射器は、ユーザリンク反射器とほぼ同じ（例えば、５％、１０％、２５％以内）物理的面積である。
【０２４１】
いくつかの事例において、システム３４００は、図５を参照して説明されるように、地上ネットワーク機能に関連して動作する。例えば、エンドツーエンドリレー３４０３は、ＡＮ  ５１５と通信し、該ＡＮは、分散ネットワーク５１８を介してＣＰＳ  ５０５と通信する。いくつかの事例において、ＣＰＳ  ５０５は、例えば、図２９を参照して説明されるように、往路ビーム形成器５２９及び／又は復路ビーム形成器５３１を含む。上で説明したように、往路ビーム形成器５２９は、計算された往路ビーム加重値（例えば、往路ビーム加重値発生器９１８によって供給される）を往路リンクアップリンク信号５２１に適用することによって、往路エンドツーエンドビームの形成に参加することができ、復路ビーム形成器５３１は、計算された復路ビーム加重値（例えば、復路ビーム加重値発生器９３５によって供給される）を復路ダウンリンク信号５２７に適用することによって、復路エンドツーエンドビームの形成に参加することができる。上で説明したように、エンドツーエンド往路ビーム加重値及び／又は一組のエンドツーエンド復路ビーム加重値は、エンドツーエンド多重経路チャネルの推定エンドツーエンドゲインに従って計算することができ、各エンドツーエンド多重経路チャネルは、それぞれの複数の往路リンクベントパイプトランスポンダ３４３０を介して、及び／又はそれぞれの複数の復路リンクベントパイプトランスポンダ３４４０を介して、分布したＡＮ  ５１５のそれぞれ１つを、ユーザカバーエリア３４６０の中のそれぞれの場所（例えば、ユーザ端末５１７又は任意の適切な基準場所）と通信可能に結合する。いくつかの事例において、図示されないが、エンドツーエンドリレー３４０３は、ビーコン信号伝送機を含む。ビーコン信号伝送機は、図１５のビーコン信号発生器及び較正サポートモジュール４２４を参照して上で説明したように実現することができる。いくつかの事例において、発生されたビーコン信号は、複数の分散されたＡＮ  ５１５がエンドツーエンドリレー３４０３と（例えば、ビーコン信号に従って、複数のフィーダリンク構成受信要素３４１６と）時間同期無線通信するように使用することができる。
【０２４２】
いくつかの事例において、システム３４００は、エンドツーエンドビーム形成を使用して、複数の往路ユーザビームを形成するためのシステムを含む。そのような事例は、複数の地理的に分布した場所から複数の往路アップリンク信号５２１を伝送するための手段を含み、複数の往路アップリンク信号５２１が、複数のユーザビーム信号の加重した組み合わせから形成され、各ユーザビーム信号が、唯一のユーザビームに対応する。例えば、複数の地理的に分布した場所は、複数のＡＮ  ５１５を含むことができ、複数の往路アップリンク信号５２１を伝送するための手段は、往路ビーム形成器５２９、配信ネットワーク５１８、及び地理的に分布したＡＮ  ５１５（エンドツーエンドリレー３４０３と通信する）のうちのいくつか又は全てを含むことができる。そのような事例はまた、複数の往路ダウンリンク信号５２２を形成するために複数の往路アップリンク信号５２１をリレーするための手段も含むことができる。各往路ダウンリンク信号５２２は、複数の往路アップリンク信号５２１の固有の重畳されたものを増幅することによって作成され、複数の往路ダウンリンク信号５２２が重畳して複数のユーザビームを形成し、各ユーザビーム信号は、対応するユーザビームカバーエリア５１９内で支配的である。例えば、複数の往路ダウンリンク信号５２２を形成するために複数の往路アップリンク信号５２１をリレーするための手段は、その複数の信号経路が並置された状態で、エンドツーエンドリレー３４０３（ユーザビームカバーエリア５１９の１つ又は２つ以上のユーザ端末５１７と通信する）を含むことができ、これは、往路リンクトランスポンダ３４３０及び復路リンクトランスポンダ３４４０を含むことができる。
【０２４３】
いくつかのそのような事例は、複数の往路ダウンリンク信号５２２の第１の重畳されたものを受信し、複数のユーザビーム信号のうちの第１の１つを復元するための第１の手段を含む。そのような第１の手段は、ユーザ端末５１７を含むことができる（例えば、往路ダウンリンク信号からユーザビーム信号を復元するための、ユーザ端末アンテナ及びモデム、又は他の構成要素を含む）。いくつかのそのような事例はまた、複数の往路ダウンリンク信号５２２の第２の重畳されたものを受信し、複数のユーザビーム信号のうちの第２の１つを復元するための第２の手段も含む（例えば、第２のユーザ端末５１７を含む）。例えば、受信するための第１の手段は、第１のユーザビームカバーエリア５１９内に位置付けられ、受信するための第２の手段は、第２のユーザビームカバーエリア５１９内に位置付けられる。
【０２４４】
図４２は、エンドツーエンド復路リンク５２３上で復路データを搬送する信号の信号経路の例示的なモデルの説明図である。この例示的なモデルは、図６〜図８を参照して説明されるモデルに類似して動作することができるが、エンドツーエンドリレー３４０３が、復路リンク通信専用の復路リンク信号経路３５０２を含むことが異なる。各復路リンク信号経路３５０２は、ユーザリンク構成受信要素３４２６とフィーダリンク構成伝送要素３４１９との間に結合される（例えば、選択的に結合される）、復路リンクトランスポンダ３４４０を含むことができる。Ｋ個のユーザビームカバーエリア５１９の中のユーザ端末５１７によって生じる信号は、（復路アップリンク信号５２５として）エンドツーエンドリレー３４０３に伝送され、Ｌ個のユーザリンク構成受信要素３４２６のアレイによって受信され、Ｌ個の復路リンク信号経路３５０２を通して（例えば、Ｌ個の復路リンクトランスポンダ３４４０を介して）Ｌ個の対応するフィーダリンク構成伝送要素３４１９に通信され、そして、Ｌ個のフィーダリンク構成伝送要素３４１９の各々によって、Ｍ個のＡＮ  ５１５のいくつか又は全てに伝送される（図７に示されるものに類似する）。このようにして、複数の復路リンク信号経路３５０２（例えば、復路リンクトランスポンダ３４４０）は、復路リンク通信の多重経路を誘導する。例えば、各復路リンク信号経路３５０２の出力は、複数のユーザビームカバーエリア５１９から伝送される、受信した復路アップリンク信号５２５の複合物に対応する復路ダウンリンク信号５２７であり、各復路ダウンリンク信号５２７は、復路ダウンリンク信号５２７を通じて、（例えば、ＡＮカバーエリア３４５０にわたって地理的に分布した）Ｍ個のＡＮ  ５１５のうちのいくつか又は全てに伝送される。故に、各ＡＮ  ５１５は、復路ダウンリンク信号５２７のいくつか又は全ての重畳されたもの１７０６を受信することができ、次いで、復路ビーム形成器５３１に通信することができる。上で説明したように、ユーザビームカバレージ領域５１９の中に位置付けられるユーザ端末５１７から特定のＡＮ  ５１５への、Ｌ個（又は最大Ｌ個）の異なる信号の進路がある。エンドツーエンドリレー３４０３は、それによって、ユーザ端末５１７とＡＮ  ５１５との間にＬ個の経路を作成し、集合的に、エンドツーエンド復路多重経路チャネル１９０８（例えば、図８に類似する）と称される。
【０２４５】
エンドツーエンド復路多重経路チャネルは、上で説明したものと同じ様式でモデル化することができる。例えば、Ａｒは、Ｌ×Ｋ個の復路アップリンク放射マトリックスであり、Ｃｔは、Ｍ×Ｌ個の復路ダウンリンク放射マトリックスであり、Ｅｒｅｔは、ユーザリンク構成受信要素３４２６からフィーダリンク構成伝送要素３４１９への経路のＬ×Ｌ個の復路ペイロードマトリックスである。上で説明したように、特定のユーザビームカバレージ領域５１９の中のユーザ端末５１７から特定のＡＮ  ５１５へのエンドツーエンド復路多重経路チャネルは、エンドツーエンドリレー３４０３を通してＬ個の固有の復路リンク信号経路３５０２によって誘導されるＬ個の異なる信号経路の正味効果である。Ｋ個のユーザビームカバレージ領域５１９及びＭ個のＡＮ  ５１５によって、Ｍ×Ｋ個の誘導されたエンドツーエンド復路多重経路チャネルが（エンドツーエンドリレー３４０３を介して）エンドツーエンド復路リンク５２３に存在することができ、各々を個々にモデル化して、Ｍ×Ｋ個の復路チャネルマトリックスＨｒｅｔの対応する要素（Ｃｔ×Ｅｒｅｔ×Ａｒ）を計算することができる。上で述べたように（例えば、図６〜図８を参照して）、全てではないが、ＡＮ  ５１５、ユーザビームカバーエリア５１９、及び／又は復路リンクトランスポンダ３４４０は、エンドツーエンド復路多重経路チャネルに参加しなければならない。いくつかの事例において、ユーザビームの数Ｋは、エンドツーエンド復路多重経路チャネルの信号経路のトランスポンダの数Ｌよりも多く、及び／又はＡＮ  ５１５の数Ｍは、エンドツーエンド復路多重経路チャネルの信号経路の復路リンクトランスポンダ３４４０の数Ｌよりも多い。図５を参照して説明されるように、ＣＰＳ  ５０５は、受信したダウンリンク復路信号５２７（下で更に説明するように、受信信号は、ＡＮ  ５１５による受信後に、複合復路信号９０７と称される）に復路ビーム加重値を適用することによって、復路ユーザビームの形成を可能にすることができる。復路ビーム加重値は、１つのユーザビームカバレージ領域５１９の中のユーザ端末５１７を複数のＡＮ  ５１５のうちの１つと結合させる各エンドツーエンド復路多重経路チャネルについて、のＭ×Ｋ個の信号経路のモデルに基づいて計算することができる。
【０２４６】
図４３は、エンドツーエンド往路リンク５０１上で往路データを搬送する信号の信号経路の例示的なモデルの説明図である。この例示的なモデルは、図９〜図１１を参照して説明されるモデルに類似して動作することができるが、エンドツーエンドリレー３４０３が、往路リンク通信専用の往路リンク信号経路３６０２を含むことが異なる。各往路リンク信号経路３６０２は、フィーダリンク構成受信要素３４１６とユーザリンク構成伝送要素３４２９との間に結合される、往路リンクトランスポンダ３４３０を含むことができる。上で説明したように、各往路アップリンク信号５２１は、ＡＮ  ５１５からの伝送前に、（例えば、地上セグメント５０２のＣＰＳ  ５０５の往路ビーム形成器５２９において）ビーム加重される。各ＡＮ  ５１５は、固有の往路アップリンク信号５２１を受信し、（例えば、時間同期様式で）Ｍ個のアップリンクのうちの１つを介して、固有の往路アップリンク信号５２１を伝送する。往路アップリンク信号５２１は、複合入力往路信号５４５を作成する重畳様式で、往路リンクトランスポンダ３４３０のいくつか又は全部によって、地理的に分散された場所（例えば、ＡＮ  ５１５から）から受信される。往路リンクトランスポンダ３４３０は、それぞれの複合入力往路信号５４５を同時に受信するが、各往路リンクトランスポンダ３４３０と関連付けられる各受信フィーダリンク構成受信要素３４１６の場所の違いのため、僅かに異なるタイミングを伴う。例えば、各フィーダリンク構成受信要素３４１６が同じ複数の往路アップリンク信号５２１の複合物を受信することができる場合であっても、受信した複合入力往路信号５４５は、僅かに異なり得る。複合入力往路信号５４５は、それぞれのフィーダリンク構成受信要素３４１６を介してＬ個の往路リンクトランスポンダ３４３０によって受信され、Ｌ個の往路リンクトランスポンダ３４３０を通してＬ個の対応するユーザリンク構成伝送要素３４２９に通信され、そして、Ｌ個のユーザリンク構成伝送要素３４２９によって、（例えば、受信した複合入力往路信号５４５のそれぞれ１つに各々が対応する、往路ダウンリンク信号５２２として）Ｋ個のユーザビームカバーエリア５１９のうちの１つ又は２つ以上に伝送される。このようにして、複数の往路リンク信号経路３６０２（例えば、往路リンクトランスポンダ３４３０）は、往路リンク通信の多重経路を誘導する。上で説明したように、ＡＮ  ５１５からユーザビームカバーエリア５１９の中の特定のユーザ端末５１７への、Ｌ個の（又は最大でＬ個の）異なる信号の進路がある。エンドツーエンドリレー３４０３は、それによって、１つのＡＮ  ５１５と１つのユーザ端末５１７（又は１つのユーザビームカバーエリア５１９）との間に複数の（例えば、最大でＬ個の）信号経路３６０２を誘導し、これは、集合的に、エンドツーエンド往路多重経路チャネル２２０８と称することができる（例えば、図１０に類似する）。
【０２４７】
エンドツーエンド往路多重経路チャネル２２０８は、上で説明したものと同じ様式でモデル化することができる。例えば、Ｃｒは、Ｌ×Ｍ個の往路アップリンク放射マトリックスであり、Ａｔは、Ｋ×Ｌ個の往路ダウンリンク放射マトリックスであり、Ｅｆｗｄは、フィーダリンク構成受信要素３４１６からユーザリンク構成伝送要素３４２９への経路のＬ×Ｌ個の往路ペイロードマトリックスである。いくつかの事例において、往路ペイロードマトリックスＥｆｗｄ及び復路ペイロードマトリックスＥｒｅｔは、往路リンク信号経路３６０２と復路リンク信号経路３５０２との差を反映するように異なり得る。上で説明したように、特定のＡＮ  ５１５から特定のユーザビームカバレージ領域５１９の中のユーザ端末５１７へのエンドツーエンド往路多重経路チャネルは、エンドツーエンドリレー３４０３を通してＬ個の固有の往路リンク信号経路３６０２によって誘導される、Ｌ個の異なる信号経路の正味効果である。Ｋ個のユーザビームカバレージ領域５１９及びＭ個のＡＮ  ５１５によって、Ｍ×Ｋ個の誘導されたエンドツーエンド往路多重経路チャネルがエンドツーエンド往路リンク５０１に存在することができ、各々を個々にモデル化して、Ｍ×Ｋ個の往路チャネルマトリックスＨｆｗｄの対応する要素（Ａｔ×Ｅｆｗｄ×Ｃｒ）を計算することができる。復路方向を参照して述べたように、全てではないが、ＡＮ  ５１５、ユーザビームカバレージ領域５１９、及び／又は往路リンクトランスポンダ３４３０は、エンドツーエンド往路多重経路チャネルに参加しなければならない。いくつかの事例において、ユーザビームの数Ｋは、エンドツーエンド往路多重経路チャネルの信号経路の往路リンクトランスポンダ３４３０の数Ｌよりも多く、及び／又はＡＮ  ５１５の数Ｍは、エンドツーエンド往路多重経路チャネルの信号経路の往路リンクトランスポンダ３４３０の数Ｌよりも多い。図５を参照して説明されるように、適切なビーム加重値は、往路ユーザビームを形成するように、ＣＰＳ  ５０５による複数のエンドツーエンド往路多重経路チャネルの各々について計算することができる。単一の受信機（ユーザ端末５１７）に対して複数の伝送機（ＡＮ  ５１５）を使用することで、伝送経路ダイバーシティを提供して、意図的に誘導された多重経路チャネルの存在下で、任意のユーザ端末５１７への情報の伝送を成功させることを可能にすることができる。
【０２４８】
図４１〜図４３は、別個の往路リンクトランスポンダ３４３０及び復路リンクトランスポンダ３４４０によって実現されるエンドツーエンドリレー３４０３を説明する。図４４Ａ及び４４Ｂは、それぞれ、（図４３の往路信号経路３６０２のような）例示的な往路信号経路３７００、及び（図４２の復路信号経路３５０２のような）復路信号経路３７５０の説明図を示す。上で説明したように、往路信号経路３７００は、フィーダリンク構成受信要素３４１６とユーザリンク構成伝送要素３４２９との間に結合される、往路リンクトランスポンダ３４３０を含む。復路信号経路３７５０は、ユーザリンク構成受信要素３４２６とフィーダリンク構成伝送要素３４１９との間に結合される、復路リンクトランスポンダ３４４０を含む。いくつかの事例において、各往路リンクトランスポンダ３４３０及び各復路リンクトランスポンダ３４４０は、交差極トランスポンダである。
【０２４９】
図６３Ａは、本開示の様々な実施形態に従う、例示的な周波数スペクトル割り当て６３００を例示する。図６３Ａの例示的な周波数スペクトル割り当て６３００は、２つの周波数範囲６３２５ａ及び６３３０ａを例示する。分離されているように例示されているが、周波数範囲６３２５ａ及び６３３０ａは、代替的に、隣接させる（例えば、１つの隣接する範囲とする）ことができる。図６３Ａに例示されるように、往路リンクトランスポンダ３４３０は、左旋円偏波（ＬＨＣＰ）を有するアップリンク周波数範囲６３３０ａで（例えば、図４１の往路アップリンク信号５２１の一実施例とすることができる）往路アップリンク信号６３４０ａを受信し、右旋円偏波（ＲＨＣＰ）を有するダウンリンク周波数範囲６３２５ａで（例えば、図４１の往路ダウンリンク信号５２２の一実施例とすることができる）往路ダウンリンク信号６３４５ａを出力し、各復路リンクトランスポンダ３４４０は、右旋円偏波（ＲＨＣＰ）を有するアップリンク周波数範囲６３３０ａで（例えば、図４１の復路アップリンク信号５２５の一実施例とすることができる）復路アップリンク信号６３５０ａを受信し、左旋円偏波（ＬＨＣＰ）を有するダウンリンク周波数範囲６３２５ａで（例えば、図４１の復路ダウンリンク信号５２７の一実施例とすることができる）復路ダウンリンク信号６３５５ａを出力する。１つのこのような事例（前述の実施例において説明される偏波に従う）は、図４４Ａ及び４４Ｂの実線だけをたどることによって例示され、別のそのような事例（前述の実施例において説明される偏波とは逆の偏波に従う）は、図４４Ａ及び４４Ｂの破線だけをたどることによって例示される。
【０２５０】
他の事例において、いくつか又は全てのトランスポンダは、二重極信号経路の対を提供することができる。例えば、図４４Ａ及び４４Ｂの実線及び破線の両方をたどると、往路リンクトランスポンダ３４３０及び復路リンクトランスポンダ３４４０は、両方の偏波（ＬＨＣＰ及びＲＨＣＰ）を有する同じ又は異なるアップリンク周波数で往路アップリンク信号５２１を受信することができ、また、両方の偏波（ＲＨＣＰ及びＬＨＣＰ）を有する同じ又は異なるダウンリンク周波数でダウンリンク信号５２２を出力することができる。例えば、そのような事例は、（例えば、時分割、周波数分割、空間的分離、その他、を使用する）任意の適切なタイプの干渉緩和技術を使用することができ、また、複数のシステムを並列に動作させることを可能にすることができる。１つのそのような周波数分割の実現形態は、図６３Ｂの例示的な周波数割り当て６３０１に示される。例示的な周波数割り当て６３０１において、各往路リンクトランスポンダ３４３０は、（例えば、両方の偏波を使用する）アップリンク周波数範囲６３３０ｂの第１の部分にわたる往路アップリンク信号６３４０ｂを受信し、（例えば、両方の偏波を使用する）ダウンリンク周波数範囲６３２５ｂの第１の部分にわたる往路ダウンリンク信号６３４５ｂを出力し、各復路リンクトランスポンダ３４４０は、（例えば、両方の偏波を使用する）アップリンク周波数範囲６３３０ｂの第２の部分にわたる復路アップリンク信号６３５０ｂを受信し、（例えば、両方の偏波を使用する）ダウンリンク周波数範囲６３２５ｂの第２の部分にわたる復路ダウンリンク信号６３５５ａを出力する。いくつかの事例において、周波数範囲６３３０ｂ及び６３２５ｂの第１の部分の帯域幅及び第２の部分は、等しくなり得る。他の実施例において、第１の部分及び第２の部分の帯域幅は、異なり得る。一実施例として、トラフィックがエンドツーエンドリレー３４０３を通って往路方向に支配的に流れるときに（図４１のＥＴＥ往路リンク５０１によって表される）、往路リンク通信に使用される周波数範囲６３３０ｂ及び６３２５ｂの第１の部分の帯域幅は、復路リンク通信に使用される第２の部分の帯域幅よりも大きく（例えば、かなり大きく）なり得る。
【０２５１】
いくつかの事例において、エンドツーエンドリレー３４０３は、５１２個の往路リンクトランスポンダ３４３０及び５１２個の復路リンクトランスポンダ３４４０（例えば、合計１０２４個のトランスポンダ）などの、多数のトランスポンダを含む。他の実現形態は、１０個又は任意の他の適切な数などの、より少ない数のトランスポンダを含むことができる。いくつかの事例において、アンテナ要素は、全二重構造として実現され、よって、各受信アンテナ要素は、それぞれの伝送アンテナ要素と構造を共有する。例えば、各例示されるアンテナ要素は、信号の伝送及び受信の両方に適応する放射構造の４つの導波管ポートのうちの２つとして実現することができる。いくつかの事例では、フィーダリンク要素だけが、又はユーザリンク要素だけが全二重である。他の実現形態は、異なるタイプの偏波を使用することができる。例えば、いくつかの実現形態において、トランスポンダは、同じ極性の受信アンテナ要素と伝送アンテナ要素との間に結合することができる。
【０２５２】
例示的な往路リンクトランスポンダ３４３０及び復路リンクトランスポンダ３４４０はどちらも、ＬＮＡ  ３７０５、周波数変換器及び関連付けられるフィルタ３７１０、チャネル増幅器３７１５、位相シフタ３７２０、電力増幅器３７２５（例えば、進行波管増幅器（ＴＷＴＡ）、固体電力増幅器（ＳＳＰＡ）、その他）、並びに高調波フィルタ３７３０のうちのいくつか又は全てを含むことができる。二重極の実現形態において、示されるように、各極は、それ自体の一組のトランスポンダ構成要素を有するそれ自体の信号経路を有する。いくつかの実現形態は、より多い又はより少ない構成要素を有することができる。例えば、周波数変換器及び関連付けられるフィルタ３７１０は、アップリンク周波数及びダウンリンク周波数が異なる場合に有用であり得る。１つの実施例として、各往路リンクトランスポンダ３４３０は、第１の周波数範囲で入力を受け取り、第２の周波数範囲で出力することができ、各復路リンクトランスポンダ３４４０は、第１の周波数範囲で入力を受け取り、第２の周波数範囲で出力することができる。
【０２５３】
いくつかの事例では、複数のサブ帯域（例えば、上で説明したように、７つの５００ＭＨｚのサブ帯域）が使用される。例えば、いくつかの事例では、トランスポンダが提供され、該トランスポンダは、単一のエンドツーエンドリレーを通して複数の独立した並列エンドツーエンドビーム形成システム（各々が、異なるサブ帯域で動作するエンドツーエンドビーム形成システム）を効果的に可能にするために、地上ネットワークの複数のサブ帯域の実現形態で使用されるものと同じサブ帯域を通じて動作する。そのような事例において、各トランスポンダは、複数の周波数変換器及び関連付けられるフィルタ３７１０、並びに／又はサブ帯域の１つ又は２つ以上を取り扱うために専用される他の構成要素を含むことができる。複数の周波数サブ帯域の使用は、地上ネットワークがサブ帯域の各々において使用されるビーム加重値を別々に決定することができるので、トランスポンダの振幅及び位相応答に対する要件の緩和を可能にし、トランスポンダの通過帯域を外れた振幅及び位相の変動を効果的に較正する。例えば、別個の往路及び復路トランスポンダによって、及び７つのサブ帯域を使用して、各ビームについて、合計１４個の異なるビーム加重値（すなわち、７つのサブ帯域×２つの方向（往路及び復路））を使用することができる。他の事例において、広帯域幅エンドツーエンドビーム形成システムは、地上ネットワークにおいて複数のサブ帯域を使用することができるが、１つ又は２つ以上の（又は全ての）サブ帯域に広域帯トランスポンダを通過させる（例えば、各々が５００ＭＨｚの幅の７つのサブ帯域に、３．５ＧＨｚの帯域幅のトランスポンダを通過させる）ことができる。いくつかの事例において、各トランスポンダ経路は、ＬＮＡ  ３７０５、チャネル増幅器３７１５、及び電力増幅器３７２５だけを含む。エンドツーエンドリレー３４０３のいくつかの実現形態は、上で説明したように各トランスポンダの位相及び／又は他の特徴を個々に設定することができる、位相シフトコントローラ及び／又は他のコントローラを含む。
【０２５４】
アンテナ要素は、任意の適切な様式で信号を伝送及び／又は受信することができる。いくつかの事例において、エンドツーエンドリレー３４０３は、１つ又は２つ以上のアレイ給電反射器を有する。例えば、フィーダリンクアンテナサブシステム３４１０は、伝送及び受信の両方のためのフィーダリンク反射器、又は別個のフィーダリンク伝送反射器及びフィーダリンク受信反射器を有することができる。いくつかの事例において、フィーダリンクアンテナサブシステム３４１０は、伝送若しくは受信、又は両方のための複数のフィーダリンク反射器を有することができる。同様に、ユーザリンクアンテナサブシステム３４２０は、伝送及び受信の両方のためのユーザリンク反射器、又は別個のユーザリンク伝送反射器及びユーザリンク受信反射器を有することができる。いくつかの事例において、ユーザリンクアンテナサブシステム３４２０は、伝送若しくは受信、又は両方のための複数のユーザリンク反射器を有することができる。１つの例示的な事例において、フィーダリンクアンテナサブシステム３４１０は、放射構造のアレイを備え、各放射構造は、フィーダリンク構成受信要素３４１６と、フィーダリンク構成伝送要素３４１９とを含む。そのような一事例において、フィーダリンクアンテナサブシステム３４１０はまた、フィーダリンク構成受信要素３４１６に照射し、フィーダリンク構成伝送要素３４１９によって照射される、フィーダリンク反射器も含むことができる。いくつかの事例において、反射器は、複数の反射器として実現され、異なる形状、サイズ、方向、その他とすることができる。他の事例において、フィーダリンクアンテナサブシステム３４１０及び／又はユーザリンクアンテナサブシステム３４２０は、反射器を伴わずに、例えば、直接放射アレイとして実現される。
【０２５５】
上で論じたように、所与のユーザカバーエリア全体にわたってＡＮ  ５１５の比較的一様な分布を達成することは、望ましくない場所にＡＮ  ５１５を配置することを含むことができる。したがって、本開示は、ＡＮ  ５１５を、ユーザカバーエリア３４６０よりも（あるときには、かなり）小さいＡＮエリア３４５０内に地理的に分布させることを可能にするための技術を説明する。例えば、いくつかの事例において、ＡＮエリア３４５０は、ユーザカバーエリア３４６０の１／２半分未満、１／４未満、１／５未満、１／１０未満の物理敵面積とすることができる。加えて、複数のＡＮエリア３４５０は、同時に使用することができ、又は異なる時点で使用するために起動することができる。本明細書で論じられるように、これらの技術は、異なるサイズの反射器、複合反射器（複数可）、選択的に結合されたトランスポンダ、異なるユーザリンク及びフィーダリンクアンテナサブシステム、その他の使用を含む。
【０２５６】
上で述べたように、フィーダリンクアンテナサブシステム３４１０及びユーザリンクアンテナサブシステム３４２０を分離することは、１つ又は２つ以上のユーザカバーエリア３４６０と異なる１つ又は２つ以上のＡＮエリア３４５０にサービスを提供することを可能にすることができる。例えば、フィーダリンクアンテナサブシステム３４１０は、ユーザカバレージ領域３４６０の反射器よりもかなり広い物理的領域を有する反射器によって実現することができる。より大きい反射器は、多数のＡＮ  ５１５を、ユーザカバーエリア３４６０の小さいサブセットの中などの、かなり小さいＡＮエリア３４５０の中に地理的に分布させることを可能にする。いくつかの実施例は、図４５Ａ〜４５Ｇに示される。代替的に、ユーザカバーエリアのサブセットであるＡＮエリア３４５０は、フィーダリンク及びユーザリンクに異なる周波数範囲を使用することによって、フィーダリンク及びユーザリンクの両方に単一のアンテナサブシステムを使用して配備することができる。例えば、ユーザカバーエリア３４６０の１／４のエリアであるＡＮエリア３４５０は、ユーザリンク搬送周波数のほぼ２倍であるフィーダリンク搬送周波数を使用して配備することができる。１つの実施例において、ユーザリンクは、Ｋ／Ｋａ帯域（例えば、約３０ＧＨｚ）の周波数範囲（又は複数の範囲）を使用することができ、一方で、フィーダリンクは、Ｖ／Ｗ帯域（例えば、約６０ＧＨｚ）の周波数範囲（複数可）を使用する。この事例において、ＡＮエリア３４５０は、ユーザカバーエリア３４６０と同心になる。
【０２５７】
図４５Ａは、エンドツーエンドリレー３４０３（例えば、衛星）の可視的な地球カバーエリア３８００の一実施例を示す。例示的なエンドツーエンドリレー３４０３において、フィーダリンクアンテナサブシステム３４１０は、１８メートルのフィーダリンク反射器を含み、ユーザリンクアンテナサブシステム３４２０は、２メートルのユーザリンク反射器を含む（例えば、フィーダリンク反射器の面積は、ユーザリンク反射器の面積よりも約８０倍大きい）。各アンテナサブシステムはまた、５１２個の協働構成受信／伝送要素のアレイを含む。例示的なエンドツーエンドリレー３４０３は、５１２個の往路リンクトランスポンダ３４３０（例えば、図４４Ａに示されるような、５１２個の往路信号経路３７００を形成する）と、５１２個の復路リンクトランスポンダ３４４０（例えば、図４４Ｂに示されるような、５１２個の復路信号経路３７５０を形成する）とを含むことができる。エンドツーエンドリレー３４０３の静止軌道位置から、ユーザリンクアンテナサブシステム３４２０は、実質的に可視的な地球カバーエリア３８００にわたって広がるユーザカバーエリア３４６０に照射し、一方で、フィーダリンク反射器は、ユーザカバーエリア３４６０の一部分であるＡＮエリア３４５０に照射する。ＡＮエリア３４５０は、大きいユーザカバーエリア３４６０の小さいサブセットであるが、ＡＮエリア３４５０の中に（例えば、ＡＮクラスタにおいて協働的に使用される）多数のＡＮ  ５１５を有するエンドツーエンドビーム形成を使用して、多数のユーザビームを含む大きいシステム容量をサポートすることができる。例えば、数百個の協働ＡＮ  ５１５を、米国東部において陰影付きの地域として図４５Ａに示されるＡＮエリア３４５０内に地理的に分布させることができる。１つの実施例では、５９７個のＡＮ  ５１５がＡＮエリア３４５０内に地理的に分布する。
【０２５８】
図４６Ａは、ＡＮエリア３４５０の中のＡＮ  ５１５とユーザカバーエリア３４６０との間に適用されるエンドツーエンドビーム形成を有する可視的な地球カバーを示す。ユーザカバーエリア３４６０は、可視的な地球カバーエリア３８００内でユーザ端末５１７にサービスを提供する、６２５個のユーザビームカバーエリア５１９を含む。
【０２５９】
図４５Ｂは、エンドツーエンドリレー３４０３（例えば、衛星）の米国本土（ＣＯＮＵＳ）カバーエリア３９００の一実施例を示す。例示的なエンドツーエンドリレー３４０３は、図４５Ａに示される実施例に類似するが、フィーダリンクアンテナサブシステム３４１０が、１８メートルのフィーダリンク反射器を使用し、一方で、ユーザリンクアンテナサブシステム３４２０が、５メートルのユーザリンク反射器（例えば、フィーダリンク反射器のエリアは、ユーザリンク反射器のエリアよりも約１３倍大きい）を含むことが異なる。ＡＮエリア３４５０（例えば、協働ＡＮクラスタを含むエリア）は、図４５Ａのものと同じであり、例えばその中に分布した５９７個のＡＮ  ５１５を有する、米国東部のユーザカバーエリア３４６０の小さいサブセットである地域である。
【０２６０】
図４６Ｂは、ＡＮエリア３４５０の中のＡＮ  ５１５とユーザカバーエリア３４６０との間に適用されるエンドツーエンドビーム形成を有するＣＯＮＵＳカバーエリア３９００を示す。ユーザカバーエリア３４６０は、ＣＯＮＵＳカバーエリア内でユーザ端末５１７にサービスを提供する５２３個のユーザビームカバーエリア５１９を含む。
【０２６１】
ＡＮクラスタの様々な地理的及び相対的な場所が、本開示によってサポートされる。本明細書で説明されるように、図４９Ａ及び４９Ｂに例示されるようなエンドツーエンドリレー３４０３は、１つ又は２つ以上のユーザカバーエリア３４６０と１つ又は２つ以上のＡＮエリア３４５０の中に位置付けられるＡＮ  ５１５との間に情報提供サービスを提供することができる。図４５Ｂに例示される実施例などのいくつかの実施例において、ＡＮエリア３４５０は、ユーザカバーエリア３４６０と重なること、又は完全にその中に位置付けることができる。加えて、又は代替的に、ＡＮエリア３４５０は、図４５Ｃに例示されるように、ユーザカバーエリア３４６０と重ならない場合がある。いくつかの事例において、そのような配設は、図５５Ａ〜５５Ｃを参照して下で論じられる、特別なループバック機構の使用を必要とする場合がある。
【０２６２】
可能な地理的配設の別の実施例として、ＡＮクラスタ（例えば、ＡＮエリア３４５０）は、ユーザカバーエリア３４６０の低需要エリアと少なくとも部分的に重なることができる。一実施例が図４５Ｄに示され、図中、ＡＮエリア３４５０は、ユーザカバーエリア３４６０の低需要エリアに位置付けられる。いくつかの事例において、低需要エリアは、需要閾値未満である通信サービスに対する需要に基づいて決定することができる。例えば、低需要エリアは、ユーザカバーエリア３４６０の他のサービスが提供されるエリア全体にわたる平均需要の割合（例えば、１／２、１／４、その他）未満である、平均需要を有することができる。そのような配備は、（例えば、低需要エリアのフィーダリンク通信と関連付けられる周波数スペクトルの一部分を、より高い需要エリアのユーザビームに使用することを可能にすることによって）より高い需要エリアにおける増加したシステム容量をサポートすることができる。すなわち、所与のシステム帯域幅（隣接する、又は複数の不連続な周波数範囲とすることができる）は、低需要エリア外のエリアにおいてーザビームのサービスを提供するために大部分又は全部を利用することができ、また、大部分を低需要エリア内のフィーダリンク通信に割り当てることができ、低需要エリアにおけるユーザビームには、システム帯域幅のより小さい部分（例えば、半分未満）が割り当てられる。したがって、いくつかの事例において、より高い需要エリアにおけるユーザリンク通信は、アクセスノードエリア３４５０が位置付けられる低需要エリアにおけるフィーダリンク通信に使用される、同じ周波数帯域幅の少なくとも一部分を使用することができる。この実施例において、ＡＮエリア３４５０は、ユーザカバーエリア３４６０内に完全に含まれるが、いくつかの事例において、２つは、部分的に重なることだけができる。
【０２６３】
いくつかの事例において、ＡＮクラスタは、水生体（例えば、湖、海、又は大洋）内（例えば、その表面）に位置付けることができる。一実施例が図４５Ｅに示され、図中、米国及び米国の東海岸沖に位置付けられるＡＮエリア３４５０を含む、ユーザカバーエリア３４６０示す。いくつかの事例において、ＡＮエリアは、大陸と少なくとも部分的に重なることができる（例えば、いくつかのＡＮ  ５１５は、水生体内に位置付けることができない）。したがって、図４５Ｅに関して論じられる実施例は、１つのＡＮ  ５１５だけが水生体内に位置付けられる、全てのＡＮ  ５１５が水生体内に位置付けられる、又はいくつかの中間数のＡＮ  ５１５が水生体内に位置付けられる、といったシナリオを含む。ＡＮクラスタの一部又は全てを水生体上に位置付けることの利点としては、ユーザカバーが所望される大陸に近接するＡＮクラスタに広いエリアを利用できること、ＡＮエリア３４５０内のＡＮ  ５１５の配置の柔軟性、及びスペクトルの権利に関する競合の低減が挙げられる。例えば、ＡＮクラスタが特定の国又は大陸にわたって位置付けられないときには、他のサービスとの干渉及び帯域共有などの制限的考慮事項を低減させることができる。
【０２６４】
水生体内に位置付けられるＡＮ  ５１５は、固定又は浮遊プラットフォーム上に位置付けることができる。ＡＮ  ５１５に使用される固定プラットフォームの例としては、固定石油プラットフォーム、固定海洋風力タービン、又は杭上に設置される他のプラットフォームが挙げられる。浮遊プラットフォームの例としては、はしけ、ブイ、海洋石油プラットフォーム、浮遊海洋風力タービン、及び同類のものが挙げられる。いくつかの固定又は浮遊プラットフォームは、予め電力源を有することができ、一方で、ＡＮクラスタでの使用専用の他の固定又は浮遊プラットフォームは、電力発生（例えば、発電機、太陽光発電機、風力タービン、その他）を伴って構成することができる。ビーム形成器５２９からＡＮ  ５１５へのアクセスノード固有の往路信号５２１の配信、及びＡＮ  ５１５からビーム形成器５３１への複合復路信号１７０６の配信は、ビーム形成器（複数可）又は配信プラットフォームとＡＮ  ５１５との間の有線又は無線リンクを含む配信ネットワーク５１８を介して提供することができる。いくつかの事例において、配信ネットワーク５１８は、図４５Ｇを参照して論じたように水性体内に分布したビーム形成器（複数可）及びＡＮ  ５１５と結合される海底ケーブルを含むことができる。海底ケーブルはまた、電力源も提供することができる。配信ネットワークは、加えて、又は代替的に、無線ＲＦリンク（例えば、マイクロ波バックホールリンク）又は自由空間光リンクを含むことができる。いくつかの実施例において、ビーム形成器（複数可）、ビーム形成器（複数可）の分布地点、又は配信ネットワーク５１８は、総じて、水生体内に位置付けることができる。例えば、図５８は、配信ネットワーク５１８を介して地上のネットワークノードにトラフィックを通信し、水生体内のＡＮ  ５１５に結合する、海洋（例えば、固定又は浮遊）プラットフォーム５８０５上に配置されるＣＰＳ  ５０５を示す。
【０２６５】
いくつかの事例において、ＡＮクラスタの中の少なくともいくつかのＡＮ  ５１５は、モバイルとすることができる（例えば、移動可能なプラットフォーム上に位置付けることができる）。例えば、水生体内のＡＮ  ５１５は、図５８の浮遊プラットフォーム５８０５で例示されるように、位置を再配置するために制御することができるボート又ははしけ上に位置付けることができる。同様に、地上のＡＮ  ５１５は、車両のプラットフォーム上に位置付けることができ、一方で、空中のＡＮ  ５１５は、航空機、気球、ドローン、及び同類のものなどのモバイルプラットフォーム上に位置付けることができる。いくつかの実施例において、モバイルＡＮ  ５１５は、ＡＮエリア３４５０内のＡＮ  ５１５の分布を最適化するために使用することができる。例えば、ＡＮ  ５１５は、ＡＮエリア３４５０内のより良好な地理的分布のために再配置することができ、又はＡＮ  ５１５は、１つ又は２つ以上のＡＮ  ５１５の故障時に（例えば、利用可能なＡＮ  ５１５を再分布させるために）再配置することができる。上で説明したように、ビーム形成加重値は、新しい位置について再算出することができ、ＡＮ  ５１５は、新しい位置に合わせるように伝送タイミング及び位相を再同期させることができる。
【０２６６】
いくつかの実施例において、ＡＮエリア３４５０は、モバイルＡＮ  ５１５を使用して再配置することができる（例えば、ＡＮクラスタの中の１つ又は２つ以上のＡＮ  ５１５を、モバイルプラットフォーム上に位置付けることができる）。一実施例が図４５Ｆに示され、図中、ＡＮエリア３４５０ａ内に地理的に分布した複数のＡＮ  ５１５を含む最初のＡＮエリア３４５０ａを示す。種々の理由から、ＡＮクラスタは、新しいＡＮエリア３４５０ｂ内にあるように再配置することができる。例えば、モバイルＡＮクラスタは、エンドツーエンドリレー３４０３の位置の変化に適応させるために使用することができる。１つの実施例において、衛星エンドツーエンドリレー３４０３の軌道位置又は配向は、新しい軌道スロットへの配備時の変化により、又は軌道ドリフト若しくは整列のため変化し、ＡＮエリア３４５０の変化は、新しい軌道位置又は配向に適応する。モバイルＡＮ  ５１５は、新しいＡＮエリア３４５０ｂ内の新しい位置に移動することができる。加えて、モバイルＡＮクラスタは、水生体の中に位置付けられているように示されているが、ＡＮ  ５１５のいくつか又は全てを、陸地に位置付けることができる（例えば、モバイルＡＮ  ５１５を水生体の中に位置付ける必要はない）。いくつかの事例では、ＡＮ  ５１５の１つ又は２つ以上を、空中のクラフト（例えば、航空機、気球、ドローン、その他）上に位置付けることができる。また、本実施例は、サイズが類似し、異なる場所にある第１のＡＮエリア３４５０ａ及び第２のＡＮエリア３４５０ｂを説明するが、異なる場所にあるＡＮエリア３４５０は、（例えば、エンドツーエンドリレー上のアンテナアセンブリの直距離又は適応の差により）（例えば、かなり）異なり得る。一実施例として、第１のＡＮエリア３４５０ａ及び第２のＡＮエリア３４５０ｂは、同じ（又は類似する）中心点を有することができるが、（例えば、エンドツーエンドリレーアンテナの軌道スロットのシフト及び再指向の組み合わせを通して）物理的サイズがかなり異なり得る。
【０２６７】
例えば、ＡＮクラスタは、最初に、第１の場所３４５０ａに位置付けることができる。第１の場所３４５０ａにある間、ＡＮクラスタの各ＡＮ  ５１５は、エンドツーエンドリレー３４０３を介してユーザカバーエリア３４６０の中のユーザ端末の１つ又は２つ以上に伝送するためのアクセスノード固有の往路信号を受信することができる。ある態様において、アクセスノード固有の往路信号は、自由空間光リンク又は任意の他の適切なリンクとすることができる配信ネットワーク５１８を介して、往路ビーム形成器５２９から受信することができる。上で論じたように、アクセスノード固有の往路信号は、ＡＮ  ５１５での受信前に、往路ビーム形成器５２９によって適切に加重することができる。第１の場所３４５０ａにある間、各ＡＮ  ５１５は、エンドツーエンドリレー３４０３において往路アップリンク信号５２１を同期させることができ、よって、往路アップリンク信号５２１は、ＡＮクラスタの中の他のＡＮ  ５１５からの他の往路アップリンク信号５２１と時間及び位相整列される。同期は、本明細書で説明される技術のいずれかを使用して（例えば、リレービーコンを使用して）達成することができる。
【０２６８】
続いて、ＡＮクラスタ（又はその一部分）を、第２の場所３４５０ｂへ移動させることができる。この移動は、いくつかの刺激（例えば、エンドツーエンドリレーの場所の変化、気象パターン、その他）に応じることができる。第２の場所３４５０ｂにおいて、ＡＮクラスタのＡＮ  ５１５は、加重されたアクセスノード固有の往路信号（例えば、新しいＡＮエリア３４５０ｂ内のＡＮ  ５１５の新しい場所に基づいて決定される、更新されたビーム加重マトリックスを使用して発生される）を取得し、伝送を同期させ、そして、往路アップリンク信号５２１をエンドツーエンドリレー３４０３に伝送することができる。第２の場所で行われるように説明されるが、これらの工程のうちの１つ又は２つ以上は、第２の場所に到達する前に行うことができる。
【０２６９】
いくつかの事例において、ＡＮクラスタの場所及び形状は、既存のネットワークインフラストラクチャを利用するように構成することができる。例えば、図４５Ｇに示されるように、ＡＮエリア３４５０は、既存の海底ケーブル４５５１（例えば、インターネットバックボーン通信、その他において使用される光ファイバーケーブル）の近くに位置付けることができる。海底ケーブル４５５１はまた、電力源も提供することができる。配信ネットワーク５１８（例えば、ＡＮの間）は、加えて、又は代替的に、無線ＲＦリンク（例えば、マイクロ波バックホールリンク）又は自由空間光リンクを含むことができる。いくつかの実施例において、ビーム形成器（複数可）、ビーム形成器のための分布地点、又は配信ネットワーク５１８は、総じて、水生体内に位置付けることができる。図４５Ｇに示されるように、ＡＮエリア３４５０の１つ又は２つ以上は、ＡＮ  ５１５と海底ケーブル４５５１との間の総距離を最小にするように（例えば、適切に成形された反射器、その他を使用して）成形することができる。図４５Ｇの実施例は、楕円形状のＡＮエリア３４５０を示すが、任意の適切な形状を使用することができる。更に、図４５ＧにはＡＮエリア３４５０が１つだけ示されるが、複数のＡＮエリア３４５０が存在し得る（例えば、同じ海底ケーブル４５５１又は異なる海底ケーブル４５５１に沿って位置付けられる）。複数のＡＮエリア３４５０は、独立すること、又は少なくとも部分的に重なることができる。
複数のカバレージ領域
【０２７０】
上で説明した例示的なエンドツーエンドリレー３４０３において、ユーザリンクアンテナサブシステム３４２０は、単一アンテナサブシステム（例えば、単一のユーザリンク反射器を有する）として説明され、フィーダリンクアンテナサブシステム３４１０は、単一アンテナサブシステム（例えば、単一のフィーダリンク反射器を有する）として説明される。いくつかの事例において、ユーザリンクアンテナサブシステム３４２０は、１つ又は２つ以上のユーザリンク反射器と関連付けられる１つ又は２つ以上のアンテナサブシステム（例えば、構成アンテナ要素の２つ以上のサブアレイ）を含むことができフィーダリンクアンテナサブシステム３４１０は、１つ又は２つ以上のフィーダリンク反射器と関連付けられる１つ又は２つ以上のアンテナサブシステムを含むことができる。例えば、いくつかのエンドツーエンドリレー３４０３は、ユーザリンクアンテナサブシステム３４２０を有することができ、これは、第１のユーザリンク反射器（例えば、各要素が、第１のユーザリンク反射器に照射し、及び／又はそれによって照射されるように配設される）と関連付けられる第１の一組のユーザリンク構成受信／伝送要素と、第２のユーザリンク反射器と関連付けられる第２の一組のユーザリンク構成受信／伝送要素を含む。いくつかの事例において、２つのユーザリンク反射器は、互いにほぼ同じ物理的面積（例えば、５％以内、１０％以内、２５％以内、その他）である。いくつかの事例において、１つのユーザリンク反射器は、他のものよりもかなり大きい（例えば、物理的面積よりも５０％大きい、物理的面積の少なくとも２倍、その他）。各一組のユーザリンク構成受信／伝送要素、及びその関連付けられるユーザリンク反射器は、対応する、異なるユーザカバーエリア３４６０に照射することができる。例えば、複数のユーザカバーエリアは、重ならない、部分的に重なる、完全に重なる（例えば、より小さいユーザカバーをより大きいユーザカバーエリア内に含むことができる）、その他、とすることができる。いくつかの事例において、複数のユーザカバーエリアは、同時に起動する（照射する）ことができる。他の事例は、下で説明するように、ユーザリンク構成受信／伝送要素の異なる部分の選択的な起動を可能にすることができ、それによって、異なる時間に異なるユーザカバレージ領域を起動させる。同様に、フィーダリンク構成受信／伝送要素の異なる部分の選択的な起動は、異なる時間に異なるＡＮエリア３４５０を起動させることができる。複数のカバーエリア間のスイッチングは、ＣＰＳ  ５０５と協調させることができる。例えば、ビーム形成の較正、ビーム加重値の算出、及びビーム加重値の適用は、２つの異なるカバレージ領域の各々について１つの、２つの平行したビーム形成器において起こり得る。ビーム形成器における適切な加重値の使用は、エンドツーエンドリレーの動作に対応するように調節することができる。例えば、タイムスライスビーム形成器が用いられる場合、複数のカバーエリア間のスイッチングは、タイムスライス境界線で起こるように協調させることができる。
【０２７１】
図４７Ａ及び４７Ｂは、それぞれ、複数のユーザリンクアンテナサブシステム３４２０の選択的な起動を各々が有する、例示的な往路信号経路４０００及び復路信号経路４０５０を示す。往路信号経路４０００（及び本明細書で説明される他の往路信号経路）は、図４３を参照して説明される往路信号経路３６０２の一実施例とすることができる。復路信号経路４０５０（及び本明細書で説明される他の復路信号経路）は、図４２を参照して説明される復路信号経路３５０２の一実施例とすることができる。例えば、各往路信号経路４０００は、構成アンテナ要素の間に結合されるトランスポンダ３４３０を有することができる。図４７Ａにおいて、往路リンクトランスポンダ３４３０ｂは、図４４Ａを参照して説明されるものに類似するが、往路リンクトランスポンダ３４３０ｂの出力側が、２つのユーザリンク構成伝送要素３４２９のうちの１つに選択的に結合され、各々が別個のユーザリンクアンテナサブシステム３４２０の一部である（例えば、各々が協働ユーザリンク構成伝送要素３４２９の別個のアレイ３４２５の一部である）ことが異なる。上で説明したように、往路リンクトランスポンダ３４３０ｂは、ＬＮＡ  ３７０５ａ、周波数変換器及び関連付けられるフィルタ３７１０ａ、チャネル増幅器３７１５ａ、位相シフタ３７２０ａ、電力増幅器３７２５ａ、並びに高調波フィルタ３７３０ａのうちのいくつか又は全てを含むことができる。
【０２７２】
図４７Ａの往路リンクトランスポンダ３４３０ｂは、スイッチ４０１０ａ（往路リンクスイッチ）を更に含み、該スイッチは、第１の一組の電力増幅器３７２５ａ及び高調波フィルタ３７３０ａを介して（第１のユーザリンクアンテナ要素アレイ３４２５ａの）第１のユーザリンク構成伝送要素３４２９ａに、又は第２の一組の電力増幅器３７２５ａ及び高調波フィルタ３７３０ａを介して（第２のユーザリンクアンテナ要素アレイ３４２５ｂの）第２のユーザリンク構成伝送要素３４２９ｂに、トランスポンダを選択的に結合させる。例えば、第１のスイッチモードにおいて、往路リンクトランスポンダ３４３０ｂは、フィーダリンク構成受信要素３４１６と第１のユーザリンク構成伝送要素３４２９ａとの間の信号経路を効果的に形成し、第２のスイッチモードにおいて、往路リンクトランスポンダ３４３０ｂは、同じフィーダリンク構成受信要素３４１６と第２のユーザリンク構成伝送要素３４２９ｂとの間の信号経路を効果的に形成する。スイッチ４０１０ａは、電気機械スイッチ、リレー、トランジスタ、その他などの任意の適切なスイッチング手段を使用して実現することができる。スイッチ４０１０ａとして示されるが、他の実現形態は、往路リンクトランスポンダ３４３０の入力を複数の出力に選択的に結合させるための任意の他の適切な手段を使用することができる。例えば、電力増幅器３７２５ａをスイッチとして使用することができる（例えば、「オン」のときに高ゲインを提供し、「オフ」のときにゼロゲイン（又は損失）を提供する）。スイッチ４０１０ａは、１つの入力を２つ以上の出力のうちの１つに選択的に結合させるスイッチの実施例とすることができる。
【０２７３】
図４７Ｂにおいて、復路リンクトランスポンダ３４４０ｂは、図４７Ａの往路リンクトランスポンダ３４３０を機能的にミラーリングする。図４７Ａの往路リンクの事例のように、トランスポンダの出力側に選択的に結合させるのではなく、復路リンクトランスポンダ３４４０ｂの入力側は、２つのユーザリンク構成受信要素３４２６のうちの１つに選択的に結合される。ここでも、各ユーザリンク構成受信要素３４２６は、協働ユーザリンク構成受信要素３４２６の別個のアレイの一部とすることができ、これは、同じユーザリンクアンテナサブシステム３４２０又は異なるユーザリンクアンテナサブシステム３４２０の一部とすることができる。上で説明したように（例えば、図４４Ｂにおいて）、復路リンクトランスポンダ３４４０は、ＬＮＡ  ３７０５ｂ、周波数変換器及び関連付けられるフィルタ３７１０ｂ、チャネル増幅器３７１５ｂ、位相シフタ３７２０ｂ、電力増幅器３７２５ｂ、並びに高調波フィルタ３７３０ｂのうちのいくつか又は全てを含むことができる。
【０２７４】
図４７Ｂの復路リンクトランスポンダ３４４０ｂは、スイッチ４０１０ｂ（復路リンクスイッチ）を更に含み、該スイッチは、第１の一組のＬＮＡ  ３７０５ｂを介して（第１のユーザリンクアンテナ要素アレイ３４２５ａ）第１のユーザリンク構成受信要素３４２６ａに、又は第２の一組のＬＮＡ  ３７０５ｂを介して（第２のユーザリンクアンテナ要素アレイ３４２５ｂ）第２のユーザリンク構成受信要素３４２６ｂに、トランスポンダを選択的に結合させる。例えば、第１のスイッチモードにおいて、復路リンクトランスポンダ３４４０ｂは、第１のユーザリンク構成受信要素３４２６ａとフィーダリンク構成伝送要素３４１９との間の信号経路を効果的に形成し、第２のスイッチモードにおいて、復路リンクトランスポンダ３４４０ｂは、第２のユーザリンク構成受信要素３４２６ｂと同じフィーダリンク構成伝送要素３４１９との間の信号経路を効果的に形成する。スイッチ４０１０ｂは、電気機械スイッチ、リレー、トランジスタ、その他などの任意の適切なスイッチング手段を使用して実現することができる。スイッチ４０１０ｂとして示されるが、他の実現形態は、往路リンクトランスポンダ３４４０ｂの出力を複数の入力に選択的に結合させるための任意の他の適切な手段を使用することができる。例えば、増幅器３７０５ｂをスイッチとして使用することができる（例えば、「オン」のときに高ゲインを提供し、「オフ」のときにゼロゲイン（又は損失）を提供する）。スイッチ４０１０ｂは、２つ以上の入力のうちの１つを単一の出力に選択的に結合させるスイッチの実施例とすることができる。
【０２７５】
エンドツーエンドリレー３４０３の例としては、スイッチングスケジュールに従ってスイッチ４０１０のいくつか又は全てを選択的に切り換えるためのスイッチコントローラ４０７０（又は他の適切な選択的結合手段）を挙げることができる。例えば、スイッチングスケジュールを、エンドツーエンドリレー３４０３を搭載した記憶デバイスに記憶することができる。いくつかの事例において、スイッチングスケジュールは、複数の時間間隔（例えば、タイムスロット）の各々において、どのユーザリンクアンテナ要素アレイ３４２５を起動させるのか（例えば、どの一組のユーザビームに照射させるのか）を効果的に選択する。いくつかの事例において、スイッチングは、複数のユーザリンクアンテナ要素アレイ３４２５に等しい時間を割り当てる（例えば、２つのアレイの各々が、時間の約半分にわたって起動する）。他の事例において、スイッチングは、容量共有という目標を現実化するために使用することができる。例えば、一方のユーザリンクアンテナ要素アレイ３４２５は、需要のより高いユーザと関連付けることができ、また、スケジュールにおいてより長い時間部分を割り当てることができ、一方で、もう一方のユーザリンクアンテナ要素アレイ３４２５は、より低い需要のユーザと関連付けることができ、また、スケジュールにおいてより短い時間部分を割り当てることができる。
【０２７６】
図４８Ａ及び４８Ｂは、複数の選択的に起動するユーザカバーエリア３４６０ａ及び３４６０ｂをそれぞれ含む、エンドツーエンドリレー３４０３のカバーエリア４１００及び４１５０の一実施例を示す。例示的なエンドツーエンドリレー３４０３は、図３８及び図３９のリレーに類似するが、異なるアンテナサブシステムが存在することを除く。この実施例において、ユーザリンクアンテナサブシステム３４２０は、２つの９メートルのユーザリンク反射器を含み、トランスポンダは、任意の所与の時点で、選択的にユーザビームカバーエリア５１９の半分だけを起動させるように構成される（例えば、トランスポンダは、図４７Ａ及び４７Ｂのように実現される）。例えば、第１の時間間隔中に、図４８Ａに示されるように、ユーザカバーエリア３４６０ａは、５９０個の起動中のユーザビームカバーエリア５１９を含む。起動中のユーザビームカバレージ領域５１９は、米国の西半分を効果的に網羅する。ＡＮエリア３４５０（ＡＮクラスタ）は、図３８及び図３９のものと同じであり、米国東部の地域は、例えば、その中に分布した５９７個のＡＮ  ５１５を有する。第１の時間間隔中に、ＡＮカバーエリア３４５０は、起動中のユーザカバーエリア３４６０ａと重ならない。第２の時間間隔中に、図４８Ｂに示されるように、ユーザカバーエリア３４６０ｂは、別の５９０個の起動中のユーザビームカバーエリア５１９を含む。第２の時間間隔中に、起動中のユーザビームカバレージ領域５１９は、米国の東半分を効果的に網羅する。ＡＮエリア３４５０は、変化しない。しかしながら、第２の時間間隔中に、ＡＮエリア３４５０は、アクティブユーザカバーエリア（のサブセット）３４６０ｂによって、全体が重ねられる。容量は、対応するユーザリンクアンテナサブシステム３４２０に割り当てられる時間の比率を動的に調整することによって、様々な地域に（例えば、東部及び西部のユーザカバーエリア３４６０の間で）柔軟に割り当てることができる。
【０２７７】
先の実施例は、２つの同様にサイズ決定されたユーザカバーエリア３４６０を例示しているが、他の数（例えば、３つ又は４つ）のユーザカバーエリア３４６０を提供することができ、また、異なるサイズ（例えば、地球全体、米国本土限定、米国限定、地域限定、その他）とすることができる。複数のユーザカバレージ領域３４６０を有する事例において、ユーザカバレージ領域３４６０は、任意の適切な地理的関係を有することができる。いくつかの事例において、第１及び第２のユーザカバーエリア３４６０は、（例えば、図４８Ａ及び４８Ｂに示されるように）部分的に重なる。他の事例において、第２のユーザカバーエリア３４６０は、（例えば、図４６Ａ及び４６Ｂに示されるように）第１のユーザカバーエリア３４６０のサブセットとすることができる。他の事例において、第１及び第２のユーザカバーエリア３４６０は、重ならない（例えば、独立している）。
【０２７８】
いくつかの事例では、特定の地理的地域のトラフィックがそれらのそれぞれの地域で終端することが望ましくなり得る。図５０Ａは、通信サービスを北米における第１のユーザカバーエリア３４６０ａに提供するために使用される、北米の第１のＡＮエリア３４５０ａ、及び通信サービスを南米における第２のユーザカバーエリア３４６０ｂに提供するための、第２のＡＮエリア３４５０ｂを例示する。いくつかの事例において、第１のＡＮエリア３４５０ａ内のＡＮは、（例えば、ＡＮエリア３４５０ａ内に、又は近接して位置付けられる）第１のＣＰＳと信号を交換し、第２のＡＮエリア３４５０ｂ内のＡＮは、（例えば、ＡＮエリア３４５０ｂ内に、又は近接して位置付けられる）別個で第１のＣＰＳと異なる第２のＣＰＳと信号を交換する。例えば、図４９Ａ及び４９Ｂに示されるように、第１のＡＮ、エンドツーエンドリレー３４０３は、図５０Ａに例示されるように、複数のＡＮエリア３４５０を有する複数のユーザカバーエリアをサポートすることができる。ＡＮエリア３４５０及びユーザカバーエリアの各組み合わせは、図６３Ａ又は６３Ｂに示されるように、周波数割り当て６３００又は６３０１を用いることができる。
【０２７９】
図４９Ａは、複数のＡＮエリア３４５０を有する複数のユーザカバーエリアをサポートするためのエンドツーエンドリレー３４０３の例示的な往路信号経路４９００を示す。例示的な往路信号経路４９００は、第１のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５ａの第１のフィーダリンク構成受信要素３４１６ａと、第１のユーザリンクアンテナ要素アレイ３４２５ａの第１のユーザリンク構成伝送要素３４２９ａとの間に結合される、第１の往路リンクトランスポンダ３４３０ｃを有する。加えて、例示的な往路信号経路４９００は、第２のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５ｂの第２のフィーダリンク構成受信要素３４１６ｂと、第２のユーザリンクアンテナ要素アレイ３４２５ｂの第２のユーザリンク構成伝送要素３４２９ｂとの間に結合される、第２の往路リンクトランスポンダ３４３０ｃを有する。上で説明したように、往路リンクトランスポンダ３４３０の各々は、ＬＮＡ  ３７０５ａ、周波数変換器及び関連付けられるフィルタ３７１０ａ、チャネル増幅器３７１５ａ、位相シフタ３７２０ａ、電力増幅器３７２５ａ、並びに高調波フィルタ３７３０ａのうちのいくつか又は全てを含むことができる。
【０２８０】
図４９Ｂは、複数のＡＮエリア３４５０を有する複数のユーザカバーエリアをサポートするためのエンドツーエンドリレー３４０３の例示的な復路信号経路４９５０を示す。例示的な復路信号経路４９５０は、第１のユーザリンクアンテナ要素アレイ３４２５ａの第１のユーザリンク構成受信要素３４２６ａと、第１のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５ａの第１のフィーダリンク構成伝送要素３４１９ａとの間に結合される、第１の復路リンクトランスポンダ３４４０ｃを有する。加えて、例示的な復路信号経路４９５０は、第２のユーザリンクアンテナ要素アレイ３４２５ｂの第２のユーザリンク構成受信要素３４２６ｂと、第２のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５ｂの第２のフィーダリンク構成伝送要素３４１９ｂとの間に結合される、第２の復路リンクトランスポンダ３４４０ｃを有する。上で説明したように、復路リンクトランスポンダ３４４０の各々は、ＬＮＡ  ３７０５ｂ、周波数変換器及び関連付けられるフィルタ３７１０ｂ、チャネル増幅器３７１５ｂ、位相シフタ３７２０ｂ、電力増幅器３７２５ｂ、並びに高調波のフィルタ３７３０ｂのうちのいくつか又は全てを含むことができる。
【０２８１】
いくつかの事例において、フィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５ａ及び３４１５ｂは、別個のフィーダリンクアンテナサブシステム３４１０の一部である。代替的に、単一のフィーダリンクアンテナサブシステム３４１０は、（例えば、図５６Ａ及び５６Ｂを参照して下でより詳細に説明されるように、単一の反射器の使用を介して）フィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５ａ及び３４１５ｂの両方を含むことができる。同様に、ユーザリンクアンテナ要素アレイ３４２５ａ及び３４２５ｂは、同じ又は別個のユーザリンクアンテナサブシステム３４２０の一部とすることができる。図４９Ａ及び４９Ｂの往路信号経路４９００及び復路信号経路４９５０は、単一のエンドツーエンドリレーペイロードを使用する複数の独立したエンドツーエンドビーム形成システムをサポートするために使用することができる。例えば、図５０Ａに示される第１のＡＮエリア３４５０ａと第１のユーザカバーエリア３４６０ａとの間のエンドツーエンドビーム形成は、１つのビーム形成器及び配信システムによってサポートすることができ、一方で、別個の独立したビーム形成器及び配信システムが、第２のＡＮエリア３４５０ｂと第２のユーザカバーエリア３４６０ｂとの間のエンドツーエンドビーム形成をサポートする。図４９Ａ及び４９Ｂは、構成受信要素を、構成伝送要素と同じとすることができる実施例を例示し、したがって、各方向において１つの偏波だけを示す。しかしながら、他の実施例は、異なる構成受信要素及び構成伝送要素を用いることができ、また、各方向において複数の偏波を使用することができる。
【０２８２】
図４７Ａ及び４７Ｂは、ユーザリンク側の信号経路選択を説明する。しかしながら、いくつかの事例は、代替的に、又は加えて、フィーダリンク側の信号経路スイッチングを含む。図５１Ａは、複数のユーザリンクアンテナ要素アレイ３４２５（同じ又は異なるユーザリンクアンテナサブシステム３４２０の一部とすることができる）及び複数のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５（同じ又は異なるフィーダリンクアンテナサブシステム３４１０の一部とすることができる）の選択的起動を有する、例示的な往路信号経路５１００を示す。信号経路は、構成アンテナ要素の間に結合される往路リンクトランスポンダ３４３０ｄを有する。上で説明したように、往路リンクトランスポンダ３４３０ｄは、ＬＮＡ  ３７０５ａ、周波数変換器及び関連付けられるフィルタ３７１０ａ、チャネル増幅器３７１５ａ、位相シフタ３７２０ａ、電力増幅器３７２５ａ、並びに高調波のフィルタ３７３０ａのうちのいくつか又は全てを含むことができる。往路リンクトランスポンダ３４３０ｄの入力側は、（例えば、スイッチ４０１０ｂ又は任意の他の適切な経路選択手段を使用して）２つのフィーダリンク構成受信要素３４１６のうちの１つに選択的に結合される。各フィーダリンク構成受信要素３４１６は、別個のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５の一部とすることができる（例えば、各々が協働フィーダリンク構成受信要素３４１６の別個のアレイの一部である）。往路リンクトランスポンダ３４３０ｄの出力側は、（例えば、スイッチ４０１０ａ又は任意の他の適切な経路選択手段を使用して）２つのフィーダリンク構成伝送要素３４２９のうちの１つに選択的に結合される。各ユーザリンク構成伝送要素３４２９は、別個のユーザリンクアンテナ要素アレイ３４２５の一部とすることができる（例えば、各々が協働ユーザリンク構成伝送要素３４２９の別個のアレイの一部である）。往路リンクトランスポンダ３４３０ｄによって可能にされる４つの可能な信号経路のいくつか又は全ての間で選択するために、１つ又は２つ以上のスイッチングコントローラ４０７０（図示せず）を、エンドツーエンドリレー３４０３に含むことができる。例えば、スイッチングコントローラ４０７０は、ユーザカバーエリア３４６０をサポートするためにどのＡＮエリア３４５０が使用されるのかに従って決定することができるいくつかのスイッチモードのうちの１つに従って、往路リンクトランスポンダ３４３０ｄを動作させることができる。１つの実施例において、スイッチングコントローラ４０７０は、第１のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５ａと第１のユーザリンクアンテナ要素アレイ３４２５ａとの間に往路リンクトランスポンダ３４３０ｄを結合させるために、スイッチ４０１０の第１のスイッチモードを適用し、第２のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５ｂと第２のユーザリンクアンテナ要素アレイ３４２５ｂとの間に往路リンクトランスポンダ３４３０ｄを結合させるために、スイッチ４０１０の第２のスイッチモードを適用する。代替的に、スイッチ４０１０の第１のスイッチモードは、第１のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５ａと第２のユーザリンクアンテナ要素アレイ３４２５���との間に往路リンクトランスポンダ３４３０ｄを結合させることができ、スイッチ４０１０の第２のスイッチモードは、第２のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５ｂと第１のユーザリンクアンテナ要素アレイ３４２５ａとの間に往路リンクトランスポンダ３４３０ｄを結合させることができる。
【０２８３】
図５１Ｂは、複数のユーザリンクアンテナ要素アレイ３４２５（例えば、同じ又は異なるユーザリンクアンテナサブシステム３４２０の一部とすることができる）及び複数のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５（例えば、同じ又は異なるフィーダリンクアンテナサブシステム３４１０の一部とすることができる）の選択的起動を有する、例示的な復路信号経路５１５０を示す。信号経路は、構成アンテナ要素の間に結合される復路リンクトランスポンダ３４４０ｄを有する。上で説明したように、復路リンクトランスポンダ３４４０ｄは、ＬＮＡ  ３７０５ｂ、周波数変換器及び関連付けられるフィルタ３７１０ｂ、チャネル増幅器３７１５ｂ、位相シフタ３７２０ｂ、電力増幅器３７２５ｂ、並びに高調波のフィルタ３７３０ｂのうちのいくつか又は全てを含むことができる。復路リンクトランスポンダ３４４０ｄの入力側は、（例えば、スイッチ４０１０ｂ又は任意の他の適切な経路選択手段を使用して）２つのユーザリンク構成受信要素３４２６ａ、３４２６ｂのうちの１つに選択的に結合される。各ユーザリンク構成受信要素３４２６ａ、３４２６ｂは、別個のユーザリンクアンテナ要素アレイ３４２５ａ、３４２５ｂの一部とすることができる（例えば、各々が協働ユーザリンク構成受信要素３４２６の別個のアレイの一部である）。復路リンクトランスポンダ３４４０ｄの出力側は、（例えば、スイッチ４０１０ａ又は任意の他の適切な経路選択手段を使用して）２つのフィーダリンク構成伝送要素３４１９ａ又は３４１９ｂのうちの１つに選択的に結合される。各フィーダリンク構成伝送要素３４１９ａ又は３４１９ｂは、別個のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５ａ又は３４１５ｂの一部とすることができる（例えば、各々が協働フィーダリンク構成伝送要素３４１９の別個のアレイの一部である）。復路リンクトランスポンダ３４４０ｄによって可能にされる４つの可能な信号経路のいくつか又は全ての間で選択するために、１つ又は２つ以上のスイッチングコントローラ４０７０（図示せず）を、エンドツーエンドリレー３４０３に含むことができる。例えば、スイッチングコントローラ４０７０は、ユーザカバーエリア３４６０をサポートするためにどのＡＮエリア３４５０が使用されるのかに従って決定することができるいくつかのスイッチモードの１つに従って、復路リンクトランスポンダ３４４０ｄを動作させることができる。１つの実施例において、スイッチングコントローラ４０７０は、第１のユーザリンクアンテナ要素アレイ３４２５ａと第１のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５ａの間に復路リンクトランスポンダ３４４０ｄを結合させるために、スイッチ４０１０の第１のスイッチモードを適用し、第２のユーザリンクアンテナ要素アレイ３４２５ｂと第２のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５ｂとの間に復路リンクトランスポンダ３４４０ｄを結合させるために、スイッチ４０１０の第２のスイッチモードを適用する。代替的に、スイッチ４０１０の第１のスイッチモードは、第１のユーザリンクアンテナ要素アレイ３４２５ａと第２のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５ｂとの間に復路リンクトランスポンダ３４４０ｄを結合させることができ���スイッチ４０１０の第２のスイッチモードは、第２のユーザリンクアンテナ要素アレイ３４２５ｂと第１のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５ａとの間に復路リンクトランスポンダ３４４０ｄを結合させることができる。
【０２８４】
図４７Ａ、４７Ｂ、図５１Ａ、及び５１Ｂのトランスポンダは、経路選択を用いたエンドツーエンドリレー３４０３の数多くの可能な事例のうちのいくつかを例示することだけを意図する。更に、いくつかの事例として、２つを超えるユーザリンクアンテナ要素アレイ３４２５若しくはユーザリンクアンテナサブシステム３４２０の間の、及び／又は２つを超えるフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５若しくはフィーダリンクアンテナサブシステム３４１０の間の経路選択を挙げることができる。
【０２８５】
図５１Ａ及び５１Ｂに示されるようなエンドツーエンドリレー３４０３は、複数のＡＮエリア３４５０を有する複数のユーザカバーエリア３４６０をサポートすることができる。上で論じたように、特定の地理的地域のトラフィックがそれらのそれぞれの地域で終端することが望ましくなり得る。例えば、エンドツーエンドリレー３４０３は、図５１Ａ及び５１Ｂに例示されるような一対のトランスポンダの有無にかかわらず、図５０Ａに例示されるように、北米の第１のＡＮエリア３４５０ａを利用して、北米の通信サービスを第１のユーザカバーエリア３４６０ａに第１のＡＮエリア３４５０ａに提供することができ、第２のＡＮエリア３４５０ｂを利用して、通信サービスを南米の第２のユーザカバーエリア３４６０ｂに提供することができる。トランスポンダにおける経路選択（例えば、スイッチング）を使用して、単一のエンドツーエンドリレー３４０３（例えば、単一の衛星）は、北米のＡＮエリア３４５０ａの中のＡＮ  ５１５を使用して（又は南米のＡＮエリア３４５０ｂの中のＡＮ  ５１５を使用して）北米のユーザカバーエリア３４６０ａと関連付けられるトラフィックにサービスを提供することができ、また、南米のＡＮエリア３４５０ｂの中のＡＮ  ５１５を使用して（又は北米のＡＮエリア３４５０ａの中のＡＮ  ５１５を使用して）南米のユーザカバーエリア３４６０ｂと関連付けられるトラフィックにサービスを提供することができる。容量は、対応するアンテナサブシステムに割り当てられる時間の比率を動的に調整することによって、様々な地域に（例えば、北米及び南米のユーザカバーエリア３４６０の間で）柔軟に割り当てることができる。
【０２８６】
図５０Ｂは、複数のＡＮエリア３４５０及び複数のユーザカバーエリア３４６０を有する、第２の可能な配備を例示する。例えば、図５０Ｂに示される配備は、図５１Ａ及び５１Ｂに例示されるエンドツーエンドリレー３４０３によってサポートすることができる。図５０Ｂに示されるように、トランスポンダにおける経路選択を有するエンドツーエンドリレー３４０３は、第１のＡＮエリア３４５０ａを有する第１のユーザカバーエリア３４６０ａのトラフィックにサービスを提供し、また、第２のＡＮエリア３４５０ｂを有する第２のユーザカバーエリア３４６０ｂのトラフィックにサービスを提供する。第１のＡＮエリア３４５０ａは、第１のユーザカバーエリア３４６０ａと重ならないので、同じ帯域幅又はその重なる部分を、エンドツーエンドリレー３４０３とユーザ端末又はＡＮとの間のアップリンク通信又はダウンリンク通信に使用することができる。加えて、本実施例では、ＡＮエリア３４５０ａ又は３４５０ｂ及びその対応するユーザカバーエリア３４６０ａ又は３４６０ｂがそれぞれ重ならないので、ＡＮ  ５１５からの伝送を同期させるために、特別なループバック機構が用いられ得る。ループバックトランスポンダの形態の例示的なループバック機構は、図５５Ａ、５５Ｂ、及び５５Ｃを参照して論じられる。例えば、図６３Ａを参照すると、システムは、合計で３．５ＧＨｚのアップリンク帯域幅６３３０ａを有することができ、また、３．５ＧＨｚのダウンリンク帯域幅６３２５ａを利用することができる。第１のスイッチ構成において、（例えば、２つの直交偏波の両方を使用して）３．５ＧＨｚ全てのアップリンク帯域幅を、第１のユーザカバーエリア３４６０ａからの復路アップリンク伝送５２５、及びＡＮエリア３４５０ａからの往路アップリンク伝送５２１に同時に使用することができる。同様に、（例えば、２つの直交偏波の両方を使用して）３．５ＧＨｚ全てのダウンリンク帯域幅を、第１のユーザカバーエリア３４６０ａへの往路ダウンリンク伝送５２２、及び第１のＡＮエリア３４５０ａへの復路ダウンリンク伝送５２７に同時に使用することができる。全てのアップリンク及びダウンリンク帯域幅はまた、第２のスイッチング構成において、第２のユーザカバーエリア３４６０ｂ及び第２のＡＮエリア３４５０ｂに使用することもできる。簡潔にするために、２つのＡＮエリア３４５０及び２つのユーザカバーエリア３４６０の事例が図５０Ｂに関して論じられるが、任意の適切な数のＡＮエリア３４５０及びユーザカバーエリア３４６０が可能であり得る。更に、単一のクラスタに関して上で論じた態様（例えば、モビリティ、水生体の中の場所、その他）は、本実施例のＡＮクラス一方又は両方に適用可能であり得る。
【０２８７】
上の実施例は、重ならないユーザカバーエリア３４６０ａにサービスを提供するときのＡＮエリア３４５０ａを説明する。代替の一実施例として、ＡＮエリア３４５０ａは、ユーザカバーエリア３４６０ｂにサービスを提供することができる（例えば、ユーザカバーエリア３４６０は、その関連付けられるＡＮエリア３４５０又はそのいくつかの部分を含むことができる）。類似する実施例は、一般に、北米に位置付けられる第１のＡＮエリア３４５０ａ（例えば、図５０ＢのＡＮカバーエリア３４５０ａに対応することができる）が、北米に位置付けられるユーザカバーエリア３４６０ａにサービスを提供し、一方で、南米に位置付けられる第２のＡＮエリア３４５０ｂが、南米に位置付けられるユーザカバーエリア３４６０ｂにサービスを提供するという状況で、図５０Ａを参照して論じられる。しかしながら、図５０Ｂは、異なるＡＮカバーエリアによってサービスが提供されるユーザカバーエリア３４６０を重ねて、特定の地域のための集合したユーザカバーエリアを提供することもできることを示す。この場合、ユーザカバーエリア３４６０は、図５１Ａ及び５１Ｂによって例示されるスイッチングトランスポンダを使用して、異なる時間間隔で使用することができる。代替的に、ユーザカバーエリア３４６０ａ及び３４６０ｂは、図４９Ａ及び４９Ｂに示される複数のトランスポンダ経路を使用して、アクセスノードエリア３４５０ａ及び３４５０ｂによって同時にサービスを提供することができる（アクセスノードエリア３４５０ａがユーザカバーエリア３４６０ａにサービスを提供し、一方で、アクセスノードエリア３４５０ｂがユーザカバーエリア３４６０ｂにサービスを提供するか、又はアクセスノードエリア３４５０ｂがユーザカバーエリアに３４６０ａにサービスを提供し、一方で、アクセスノードエリア３４５０ａがユーザカバーエリア３４６０ｂにサービスを提供する）。この事例において、ユーザカバーエリア３４６０ａ及び３４６０ｂの中のユーザビームに使用されるアップリンクリソース及びダウンリンクリソースは、直交（異なる周波数リソース、異なる偏波、その他）とすることができ、又はユーザカバーエリア３４６０ａ及び３４６０ｂの中のユーザビームは、同じリソース（同じ周波数範囲及び偏波）を使用することができ、干渉は、適応符号化及び変調（ＡＣＭ）、干渉キャンセル、時空間符号化、及び同類のものなどの干渉軽減技術を使用して軽減される。
【０２８８】
第３の実施例として、いくつかの事例では、ＡＮカバーエリア３４５０ａ及び３４５０ｂを組み合わせて、ユーザカバーエリア３４６０ｂ（又はユーザカバーエリア３４６０ａ）にサービスを提供する。この事例では、ＡＮ  ５１５がユーザカバーエリア３４６０内に包含されるので、特別なループバック機構を不要とすることができる。いくつかの事例において、ＡＮカバーエリア３４５０ａ及び３４５０ｂのＡＮ  ５１５は、単一のユーザビームカバーエリア５１９にサービスを提供するためにＡＮカバーエリア３４５０の各々からの往路アップリンク信号５２１を組み合わせることができるという意味で、協働するとみなすことができる。代替的に、ＡＮカバーエリア３４５０ａのＡＮ  ５１５は、ユーザカバーエリア３４６０ｂのユーザビームカバーエリア５１９の第１のサブセットにサービスを提供することができ、一方で、ＡＮカバーエリア３４５０ｂのＡＮ  ５１５は、ユーザカバーエリア３４６０ｂのユーザビームカバーエリア５１９の第２のサブセットにサービスを提供することができる。この実施例のいくつかの事例では、（例えば、ＡＮカバーエリア３４５０が、いくつかのユーザビームカバーエリア５１９では協働し、他のエリアでは協働しないとみなすことができるように）ユーザビームカバーエリア５１９の第１のサブセットと第２のサブセットとの間には、幾らかの重なりが存在し得る。更なる一実施例として、ＡＮカバーエリア３４５０ａは、第１の時間間隔（又は一組の時間間隔）でユーザカバーエリア３４６０ｂにサービスを提供することができ、ＡＮカバーエリア３４５０ｂは、第２の時間間隔（又は一組の時間間隔）でユーザカバーエリア３４６０ｂにサービスを提供することができる。いくつかの実施例において、ＡＮカバーエリア３４５０ａ及び３４５０ｂは、第１の時間間隔（複数可）中に、ユーザカバーエリア３４６０ｂにサービスを提供するように協働することができ、また、第２の時間間隔（複数可）中に、ユーザカバーエリア３４６０ａにサービスを提供するように協働することができる。
【０２８９】
一般に、図４１において説明されるエンドツーエンドリレー３４０３の特徴は、ユーザビームカバーエリア３４６０と異なる物理的面積である少なくとも１つのＡＮエリア３４５０内に地理的に分布したＡＮ  ５１５を使用して、少なくとも１つのユーザビームカバーエリア３４６０にサービスを提供することを可能にする。いくつかの事例において、ＡＮクラスタ（複数可）は、大きいユーザカバーエリア３４６０に高い容量を提供することができる。図４５Ａ〜４５Ｆ、図４６Ａ、４６Ｂ、図４８Ａ、４８Ｂ、図５０Ａ、及び５０Ｂは、そのようなＡＮクラスタの実現形態の様々な実施例を示す。比較的小さい地理的エリアの中に多数のＡＮ  ５１５を配備することで、いくつかの利点を提供することができる。例えば、より多くの（更には、全ての）ＡＮ  ５１５を、ＡＮ  ５１５の理想的な分布からの逸脱がより少ない状態で、高速ネットワークの近くに（例えば、ＣＰＳ  ５０５に戻る良好なファイバの接続性を有する地域に）、単一の国若しくは地域の境界内、アクセス可能なエリア上、その他に配備することをより容易に確実にすることができる。経路選択（例えば、図４７Ａ及び４７Ｂのように）による異なるカバーエリアへのサービス提供を実現することは、追加的な特徴を提供することができる。例えば、上で説明したように、単一のＡＮクラスタ（及び単一のエンドツーエンドリレー３４０３）を使用して、複数のユーザカバーエリア３４６０に選択的にサービスを提供することができる。同様に、単一のエンドツーエンドリレー３４０３を使用して、領域によってトラフィックを区別し、サービスを提供することができる。
【０２９０】
いくつかの事例において、経路選択による異なるカバレージ領域へのサービス提供は、様々な干渉管理及び／又は容量管理機能を可能にすることができる。例えば、図４８Ａ及び４８Ｂを再度参照すると、通信リンクの４つのカテゴリ、すなわち、ＡＮクラスタから、西部のアクティブユーザカバーエリア３４６０ａへの往路リンク通信（「リンクＡ」）、ＡＮクラスタから、東部のアクティブユーザカバーエリア３４６０ｂへの往路リンク通信（「リンクＢ」）、西部のアクティブユーザカバーエリア３４６０ａから、ＡＮクラスタへの復路リンク通信（「リンクＣ」）、及び東部のアクティブユーザカバーエリア３４６０ｂから、ＡＮクラスタへの復路リンク通信（「リンクＤ」）を考慮することができる。第１の時間間隔では、東部のユーザカバーエリア３４６０ｂが起動中であり、よって、通信は、リンクＢ及びリンクＤにわたる。ＡＮエリア３４５０と東部のユーザカバーエリア３４６０ｂとの間に完全な重なりがあるので、リンクＢ及びＤは潜在的に干渉する。故に、第１の時間間隔中に、リンクＢには、帯域幅の第１の部分（例えば、２ＧＨｚ）を割り当てることができ、リンクＤには、帯域幅の第２の部分（例えば、１．５ＧＨｚ）を割り当てることができる。第２の時間間隔では、西部のユーザカバーエリア３４６０ａが起動中であり、よって、通信は、リンクＡ及びリンクＣにわたる。ＡＮエリア３４５０と西部のユーザカバーエリア３４６０ａとの間にはいかなる重なりもないので、リンクＡ及びリンクＣは、第２の時間間隔中に、エンドツーエンドリレー３４０３の全帯域幅（例えば、３．５ＧＨｚ）を使用することができる。例えば、第１の時間間隔中には、往路アップリンク信号５２１を、第１の周波数範囲を使用して受信することができる、復路アップリンク信号５２５は、第１の周波数範囲と異なる第２の周波数範囲を使用して受信することができ、第２の時間間隔中には、往路アップリンク信号５２１及び復路アップリンク信号５２５を、同じ周波数範囲（例えば、第１、第２、又は他の周波数範囲）を使用して受信することができる。いくつかの事例では、第１の時間間隔中に使用される他の干渉緩和技術によって、第１及び第２の両方の時間間隔中に、周波数を再利用することができる。いくつかの事例において、経路選択タイミングは、異なる時間間隔中の帯域幅割り当てのそのような差を補償するように選択することができる。例えば、第１の時間間隔は、第２の時間間隔よりも長くすることができ、よって、リンクＢ及びＤは、より長い時間にわたってより少ない帯域幅を割り当てて、より短い時間にわたるリンクＡ及びＣへのより多くの帯域幅の割り当てを少なくとも部分的に補償する。他の代替の周波数割り当ては、下で論じられる。
【０２９１】
いくつかの事例において、第１の復路アップリンク信号５２５は、第１の時間間隔中に、第１のユーザカバーエリア３４６０（例えば、東部のユーザカバーエリア３４６０ｂ）のいくつか又は全てにわたって地理的に分布した複数のユーザ端末５１７の第１の部分から、複数の協働ユーザリンク構成受信要素３４２６ａによって受信され、第２の復路アップリンク信号５２５は、第２の時間間隔中に、第２のユーザカバーエリア３４６０（例えば、西部のユーザカバーエリア３４６０ａ）のいくつか又は全てにわたって地理的に分布した複数のユーザ端末５１７の第２の部分から、複数の協働ユーザリンク構成受信要素３４２６ｂによって受信される。ＡＮエリア３４５０（ＡＮクラスタ）が（例えば、図４８Ｂに例示されるように）第１のユーザカバーエリア３４６０ｂのサブセットであるときに、ＡＮ  ５１５のタイミングは、第１の時間フレーム中に（例えば、ユーザカバーエリア３４６０ｂとＡＮエリア３４５０との間に重なりがあるときに）、エンドツーエンドリレー３４０３によって較正することができる。
【０２９２】
上で説明したように、いくつかの事例は、複数のＡＮ  ５１５の各々についてそれぞれの相対的タイミング調整を決定することを含むことができ、よって、複数のＡＮ  ５１５からの関連付けられる伝送は、（例えば、１０％、５％、２％、又は他の適切な値などのシンボル区間の一部である、シンボル区間に対して十分に調整したタイミングで）同調してエンドツーエンド中継３４０３に到達する。そのような事例において、往路アップリンク信号５２１は、それぞれの相対的タイミング調整に従って、複数のＡＮ  ５１５によって伝送される。いくつかのそのような事例において、同期ビーコン信号（例えば、上で説明したように、ビーコン信号発生器によって発生されるＰＮ信号）は、エンドツーエンドリレー３４０３から、複数のＡＮ  ５１５のうちの少なくともいくつかによって受信され、それぞれの相対的タイミング調整は、同期ビーコン信号に従って決定される。他のそのような事例において、ＡＮ  ５１５のいくつか又は全部は、エンドツーエンドリレー３４０３からループバック伝送を受信することができ、それぞれの相対的タイミング調整は、ループバック伝送に従って決定される。ＡＮ  ５１５を較正するための様々な手法は、ＡＮ  ５１５がエンドツーエンドリレー３４０３と通信する能力に依存することができる。故に、いくつかの事例は、適切なカバレージ領域が照射される時間間隔中にだけ、ＡＮ  ５１５を較正することができる。例えば、ユーザリンクアンテナサブシステム３４２０を介したループバック伝送は、ＡＮエリア３４５０とユーザカバーエリア３４６０との間に幾らかの重なりがある時間間隔中にだけ使用することができる（例えば、ＡＮ  ５１５が、エンドツーエンドリレー３４０３のフィーダリンクアンテナサブシステム３４１０及びユーザリンクアンテナサブシステム３４２０の両方を使用することができるループバックビームを通じて通信する）。いくつかの事例において、適切な較正は、フィーダダウンリンク周波数範囲とユーザダウンリンク周波数範囲との間の幾らかの重なりに更に依存することができる。
【０２９３】
上で論じたように、エンドツーエンドリレー３４０３は、図４９Ａ、４９Ｂ、図５１Ａ、及び５１Ｂに例示されるような選択的に結合されるトランスポンダの有無にかかわらず、（例えば、どちらも北米にある）第１のユーザカバーエリア３４６０と重なる第１のＡＮエリア３４５０内のＡＮ  ５１５を使用して、第１のユーザカバーエリア３４６０内のユーザ端末にサービスを提供することができ、また、（例えば、どちらも南米にある）第２のユーザカバーエリア３４６０と重なる第２のＡＮエリア３４５０内のＡＮ  ５１５を使用して、第２のユーザカバーエリア３４６０内のユーザ端末にサービスを提供することができる。代替的に、図５０Ｂに示されるように、エンドツーエンドリレー３４０３は、図５１Ａ及び５１Ｂのように、第１のユーザカバーエリア３４６０と重ならない第１のＡＮエリア３４５０内のＡＮ  ５１５を使用して、第１のユーザカバーエリア３４６０内のユーザ端末にサービスを提供することができ、また、第２のユーザカバーエリア３４６０と重ならない第２のＡＮエリア３４５０内のＡＮ  ５１５を使用して、第２のユーザカバーエリア３４６０内のユーザ端末にサービスを提供することができる。同じく図５０Ｂに示されるように、第１及び第２のユーザカバーエリア３４６０は、互いに少なくとも部分的に重なって、隣接するカバーを所与の地域（例えば、ＣＯＮＵＳ地域、可視的な地球カバー地域、その他）に提供するように構成することができる。また、他の類似する実現形態も、可能である。
【０２９４】
図５０Ｂを参照して論じられるシステムは、例えば、ＡＮエリア３４５０内の複数のＡＮ  ５１５の各々についてアクセスノード固有の往路信号を発生させる、往路ビーム形成器５２９を含むことができる。所与のＡＮエリア３４５０内の複数のＡＮ  ５１５の各々は、所与のＡＮクラスタが起動中である時間ウインドウ中に、（例えば、配信ネットワーク５１８を介して）往路ビーム形成器５２９アクセスノード固有の往路信号を取得し、対応する往路アップリンク信号５２１をエンドツーエンドリレー３４０３に伝送することができる。所与のＡＮクラスタが起動中である時間ウインドウは、上で説明したようにタイムスライスビーム形成器アーキテクチャが用いられる場合に、１つ又は２つ以上のタイムスライスを含むことができる。
【０２９５】
上で説明したように、システムは、それぞれのＡＮとエンドツーエンドリレー３４０３との間の経路遅延、位相シフト、その他を補償するために、往路アップリンク信号５２１を事前修正するための手段を含むことができる。いくつかの事例において、事前修正は、往路ビーム形成器５２９によって行うことができる。加えて、又は代替的に、事前修正は、ＡＮ  ５１５自体によって行うことができる。一実施例として、ＡＮ  ５１５の各々は、アクセスノードビーコン信号をエンドツーエンドリレー３４０３に伝送し、そして、エンドツーエンドリレー３４０３から、リレービーコン信号及び（例えば、エンドツーエンドリレー３４０３からリレーされる）リレーされたアクセスノードビーコン信号を含む信号送信を受信することができる。この実施例において、各ＡＮ  ５１５は、リレーされたアクセスノードビーコン信号に基づいて、そのそれぞれの往路アップリンク信号５２１を調整することができる（例えば、信号伝送と関連付けられるタイミング及び／又は位相情報を調整することができる）。一実施例として、ＡＮ  ５１５は、リレーされたアクセスノードビーコン信号を、受信したリレービーコン信号と時間及び位相整列させるために、往路アップリンク信号５２１を調整することができる。いくつかの事例において、この実施例で説明される信号送信（例えば、アクセスノードビーコン信号、リレービーコン信号、及びリレーされたアクセスノードビーコン信号）は、上で説明したように、フィーダリンクアンテナサブシステム３４１０を介して受信又は伝送することができる。したがって、いくつかの事例において、図示されないが、エンドツーエンドリレー３４０３は、ビーコン信号伝送機を含む。ビーコン信号伝送機は、図１５のビーコン信号発生器及び較正サポートモジュール４２４を参照して上で説明したように実現することができる。
【０２９６】
上の説明の一部分は、単一のアクティブＡＮエリア３４５０（例えば、２つ以上のＡＮエリア３４５０の間で選択される）と単一のアクティブユーザカバーエリア３４６０（例えば、２つ以上のユーザカバーエリア３４６０の間で選択される）との間のエンドツーエンドビーム形成のための技術を論じているが、いくつかの事例では、サービスを単一のユーザカバーエリア３４６０に提供するために同時に（例えば、協働的に）使用される複数の異なるＡＮエリア３４５０を有することが望ましい場合がある。そのようなシステムの一実施例は、図５０Ｃに関して示され、ＡＮエリア３４５０ａ及び３４５０ｂ、並びにユーザカバーエリア３４６０を含む。
【０２９７】
図５０Ｃを参照すると、例示的なシステムは、複数のＡＮクラスタ（例えば、２つの比較的密集したＡＮクラスタ）を含むことができる。各ＡＮクラスタは、それぞれのＡＮエリア３４５０内に地理的に分布した複数のＡＮ  ５１５を含むことができ、該エリアにおいて、各ＡＮ  ５１５は、それぞれの事前修正した往路アップリンク信号５２１をエンドツーエンドリレー３４０３に伝送するように動作することができる。複数のＡＮクラスタは、ユーザカバーエリア３４６０内のユーザ端末５１７にサービスを提供するために、協働的に使用することができる。複数のＡＮクラスタを、様々な技術を使用して協働的に用いることができる。１つの実施例において、エンドツーエンドリレー３４０３は、複数のＡＮクラスタに照射する単一のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５及び複合反射器を有する、フィーダリンクアンテナサブシステム３４１０を用いることができる。
【０２９８】
図５７は、単一のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５及び複合反射器５７２１を有する、フィーダリンクアンテナサブシステム３４１０ｃを例示する。複数の複合反射器５７２１の各々の地域は、（複合反射器からの距離と同じ又は異なり得る）焦点１５２３を有することができる。第１の実施例が図５７に図示され、図中、複合反射器５７２１は、単一の焦点（又は地域）１５２３ａを有する。フィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５は、複合反射器の非合焦点に位置付けることができる。例示されるように、フィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５は、焦点１５２３ａの内側に位置付けられる（すなわち、焦点１５２３ａよりも複合反射器５７２１に近い）。代替的に、フィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５は、焦点１５２３ａの外側に位置付けることができる（すなわち、フィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５は、焦点１５２３ａよりも、複合反射器５７２１から遠くすることができる）。第２の実施例が図５７に例示され、図中、複合反射器５７２１は、２つの焦点（又は地域）１５２３ｂ及び１５２３ｃを有する。本実施例では、フィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５が、焦点１５２３ｂ及び１５２３ｃの内側に位置付けられるように例示される。代替的に、フィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５は、焦点１５２３ｂ及び１５２３ｃの外側に位置付けることができる。更に別の実施形態において、フィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５は、１つの焦点（例えば焦点１５２３ｂ）の内側に、及び別の焦点（例えば、焦点１５２３ｃ）の外側に位置付けることができる。いくつかの事例では、焦点１５２３ｂを複合反射器５７２１の頂部分と関連付けることができ、一方で、焦点１５２３ｃが複合反射器５７２１の底部分と関連付けられる。代替的には、焦点１５２３ｂを、複合反射器５７２１の底部分と関連付けることができ、一方で、焦点１５２３ｃが複合反射器５７２１の頂部分と関連付けられる。フィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５は、フィーダリンク構成伝送要素３４１９及びフィーダリンク構成受信要素３４１６を含むことができ、いくつかの事例では、同じアンテナ要素とすることができる（例えば、異なる偏波又は周波数伝送、及び受信、その他に使用される）。
【０２９９】
伝送方向において、フィーダリンク構成伝送要素３４１９の出力は、第１のＡＮエリア３４５０（例えば、図５０ＣのＡＮエリア３４５０ａ）に照射する第１のビームグループ５７０５ａ及び第２のＡＮエリア３４５０（例えば、図５０ＣのＡＮエリア３４５０ｂ）を反射する第２のビームグループ５７０５ｂを形成するために、反射器５７２１から反射することができる。図示されていないが、受信方向において、第１のＡＮエリア３４５０ａからの、及び第２のＡＮエリア３４５０ｂからの信号は、複合反射器５７２１を使用して、フィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５のフィーダリンク構成受信要素３４１６に反射することができる。
【０３００】
図５０Ｃに戻ると、複数のＡＮエリア３４５０は、独立して、又は一緒に（例えば、協働的に）使用することができる。例えば、ＡＮエリア３４５０ａ又は３４５０ｂのうちの１つだけのＡＮを所与の時間に起動させることができ、そして、起動中のＡＮクラスタのＡＮ  ５１５から、ユーザカバーエリア３４６０内のユーザビームカバーエリア５１９を形成するために、ビーム形成係数を発生させることができる。代替的に、両方のＡＮクラスタを同時に（例えば、協働的に）使用して、ユーザカバーエリア３４６０内のユーザビームを形成するために、ビーム形成係数を発生させることができる。往路方向において、往路ビーム形成器５２９は、両方のクラスタ内のＡＮ  ５１５の複数のアクセスノード固有の往路信号を取得して、所望の往路ユーザビームを発生させるために、（例えば、往路ビーム信号と往路ビーム加重マトリックスとの間のマトリックス積によって）ビーム形成係数を適用することができる。復路方向において、復路ビーム形成器５３１は、復路ユーザビームと関連付けられる復路ビーム信号を形成するために、両方のクラスタ内のＡＮ  ５１５から複合復路信号を取得し、復路ビーム加重マトリックスを適用することができる。
【０３０１】
いくつかの事例において、ＡＮエリア３４５０ａ及び３４５０ｂは、重ならない（例えば、独立している）場合がある。代替的に、ＡＮエリア３４５０ａ及び３４５０ｂは、（例えば、少なくとも部分的に）重なる場合がある。更に、ＡＮエリア３４５０ａ及び３４５０ｂのうちの少なくとも１つは、ユーザカバーエリア３４６０と少なくとも部分的に重なる場合がある。代替的に、ＡＮエリア３４５０ａ及び３４５０ｂのうちの少なくとも１つは、ユーザカバーエリア３４６０と重ならない（例えば、独立している）場合がある。上で論じたように、いくつかの事例において、ＡＮエリア３４５０ａ又は３４５０ｂの一方又は両方のＡＮ  ５１５のうちの少なくとも１つは、モバイルプラットフォーム上に配置することができ、及び／又は水生体の中に位置付けることができる。
【０３０２】
図５０Ｂ又は５０Ｃを参照すると、複数のＡＮエリア３４５０の各々は、別個のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５を使用して照射することができる。いくつかの事例では、単一のユーザカバーエリア３４６０に提供されるサービスをサポートするために、別個のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５を同時に使用することができる（例えば、複数のＡＮエリア３４５０を協働的に使用することができる）。図５０Ｃを再度参照すると、エンドツーエンドリレー３４０３は、ＡＮエリア３４５０ａ及び３４５０ｂの各々に照射する別個のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５を有することができる。いくつかの実施例において、エンドツーエンドリレー３４０３は、別個のフィーダリンクアンテナサブシステム３４１０を有することができ、各フィーダリンクアンテナサブシステム３４１０は、フィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５と、反射器とを含む。図５６Ａは、第１の反射器５６２１ａを介して第１のＡＮエリア３４５０ａに照射する第１のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５ａと、第２の反射器５６２１ｂを介して第２のＡＮエリア３４５０ｂに照射する第２のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５ｂとを含むフィーダリンクアンテナサブシステム３４１０ａを有する、エンドツーエンドリレー３４０３を示す。第１のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５ａ及び第２のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５ｂは、各々が、フィーダリンク構成受信要素３４１６と、フィーダリンク構成伝送要素３４１９とを含むことができる。図５６Ｂは、単一の反射器５６２１を介して、対応するＡＮエリア３４５０に照射する、第１のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５ａと、第２のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５ｂとを含む、フィーダリンクアンテナサブシステム３４１０ｂを示す。図５６Ｂに例示されるように、フィーダリンク要素アレイ３４１５は、反射器５６２１の焦点１５２３に関して非合焦位置に位置付けることができる。フィーダリンク要素アレイ３４１５は、反射器５６２１の焦点１５２３を超えて位置付けられるように示されるが、代替的に、焦点１５２３よりも反射器５６２１の近くに位置付けることができる。
【０３０３】
同様に、複数のユーザカバーエリア３４６０は、（図５６Ａに類似する）別個の反射器又は（図５６Ｂに類似する）単一の反射器を有する別個のユーザリンクアンテナ要素アレイ３４２５を使用して実現することができる。したがって、図５０Ｂの複数のＡＮエリア３４５０及び複数のユーザカバーエリア３４６０は、単一のフィーダリンク反射器又は複数のフィーダリンク反射器及び単一のユーザリンク反射器又は複数のユーザリンク反射器の任意の組み合わせを使用して配備することができる。別の実施例では、異なるフィーダリンク及びユーザリンク周波数帯域を使用してフィーダリンクとユーザリンクとの間で共有される反射器によって、図５０Ｂに示されるものに類似する配備を達成することができる。例えば、単一のアンテナ要素アレイは、（例えば、図６２に示されるようなインターリーブされたパターンで）フィーダリンク構成要素及びユーザリンク構成要素を有することができる。フィーダリンクは、共通の反射器によってより高いゲインを提供するために、より高い（例えば、１．５又は２倍高い）周波数範囲を使用することができる。１つの実施例において、ユーザリンクは、Ｋ／Ｋａ帯域（例えば、約３０ＧＨｚ）の周波数範囲（又は複数の範囲）を使用することができ、一方で、フィーダリンクは、Ｖ／Ｗ帯域（例えば、約６０ＧＨｚ）の周波数範囲（複数可）を使用する。より高い周波数でのより狭いビーム幅のため、共通のアンテナ要素アレイを共有するＡＮエリア３４５０（したがって、反射器）は、より小さいエリアの（及び同心の）ユーザカバーエリアになる。したがって、単一のアンテナ要素アレイ及び反射器を含む１つのアンテナサブシステムを使用して、ユーザカバーエリア３４５０ａ及びＡＮエリア３４５０ｂに照射することができ、一方で、単一のアンテナ要素アレイ及び反射器を含む第２のアンテナサブシステムを使用して、ユーザカバーエリア３４５０ｂ及びＡＮエリア３４５０ａに照射することができる。図５０Ｂに類似する配備のための更に別の実施例において、単一アンテナサブシステムは、図５６Ｂに示されるように、単一の反射器と、２つのアンテナ要素アレイとを含むことができ、各アンテナ要素アレイは、フィーダリンク構成要素と、ユーザリンク構成要素とを含む。
【０３０４】
図５６Ｂを再度参照すると、いくつかの事例において、第１のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５ａは、エンドツーエンドリレー３４０３と関連付けられる複数の受信／伝送信号経路の第１のサブセットと結合することができ、一方で、第２のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５ｂは、複数の受信／伝送信号経路の第２のサブセットと結合することができる。したがって、ＡＮエリア３４５０ａを有するＡＮクラスタからの第１の一組の往路アップリンク信号５２１は、エンドツーエンドリレー３４０３と関連付けられる複数の受信／伝送信号経路の第１のサブセットを介して搬送することができる。加えて、ＡＮエリア３４５０ｂを有するＡＮクラスタからの第２の一組の往路アップリンク信号５２１は、複数の受信／伝送信号経路の第２のサブセットを介して搬送することができる。いくつかの事例において、第１及び第２の一組の往路アップリンク信号はどちらも、ユーザカバーエリア３４６０の中の複数の往路ユーザビームカバーエリア５１９のうちの少なくとも１つと関連付けられる往路ユーザビームを形成することに貢献することができる。
【０３０５】
図５２Ａ及び５２Ｂは、複数のＡＮクラスタを協働的に使用するための例示的な往路及び復路受信／伝送信号経路を示し、各ＡＮクラスタは、別個のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５と関連付けられる。最初に図５２Ａを参照すると、例示的な往路信号経路５２００が示される。往路信号経路５２００は、第１のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５ａのフィーダリンク構成受信要素３４１６ａとユーザリンクアンテナ要素アレイ３４２５の第１のユーザリンク構成伝送要素３４２９との間に結合される第１の往路リンクトランスポンダ３４３０ｅと、第２のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５ｂのフィーダリンク構成受信要素３４１６ｂと同じユーザリンクアンテナ要素アレイ３４２５の第２のユーザリンク構成伝送要素３４２９との間に結合される第２の往路リンクトランスポンダ３４３０ｅとを含む。エンドツーエンドリレー３４０３は、第１の往路リンクトランスポンダ３４３０ｅによって示されるように結合される第１の一組の往路リンクトランスポンダ３４２０と、第２の往路リンクトランスポンダ３４３０ｅによって示されるように結合される第２の一組の往路リンクトランスポンダ３４３０とを有することができる。したがって、第１のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５ａのフィーダリンク構成受信要素３４１６ａは、第１の一組の往路リンクトランスポンダ３４３０ｅを介してユーザリンクアンテナ要素アレイ３４２５のユーザリンク構成伝送要素３４２９の第１のサブセットに結合することができ、一方で、第２のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５ｂのフィーダリンク構成受信要素３４１６ｂは、第２の一組の往路リンクトランスポンダ３４３０ｅを介して同じユーザリンクアンテナ要素アレイ３４２５のユーザリンク構成伝送要素３４２９の第２のサブセットに結合することができる。第１及び第２の一組のユーザリンク構成伝送要素３４２９は、（例えば、図６２に示されるように）ユーザリンクアンテナ要素アレイ３４２５内に、空間的にインターリーブ（例えば、行及び／又は列を交互に、その他）することができる。
【０３０６】
図５２Ｂは、例示的な復路信号経路５２５０を例示する。復路信号経路５２５０は、ユーザリンクアンテナ要素アレイ３４２５のユーザリンク構成受信要素３４２６ａと第１のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５ａの第１のフィーダリンク構成伝送要素３４１９ａとの間に結合される、第１の復路リンクトランスポンダ３４４０ｅを含む。復路信号経路５２５０はまた、同じユーザリンクアンテナ要素アレイ３４２５のユーザリンク構成受信要素３４２６ｂと第２のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５ｂの第２のフィーダリンク構成伝送要素３４１９ｂとの間に結合される、第２の復路リンクトランスポンダ３４４０ｅも含む。エンドツーエンドリレー３４０３は、第１の復路リンクトランスポンダ３４４０ｅによって示されるように結合される第１の一組の復路リンクトランスポンダ３４４０と、第２の復路リンクトランスポンダ３４４０ｅによって示されるように結合する第２の一組の復路リンクトランスポンダ３４４０とを有することができる。したがって、ユーザリンクアンテナ要素アレイ３４２５のユーザリンク構成受信要素３４２６ａの第１のサブセットは、第１の一組の復路リンクトランスポンダ３４４０ｅを介して第１のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５ａのフィーダリンク構成伝送要素３４１９ａに結合することができ、一方で、同じユーザリンクアンテナ要素アレイ３４２５のユーザリンク構成受信要素３４２６ｂの第２のサブセットは、第２の一組の復路リンクトランスポンダ３４４０ｅを介して第２のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５ｂのフィーダリンク構成伝送要素３４１９ｂに結合することができる。上で論じたように、ユーザリンク構成受信要素３４２６及びユーザリンク構成伝送要素３４２９は、同じ物理的なアンテナ要素とすることができる。同様に、所与のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５のフィーダリンク構成受信要素３４１６及びフィーダリンク構成伝送要素３４１９は、同じ物理的なアンテナ要素とすることができる。
【０３０７】
第１及び第２の一組のユーザリンク構成受信要素３４２６は、ユーザリンクアンテナ要素アレイ３４２５内に、空間的にインターリーブ（例えば、行及び／又は列を交互に、その他）することができる。図６２は、構成アンテナ要素６２０５の空間的にインターリーブされたサブセットを有する、例示的なアンテナ要素アレイ６２００を示す。各構成アンテナ要素６２０５は、円形のアンテナ要素として示され、インターリーブされたサブセットは、交互の行で配設されるように示されるが、構成アンテナ要素６２０５は、任意の形状（例えば、正方形、六角形、その他）及び任意の適切なパターン（例えば、交互の行又は列、格子状、その他）で配設することができる。各構成アンテナ要素６２０５は、ユーザリンク構成受信要素３４１６若しくはユーザリンク構成伝送要素３４１９、又は両方（例えば、伝送及び受信に使用される要素）の一実施例とすることができる。
【０３０８】
ユーザリンクアンテナ要素アレイ３４２５が図６２のアンテナ要素アレイ６２００として実現される図５２Ａ及び５２Ｂを参照すると、第１の一組の往路リンクトランスポンダ３４３０ｅは、各々が、第１の一組のユーザリンクアンテナ要素６２０５ａの１つと結合されるその出力を有することができ、一方で、第２の一組の往路リンクトランスポンダ３４３０ｅは、各々が、第２の一組のユーザリンクアンテナ要素６２０５ｂの１つと結合されるその出力を有することができる。加えて、第１の一組の復路リンクトランスポンダ３４４０ｅは、各々が、第１の一組のユーザリンクアンテナ要素６２０５ａの１つと結合されるその入力を有することができ、一方で、第２の一組の復路リンクトランスポンダ３４４０ｅは、各々が、第２の一組のユーザリンクアンテナ要素６２０５ｂの１つと結合されるその入力を有することができる。
【０３０９】
いくつかの事例において、エンドツーエンドリレー３４０３は、５１２個の往路リンクトランスポンダ３４３０及び５１２個の復路リンクトランスポンダ３４４０（例えば、合計１０２４個のトランスポンダ）などの、多数のトランスポンダを含む。したがって、図５２Ａの第１の一組の往路リンクトランスポンダ３４３０ｅは、２５６個のトランスポンダを含むことができ、第２の一組の往路リンクトランスポンダ３４３０ｅは、２５６個のトランスポンダを含むことができる。
【０３１０】
いくつかの事例において、複数のＡＮクラスタを使用するためのサポートは、エンドツーエンドリレー３４０３と関連付けられるトランスポンダの特徴によって提供される。加えて、又は代替的に、複数のＡＮクラスタを使用するためのサポートは、１つ又は２つ以上の適切に設計された反射器を使用して提供することができる。いくつかの例示的なトランスポンダは、（例えば、図４９Ａ、４９Ｂ、図５１Ａ、５１Ｂ、図５２Ａ、及び５２Ｂに関して）上で説明され、トランスポンダ設計の更なる実施例は、下で論じられる。例示的な往路リンクトランスポンダ３４３０及び復路リンクトランスポンダ３４４０のいずれか１つを参照して説明される技術は、いくつかの事例において、任意の他の例示的なトランスポンダに適用可能であり得ることを理解されたい。更に、トランスポンダの構成要素は、本開示の範囲から逸脱することなく、任意の適切な方法で再配設することができる。
【０３１１】
明確にするために、図４９Ａ、４９Ｂ、図５２Ａ、及び５２Ｂには、受信／伝送経路の単一の偏波（例えば、交差極トランスポンダ）だけが示される。例えば、往路リンクトランスポンダ３４３０は、左旋円偏波（ＬＨＣＰ）を有するアップリンク周波数で往路アップリンク信号５２１を受信し、右旋円偏波（ＲＨＣＰ）を有するダウンリンク周波数で往路ダウンリンク信号５２２を出力し、各復路リンクトランスポンダ３４４０は、右旋円偏波（ＲＨＣＰ）を有するアップリンク周波数で復路アップリンク信号５２５を受信し、左旋円偏波（ＬＨＣＰ）を有するダウンリンク周波数で復路ダウンリンク信号５２７を出力する。他の事例において、いくつか又は全てのトランスポンダは、二重極信号経路の対を提供することができる。例えば、往路リンクトランスポンダ３４３０及び復路リンクトランスポンダ３４４０は、両方の偏波（ＬＨＣＰ及びＲＨＣＰ）を有する同じ又は異なるアップリンク周波数でアップリンク信号を受信することができ、また、両方の偏波（ＲＨＣＰ及びＬＨＣＰ）を有する同じ又は異なるダウンリンク周波数でどちらもダウンリンク信号を出力することができる。例えば、そのような事例は、複数のシステムが、任意の適切なタイプの干渉緩和技術を使用して（例えば、時分割、周波数分割、その他、を使用して）、並列に動作することを可能にすることができる。いくつかの事例において、エンドツーエンドリレー３４０３は、５１２個の往路リンクトランスポンダ３４３０及び５１２個の復路リンクトランスポンダ３４４０（例えば、合計１０２４個のトランスポンダ）などの、多数のトランスポンダを含む。他の実現形態は、１０個又は任意の他の適切な数などの、より少ない数のトランスポンダを含むことができる。いくつかの事例において、アンテナ要素は、全二重構造として実現され、よって、各受信アンテナ要素は、それぞれの伝送アンテナ要素と構造を共有する。例えば、各例示されるアンテナ要素は、信号の伝送及び受信の両方に適応する放射構造の４つの導波管ポートのうちの２つとして実現することができる。いくつかの事例では、フィーダリンク要素だけが、又はユーザリンク要素だけが全二重である。他の実現形態は、異なるタイプの偏波を使用することができる。例えば、いくつかの実現形態において、トランスポンダは、同じ極性の受信アンテナ要素と伝送アンテナ要素との間に結合することができる。
【０３１２】
例示的な往路リンクトランスポンダ３４３０及び復路リンクトランスポンダ３４４０はどちらも、ＬＮＡ  ３７０５、周波数変換器及び関連付けられるフィルタ３７１０、チャネル増幅器３７１５、位相シフタ３７２０、電力増幅器３７２５（例えば、ＴＷＴＡ、ＳＳＰＡ、その他）、並びに高調波のフィルタ３７３０のうちのいくつか又は全てを含むことができる。二重極の実現形態において、示されるように、各極は、それ自体の一組のトランスポンダ構成要素を有するそれ自体の信号経路を有する。いくつかの実現形態は、より多い又はより少ない構成要素を有することができる。例えば、周波数変換器及び関連付けられるフィルタ３７１０は、アップリンク周波数及びダウンリンク周波数が異なる場合に有用であり得る。１つの実施例として、各往路リンクトランスポンダ３４３０は、第１の周波数範囲で入力を受けとり、第２の周波数範囲で出力することができ、各復路リンクトランスポンダ３４４０は、第１の周波数範囲で入力を受け取り、第２の周波数帯域で出力することができる。加えて、又は代替的に、各往路リンクトランスポンダ３４３０は、第１の周波数範囲で入力を受け取り、第２の周波数範囲で出力することができ、各復路リンクトランスポンダ３４４０は、第２の周波数範囲で入力を受け取り、第１の周波数範囲で出力することができる。
【０３１３】
一実施例として、図５２Ａ及び５２Ｂのトランスポンダは、図５０Ｃのシステムに類似するシステムにおいて実現することができる。この実施例において、ＡＮエリア３４５０ａの中のＡＮ  ５１５のいくつか又は全ては、ＡＮエリア３４５０ｂの中のＡＮ  ５１５のいくつか又は全てと協調して、往路アップリンク信号５２１を伝送することができる。したがって、２つのＡＮクラスタからの往路アップリンク信号を組み合わせて、ユーザカバーエリア３４６０の中のユーザ端末にサービスを提供することができる。この実施例において、いくつかのＡＮクラスタは、いくつかのユーザリンクアンテナ要素だけに影響を及ぼすことができる（例えば、いくつかのＡＮクラスタは、ユーザリンク構成伝送要素３４２９の対応するサブセットに結合することができるフィーダリンク構成受信要素３４１６のサブセットと関連付けることができる）。上の実施例は、２つのクラスタの使用を論じるが、より多くのクラスタを使用する他の実施形態も可能である。
【０３１４】
図５３Ａには、別の例示的な往路信号経路５３００が示される。往路信号経路５３００は、ＬＮＡ  ３７０５ａ、周波数変換器及び関連付けられるフィルタ３７１０ａ、チャネル増幅器３７１５ａ、位相シフタ３７２０ａ、電力増幅器３７２５ａ（例えば、ＴＷＴＡ、ＳＳＰＡ、その他）、並びに高調波のフィルタ３７３０ａのうちのいくつかの組み合わせを含むことができる。往路リンクトランスポンダ３４３０ｆの入力側は、（例えば、スイッチ４０１０ｂ又は任意の他の適切な経路選択手段を使用して）フィーダリンク構成受信要素３４１６ａ又は３４１６ｂのうちの１つに選択的に結合される。各フィーダリンク構成受信要素３４１６ａ又は３４１６ｂは、別個のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５の一部とすることができる（例えば、各々が協働フィーダリンク構成受信要素３４１６の別個のアレイ３４１５の一部である）。往路リンクトランスポンダ３４３０ｆの出力側は、（例えば、ユーザリンクアンテナ要素サブシステム３４２０の一部である）ユーザリンクアンテナ要素アレイ３４２５のユーザリンク構成伝送要素３４２９に結合される。往路リンクトランスポンダ３４３０ｆによって可能にされる可能な信号経路のいくつか又は全ての間で選択するために、１つ又は２つ以上のスイッチングコントローラ４０７０（図示せず）を、エンドツーエンドリレー３４０３に含むことができる。したがって、図４７Ａの例示的なトランスポンダ３４３０ｂが、例えば、単一のフィーダリンク構成受信要素３４１６と複数のユーザリンク構成伝送要素３４２９との間の選択的結合を可能にする場合、図５３Ａの例示的なトランスポンダ３４３０ｆは、例えば、複数のフィーダリンク構成受信要素３４１６ａ、３４１６ｂと、単一のユーザリンク構成伝送要素３４２９との間の選択的結合を可能にする。
【０３１５】
図５３Ｂには、例示的な復路信号経路５３５０が示される。復路信号経路５３５０は、ＬＮＡ  ３７０５ｂ、周波数変換器及び関連付けられるフィルタ３７１０ｂ、チャネル増幅器３７１５ｂ、位相シフタ３７２０ｂ、電力増幅器３７２５ｂ（例えば、ＴＷＴＡ、ＳＳＰＡ、その他）、並びに高調波のフィルタ３７３０ｂのうちのいくつかの組み合わせを含むことができる。復路リンクトランスポンダ３４４０ｆの出力側は、（例えば、スイッチ４０１０ａ又は任意の他の適切な経路選択手段を使用して）フィーダリンク構成伝送要素３４１９ａ又は３４１９ｂのうちの１つに選択的に結合される。各フィーダリンク構成伝送要素３４１９ａ又は３４１９ｂは、別個のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５の一部とすることができる（例えば、各々が協働フィーダリンク構成伝送要素３４１９の別個のアレイ３４１５の一部である）。復路リンクトランスポンダ３４４０ｆの入力側は、（例えば、ユーザリンクアンテナ要素サブシステム３４２０の一部である）ユーザリンクアンテナ要素アレイ３４２５のユーザリンク構成受信要素３４２６に結合される。復路リンクトランスポンダ３４４０ｆによって可能にされる可能な信号経路のいくつか又は全ての間で選択するために、１つ又は２つ以上のスイッチングコントローラ４０７０（図示せず）を、エンドツーエンドリレー３４０３に含むことができる。したがって、図４７Ｂの例示的な復路リンクトランスポンダ３４４０ｂが、例えば、単一のフィーダリンク構成伝送要素３４１９と複数のユーザリンク構成受信要素３４２６との間の選択的結合を可能にする場合、図５３Ｂの例示的なトランスポンダ３４４０ｆは、例えば、単一のユーザリンク構成受信要素３４２６と複数のフィーダリンク構成伝送要素３４１９との間の選択的結合を可能にする。
【０３１６】
一実施例として、図５３Ａの往路リンクトランスポンダ３４３０ｆは、図５０Ｃのシステムに類似するシステムに実現することができる。この実施例において、ＡＮエリア３４５０ａの中のＡＮ  ５１５のいくつか又は全ては、第１の時間間隔中に、往路アップリンク信号５２１を伝送することができる。ＡＮエリア３４５０ｂの中のＡＮ  ５１５のいくつか又は全ては、第２の時間間隔中に、往路アップリンク信号５２１を伝送することができる。いくつかの適切な経路選択手段（例えば、スイッチ）を使用することで、往路リンクトランスポンダ３４３０ｆは、第１の時間間隔中に、（例えば、協働フィーダリンク構成受信要素３４１６ａの第１のアレイを介して）ＡＮエリア３４５０ａから、及び第２の時間間隔中に、（例えば、協働フィーダリンク構成受信要素３４１６ｂの第２のアレイを介して）ＡＮエリア３４５０ｂから、入力を受信することができる。いくつかのそのようなシナリオにおいて、各ＡＮエリア３４５０は、（例えば、各ＡＮエリア３４５０が、ユーザカバーエリア３４６０全体にわたって、適切なビーム形成を提供することができるように）ＡＮ  ５１５の全数を含むことができる。
【０３１７】
一実施例として、図５３Ｂの復路リンクトランスポンダ３４４０ｆは、図５０Ｃのシステムに類似するシステムに実現することができる。この実施例において、ＡＮエリア３４５０ａの中のＡＮ  ５１５のいくつか又は全ては、第１の時間間隔中に、復路ダウンリンク信号５２７を受信することができる。ＡＮエリア３４５０ｂの中のＡＮ  ５１５のいくつか又は全ては、第２の時間間隔中に、復路ダウンリンク信号５２７を受信することができる。いくつかの適切な経路選択手段（例えば、スイッチ）を使用することで、復路リンクトランスポンダ３４４０ｆは、第１の時間間隔中に、（例えば、協働フィーダリンク構成伝送要素３４１９ａの第１のアレイを介して）ＡＮエリア３４５０ａに、及び第２の時間間隔中に、（例えば、協働フィーダリンク構成伝送要素３４１９ｂの第２のアレイを介して）ＡＮエリア３４５０ｂに出力することができる。いくつかのそのようなシナリオにおいて、各ＡＮエリア３４５０は、（例えば、単一のＡＮエリア３４５０が、ユーザカバーエリア３４６０全体にわたって、適切なビーム形成を提供することができるように）ＡＮ  ５１５の全数を含むことができる。
【０３１８】
図５４Ａ及び５４Ｂは、それぞれ、往路リンクトランスポンダ３４３０ｇ及び復路リンクトランスポンダ３４４０ｇを例示する。これらのトランスポンダは、図５１Ａ及び５１Ｂのものに類似するが、スイッチ４０１０ａが高調波のフィルタ３７３０（複数可）に続くように構成要素が再配設されていることを除く。上で論じたように、構成要素の他の再配設が可能であり得る。いくつかの事例において、この例示的な配設は、必要とする電力増幅器３７２５及び／又は高調波のフィルタ３７３０が少なくなり得る。図５１Ａ及び５１Ｂに類似して、そのような配設は、ＡＮクラスタとユーザカバーエリア３４６０との間の選択的関連付けを可能にすることができる。この選択的関連付けは、２つの（又はより多くの）ユーザエリアの間の容量の柔軟な割り当て、並びに（例えば、システムの容量を増加させることができる）ユーザとフィーダリンクとの間の周波数再利用を可能にすることができる。
【０３１９】
図４６Ｂを参照して上で論じたように、いくつかの事例において、ＡＮエリア３４５０とユーザカバーエリア３４６０との間には、重なりがない場合があり、これは、上で論じたものとは別個のループバック機構の使用を必要とする場合がある。いくつかの事例において、別個のループバック機構は、図５５Ａ、５５Ｂ、又は５５Ｃに示されるような、ループバックトランスポンダ５４５０の使用を含むことができる。いくつかの実施形態において、ループバックトランスポンダ５４５０は、ＡＮループバックビーコン（例えば、各ＡＮから伝送されるＡＮループバックビーコン）を受信することができ、これは、図３８を参照して論じられるアクセスノードビーコン信号２５３０の実施例とすることができる。ループバックトランスポンダ５４５０は、アクセスノードビーコン信号２５３０を再伝送し、（例えば、上で説明したように、リレービーコン発電機４２６を使用して発生させることができる）衛星ビーコンを伝送することができる。以下の実施例のいくつかにおいて、ループバックトランスポンダ５４５０の入力側は、フィーダリンクアンテナ要素に結合される。代替的に、ループバックトランスポンダ５４５０の入力側は、フィーダリンクアンテナ要素アレイ（複数可）とは別個の、異なるループバックアンテナ要素に結合することができる。同様に、以下の実施例のいくつかにおいて、ループバックトランスポンダ５４５０の出力側は、フィーダリンクアンテナ要素又はユーザリンクアンテナ要素に結合される。代替的に、ループバックトランスポンダ５４５０の出力側は、フィーダリンクアンテナ要素アレイ（複数可）及びユーザリンクアンテナ要素アレイ（複数可）と異なるループバックアンテナ要素に結合することができ、これらは、ループバックトランスポンダ５４５０の入力側に結合されるループバックアンテナ要素と同じ又は異なるものとすることができる。
【０３２０】
図５５Ａを参照すると、ループバックトランスポンダ５４５０ａは、ＬＮＡ  ３７０５ｃ、周波数変換器及び関連付けられるフィルタ３７１０ｃ、チャネル増幅器３７１５ｃ、位相シフタ３７２０ｃ、電力増幅器３７２５ｃ（例えば、ＴＷＴＡ、ＳＳＰＡ、その他）、並びに高調波のフィルタ３７３０ｃのうちのいくつかの組み合わせを含むことができる。更に、図５５Ｂに例示されるように、エンドツーエンドリレー３４０３が複数のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５を有する事例において、ループバックトランスポンダ５４５０の入力側は、（例えば、スイッチ４０１０ｂ又は任意の他の適切な経路選択手段を使用して）第１のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５ａの第１のフィーダリンク構成受信要素３４１６ａ、又は第２のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５ｂの第２のフィーダリンク構成受信要素３４１６ｂのうちの１つに選択的に結合することができる。図５５Ａは、フィーダリンク構成伝送要素３４１９に結合される、例示的なループバックトランスポンダ５４５０ａの出力側を示す。図５５Ｂは、（例えば、スイッチ４０１０ａ又は任意の他の適切な経路選択手段を使用して）フィーダリンク構成伝送要素３４１９ａ又はフィーダリンク構成伝送要素３４１９ｂに選択的に結合される、例示的なループバックトランスポンダ５４５０ｂの出力側を示し、これは、同じフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５又は異なるフィーダリンクアンテナ要素アレイの構成要素とすることができる。すなわち、フィーダリンク構成伝送要素３４１９ｂは、フィーダリンク構成伝送要素３４１９ａ及び／又はフィーダリンク構成受信要素３４１６ｂと同じアンテナ要素アレイ３４１５の構成要素とすることができる。例示されるように、フィーダリンク構成伝送要素３４１９ｂは、フィーダリンク構成受信要素３４１６ｂと同じアンテナ要素アレイ３４１５ｂの一部である。同様に、ループバックトランスポンダ５４５０ｂの入力側は、（例えば、スイッチ４０１０ｂ又は任意の他の適切な経路選択手段を使用して）フィーダリンク構成受信要素３４１６ａ又は３４１６ｂに選択的に結合することができ、これは、同じ又は異なるフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５の構成要素とすることができる。図５５Ｂのループバックトランスポンダ５４５０ｂは、（例えば、図５０Ｂによって例示されるいくつかの実施例において論じられるように）エンドツーエンドリレー３４０３が複数のアクセスノードエリア３４５０のうちの１つの選択的使用をサポートする事例で用いることができる。したがって、スイッチ４０１０ａは、第１のアクセスノードエリア３４５０が起動中であるときに、ループバックトランスポンダ５４５０ｂの出力をフィーダリンク構成伝送要素３４１９ａに提供するために、第１の位置に設定すること、及び第２のアクセスノードエリア３４５０が起動中であるときに、ループバックトランスポンダ５４５０ｂの出力をフィーダリンク構成伝送要素３４１９ｂに提供するために、第２の位置に設定することができる。いくつかの事例では、（例えば、２つ以上のアクセスノードエリア３４５０から１つのアクセスノードエリア３４５０の選択的使用をサポートするために���２つ以上のフィーダリンク構成伝送要素３４１９が存在し得、各々を、別個のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５の一部とすることができる。図５５Ｂを参照すると、ループバックトランスポンダ５４５０ｂによって可能にされる可能な信号経路のいくつか又は全ての間で選択するために、１つ又は２つ以上のスイッチングコントローラ４０７０（図示せず）を、エンドツーエンドリレー３４０３に含むことができる。いくつかの事例において、フィーダリンク構成受信要素３４１６及びフィーダリンク構成伝送要素３４１９は、上で説明したように、同じ物理的構造と関連付けることができる。いくつかの事例において、ＡＮ  ５１５はまた、再伝送されたアクセスノードビーコン信号２５３０及び衛星ビーコンに基づいて、伝送を同期させることも可能であり得る（例えば、１つ又は２つ以上のＡＮクラスタ内のＡＮ  ５１５からの伝送は、比較に基づいて、時間及び位相整列させることができる）。
【０３２１】
いくつかの事例において、フィーダリンク周波数範囲は、ユーザリンク周波数範囲と異なり得る。フィーダリンクダウンリンク周波数範囲が、ユーザリンクダウンリンク周波数範囲と重なっていないときには、（例えば、ＡＮが、ユーザリンクダウンリンク周波数範囲を受信し、処理することができないので）アクセスノードビーコン信号をリレーするために、（例えば、周波数変換機３７１０を使用して）フィーダリンクアップリンク周波数範囲からユーザリンクダウンリンク周波数範囲に移動させるトランスポンダを使用することができない。そのような事例において、ループバックトランスポンダ５４５０は、フィーダリンクアップリンク周波数範囲からフィーダリンクダウンリンク周波数範囲にアクセスノードビーム信号を移動させることによって、この問題を解決することができる。例えば、フィーダリンク通信（例えば、往路アップリンク信号５２１及び復路ダウンリンク信号５２７）は、第１の周波数範囲（例えば、Ｖ／Ｗ帯域内の周波数範囲）になる場合があり、ユーザリンク通信（例えば、往路ダウンリンク信号５２２及び復路アップリンク信号５２５）は、第２の周波数範囲（例えば、Ｋ／Ｋａ帯域内の周波数範囲）になる場合がある。したがって、ＡＮエリア３４５０がユーザカバーエリア３４６０に重なる場合であっても、ＡＮ  ５１５は、エンドツーエンドリレー３４０３の受信／伝送信号経路（例えば、往路トランスポンダ３４３０及び／又は復路トランスポンダ３４４０）を介してリレーされるＡＮループバック信号を受信することができない場合がある。
【０３２２】
図５５Ｃは、フィーダリンクアップリンク周波数範囲において全てのＡＮループバック信号を受信し、フィーダリンクダウンリンク周波数範囲においてＡＮループバック信号をリレーする、例示的なループバックトランスポンダ５４５０ｃを示す。ループバックトランスポンダ５４５０ｃは、アクセスノードエリア３４５０がユーザカバーエリア３４６０と重ならない場合の、上記のアクセスノードクラスタ配備のいずれか（例えば、図４５Ｃ、４５Ｅ、４５Ｆ、４５Ｇ、又は図５０Ｂに関して論じられる配備の少なくともいくつか）において使用することができる。フィーダリンクアップリンク周波数範囲及びフィーダリンクダウンリンク周波数範囲は、同じ帯域（例えば、Ｋ／Ｋａ帯域、Ｖ帯域、その他）又は異なる帯域の一部とすることができる。ＡＮループバック信号は、フィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５の一部とすることができ、又は別個のループバックアンテナ要素とすることができる、アンテナ要素３４５５を介して受信することができる。リレーされたＡＮループバック信号は、いくつかの事例において、示されるように同じアンテナ要素３４５５、又は異なるアンテナ要素を介して伝送することができる。ループバックトランスポンダ５４５０ｃは、ループバック周波数変換器５４６０を含み、これは、フィーダリンクアップリンク周波数範囲内の１つの搬送周波数からフィーダリンクダウンリンク周波数範囲内の異なる搬送周波数にＡＮループバック信号を変換することができる。ループバックトランスポンダ５４５０ｃは、加えて、ＬＮＡ  ３７０５ｃ、チャネル増幅器３７１５（図示せず）、位相シフタ３７２０（図示せず）、電力増幅器３７２５ｃ、及び高調波のフィルタ（図示せず）のうちの１つ又は２つ以上を含むことができる。
【０３２３】
図４１の例示的なエンドツーエンドビーム形成システム３４００を再度参照すると、システム３４００の態様は、異なる周波数範囲を使用する複数のＡＮクラスタの協働的な動作をサポートするように修正することができる。図５９Ａ及び５９Ｂは、複数のアクセスノードエリア３４５０の可能な地理的カバーエリアの実施例を例示し、各々が、協働的にユーザカバーエリア３４６０のためのエンドツーエンドビーム形成において使用されるように、異なる周波数範囲にわたって動作する。図５９Ａに例示される実施例において、ＡＮエリア３４５０ａは、Ｋａ帯域伝送と関連付けることができ、一方で、ＡＮエリア３４５０ｂは、Ｖ帯域伝送と関連付けることができる。図５９Ａに示されるように、ＡＮエリア３４５０ａ及び３４５０ｂは、独立することができる。いくつかの事例において、Ｖ帯域伝送と関連付けられるＡＮエリア３４５０ｂは、Ｋａ帯域伝送と関連付けられるＡＮエリア３４５０ａよりも小さくなる場合がある（例えば、網羅する地理的エリアがより小さくなる場合がある）。いくつかの事例において、ＡＮエリア３４５０ａ及びＡＮエリア３４５０ｂは、別個のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５によって照射することができる。例えば、ＡＮエリア３４５０ａは、第１のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５ａによって照射することができ、ＡＮエリア３４５０ｂは、図５６Ｂに示されるフィーダリンクアンテナサブシステム３４１０ｂの第２のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５ｂによって照射することができる。アクセスノードエリア３４５０ａの中の第１のＡＮクラスタがＫａ帯域において動作し、一方で、アクセスノードエリア３４５０ｂの中の第２のＡＮクラスタがＶ帯域において動作している実施例のように、アクセスノードエリア３４５０ｂは、異なる周波数範囲において、（例えば、図５６Ｂの反射器５６２１の一実施例とすることができる）単一の反射器によって提供されるゲインの差に従ってサイズ決定することができる。代替的に、ＡＮエリア３４５０ａ及びＡＮエリア３４５０ｂに照射する別個のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５は、同じ又は異なるサイズとすることができる別個の反射器（例えば、図５６Ａを参照して論じられる反射器５６２１の実施例とすることができる）によって照射することができる。代替的に、ＡＮエリア３４５０ａ及びＡＮエリア３４５０ｂは、図５７に示されるような複合反射器５７２１を有する複数の一組のフィーダリンクアンテナ要素３４１６、３４１９を有する同じフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５によって照射することができる。異なるＡＮクラスタの異なる周波数範囲は、単一のフィーダリンクアンテナ要素アレイ内のフィーダリンク素子の異なるサブセットのより高い分離を提供することができ、これは、同じ周波数範囲において動作する複数のＡＮクラスタよりも高いシステム容量をもたらすことができる。
【０３２４】
図５９Ｂは、協働的に使用される別個の周波数範囲を使用する、複数のＡＮクラスタの代替の配設を例示する。図５９Ｂに例示されるように、２つのＡＮクラスタは、少なくとも部分的に重なることができる（又は、示されるように、一方をもう一方の中に完全に含むことができる）。図５９Ｂは、単一のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５が、ＡＮカバーエリア３４５０ａ及びＡＮカバーエリア３４５０ｂに照射する（例えば、同時に、異なる周波数範囲にわたって、両方のカバーエリアに対して信号を受信又は伝送する）ことができる実施例を例示することができる。いくつかの事例において、所与のＡＮ  ５１５（例えば、ＡＮカバーエリア３４５０ｂ内に位置付けられるもの）は、複数のＡＮクラスタと関連付けて、（例えば、異なる周波数帯域に含むことができる）複数の周波数のフィーダリンクにわたって通信することができる。
【０３２５】
図６０Ａ及び６０Ｂは、本開示の態様に従って異なる周波数範囲において動作する協働ＡＮクラスタをサポートする例示的な受信／伝送信号経路を例示する。図６０Ａの往路受信／伝送信号経路６０００は、フィーダリンク構成受信要素３４１６ａとユーザリンク構成伝送要素３４２９ａとの間に結合される往路リンクトランスポンダ３４３０ｈと、フィーダリンク構成受信要素３４１６ｂとユーザリンク構成伝送要素３４２９ｂとの間に結合される往路リンクトランスポンダ３４３０ｉとを含む。上で説明したように、様々なユーザリンクアンテナ要素を、異なるユーザリンクアンテナ要素アレイ３４２５の一部とすることができ、図５９Ａに示されるような重ならないアクセスノードエリア３４５０、又は図５９Ｂに示されるような重なるアクセスノードエリア３４５０を提供するように位置付けることができる。代替的に、様々なユーザリンクアンテナ要素を、同じフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５の一部とすることができ、この事例において、アクセスノードエリア３４５０は、図５９Ｂに示されるように重なる。フィーダリンク構成受信要素３４１６ａ及びフィーダリンク構成受信要素３４１６ｂは、図６２に例示されるように、同じフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５内にインターリーブすることができる。
【０３２６】
上で説明したように、往路リンクトランスポンダ３４３０ｈは、ＬＮＡ  ３７０５ａ、周波数変換器及び関連付けられるフィルタ３７１０ｈ、チャネル増幅器３７１５ａ、位相シフタ３７２０ａ、電力増幅器３７２５ａ、並びに高調波のフィルタ３７３０ａのうちのいくつか又は全てを含むことができる。同様に、往路リンクトランスポンダ３４３０ｉは、ＬＮＡ  ３７０５ａ、周波数変換器及び関連付けられるフィルタ３７１０ｉ、チャネル増幅器３７１５ａ、位相シフタ３７２０ａ、電力増幅器３７２５ａ、並びに高調波のフィルタ３７３０ａのうちのいくつか又は全てを含むことができる。いくつかの事例において、周波数変換器３７１０ｈは、第１のフィーダリンクアップリンク周波数範囲からユーザリンクダウンリンク周波数範囲に信号を変換するように動作可能であり得、一方で、周波数変換器３７１０ｉは、第２のフィーダリンクアップリンク周波数範囲から同じユーザリンクダウンリンク周波数範囲に信号を変換するように動作可能であり得る。
【０３２７】
図６０Ｂの復路受信／伝送信号経路６０５０は、ユーザリンク構成受信要素３４２６ａと対応するフィーダリンク構成伝送要素３４１９ａとの間に結合される復路リンクトランスポンダ３４４０ｈと、ユーザリンク構成受信要素３４２６ｂと対応するフィーダリンク構成伝送要素３４１９ｂとの間に結合される復路リンクトランスポンダ３４４０ｉとを含む。上で説明したように、復路リンクトランスポンダ３４４０ｈは、ＬＮＡ  ３７０５ｂ、周波数変換器及び関連付けられるフィルタ３７１０ｊ、チャネル増幅器３７１５ｂ、位相シフタ３７２０ｂ、電力増幅器３７２５ｂ、並びに高調波のフィルタ３７３０ｂのうちのいくつか又は全てを含むことができる。同様に、復路リンクトランスポンダ３４４０ｉは、ＬＮＡ  ３７０５ｂ、周波数変換器及び関連付けられるフィルタ３７１０ｋ、チャネル増幅器３７１５ｂ、位相シフタ３７２０ｂ、電力増幅器３７２５ｂ、並びに高調波のフィルタ３７３０ｂのうちのいくつか又は全てを含むことができる。いくつかの事例において、周波数変換器３７１０ｊは、ユーザリンクアップリンク周波数範囲から第１のフィーダリンクダウンリンク周波数範囲（例えば、図６０Ａを参照して説明される第１のフィーダリンクアップリンク周波数範囲と同じとすることができる）に信号を変換するように動作可能であり得、一方で、周波数変換機３７１０ｋは、ユーザリンクアップリンク周波数範囲から第２のフィーダリンクダウンリンク周波数範囲（例えば、図６０Ａを参照して説明される第２のフィーダリンクアップリンク周波数範囲と同じとすることができる）に信号を変換するように動作可能であり得る。
【０３２８】
上で説明したように、様々なユーザリンクアンテナ要素を、同じ又は異なるユーザリンクアンテナ要素アレイ３４２５の一部とすることができ、様々なフィーダリンクアンテナ要素を、同じ又は異なるフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５の一部とすることができる。フィーダリンク構成伝送要素３４１９ａ及びフィーダリンク構成伝送要素３４１９ｂは、図６２に例示されるように、同じフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５内にインターリーブすることができる。往路リンクトランスポンダ３４３０ｈ及び３４３０ｉ並びに復路リンクトランスポンダ３４４０ｈ及び３４４０ｉによってフィーダリンクに対してサポートされる周波数が大幅に異なる（例えば、一方が、もう一方から１．５倍を超えて異なる）場合、アンテナ要素アレイ６２００の要素６２０５ａ、６２０５ｂの異なるサブセットを、異なるサポートされた周波数範囲に対して適切にサイズ決定することができる（例えば、構成アンテナ要素６２０５ａよりも高い周波数範囲をサポートする構成アンテナ要素６２０５ｂは、より小さい導波管／ホーンを有することができる、その他）。
【０３２９】
図６４Ａは、４つの周波数範囲（周波数範囲６４２５ａ、６４３０ａ、６４３５ａ、及び６４３６ａ）が示される、例示的な周波数スペクトル割り当て６４００を例示する。例示される実施例において、周波数範囲６４２５ａ及び６４３０ａは、Ｋ／Ｋａ帯域内の周波数範囲（例えば、１７ＧＨｚ〜４０ＧＨｚ）であり、一方で、周波数範囲６４３５ａ及び６４３６ａは、Ｖ／Ｗ帯域内（例えば、４０ＧＨｚ〜１１０ＧＨｚ）である。図６４Ａは、図５９Ａ及び５９Ｂに示されるような、異なる周波数範囲にわたって動作する複数のＡＮクラスタの動作を例示することができる。
【０３３０】
１つの実施例として、周波数スペクトル割り当て６４００は、図６０Ａ及び６０Ｂに示されるように往路受信／伝送信号経路６０００及び復路受信／伝送信号経路６０５０を有するエンドツーエンドリレー３４０３を使用して、図５９Ａに図示されるシナリオで使用することができる。この実施例において、ＡＮエリア３４５０ａからの往路アップリンク信号６４４０ａは、周波数範囲６４３０ａにわたって（例えば、ＲＨＣＰを使用して）伝送することができ、一方で、ＡＮエリア３４５０ｂからの往路アップリンク信号６４４０ｂは、周波数範囲６４３６ａにわたって（例えば、ＲＨＣＰを使用して）伝送することができる。第１の一組の往路アップリンク信号６４４０ａは、フィーダリンク構成受信要素３４１６ａによって受信することができ、一方で、第２の一組の往路アップリンク信号６４４０ｂは、フィーダリンク構成受信要素３４１６ｂによって受信することができる。簡潔にするために、信号は、周波数範囲の一部又は全部に及ぶそれらの範囲によって例示される場合がある（例えば、往路アップリンク信号６４４０ａは、周波数範囲６４３０ａ内の往路アップリンク信号５２１の一実施例の周波数スパンを示す）。いくつかの事例において、所与の信号は、１つ又は２つ以上の周波数範囲に及ぶことができる。図６０Ａを参照して論じたように、２つの組の往路アップリンク信号６４４０は、往路リンクトランスポンダ３４３０ｈ及び３４３０ｉによって変換される周波数である（例えば、Ｋａ帯域において同じ周波数範囲６４２５ａに下方変換される）。続いて、往路リンクトランスポンダ３４３０ｈの出力は、ユーザリンク構成伝送要素３４２９ａによって、第１の一組の往路ダウンリンク信号６４４５ａとして伝送され、一方で、往路リンクトランスポンダ３４３０ｉの出力は、ユーザリンク構成伝送要素３４２９ｂによって第２の一組の往路ダウンリンク信号６４４５ｂとして伝送される。本実施例において、これらのユーザリンク構成伝送要素３４２９ａ、３４２９ｂは、同じユーザリンクアンテナ要素アレイ３４２５に属し、また、同じユーザカバーエリア３４６０に照射する。故に、アクセスノードエリア３４５０ａ及び３４５０ｂの中のＡＮ  ５１５は、各エリアの中のＡＮ  ５１５の一部分を組み合わせて同じユーザカバーエリア３４６０にサービスを提供するという点で、協働すると称することができる。すなわち、対応するユーザビームカバーエリア５１９の中のユーザ端末５１７にサービスを提供する少なくとも１つのビーム形成したユーザビームは、第１のアクセスノードエリア３４５０ａの中のＡＮ  ５１５の少なくともサブセットからの往路アップリンク信号６４４０ａから、及び第２のアクセスノードエリア３４５０ｂの中のＡＮ  ５１５の少なくともサブセットからの往路アップリンク信号６４４０ｂから形成される。
【０３３１】
周波数スペクトル割り当て６４００はまた、図６０Ａ及び６０Ｂに示されるような往路受信／伝送信号経路６０００及び復路受信／伝送信号経路６０５０を有するエンドツーエンドリレー３４０３を使用する図５９Ａに図示されるシナリオに関する、復路リンク伝送のための周波数割り当ての一実施例も例示する。ユーザカバーエリア３４６０の全体にわたって分布するユーザ端末５１７から生じる復路アップリンク信号６４５０（例えば、ＬＨＣＰ信号）は、周波数範囲６４３０ａにわたって（例えば、ＬＨＣＰを使用して）伝送し、図６０Ｂのユーザリンク構成受信要素３４２６ａ及び３４２６ｂによって受信することができ、ユーザリンク構成受信要素３４２６ａ及び３４２６ｂは、同じユーザリンクアンテナ要素アレイ３４２５に属する。図６０Ｂを参照して説明されるように、復路アップリンク信号６４５０は、復路リンクトランスポンダ３４４０ｈ及び３４４０ｉに送給し、それぞれ、適切な周波数範囲６４２５ａ（例えば、ＲＨＣＰを使用する）及び６４３５ａ（例えば、ＬＨＣＰを使用する）に周波数変換することができる。周波数変換した信号６４５５ａ及び６４５５ｂは、次いで、フィーダリンク構成伝送要素３４１９ａ及び３４１９ｂ（例えば、それぞれ、別個のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５ａ及び３４１５ｂに属する）によってアクセスノードエリア３４５０ｂ及び３４５０ａのＡＮ  ５１５に伝送することができる。周波数割り当て６４００は、１つの実施例であり、様々な他の周波数割り当てを使用することができることを理解されたい。例えば、復路アップリンク信号６４５０は、往路アップリンク信号６４４０ａと異なる周波数範囲（例えば、Ｋ／Ｋａ帯域内の異なる周波数範囲）とすることができ、往路ダウンリンク信号６４４５は、復路ダウンリンク信号６４５５ａと異なる周波数範囲（例えば、Ｋ／Ｋａ帯域内の異なる周波数範囲）とすることができる。これは、例えば、往路受信／伝送信号経路６０００及び復路受信／伝送信号経路６０５０における二重極トランスポンダの使用を可能にすることができる。加えて、又は代替的に、往路アップリンク信号６４４０ｂは、例示されるように、復路ダウンリンク信号６４５５ｂと異なる周波数範囲（例えば、Ｖ帯域内の異なる周波数範囲）内で割り当てることができる。また、異なる周波数範囲内の往路アップリンク／ダウンリンク及び復路／アップリンクダウンリンク信号の他の配設も考慮することができる。例えば、復路アップリンク信号は、（例えば、直交偏波を使用して）往路ダウンリンク信号と同じ周波数範囲内で割り当てることができる。加えて、又は代替的に、第１のアクセスノードエリア３４５０ａの中のＡＮからの往路アップリンク信号６４４０ａは、（例えば、直交偏波を使用して）復路ダウンリンク信号６４５５ａと同じ周波数範囲内で割り当てることができる。往路受信／伝送信号経路６０００及び復路受信／伝送信号経路６０５０を様々なユーザリンク及びフィーダリンク構成伝送／受信要素に結合することは、所望の周波数範囲割り当てに従って選択することができる。
【０３３２】
図５９Ｂに図示される複数のＡＮクラスタなどの複数のＡＮクラスタをサポートする単一のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５のいくつかの実施例において、各フィーダリンク構成受信要素３４１６及びフィーダリンク構成伝送要素３４１９は、複数の往路リンクトランスポンダ３４３０と結合することができる。図６１Ａ及び６１Ｂは、本開示の態様に従って異なる周波数範囲において動作する協働ＡＮクラスタをサポートする例示的な受信／伝送信号経路を例示する。図６１Ａの往路受信／伝送信号経路６１００は、フィーダリンク構成受信要素３４１６と複数のユーザリンク構成要素３４２９との間に結合される複数の往路リンクトランスポンダ３４３０を含む。いくつかの実施例において、フィーダリンク構成受信要素３４１６は、複数のＡＮエリア３４５０の中のＡＮ  ５１５から往路アップリンク信号５２１の複合物を受信する。フィーダリンク構成受信要素３４１６による受信に続いて、（例えば、分割器６００５を使用して）往路アップリンク信号を分割することができ、分割した信号は、往路リンクトランスポンダ３４３０ｊ及び３４３０ｋへの入力としての役割を果たすことができる。いくつかの実施例において、分割器６００５は、（例えば、第１の周波数範囲を占有する、受信した往路アップリンク信号が往路リンクトランスポンダ３４３０ｊに送給され、第２の周波数範囲を占有する、受信した往路アップリンク信号が往路リンクトランスポンダ３４３０ｋに送給されるように）周波数範囲に基づいて信号を分割する。そのようなシナリオにおいて、分割器６００５は、代替的に、フィルタの一実施例とすることができる。故に、周波数変換器３７１０ｄ及び３７１０ｅは、異なる周波数範囲で入力を受け取り、ユーザダウンリンク信号５２２の重畳のために、同じ周波数範囲で信号を出力するように動作可能であり得る。
【０３３３】
復路受信／伝送信号経路６１５０が図６１Ｂに示され、図中、復路リンクトランスポンダ３４４０は、複数のユーザリンク構成受信要素３４２６ａ及び３４２６ｂを単一のユーザリンク構成伝送要素３４１９に結合させる。ユーザリンク構成受信要素３４２６ａ及び３４２６ｂは、同じユーザリンクアンテナ要素アレイ３４２５の、又は（示されるように）別個のユーザリンクアンテナ要素アレイ３４２５ａ及び３４２５ｂの一部とすることができる。ユーザリンク構成受信要素３４２６ａは、復路リンクトランスポンダ３４４０ｊへの入力として作用することができ、一方で、ユーザリンク構成受信要素３４２６ｂは、復路リンクトランスポンダ３４４０ｋへの入力として作用することができる。復路リンクトランスポンダ３４４０の出力は、フィーダリンク構成伝送要素３４１９によってＡＮエリア３４５０の中のＡＮ  ５１５に伝送される前に、信号コンバイナ６０１０に送給することができる。いくつかの事例において、受信／伝送信号経路６０００及び６０５０の構成要素は、例えば信号コンバイナ６０１０が高調波フィルタ３４３０ｂに続くことができるように、分割器６００５がＬＮＡ  ３７０５ａに先行することができるように、その他のように再配設する（又は、省略する）ことができる。
【０３３４】
図６４Ｂは、４つの周波数範囲（周波数範囲６４２５ｂ、６４３０ｂ、６４３５ｂ、及び６４３６ｂ）が示される、例示的な周波数スペクトル割り当て６４０１を例示する。例示される実施例において、周波数範囲６４２５ｂ及び６４３０ｂは、Ｋ／Ｋａ帯域内の周波数範囲（例えば、１７ＧＨｚ〜４０ＧＨｚ）であり、一方で、周波数範囲６４３５ｂ及び６４３６ｂは、Ｖ／Ｗ帯域内（例えば、４０ＧＨｚ〜１１０ＧＨｚ）である。例えば、周波数範囲６４２５ｂ、６４３０ｂ、６４３５ｂ、及び６４３６ｂは、図６４Ａに例示される周波数範囲６４２５ａ、６４３０ａ、６４３５ａ、及び６４３６ａと同じとすることができる。図６４Ｂは、図５９Ａ又は５９Ｂに示されるように、異なる周波数範囲にわたって動作する複数のＡＮクラスタの動作を例示することができる。
【０３３５】
１つの実施例として、周波数スペクトル割り当て６４０１は、図６１Ａ及び６１Ｂに示されるように往路受信／伝送信号経路６１００及び復路受信／伝送信号経路６１５０を有するエンドツーエンドリレー３４０３を使用して、図５９Ｂに図示されるシナリオで使用することができる。この実施例において、ＡＮエリア３４５０ａからの往路アップリンク信号６４４０ｃは、周波数範囲６４３０ｂにわたって（例えば、ＲＨＣＰを使用して）伝送することができ、一方で、ＡＮエリア３４５０ｂからの往路アップリンク信号６４４０ｄは、周波数範囲６４３６ｂにわたって（例えば、ＲＨＣＰを使用して）伝送することができる。第１の一組の往路アップリンク信号６４４０ｃは、フィーダリンク構成受信要素３４１６ａによって受信することができ、一方で、第２の一組の往路アップリンク信号６４４０ｄは、往路受信／伝送信号経路６１００のフィーダリンク構成受信要素３４１６ｂによって受信することができる。図６１Ａを参照して論じたように、２つの組の往路アップリンク信号６４４０は、往路リンクトランスポンダ３４３０ｊ及び３４３０ｋによって変換される周波数である（例えば、Ｋａ帯域において同じ周波数範囲６４２５ｂに下方変換される）。続いて、往路リンクトランスポンダ３４３０ｊの出力は、ユーザリンク構成伝送要素３４２９ａによって第１の一組の往路ダウンリンク信号６４４５ｃとして伝送され、一方で、往路リンクトランスポンダ３４３０ｋの出力は、ユーザリンク構成伝送要素３４２９ｂによって第２の一組の往路ダウンリンク信号６４４５ｄとして伝送される。本実施例において、これらのユーザリンク構成伝送要素３４２９ａ、３４２９ｂは、同じユーザリンクアンテナ要素アレイ３４２５に属し、同じユーザカバーエリア３４６０に照射する。故に、アクセスノードエリア３４５０ａ及び３４５０ｂの中のＡＮ  ５１５は、各エリアの中のＡＮ  ５１５の一部分が組み合わせて同じユーザカバーエリア３４６０にサービスを提供するという点で、協働すると称することができる。すなわち、対応するユーザビームカバーエリア５１９の中のユーザ端末５１７にサービスを提供する少なくとも１つのビーム形成したユーザビームは、第１のアクセスノードエリア３４５０ａの中のＡＮ  ５１５の少なくともサブセットからの往路アップリンク信号６４４０ｃから、及び第２のアクセスノードエリア３４５０ｂの中のＡＮ  ５１５の少なくともサブセットからの往路アップリンク信号６４４０ｄから形成される。
【０３３６】
周波数スペクトル割り当て６４０１はまた、図６１Ａ及び６１Ｂに示されるような往路受信／伝送信号経路６１００及び復路受信／伝送信号経路６１５０を有するエンドツーエンドリレー３４０３を使用する図５９Ｂに図示されるシナリオに関する、復路リンク伝送のための周波数割り当ての一実施例も例示する。ユーザカバーエリア３４６０の全体にわたって分布するユーザ端末５１７から生じる復路アップリンク信号６４５０ａは、周波数範囲６４２５ｂにわたって（例えば、ＲＨＣＰを使用して）伝送し、図６１Ｂのユーザリンク構成受信要素３４２６ａ及び３４２６ｂによって受信することができ、ユーザリンク構成受信要素３４２６ａ及び３４２６ｂは、同じユーザリンクアンテナ要素アレイ３４２５に属する。図６１Ｂを参照して説明されるように、復路アップリンク信号６４５０は、復路リンクトランスポンダ３４４０ｊ及び３４４０ｋに送給し、それぞれ、適切な周波数範囲６４３０ｂ（例えば、ＬＨＣＰを使用する）及び６４３５ｂ（例えば、ＬＨＣＰを使用する）に周波数変換することができる。周波数変換した信号は、次いで、信号コンバイナ６０１０によって組み合わせ（例えば、加算して、その他）、フィーダリンク構成伝送要素３４１９によってアクセスノードエリア３４５０ａ及び３４５０ｂの中のＡＮ  ５１５に伝送することができる。周波数割り当て６４０１は、１つの実施例であり、様々な他の周波数割り当てを使用することができることを理解されたい。例えば、復路アップリンク信号６４５０ａは、往路ダウンリンク信号６４４５ｃ及び６４４５ｄと異なる周波数範囲（例えば、Ｋ／Ｋａ帯域内の異なる周波数範囲）とすることができる。同様に、往路アップリンク信号６４４０ｃは、復路ダウンリンク信号６４５５ａと異なる周波数範囲（例えば、Ｋ／Ｋａ帯域内の異なる周波数範囲）とすることができ、往路アップリンク信号６４４０ｄは、復路ダウンリンク信号６４５５ｄと異なる周波数範囲（例えば、例示されるようなＶ／Ｗ帯域内の異なる周波数範囲）内で割り当てることができる。これは、例えば、往路受信／伝送信号経路６１００及び復路受信／伝送信号経路６１５０における二重極トランスポンダの使用を可能にすることができる。往路受信／伝送信号経路６１００及び復路受信／伝送信号経路６１５０を様々なユーザリンク及びフィーダリンク構成伝送／受信要素に結合することは、所望の周波数範囲割り当てに従って選択することができる。
【０３３７】
いくつかの事例において、フィーダリンク伝送及びユーザリンク伝送のための所与の帯域（例えば、Ｋ帯域、Ｋａ帯域、その他）の利用可能な帯域幅は、等しくない（例えば、かなり異なる）場合がある。加えて、又は代替的に、所与の帯域内のアップリンク及びダウンリンク伝送に利用可能な帯域幅は、（例えば、かなり）等しくない場合がある。一実施例として、規制機関が、周波数スペクトルのどの部分が様々なタイプの伝送に利用可能であるのかを指定する場合がある。
【０３３８】
図６５Ａ及び６５Ｂは、往路リンクに使用される３つの周波数範囲（周波数範囲６５２０ａ、６５２５ａ、及び６５３０ａ）と、復路リンクに使用される３つの周波数範囲（周波数範囲６５２０ｂ、６５２５ｂ、及び６５３０ｂ）とを有する、例示的な周波数スペクトル割り当て６５００及び６５０１を示す。例示される実施例において、周波数範囲６５２０ａ、６５２０ｂ、６５２５ａ、及び６５２５ｂは、Ｋ／Ｋａ帯域内の周波数範囲（例えば、１７ＧＨｚ〜４０ＧＨｚ）であり、一方で、周波数範囲６５３０ａ及び６５３０ｂは、Ｖ／Ｗ帯域内（例えば、４０ＧＨｚ〜１１０ＧＨｚ）である。図６５Ａ及び６５Ｂは、図５９Ａ又は５９Ｂに示されるように、異なる周波数範囲にわたって動作する複数のＡＮクラスタの動作を例示することができる。
【０３３９】
図６５Ａを参照すると、ＡＮカバーエリア３４５０ａからの往路アップリンク信号６５４０ａは、周波数範囲６５２５ａにわたって（例えば、ＲＨＣＰを使用して）伝送することができ、一方で、ＡＮカバーエリア３４５０ｂからの往路アップリンク信号６５４０ｂは、周波数範囲６５３０ａにわたって（例えば、ＲＨＣＰを使用して）伝送することができる。図６０Ａ又は６１Ａを参照して論じたように、２つの組の往路アップリンク信号６５４０は、往路リンクトランスポンダ３４３０によって周波数範囲６５２０ａに周波数変換される。図６５Ａに例示される実施例において、周波数範囲６５２５ａ及び６５３０ａの組み合わせた帯域幅は、周波数範囲６５２０ａの帯域幅に等しい。したがって、往路アップリンク信号６５４０ａは、（例えば、往路受信／伝送信号経路６０００又は６１００の往路リンクトランスポンダの周波数変換器を介して）周波数範囲６５２０ａの第１の部分６５２１ａに及ぶ往路ダウンリンク信号６５４５に周波数変換され、一方で、往路アップリンク信号６５４０ｂは、（例えば、往路受信／伝送信号経路６０００又は６１００の往路リンクトランスポンダの周波数変換器を介して）周波数範囲６５２０ａの第２の部分６５２１ｂに及ぶ往路ダウンリンク信号６５４５に周波数変換される。ユーザカバーエリア３４６０の中の所与のビーム形成したユーザビームは、周波数範囲６５２０ａの全部に及ぶことができ、その事例において、ユーザビームは、往路アップリンク信号６５４０ａ及び６５４０ｂの両方から形成される。往路ダウンリンク信号６５４５によって形成される各ユーザビームが周波数範囲６５２０ａのサブセットを使用する場合、いくつかのユーザビームは、周波数範囲６５２０ａの第１の部分６５２１ａによって形成することができ、いくつかのユーザビームは、周波数範囲６５２０ａの第２の部分６５２１ｂによって形成することができる。加えて、又は代替的に、いくつかの事例において、いくつかのユーザビームは、周波数範囲６５２１ａと関連付けられる往路ダウンリンク信号６５４５及び周波数範囲６５２１ｂと関連付けられる往路ダウンリンク信号６５４５の協働的な重畳によって形成することができる（例えば、周波数範囲６５２１ａ及び６５２１ｂは、異なるＡＮクラスタからの往路アップリンク信号６５４０を有する、ユーザカバーエリア３４６０の中のユーザビームを協働的に形成することを可能にするために、部分的に重ねることができる）。別の実施例において、周波数範囲６５２５ａ又は６５３０ａの一方又は両方は、周波数範囲６５２０ａと同じ帯域幅を有することができ（例えば、又は周波数範囲６５２５ａ及び６５３０ａの組み合わせた帯域幅は、周波数範囲６５２０ａの帯域幅を超えることができ）、したがって、往路ユーザビームの最大で全部を、周波数範囲６５２１ａ及び６５２１ｂと関連付けられる往路ダウンリンク信号の協働的な重畳によって形成することができる。
【０３４０】
図６５Ｂは、例示的な復路リンク割り当てを示し、図中、少なくとも１つのアクセスノードエリア３４５０が、ユーザカバーエリア３４６０に使用される帯域と異なる帯域内の周波数範囲を利用する。具体的には、ユーザ端末５１７は、周波数範囲６５２０ｂにわたって（例えば、Ｋ／Ｋａ帯域内で）復路アップリンク信号６５５０を伝送することができ、該信号は、図６０Ｂ又は６１Ｂに示されるように２つの一組のユーザリンク構成受信要素３４１６を介して受信し、（例えば、復路受信／伝送信号経路６０５０又は６１５０の復路リンクトランスポンダ３４４０における周波数変換器を介して）周波数範囲６５２５ｂの第１の一組の復路ダウンリンク信号６５５５ａ及び周波数範囲６５３０ｂの第２の一組の復路ダウンリンク信号６５５５ｂに周波数変換することができる。第１の一組の復路ダウンリンク信号６５５５ａ及び第２の一組の復路ダウンリンク信号６５５５ｂは、（図６１Ｂに示されるように）同じフィーダリンク構成伝送要素３４１９から、又は（図６０Ｂに示されるように）異なるフィーダリンク構成伝送要素３４１９から伝送することができる。図６５Ａと同様に、周波数範囲６５２５ｂ及び６５３０ｂの組み合わせた帯域幅は、周波数範囲６５２０ｂの帯域幅に等しいように例示される。したがって、復路アップリンク信号６５５０の第１の部分６５６０ａは、復路ダウンリンク信号６５５５ａとして第１の一組の復路リンクトランスポンダ３４４０によって周波数変換し、伝送することができ、一方で、第２の部分６５６０ｂ（第１の部分６５６０ａと重なる、又は重ならないことができる）は、復路ダウンリンク信号６５５５ｂとして第２の一組の復路リンクトランスポンダ３４４０によって周波数変換し、伝送することができる。したがって、いくつかの復路ユーザビームは、復路ダウンリンク信号６５５５ａの一部分に対して復路リンクビーム形成処理を行うことによって形成することができ、いくつかの復路ユーザビームは、復路ダウンリンク信号６５５５ｂの一部分に対して復路リンクビーム形成処理を行うことによって形成することができる。加えて、又は代替的に、いくつかの復路ユーザビームは、復路ダウンリンク信号６５５５ａ及び復路ダウンリンク信号６５５５ｂの一部分に対して復路リンクビーム形成処理を行うことによって形成することができる（例えば、復路ダウンリンク信号６５５５ａ及び６５５５ｂのいくつかの部分は、協働して単一の復路ユーザビームを形成することができる）。いくつかの事例において、周波数範囲６５２５ｂ又は６５３０ｂの一方又は両方は、周波数範囲６５２０ｂと同じ帯域幅を有することができ（例えば、又は周波数範囲６５２５ｂ及び６５３０ｂの組み合わせた帯域幅は、周波数範囲６５２０ｂの帯域幅を超えることができ）、したがって、復路ユーザビームの最大で全部を、復路ダウンリンク信号６５５５ａ及び６５５５ｂの協働的な重畳によって形成することができる。
【０３４１】
図６６Ａ及び６６Ｂは、本開示の態様に従って異なる周波数範囲において動作する協働ＡＮクラスタをサポートする例示的な受信／伝送信号経路を例示する。図６６Ａの往路受信／伝送信号経路６６００は、フィーダリンク構成受信要素３４１６ａとユーザリンク構成伝送要素３４２９との間に結合される往路リンクトランスポンダ３４３０ｌと、フィーダリンク構成受信要素３４１６ｂとユーザリンク構成伝送要素３４２９との間に結合される往路リンクトランスポンダ３４３０ｍとを含む。上で説明したように、往路リンクトランスポンダ３４３０ｌは、ＬＮＡ  ３７０５ａ、周波数変換器及び関連付けられるフィルタ３７１０ｌ、チャネル増幅器３７１５ａ、位相シフタ３７２０ａ、電力増幅器３７２５ａ、並びに高調波のフィルタ３７３０ａのうちのいくつか又は全てを含むことができる。同様に、往路リンクトランスポンダ３４３０ｍは、ＬＮＡ  ３７０５ａ、周波数変換器及び関連付けられるフィルタ３７１０ｍ、チャネル増幅器３７１５ａ、位相シフタ３７２０ａ、電力増幅器３７２５ａ、並びに高調波のフィルタ３７３０ａ）のうちのいくつか又は全てを含むことができる。いくつかの事例において、周波数変換器３７１０ｌは、第１のフィーダリンクアップリンク周波数範囲（例えば、図６５Ａの周波数範囲６５２５ａ）からユーザリンクダウンリンク周波数範囲（例えば、図６５Ａの周波数範囲６５２１ａ）の第１の部分に信号を変換するように動作可能であり得、一方で、周波数変換機３７１０ｍは、第２のフィーダリンクアップリンク周波数範囲（例えば、図６５Ａの周波数範囲６５３０ａ）から同じユーザリンクダウンリンク周波数範囲（例えば、図６５Ａの周波数範囲６５２１ｂ）の第２の部分に信号を変換するように動作可能であり得る。往路リンクトランスポンダ３４３０は、複数のフィーダリンク構成受信要素３４１６ａ及び３４１６ｂを単一のユーザリンク構成伝送要素３４２９に結合させる。フィーダリンク構成受信要素３４１６ａ及び３４１６ｂは、同じフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５の、又は（示されるように）別個のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５ａ及び３４１５ｂの一部とすることができる。フィーダリンク構成受信要素３４１６ａは、往路リンクトランスポンダ３４３０ｌへの入力として作用することができ、一方で、フィーダリンク構成受信要素３４１６ｂは、往路リンクトランスポンダ３４３０ｍへの入力として作用することができる。往路リンクトランスポンダ３４３０の出力は、ユーザリンク構成伝送要素３４２９によってユーザカバーエリア３４６０の中のユーザ端末５１７に伝送される前に、信号コンバイナ６６１０に送給することができる。いくつかの事例において、受信／伝送信号経路６６００及び６６５０の構成要素は、例えば信号コンバイナ６６１０が高調波フィルタ３４３０ｂに従うことができるように、分割器６６０５がＬＮＡ  ３７０５ａに先行することができるように、その他のように再配設する（又は、省略する）ことができる。
【０３４２】
図６６Ｂの復路受信／伝送信号経路６６５０は、ユーザリンク構成受信要素３４２６と対応するフィーダリンク構成伝送要素３４１９ａとの間に結合される復路リンクトランスポンダ３４４０ｌと、ユーザリンク構成受信要素３４２６と対応するフィーダリンク構成伝送要素３４１９ｂとの間に結合される復路リンクトランスポンダ３４４０ｍとを含む。上で説明したように、復路リンクトランスポンダ３４４０ｌは、ＬＮＡ  ３７０５ｂ、周波数変換器及び関連付けられるフィルタ３７１０ｎ、チャネル増幅器３７１５ｂ、位相シフタ３７２０ｂ、電力増幅器３７２５ｂ、並びに高調波のフィルタ３７３０ｂのうちのいくつか又は全てを含むことができる。同様に、復路リンクトランスポンダ３４４０ｍは、ＬＮＡ  ３７０５ｂ、周波数変換器及び関連付けられるフィルタ３７１０ｏ、チャネル増幅器３７１５ｂ、位相シフタ３７２０ｂ、電力増幅器３７２５ｂ、並びに高調波のフィルタ３７３０ｂのうちのいくつか又は全てを含むことができる。いくつかの事例において、周波数変換器３７１０ｎは、ユーザリンクアップリンク周波数範囲（例えば、図６５Ｂの周波数範囲６５６０ａ）の第１の部分から第１のフィーダリンクダウンリンク周波数範囲（例えば、図６６Ａを参照して説明される第１のフィーダリンクアップリンク周波数範囲と同じとすることができる、図６５Ｂの周波数範囲６５２５ｂ）に信号を変換するように動作可能であり得、一方で、周波数変換器３７１０ｏは、ユーザリンクアップリンク周波数範囲（例えば、図６５Ｂの周波数範囲６５６０ｂ）の第２の部分から第２のフィーダリンクダウンリンク周波数範囲（例えば、図６６Ａを参照して説明される第２のフィーダリンクアップリンク周波数範囲と同じ範囲とすることができる、図６５Ｂの周波数範囲６５３０ｂ）に信号を変換するように動作可能であり得る。ユーザリンク構成受信要素３４２６による受信に続いて、（例えば、分割器６６０５を使用して）復路アップリンク信号を分割することができ、分割した信号は、復路リンクトランスポンダ３４４０ｌ及び３４４０ｍへの入力としての役割を果たすことができる。いくつかの実施例において、分割器６６０５は、（例えば、第１の周波数範囲を占有する、受信した復路アップリンク信号が往路リンクトランスポンダ３４３０ｌに送給され、第２の周波数範囲を占有する、受信した復路アップリンク信号が往路リンクトランスポンダ３４３０ｍに送給されるように）周波数範囲に基づいて信号を分割する。そのようなシナリオにおいて、分割器６６０５は、１つ又は２つ以上のフィルタの一実施例とすることができる。故に、周波数変換器３７１０ｎ及び３７１０ｏは、異なる周波数範囲又は周波数範囲の一部分で入力を受け取り、フィーダダウンリンク信号５２２の異なる周波数範囲で信号を出力するように動作可能であり得る。
【０３４３】
上で説明したように、様々なフィーダリンクアンテナ要素を、同じ又は異なるフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５の一部とすることができる。フィーダリンク構成伝送要素３４１９ａ及びフィーダリンク構成伝送要素３４１９ｂは、図６２に例示されるように、同じフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５内にインターリーブすることができる。往路リンクトランスポンダ３４３０ｌ及び３４３０ｍ並びに復路リンクトランスポンダ３４４０ｌ及び３４４０ｍによってフィーダリンクに対してサポートされる周波数が大幅に異なる（例えば、一方が、もう一方から１．５倍を超えて異なる）場合、アンテナ要素アレイ６２００の要素６２０５ａ、６２０５ｂの異なるサブセットを、異なるサポートされた周波数範囲に対して適切にサイズ決定することができる（例えば、構成アンテナ要素６２０５ａよりも高い周波数範囲をサポートする構成アンテナ要素６２０５ｂは、より小さい導波管／ホーンを有することができる、その他）。
複数の独立フィーダリンク信号をサポートするアクセスノード
【０３４４】
いくつかの実施例において、１つ又は２つ以上のＡＮ  ５１５は、複数のフィーダリンク（例えば、複数の往路アップリンク信号の伝送及び／又は複数の復路ダウンリンク信号の受信）をサポートすることができる。いくつかの事例において、複数のフィーダリンクをサポートするＡＮ  ５１５は、ＡＮの数を削減するために使用することができる。例えば、各ＡＮ  ５１５が１つのフィーダリンクをサポートする、Ｍ個のＡＮ  ５１５を有する代わりに、システムは、各ＡＮ  ５１５が２つのフィーダリンクをサポートする、Ｍ／２個のＡＮ  ５１５を有することができる。Ｍ／２個のＡＮ  ５１５を有することは、ＡＮ  ５１５の空間的なダイバーシティを低減させるが、異なる周波数でのＡＮ  ５１５とエンドツーエンドリレーと間の信号は、異なるチャネルを経験し、これはまた、２つのフィーダリンク間のチャネルダイバーシティももたらす。各ＡＮ  ５１５は、複数のアクセスノード固有の往路信号５１６を受信することができ、各アクセスノード固有の往路信号５１６は、対応する伝送周波数範囲と関連付けられるチャネルマトリックスに基づいて決定されるビーム形成係数に従って加重される。したがって、各ＡＮ  ５１５が２つのフィーダリンクをサポートする場合、各ＡＮ  ５１５には、第１の周波数範囲にわたる、ＡＮ  ５１５とエンドツーエンドリレー３４０３との間の往路アップリンクの第１の往路アップリンクチャネルマトリックスに部分的に基づいて決定される第１のアクセスノード固有の往路信号、及び第２の周波数範囲にわたる、ＡＮ  ５１５とエンドツーエンドリレー３４０３との間の往路アップリンクチャネルの第２の往路アップリンクチャネルマトリックスに部分的に基づいて決定される第２のアクセスノード固有の往路信号を提供することができる。同様に、復路リンク上で、各ＡＮ  ５１５は、第３の周波数範囲（第１の周波数範囲と同じ周波数範囲又は同じ帯域とすることができる）の第１の復路ダウンリンク信号に基づく第１の複合復路信号、及び第４の周波数範囲（第２の周波数範囲と同じ周波数範囲又は同じ帯域とすることができる）の第２の復路ダウンリンク信号に基づく第２の複合復路信号を取得することができる。各ＡＮ  ５１５は、それぞれの第１及び第２の複合復路信号を復路ビーム形成器５１３に提供することができ、第３の周波数範囲にわたる、エンドツーエンドリレー３４０３とＡＮ  ５１５との間の復路ダウンリンクチャネルの第１の復路ダウンリンクチャネルマトリックスに部分的に基づいて決定される第１の複合復路信号にビーム形成係数を適用し、第４の周波数範囲にわたる、復路ダウンリンクチャネルの第２の復路ダウンリンクチャネルマトリックスに部分的に基づいて決定される第２の複合復路信号にビーム形成係数を適用することができる。
【０３４５】
Ｍ／２個のＡＮ  ５１５を用いるシステムは、Ｍ個のＡＮ  ５１５を有するものと比較して、システム容量を低減させ得るが、システムコスト（例えば、セットアップ及びメンテナンスコストを含む）の削減は相当になり得、それでも、許容可能な性能を提供する。加えて、０．７５・Ｍ個などのＭ／２個以外のいくつかのＡＮ  ５１５を使用することができ、各々が１つのフィーダリンクだけをサポートするＭ個のＡＮ  ５１５と比較したときに、コストを削減しながら、同程度の又はより高い性能を提供することができる。一般に、Ｍ個のＡＮ  ５１５は、各々が単一のフィーダリンク（例えば、単一のフィーダアップリンク周波数範囲及び単一のフィーダダウンリンク周波数範囲）をサポートする場合に使用され、各ＡＮ  ５１５が複数のフィーダリンクをサポートする場合は、Ｘ・Ｍ個のＡＮ  ５１５を使用することができ、ここで、Ｘは、０．５〜１．０の範囲である。
【０３４６】
図４５Ａ及び４５Ｂに戻ると、Ｘ・Ｍ個のＡＮ  ５１５をアクセスノードエリア３４５０内に分布させることができ、また、ビーム形成したユーザビームを介してユーザカバーエリア３４６０内でユーザ端末５１７にサービスを提供することができ、少なくとも１つのＡＮ  ５１５からの複数のフィーダリンク信号を使用して、１つ又は２つ以上のユーザビームがビーム形成される。複数のフィーダリンクは、単一の一組のフィーダリンク構成アンテナ要素（例えば、単一のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５）、又は別個のフィーダリンク構成アンテナ要素（各フィーダリンクの別個のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５）を介してサポートすることができる。
【０３４７】
図６０Ａ及び６０Ｂの往路受信／伝送信号経路６０００及び復路受信／伝送信号経路６０５０（例えば、同じフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５内のフィーダリンク構成アンテナ要素の別個のサブセット）、又は図６１Ａ及び６１Ｂの往路受信／伝送信号経路６１００及び復路受信／伝送信号経路６１５０（例えば、同じ一組のフィーダリンク構成アンテナ要素を使用して複数のフィーダリンクを多重化するために使用される分割器及びコンバイナ）のいずれかを使用して、各ＡＮ  ５１５の複数のフィーダリンクをサポートするために、単一のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５及び単一の反射器を使用することができる。複数のフィーダリンク間の周波数範囲の差が相当である場合（チャネルダイバーシティを増加させることが望ましい場合）は、アクセスノードエリア３４５０の次元は、より高い周波数フィーダリンクに依存することができる。例えば、第１のフィーダリンクが、約３０ＧＨｚの周波数範囲においてサポートされ、一方で、第２のフィーダリンクが、約６０ＧＨｚの周波数範囲においてサポートされる場合、アクセスノードエリアは、単一の反射器を介して、単一のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５によって照射されるエリアに限定される。したがって、より低い周波数範囲のいくらかの経路ダイバーシティが失われる場合がある。代替的に、第１の周波数範囲をサポートするために、第１のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５ａを使用することができ、一方で、第２の周波数範囲をサポートするために、第２のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５ｂが使用される。この事例では、別個の反射器を使用することができ、また、異なる周波数で同じアクセスノードエリア３４５０のカバーを提供するように適切にサイズ決定することができる。例えば、第１のフィーダリンクが、約３０ＧＨｚの周波数範囲において、第１のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５ａ及び第１の反射器によってサポートされ、一方で、第２のフィーダリンクが、約６０ＧＨｚの周波数範囲において、第２のフィーダリンクアンテナ要素アレイ３４１５ｂ及び第２の反射器によってサポートされる場合、第１の反射器は、異なる周波数でのアンテナゲインの差を補償するために、第２の反射器よりも大きくする（２倍の反射器面積を有する）ことができる。
【０３４８】
異なるフィーダリンクに対する周波数割り当ては、図６４Ａ、６４Ｂ、６５Ａ、又は６５Ｂに示される方法を含む、種々の方法で行うことができる。すなわち、図６４Ａに示されるように、第１のフィーダリンクは、周波数範囲６４２５ａ及び６４３０ａ内の（例えば、Ｋ／Ｋａ帯域の）搬送周波数を使用することができ、一方で、第２のフィーダリンクは、（例えば、Ｖ／Ｗ帯域の）周波数範囲６４３５ａを使用する。代替的に、図６４Ｂに示されるように、第１のフィーダリンクは、周波数範囲６４３０ｂ内の（例えば、Ｋ／Ｋａ帯域の）搬送周波数を使用することができ、一方で、第２のフィーダリンクは、（例えば、Ｖ／Ｗ帯域の）周波数範囲６４３５ｂを使用する。更に別の代替例において、第１及び第２のフィーダリンク両方はどちらも、図６５Ａ及び６５Ｂに示されるようなユーザリンクと異なる周波数を使用することができ、第１のフィーダリンクは、（例えば、Ｖ／Ｗ帯域の）周波数範囲６５２５ａ及び６５２５ｂを使用し、一方で、第２のフィーダリンクは、（例えば、Ｖ／Ｗ帯域の）周波数範囲６５３０ａ及び６５３０ｂを使用する。いくつかの実施例において、第１のフィーダリンク及び第２のフィーダリンクは、かなり異なる周波数範囲を使用することができる（例えば、一方の周波数範囲における最も低い周波数は、もう一方の周波数範囲の最も低い周波数よりも１．５倍又は２倍大きくすることができる）。上で論じたように、各フィーダリンク周波数範囲の帯域幅は、ユーザリンク周波数範囲の帯域幅よりも小さくすることができ、又はフィーダリンク周波数範囲の１つ又は２つ以上は、ユーザリンク周波数範囲と同じ帯域幅を有することができる。いくつかの事例において、第１及び第２のフィーダリンクと関連付けられる信号の相関は、（例えば、Ｋａ帯域内でその周波数が隣接する２つの信号が、Ｋａ帯域信号及びＶ帯域信号、又はＫａ帯域内の隣接しない周波数範囲を有する２つの信号よりも相関するように）２つの信号間の帯域幅分離に反比例し得る。この効果は、類似する大気効果を経験する、隣接する周波数範囲を有する信号の結果であるが、より大きい程度の帯域幅分離を有する信号は、異なる大気効果を経験し、これは、誘導された多重経路に貢献する。
結論
【０３４９】
開示される方法及び装置は、様々な実施例、事例、及び実現形態に関して上で説明されているが、個々の実施例の１つ又は２つ以上において説明される特定の特徴、態様、及び機能は、他の実施例に適用することができることが理解されるであろう。したがって、特許請求される発明の広さ及び範囲は、上で提供されたいずれの実施例によっても限定されるものではなく、むしろ特許請求の範囲によって定義される。
【０３５０】
本文書において使用される用語及び語句、並びにそれらの変形物は、別途明示的に記述されない限り、限定することとは対照的に、制約のないものであると解釈されるべきである。前述の例として、「含んでいる（including）」という用語は、「限定することなく、含んでいる（including without limitation）」又は同類のことを意味するように使用され、「例（example）」という用語は論述中の項目の代表的な事例を提供するために使用され、その網羅的又は限定的なリストを提供するためのものではなく、「１つの（a）」又は「１つの（an）」という用語は、「少なくとも１つの」、「１つ又は２つ以上の」、又は同類のことを意味する。
【０３５１】
明細書の全体を通して、「結合させる（couple）」又は「結合された（coupled）」という用語は、構成要素間の物理的又は電気的（無線を含む）のいずれかによる接続を広く指すために使用される。いくつかの事例において、第１の構成要素は、第１及び第２の構成要素の間に配置される中間の第３の構成要素を通して第２の構成要素に結合させることができる。例えば、構成要素は、直接接続、インピーダンス整合ネットワーク、増幅器、減衰器、フィルタ、直流ブロック、交流ブロック、などを通して結合させることができる。
【０３５２】
接続詞「及び（and）」で結び付けられる一群の項目は、それらの項目のうちのどの項目もその群内に存在することが必要であることを意味するのではなく、むしろ、別途明示的に記述されない限り、全てを、又は全てのうちの任意のサブセットを含むことを意味する。同様に、接続詞「又は（or）」で結び付けられる一群の項目は、その群の中で相互排他的であることを必要とするものではなく、むしろ、別途明示的に記述されない限り、全てを、又は全てのうちの任意のサブセットを含む。更に、開示される方法及び装置の項目、要素、又は構成要素は、単数で説明され、又は特許請求され得るが、単数であることが明確に述べられていない限り、複数がその範囲内にあることが想定される。
【０３５３】
いくつかの事例における「１つ又は２つ以上の（one or more）」、「少なくとも（at least）」、又は同類の語句などの幅を広げる語又は語句の存在は、そのような幅を広げる語句がなかった場合に、より狭い事例を意図する、又は必要とすることを意味するものではない。加えて、「複数の（multiple）」及び「複数の（plurality）」という用語は、本明細書において同義的に使用することができる。
【０３５４】
特許請求の範囲に参照符号が含まれる場合があるが、そうした参照符号は、特許請求の範囲をより理解し易くする唯一の機能のために提供され、参照符号の包含（又は省略）は、特許請求の範囲によって保護される事項の範囲を限定するものとみなすべきではない。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２０Ｃ】
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【図２０Ｄ】
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【図２０Ｅ】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４Ａ】
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【図４４Ｂ】
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【図４５Ａ】
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【図４５Ｂ】
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【図４５Ｃ】
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【図４５Ｄ】
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【図４５Ｅ】
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【図４５Ｆ】
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【図４５Ｇ】
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【図４６Ａ】
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【図４６Ｂ】
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【図４７Ａ】
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【図４７Ｂ】
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【図４８Ａ】
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【図４８Ｂ】
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【図４９Ａ】
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【図４９Ｂ】
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【図５０Ａ】
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【図５０Ｂ】
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【図５０Ｃ】
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【図５１Ａ】
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【図５１Ｂ】
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【図５２Ａ】
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【図５２Ｂ】
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【図５３Ａ】
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【図５３Ｂ】
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【図５４Ａ】
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【図５４Ｂ】
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【図５５Ａ】
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【図５５Ｂ】
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【図５５Ｃ】
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【図５６Ａ】
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【図５６Ｂ】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９Ａ】
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【図５９Ｂ】
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【図６０Ａ】
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【図６０Ｂ】
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【図６１Ａ】
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【図６１Ｂ】
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【図６２】
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【図６３Ａ】
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【図６３Ｂ】
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【図６４Ａ】
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【図６４Ｂ】
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【図６５Ａ】
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【図６５Ｂ】
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【図６６Ａ】
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【図６６Ｂ】
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