Регулирование зоны покрытия для адаптации спутниковой связи
ADJUSTMENT OF COVERAGE AREA FOR ADAPTATION OF SATELLITE COMMUNICATION

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[1] Спутники связи, как правило, содержат одну или несколько антенн в сборе для связи с различными наземными целевыми устройствами, которые могут включать в себя наземные терминалы узла доступа или пользовательские терминалы, любой из которых может быть стационарным (например, установленным в месте постоянной установки, перемещенным из одного места фиксированной установки на другое, и т.д.) или мобильным (например, установленным на транспортном средстве, корабле, самолете и т.д.). Антенна в сборе спутника связи может быть выполнена с возможностью передачи сигналов нисходящей линии связи (например, сигналов прямой линии связи на пользовательские терминалы, сигналов обратной линии связи на узлы доступа) и/или приема сигналы восходящей линии связи (например, сигналов прямой линии связи с узлов доступа, сигналов обратной линии связи с пользовательских терминалов). Антенна в сборе может быть связана с обслуживаемой зоной покрытия, в пределах которой устройствам может быть предоставлена услуга связи посредством антенны в сборе. Спутник может представлять собой геостационарный спутник, в случае чего орбита спутника синхронизирована с вращением Земли, при этом обслуживаемая зона покрытия остается по существу неподвижной относительно Земли. В других случаях спутник находится на орбите вокруг Земли, которая обуславливает перемещение обслуживаемой зоны покрытия по поверхности Земли по мере прохождения спутником своего орбитального пути.
[2] Некоторые системы спутниковой связи используют спутники «с прямой ретрансляцией», которые ретранслируют сигналы по терминалам, расположенным в одном контуре диаграммы направленности антенны (например, обслуживаемой зоне покрытия), например, для континентальной части США. Если зоны покрытия на передачу и прием перекрываются, могут использоваться отдельные частотные полосы и/или поляризации для восходящей линии связи (на спутник) и нисходящей линии связи (от спутника). Термин «прямая ретрансляция» относится к тому факту, что ретранслируемые сигналы эффективно повторно передаются после приема сигналов спутником, как если бы перенаправлялись без обработки. Данные в ретранслируемых сигналах не демодулируются или не повторно модулируются, как в архитектуре «регенеративного» или обрабатывающего спутника. Вместо этого, обработка сигналов на спутнике с архитектурой с прямой ретрансляцией в целом ограничена такими функциями, как преобразование частоты, фильтрация, усиление и т.п.
[3] Другие системы спутниковой связи были разработаны на спутниках, которые используют инновационные решения, такие как цифровое разделение полосы частот на отдельные каналы и маршрутизация сигналов, демодуляция/маршрутизация/повторная модуляция данных в ретранслируемых сигналах, узкие лучи контура диаграммы направленности узконаправленной антенны для обеспечения повторного использования частоты и фазированные антенные решетки для обеспечения динамического размещения зон покрытия.
[4] Например, спутники для подвижных спутниковых служб (MSS), как правило, используют зоны покрытия узкого луча с большей степенью повторного использования частоты. Примеры спутников для MSS включают спутники Inmarsat-4 и спутники Thuraya. Эти спутники, как правило, характеризуются большим количеством узких лучей, охватывающих большую составную зону, и обеспечивают возможность гибкого и настраиваемого распределения полосы частот. Однако общая полоса частот системы является небольшой (например, составляющая 34 МГц, распределенных в L-диапазоне), и служба обычно относится к категории «узкая полоса частот» (например, полосы несущей порядка сотен кГц), что обеспечивает осуществление гибкого и настраиваемого распределения полосы частот с помощью методик цифрового формирования луча. В этих спутниках используется большой отражатель с активной облучающей решеткой. Сигналы, связанные с каждым излучающим элементом антенны, оцифровываются, и формирование луча и гибкость полосы частот обеспечиваются посредством процессора цифровых сигналов. Цифровое формирование луча осуществляется на узкополосных каналах, обеспечивая возможность размещение любого узкополосного канала на фидерной линии связи на любой частоте для любой формы узкого луча.
[5] Широкополосный межсетевой экспериментально-технологический и демонстрационный спутник (WINDS) представляет собой экспериментальную спутниковую систему, работающую в Ka-диапазоне. Спутник реализует как фиксированные узкие лучи с помощью неподвижной многолучевой антенны (MBA), так и управляемые лучи с помощью активной фазированной антенной решетки (APAA). MBA обслуживает неподвижные лучи, а линия связи может переключаться с течением времени по диаграмме, состоящей из комбинаций принимающих и передающих лучей. АРАА была разработана как антенна с переключением лучей с потенциальной обслуживаемой зоной, которая охватывает практически всю область Земли, видимую со спутника. АРАА может предусматривать связь между произвольными пользователями с использованием двух лучей с независимым управлением для каждой из передающей и приемной антенн. Управление лучом достигается за счет обновления указывающий направлений посредством управления дискретных фазовращателей в слотах интервала переключения, длящихся не более 2 мс, в режиме спутниковой связи с многостанционным доступом с временным разделением каналов и коммутацией на борту (SS-TDMA), в котором наиболее короткое время пребывания луча соответствует времени слота системы SS-TDMA. Переключение луча на высокой скорости поддерживается на до восьми участках на луч. Схемы переключения как для MBA, так и для АРАА загружаются из сетевого управляющего центра.
[6] Spaceway - это работающая в Ka-диапазоне спутниковая система, которая обслуживает 112 лучей восходящей линии связи и приблизительно 800 лучей нисходящей линии связи в Соединенных Штатах Америки. Спутник Spaceway использует процессор с обратной связью, находящийся на борту спутника, для маршрутизации пакетов данных от одного из 112 лучей восходящей линии связи на один из приблизительно 800 возможных лучей нисходящей линии связи. В любом момент времени нисходящая линия связи состоит из до 24 переключаемых лучей. Планировщик нисходящей линии связи определяет, какие лучи должны передавать пакеты для каждого временного интервала нисходящей линии связи в зависимости от каждой очереди трафика лучей нисходящей линии связи, а также мощности и ограничений по помехам.
[7] Спутник Wideband Global SATCOM (WGS), ранее известный как спутник Wideband Gapfiller, - это спутник правительства США, который использует управляемые узкие лучи Ka-диапазона и формирование луча в Х-диапазоне. Узкие лучи Ka-диапазона характеризуются механическим управлением. До восьми лучей Х-диапазона формируются передающими и принимающими решетками Х-диапазона с использованием программируемых регулировок амплитуды и фазы, применяемых к модулям формирования луча (BFM) в каждом излучающем элементе антенны. Назначение полосы частот являет гибким и может быть настроено с использованием широкополосного цифрового распределителя каналов, который не вовлечен в формирование луча.
[8] Более актуальные спутниковые архитектуры стали причиной дальнейшего увеличения пропускной способности системы. Например, архитектуры спутника ViaSat-1 и спутника с узкими лучами Ka-диапазона, раскрытые в публикации заявки на патент США №2009-0298416, принадлежащей Dankberg et al., которая включена в настоящий документ посредством ссылки во всей полноте, могут обеспечить пропускную способность на физическом уровне более 150 Гбит/с. Эта архитектура с узкими лучами обеспечивает увеличение пропускной способности более, чем на порядок, по сравнению с предыдущими спутниками Ka-диапазона. Другие спутники, например, KA-SAT и Jupiter, используют аналогичные архитектуры для достижения аналогично высоких показателей пропускной способности. Архитектура, используемая во всех этих спутниках, представляет собой звездообразную архитектуру с прямой ретрансляцией, которая предусматривает небольшие узкие лучи, нацеленные на фиксированные участки. Каждый узкий луч может использовать большой диапазон спектра частот, как правило, 250-1000 МГц. Полученная высокая пропускная способность является результатом нескольких характеристик спутниковой системы, включая, например, (а) большое количество узких лучей, как правило, от 60 до 80 или более, (b) высокий коэффициент направленного действия антенны, связанный с узкими лучами (что приводит, например, к преимущественным энергетическим потенциалам линии связи), и (с) относительно большой диапазон полосы частот, используемый в каждом узком луче.
[9] Вышеупомянутые спутниковые архитектуры с высокой пропускной способностью являются полезными, но по-прежнему могут быть ограничены в определенных аспектах. Например, масштабирование архитектуры для поддержки более высоких показателей пропускной способности, при этом поддерживая такое же распределение спектра частот и бюджета мощности, как правило, осуществляется с использованием больших отражателей для создания узких лучей меньших диаметров. Использование узких лучей меньшего диаметра может увеличить коэффициент направленного действия (или коэффициент усиления) спутниковой антенны, таким образом повышая отношение сигнал/шум (SNR) линии связи и пропускную способность. Однако использование узких лучей меньшего размера неизбежно приводит к уменьшению обслуживаемой зоны покрытия (например, зоны покрытия, для которой может быть предоставлена услуга связи). Эти спутниковые архитектуры, таким образом, имеют свойственную им обратную зависимость пропускной способности от зоны покрытия.
[10] Кроме того, в этих архитектурах, как правило, все узкие лучи, как пользовательские лучи, так и лучи шлюза (GW), размещены в фиксированных участках. Обычно нет возможности перемещения узких лучей с места на место для приспособления к изменениям в обслуживаемой зоне покрытия. Более того, архитектуры по существу обеспечивают пропускную способность, равномерно распределенную по обслуживаемой зоне покрытия. Пропускная способность на узкий луч, например, сильно связана с полосой частот, выделенной на узкий луч, которая предварительно определена для каждого узкого луча и не предусматривает возможность гибкости или настройки или предусматривает их в малой степени.
[11] Хотя эти архитектуры спутниковой связи являются полезными, когда желаемая обслуживаемая зона покрытия хорошо известна и потребность по пропускной способности равномерно распределена по обслуживаемой зоне покрытия, отсутствие гибкости вышеупомянутых архитектур может быть ограничением для некоторых применений. Например, может быть изменена рабочая задача спутника связи или условия развертывания (например, орбитальная позиция и т.д.) могут измениться. Дополнительно, услуга спутниковой связи может претерпеть изменения в аспекте пользовательских требований (например, неподвижные/мобильные пользователи и т.д.). Хотя методики обработки сигналов, такие как формирование луча, могут обеспечивать некоторую возможность адаптации к расположению узких лучей или обслуживаемой зоне покрытия, может потребоваться дополнительная гибкость в адаптации обслуживаемой зоны покрытия и расположения узких лучей. Например, может быть желательно, чтобы система спутниковой связи архитектура поддерживала гибкость на участках и размерах зон покрытия с узкими лучами, участках пользовательских терминалов и терминалов узла доступа, при пространственном распределении пропускной способности услуги связи и выделении пропускной способности услуги связи. Кроме того, может быть желательно поддерживать такую гибкость вместе с изменениями орбитального положения спутника связи или обеспечивать перемещение спутника связи в другую орбитальную позицию в течение продолжительности операции.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[12] С учетом вышеизложенного описаны аспекты обеспечения гибкой спутниковой связи.
[13] Пример системы спутниковой связи с прямой ретрансляцией и с топологией звезды содержит: несколько пользовательских терминалов; несколько терминалов узла доступа, выполненных с возможностью связи с несколькими пользовательскими терминалами; контроллер, выполненный с возможностью указания данных для управления операциями спутника в соответствии с определением кадра, причем определение кадра содержит несколько временных интервалов для кадра и задает распределение пропускной способности между прямым трафиком, от по меньшей мере одного терминала узла доступа на несколько пользовательских терминалов, и обратным трафиком, от нескольких пользовательских терминалов на по меньшей мере один терминал узла доступа; и спутник связи, содержащий: несколько маршрутов; по меньшей мере один малошумящий усилитель (LNA), причем выход по меньшей мере одного LNA выполнен с возможностью соединения с маршрутом из нескольких маршрутов и усиления сигналов луча восходящей линии связи в соответствии с распределением пропускной способности между прямым трафиком и обратным трафиком, заданной определением кадра; и по меньшей мере один усилитель высокой мощности (HPA), причем вход по меньшей мере одного НРА выполнен с возможностью соединения с маршрутом из нескольких маршрутов и усиления сигналов луча нисходящей линии связи в соответствии с распределением пропускной способности между прямым трафиком и обратным трафиком, заданным определением кадра, и причем определение кадра указывает конфигурацию по меньшей мере одного маршрута из нескольких маршрутов как прямого маршрута для по меньшей мере одного временного интервала в кадре и конфигурацию по меньшей мере одного маршрута как обратного маршрута для по меньшей мере одного другого временного интервала в кадре.
[14] Варианты осуществления такой системы спутниковой связи могут включать один или несколько из следующих признаков. Спутник связи дополнительно содержит одну или несколько сетей формирования луча, выполненных с возможностью соединения выхода по меньшей мере одного LNA с маршрутом из нескольких маршрутов и соединения входа по меньшей мере одного НРА с маршрутом из нескольких маршрутов. Спутник связи дополнительно содержит фазированную решетку из излучающих элементов антенны, и вход по меньшей мере одного LNA выполнен с возможностью соединения с выходом излучающего элемента антенны фазированной решетки. Спутник связи дополнительно содержит фазированную решетку из излучающих элементов антенны и по меньшей мере один фильтр подавления гармоник, причем выход по меньшей мере одного фильтра подавления гармоник выполнен с возможностью соединения с входом излучающего элемента антенны фазированной решетки, и выход по меньшей мере одного НРА выполнен с возможностью соединения с входом по меньшей мере одного фильтра подавления гармоник.
[15] Пример способа спутниковой связи с прямой ретрансляцией и с топологией звезды с использованием спутника связи, содержащего несколько маршрутов и находящегося в связи с несколькими пользовательскими терминалами и несколькими терминалами узла доступа, включает: указание данных на контроллере для управления операциями спутника связи в соответствии с определением кадра, причем определение кадра включает несколько временных интервалов для кадра и задает распределение пропускной способности между прямым трафиком, с по меньшей мере одного терминала узла доступа на несколько пользовательских терминалов, и обратным трафиком, с нескольких пользовательских терминалов на по меньшей мере один терминал узла доступа; и прием сигналов луча восходящей линии связи и передачу сигналов луча нисходящей линии связи на спутнике связи в соответствии с распределением пропускной способности между прямым трафиком и обратным трафиком, заданным определением кадра, и причем определение кадра указывает конфигурацию по меньшей мере одного маршрута из нескольких маршрутов как прямого маршрута для по меньшей мере одного временного интервала в кадре и конфигурацию по меньшей мере одного маршрута как обратного маршрута для по меньшей мере одного другого временного интервала в кадре.
[16] Пример спутника связи для спутниковой связи с прямой ретрансляцией и с топологией звезды содержит: несколько маршрутов; по меньшей мере один малошумящий усилитель (LNA), причем выход по меньшей мере одного LNA выполнен с возможностью соединения с маршрутом из нескольких маршрутов и усиления сигналов луча восходящей линии связи в соответствии с распределением пропускной способности между прямым трафиком, от по меньшей мере одного терминала узла доступа на несколько пользовательских терминалов, и обратным трафиком, от нескольких пользовательских терминалов на по меньшей мере один терминал узла доступа, заданным определением кадра, причем определение кадра включает несколько временных интервалов для кадра; и по меньшей мере один усилитель высокой мощности (HPA), причем вход по меньшей мере одного НРА выполнен с возможностью соединения с маршрутом из нескольких маршрутов и усиления сигналов луча нисходящей линии связи в соответствии с распределением пропускной способности между прямым трафиком и обратным трафиком, заданным определением кадра, и причем определение кадра указывает конфигурацию по меньшей мере одного маршрута из нескольких маршрутов как прямого маршрута для по меньшей мере одного временного интервала в кадре и конфигурацию по меньшей мере одного маршрута как обратного маршрута для по меньшей мере одного другого временного интервала в кадре.
[17] Варианты осуществления такого спутника связи могут включать один или несколько из следующих признаков. Спутник связи дополнительно содержит одну или несколько сетей формирования луча, выполненных с возможностью соединения выхода по меньшей мере одного LNA с маршрутом из нескольких маршрутов и соединения входа по меньшей мере одного НРА с маршрутом из нескольких маршрутов. Спутник связи дополнительно содержит фазированную решетку из излучающих элементов антенны, причем вход по меньшей мере одного LNA выполнен с возможностью соединения с выходом излучающего элемента антенны фазированной решетки. Спутник связи дополнительно содержит фазированную решетку из излучающих элементов антенны и по меньшей мере один фильтр подавления гармоник, причем выход по меньшей мере одного фильтра подавления гармоник выполнен с возможностью соединения с входом излучающего элемента антенны фазированной решетки, и выход по меньшей мере одного НРА выполнен с возможностью соединения с входом по меньшей мере одного фильтра подавления гармоник.
[18] Пример способа спутниковой связи с прямой ретрансляцией и с топологией звезды с использованием спутника связи, содержащего несколько маршрутов и находящегося в связи с несколькими пользовательскими терминалами и несколькими терминалами узла доступа, причем способ осуществляют на спутнике связи, включает: прием сигналов луча восходящей линии связи; и передачу сигналов луча нисходящей линии связи, причем прием сигналов луча восходящей линии связи и передачу сигналов луча нисходящей линии связи осуществляют в соответствии с распределением пропускной способности между прямым трафиком, с по меньшей мере одного терминала узла доступа на несколько пользовательских терминалов, и обратным трафиком, с нескольких пользовательских терминалов на по меньшей мере один терминал узла доступа, заданным определением кадра, причем определение кадра включает несколько временных интервалов для кадра, и причем определение кадра указывает конфигурацию по меньшей мере одного маршрута из нескольких маршрутов как прямого маршрута для по меньшей мере одного временного интервала в кадре и конфигурацию по меньшей мере одного маршрута как обратного маршрута для по меньшей мере одного другого временного интервала в кадре.
[19] В некоторых примерах спутник связи может быть выполнен с возможностью предоставления услуги связи посредством одной или нескольких антенн в сборе согласно различным собственным диаграммам направленности антенны, причем каждая собственная диаграмма направленности антенны может относиться к комбинации из собственных диаграмм направленности излучающих элементов для каждого из множества излучающих элементов соответствующей антенны в сборе в заданном рабочем состоянии. Такие антенны в сборе могут содержать облучающую решетку в сборе (например, фазированную решетку из излучающих элементов антенны), отражатель и привод, подсоединенный между облучающей решеткой в сборе и отражателем. Отражатель может иметь фокальное пятно или фокальную область, в которой концентрируются радиочастотные (РЧ) сигналы при приеме из удаленного источника. Облучающая решетка в сборе может иметь множество излучающих элементов антенны для передачи сигналов, связанных с услугой связи, и отражатель может быть выполнен с возможностью отражения сигналов, передаваемых между облучающей решеткой в сборе и одним или несколькими целевыми устройствами (например, пользовательскими терминалами и/или терминалами узла доступа). Привод может представлять собой линейный привод, имеющий регулируемую длину, или может, в ином случае, обеспечивать регулирование относительного расстояния между облучающей решеткой в сборе и отражателем.
[20] Облучающая решетка в сборе может быть расположена (например, с помощью линейного привода) в области между фокальной областью и поверхностью отражателя для работы в качестве расфокусированной системы, причем РЧ-сигналы из удаленного источника облучают множество излучающих элементов антенны. За счет регулирования положения отражателя относительно облучающей решетки в сборе с перемещением из первого расфокусированного рабочего состояния во второе расфокусированное рабочее состояние, спутник может, таким образом, предоставлять услугу связи согласно различным собственным диаграммам направленности антенны для соответствующей антенны в сборе. Адаптация собственных диаграмм направленности антенны за счет частичного изменения расфокусированного рабочего состояния может повысить универсальность спутника связи посредством поддержки дополнительной возможности регулировки при обеспечении желаемой зоны покрытия, характеристик пользовательского луча, рабочего орбитального положения или других аспектов, связанных с покрытием.
[21] В вышеизложенном описании довольно широко представлены признаки и технические преимущества примеров в соответствии с настоящим изобретением, чтобы можно было лучше понять последующее подробное описание. Дополнительные признаки и преимущества будут описаны ниже. Раскрытые концепция и конкретные примеры могут быть легко использованы в качестве основы для модификации или разработки других конструкций для достижения тех же целей настоящего изобретения. Такие эквивалентные конструкции не выходят за рамки прилагаемой формулы изобретения. Характеристики концепций, раскрытых в настоящем документе, как их организация, так и способ работы, а также связанные с ними преимущества будут лучше поняты из следующего описания при его рассмотрении в сочетании с прилагаемыми фигурами. Каждая из фигур предоставлена только в целях иллюстрации и описания, а не в качестве определения границ формулы изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
[22] Дополнительное понимание характеристик и преимуществ настоящего изобретения может быть получено, если обратиться к следующим графическим материалам. На прилагаемых фигурах подобные компоненты или элементы могут иметь одинаковый номер ссылки. Также различные компоненты одинакового типа можно различать, добавляя к номеру ссылки дефис и дополнительный символ, который проводит различие между подобными компонентами. Если в описании использован только основной номер ссылки, описание применимо к любому из подобных компонентов с таким же основным номером ссылки независимо от дополнительного номера ссылки.
[23] На фиг. 1А показана схема системы спутниковой связи, которая поддерживает гибкое формирование луча для спутниковой связи, в соответствии с аспектами настоящего изобретения;
[24] на фиг. 1В изображена антенна в сборе спутника связи, которая поддерживает гибкое формирование луча для спутниковой связи, в соответствии с аспектами настоящего изобретения;
[25] на фиг. 1С изображена облучающая решетка в сборе антенны в сборе, которая поддерживает гибкое формирование луча для спутниковой связи, в соответствии с аспектами настоящего изобретения;
[26] на фиг. 2A-2D изображены примеры антенных характеристик для антенны в сборе, имеющей облучающую решетку в сборе, расположенную в фокальной области профилированного отражателя, в соответствии с аспектами настоящего изобретения;
[27] на фиг. 3A-3D изображены примеры антенных характеристик для антенны в сборе, имеющей облучающую решетку в сборе, работающую в расфокусированном положении, в соответствии с аспектами настоящего изобретения;
[28] на фиг. 4А и 4В изображен пример формирования луча для формирования зон покрытия узкого луча из зоны покрытия собственной диаграммы направленности антенны, обеспечиваемой антенной в сборе, работающей в расфокусированном состоянии, в соответствии с аспектами настоящего изобретения;
[29] на фиг. 5А-5Е изображен пример местоположений зон покрытия узкого луча обслуживаемой зоны покрытия в течение разных временных интервалов услуги связи в соответствии с аспектами настоящего изобретения;
[30] на фиг. 6 показан иллюстративный кадр переключения луча в соответствии с аспектами настоящего изобретения;
[31] на фиг. 7 показана структурная схема части приведенной в качестве примера спутниковой архитектуры в соответствии с аспектами настоящего изобретения;
[32] на фиг. 8 показана структурная схема одной поляризации приведенной в качестве примера сети формирования приемного луча в соответствии с аспектами настоящего изобретения;
[33] на фиг. 9 показана структурная схема одной поляризации приведенной в качестве примера сети формирования передающего луча в соответствии с аспектами настоящего изобретения;
[34] на фиг. 10 показана структурная схема иллюстративной системы для наземного формирования луча для передачи сигналов прямой линии связи в соответствии с аспектами настоящего изобретения;
[35] на фиг. 11 показана структурная схема иллюстративной системы для наземного формирования луча для приема сигналов обратной линии связи в соответствии с аспектами настоящего изобретения;
[36] на фиг. 12 показана структурная схема системы, которая использует приведенный в качестве примера процессор весовых коэффициентов луча;
[37] на фиг. 13А-13С изображен пример спутника связи, имеющего K=4 маршрута, в соответствии с аспектами настоящего изобретения;
[38] на фиг. 14 изображен пример процесса поддержки спутниковой связи в соответствии с аспектами настоящего изобретения;
[39] на фиг. 15А показано иллюстративное синхронизированное распределение временных интервалов в соответствии с аспектами настоящего изобретения;
[40] на фиг. 15В показана иллюстративная таблица определения временных интервалов и иллюстративные маршруты временных интервалов в соответствии с аспектами настоящего изобретения;
[41] на фиг. 16А показано иллюстративное чередующееся распределение временных интервалов в соответствии с аспектами настоящего изобретения;
[42] на фиг. 16В показана иллюстративная таблица определения временных интервалов и иллюстративные маршруты временных интервалов в соответствии с аспектами настоящего изобретения;
[43] на фиг. 17А показано иллюстративное чередующееся распределение временных интервалов в соответствии с аспектами настоящего изобретения;
[44] на фиг. 17В показана иллюстративная таблица определения временных интервалов и иллюстративные маршруты временных интервалов в соответствии с аспектами настоящего изобретения;
[45] на фиг. 18А показано иллюстративное распределение выделенных маршрутов в соответствии с аспектами настоящего изобретения;
[46] на фиг. 18В показана иллюстративная таблица определения временных интервалов и иллюстративные маршруты временных интервалов в соответствии с аспектами настоящего изобретения;
[47] на фиг. 18С показана иллюстративная таблица определения временных интервалов в соответствии с аспектами настоящего изобретения;
[48] на фиг. 18D показана иллюстративная таблица определения временных интервалов в соответствии с аспектами настоящего изобретения;
[49] на фиг. 18Е показаны иллюстративные маршруты временных интервалов в соответствии с аспектами настоящего изобретения;
[50] на фиг. 19 показан иллюстративный график зависимости количества необходимых терминалов узла доступа от количества распределенных прямых маршрутов в соответствии с аспектами настоящего изобретения;
[51] на фиг. 20А показаны иллюстративные не совпадающие обслуживаемые зоны покрытия прямой и обратной линий связи в соответствии с аспектами настоящего изобретения;
[52] на фиг. 20В показаны иллюстративные маршруты временных интервалов в соответствии с аспектами настоящего изобретения;
[53] на фиг. 21А показана иллюстративная схема переключения луча одного луча для времен пребывания во временном интервале кадра переключения луча в соответствии с аспектами настоящего изобретения;
[54] на фиг. 21В показана иллюстративная таблица времен пребывания во временном интервале в соответствии с аспектами настоящего изобретения;
[55] на фиг. 21С показан иллюстративный кадр переключения луча в соответствии с аспектами настоящего изобретения;
[56] на фиг. 22А показаны иллюстративные местоположения терминала узла доступа и местоположения пользовательского узкого луча в соответствии с аспектами настоящего изобретения;
[57] на фиг. 22В показана иллюстративная таблица терминалов узла доступа в соответствии с аспектами настоящего изобретения;
[58] на фиг. 22С показаны иллюстративные размещения местоположений терминала узла доступа в соответствии с аспектами настоящего изобретения;
[59] на фиг. 23 показана упрощенная схема иллюстративной системы спутниковой связи в соответствии с аспектами настоящего изобретения;
[60] на фиг. 24А-24Е изображены изменения зон покрытия собственной диаграммы направленности антенны, которые могут поддерживаться антенной в сборе, в соответствии с аспектами настоящего изобретения;
[61] на фиг. 25A-25D изображены спутники связи, которые поддерживают регулирование относительного положения между облучающей решеткой в сборе и отражателем для поддержки изменения собственных диаграмм направленности антенны, в соответствии с аспектами настоящего изобретения;
[62] на фиг. 26A-26F изображены примеры спутников связи, имеющих антенны в сборе с разными типами приводов, которые могут поддерживать изменения собственных диаграмм направленности антенны, в соответствии с аспектами настоящего изобретения;
[63] на фиг. 27 изображена структурная схема спутника связи, который поддерживает предоставление услуги связи согласно множеству собственных диаграмм направленности антенны, в соответствии с аспектами настоящего изобретения;
[64] на фиг. 28 показана структурная схема контроллера спутника, который поддерживает предоставление услуги связи согласно множеству собственных диаграмм направленности антенны, в соответствии с аспектами настоящего изобретения;
[65] на фиг. 29 показана структурная схема устройства управления услуги связи, которое поддерживает предоставление услуги связи согласно множеству собственных диаграмм направленности антенны, в соответствии с аспектами настоящего изобретения;
[66] на фиг. 30 показана структурная схема контроллера 3005 услуги связи, который поддерживает предоставление услуги связи согласно множеству собственных диаграмм направленности антенны, в соответствии с аспектами настоящего изобретения; и
[67] на фиг.31 изображена блок-схема примера способа, который поддерживает предоставление услуги связи посредством спутника связи согласно множеству собственных диаграмм направленности антенны, в соответствии с аспектами настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[68] Спутник связи может быть выполнен с возможностью предоставления услуги связи между наземными целевыми устройствами (например, терминалами), которые могут быть стационарными (например, установленными в месте постоянной установки, перемещенными из одного места фиксированной установки на другое и т.д.) или мобильными (например, установленными на транспортном средстве, корабле, самолете и т.д.). Услуга связи может включать, например, услугу двустороннего сетевого доступа между терминалам узла доступа и пользовательскими терминалами. Для поддержки услуги связи одна или несколько антенн в сборе спутника связи могут быть выполнены с возможностью передачи сообщений нисходящей линии связи (например, на пользовательские терминалы или терминалы узла доступа), приема сообщений восходящей линии связи (например, с пользовательских терминалов или терминалов узла доступа), или как передачи сообщений нисходящей линии связи, так и приема сообщений восходящей линии связи (например, при работе в качестве приемопередатчика).
[69] Антенны в сборе спутника связи могут содержать облучающую решетку в сборе, такую как фазированные решетки из излучающих элементов антенны, которая может использоваться для нацеливания сформированных узких лучей на желаемые зоны покрытия узкого луча (например, ячейки) на заданной территории покрытия системы (например, зоны с высокой плотностью населения в Северной Америке). Сформированные узкие лучи могут быть сформированы из передач и/или приемов посредством множества излучающих элементов антенны и использовать фазовые и амплитудные характеристики передач и/или приемов для обеспечения двунаправленной передачи и приема, связанных с каждым из сформированных узких лучей.
[70] Согласно примерам настоящего изобретения сформированные узкие лучи могут переключаться от местоположения к местоположению согласно весовым векторам набора весовых коэффициентов формирования луча и определениям временного интервала переключения луча, включенным в определение кадра переключения луча. Определения временного интервала переключения луча могут включать связанные времена пребывания и коэффициенты усиления маршрута для всех узких лучей в течение одного временного интервала. Определения временного интервала переключения луча, включенные в определение кадра переключения луча, могут автоматически повторяться до тех пор, пока не будет принято новое определение кадра переключения луча или не будет сообщено о прерывании, обеспечивая возможность осуществления динамических изменений местоположений обслуживаемой зоны покрытия нисходящей линии связи, обслуживаемой зоны покрытия восходящей линии связи и зоны покрытия узкого луча.
[71] Облучающая решетка в сборе может иметь несколько излучающих элементов для передачи сигналов (например, сигналов, связанных с услугой связи, диагностических и/или конфигурационных сигналов для спутника связи и т.д.). Каждый излучающий элемент облучающей решетки в сборе может быть связан с соответствующей собственной диаграммой направленности излучающего элемента (например, собственным парциальным лучом, формирующим контурную диаграмму направленности), которая может обеспечивать зону покрытия с проецируемой собственной диаграммой направленности излучающего элемента (например, проецируемой на поверхность земли, плоскость и/или объем после отражения от отражателя). Несколько зон покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента для облучающей решетки в сборе антенны в сборе могут называться собственной диаграммой направленности антенны.
[72] Различные характеристики собственных диаграмм направленности антенны могут быть желательны для разных рабочих условий. Например, с зонами покрытия с более широкой собственной диаграммой направленности излучающего элемента большее количество излучающих элементов антенны облучающей решетки в сборе могут быть способны поддерживать конкретную зону покрытия узкого луча. Более того, более широкие собственные диаграммы направленности излучающих элементов также могут позволять каждому излучающему элементу антенны облучающей решетки в сборе поддерживать большее количество сформированных узких лучей. Однако более широкие собственные диаграммы направленности излучающих элементов могут иметь более низкую плотность мощности излучения, и, таким образом, может быть желательно использовать более узкие собственные диаграммы направленности излучающих элементов в некоторых случаях. В некоторых примерах желаемая собственная диаграмма направленности антенны может быть по меньшей мере частично основана на орбитальном положении спутника связи.
[73] Согласно аспектам настоящего изобретения антенна в сборе спутника связи может поддерживать работу на одной из нескольких собственных диаграмм направленности антенны. Например, спутник связи может предоставлять услугу связи согласно первой собственной диаграмме направленности антенны в сборе, и привод, связанный с антенной в сборе, может быть впоследствии отрегулирован для обеспечения второй собственной диаграммы направленности антенны той же антенны в сборе. После регулирования привода спутник связи может, таким образом, предоставлять услугу связи согласно второй собственной диаграмме направленности антенны, отличающейся от первой собственной диаграммы направленности антенны. В различных примерах вторая собственная диаграмма направленности антенны может быть связана с другим размером зоны покрытия собственной диаграммы направленности антенны, другим размером зоны покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента (например, шириной луча собственной диаграммы направленности излучающего элемента) и/или положением, другой степенью перекрытия зон покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента, другим размером узкого луча (например, шириной луча), другим размером и/или положением зоны покрытия узкого луча, другой степенью перекрытия узких лучей, другими наборами весовых коэффициентов формирования луча или любым их сочетанием, которые отличаются от таковых у первой собственной диаграммы направленности антенны.
[74] В некоторых примерах антенна в сборе спутника связи может содержать облучающую решетку в сборе, отражатель и привод, подсоединенный между облучающей решеткой в сборе и отражателем. Отражатель может быть профилированным таким образом, чтобы иметь фокальную область (например, фокальное пятно), и отражатель может быть выполнен с возможностью отражения сигналов, передаваемых между облучающей решеткой в сборе и одним или несколькими целевыми устройствами (например, терминалами узла доступа и/или пользовательскими терминалами). Привод может, например, включать линейный привод, который обеспечивает изменение длины, тем самым обеспечивая изменение в относительном положении между облучающей решеткой в сборе и отражателем (например, другое положение относительно фокальной области отражателя). В некоторых примерах спутник связи может содержать как линейный привод, так и второй привод для обеспечения дополнительной степени свободы между облучающей решеткой в сборе и отражателем. В таких примерах второму приводу может быть отдана команда на инициацию изменения в относительном положении между облучающей решеткой в сборе и отражателем относительно оси, отличающейся от оси линейного привода, причем такое изменение в сочетании с регулированием линейного привода обеспечивает изменение собственной диаграммы направленности антенны.
[75] Облучающая решетка в сборе может быть функционально расположена между поверхностью отражателя и фокальной областью отражателя (например, в расфокусированном положении). В некоторых примерах привод может обеспечивать регулирование относительного расстояния между отражателем и облучающей решеткой в сборе спутника связи (например, с помощью линейного привода), который может, в свою очередь, поддерживать работу на одной из нескольких собственных диаграмм направленности антенны. В некоторых примерах после изменения в относительном положении между облучающей решеткой в сборе и отражателем другой набор весовых коэффициентов формирования луча может быть применен в качестве части второй собственной диаграммы направленности антенны (например, для адаптации размера и/или положения зон покрытия узкого луча, для адаптации степени перекрытия среди множества зон покрытия узкого луча, для адаптации набора излучающих элементов антенны облучающей решетки в сборе, используемых для одного или нескольких узких лучей спутника, и т.д.).
[76] Согласно настоящему документу термин «фокальная область» относится к одно-, двух-или трехмерным областям перед отражателем (например, сферическим отражателем или параболическим отражателем), в которых отражатель отражает электромагнитную энергию, полученную с конкретного направления. В идеальном параболическом отражателе фокальная область представляет собой одно пятно в случае высокочастотной границы. Оно часто называется «геометрооптическим» фокальным пятном для идеального параболического отражателя. При реализации в реальных условиях поверхности даже самых продвинутых отражателей содержат неточности, искажения и отклонения от профиля идеальной поверхности. Несогласованные неточности, искажения или отклонения на поверхности отражателя любого существенного размера могут привести к распределению фокальных пятен по двух- или трехмерной фокальной области. Аналогично, в случае сферического отражателя, в котором идеальная поверхность приводит к ряду фокальных пятен вместо одного фокального пятна, неточности, искажения или отклонения на поверхности реальных сферических отражателей, отличающихся от идеальной сферической поверхности, приводят к трехмерному распространению линейной фокальной области. В некоторых вариантах осуществления фокальная область, связанная с отражателем, определяется на основании лучей, которые находятся на осевом направлении отражателя или параллельны оптической оси. В других вариантах осуществления фокальная область может быть определена относительно опорного направления, смещенного относительно осевого направления отражателя. Система из двух или более отражателей также может облучаться фазированной решеткой с помощью системы, имеющей фокальную область.
[77] В рабочем порядке размещение облучающей решетки в сборе между поверхностью профилированного отражателя и фокальной областью профилированного отражателя (например, облучающая решетка в сборе, имеющая опорную поверхность отверстий апертуры излучающего элемента антенны, расположенных между профилированным отражателем и фокальной областью вдоль опорной оси отражателя, и т.д.) соответствует расфокусированному положению. Такое расположение может привести к более широкой собственной диаграмме направленности излучающего элемента (например, более широкой собственной ширине луча излучающего элемента), чем в случае, когда облучающая решетка в сборе расположена в фокальной области профилированного отражателя, что может повысить универсальность при формированных сформированных узких лучей с помощью нескольких собственных диаграмм направленности излучающих элементов.
[78] Возможны различные другие конфигурации для обеспечения изменения собственной диаграммы направленности антенны для предоставления услуги связи. Например, антенна в сборе может содержать более одного отражателя, и один или несколько приводов могут быть расположены между облучающей решеткой в сборе и одним из отражателей и/или между первым отражателем и вторым отражателем. В некоторых примерах отражатель может иметь свой собственный привод, который может изменять характеристики отражения отражателя (например, изменять местоположение фокальной области, изменять фокальную область с переходом из одномерной фокальной области в двухмерную область, изменять с переходом от одного фокального пятна к нескольким фокальным пятнам, изменять форму фокальной области и т.д.). Дополнительно или альтернативно облучающая решетка в сборе может содержать привод, который может обеспечивать изменение положения и/или ориентации одного или нескольких излучающих элементов облучающей решетки в сборе (например, изменение облучающей решетки в сборе с переходом от нахождения апертур излучающего элемента на плоской поверхности к нахождению апертур излучающего элемента на дугообразной или сферической поверхности, перемещение поднабора апертур излучающего элемента относительно другого поднабора апертур излучающего элемента, расширение или сужение диаграммы направленности излучающих элементов и т.д.). В различных примерах антенна в сборе может содержать любое сочетание описанных приводов в сборе для обеспечения различных изменений собственной диаграммы направленности антенны для адаптации услуги связи.
[79] Приводу спутника связи различными способами может быть отдана команда на обеспечение регулирования собственной диаграммы направленности антенны в сборе. Например, центральный контроллер или центральный оператор (например, устройство управления услуги связи) может обеспечивать указание регулирования спутника связи посредством беспроводной сигнальной информации, принимаемой на спутнике связи. В некоторых примерах контроллер спутника связи сам может отдавать команду на изменение. Отдача на привод команды на регулирование может включать обеспечение указания нового положения привода, отличия в относительном расстоянии между отражателем и облучающей решеткой в сборе, желаемого положения отражателя, желаемого положения облучающей решетки в сборе, длины привода, параметра новой собственной диаграммы направленности антенны, справочного значения, связанного с новой собственной диаграммой направленности антенны, или любого другого подходящего параметра или указания.
[80] В некоторых примерах отдача команды на регулирование собственной диаграммы направленности антенны может быть инициирована орбитальным положением или изменением в орбитальном положении спутника связи (например, развернутым орбитальным положением или путем, отличающимся от расчетного положения, смещением относительно желаемого положения или пути с течением времени и т.д.) или, в ином случае, основана на них. В некоторых примерах эта гибкость может позволить создать антенну в сборе без предварительных знаний о развернутом орбитальном положении, без предварительных знаний о желаемой обслуживаемой зоне покрытия и/или позволить создать ее для поддержки работы в множестве орбитальных положений или обслуживаемых зон покрытия. Соответственно, после развертывания в конкретном орбитальном положении такой антенне в сборе может быть отдана команда на обеспечение собственной диаграммы направленности антенны, которая поддерживает услугу связи в желаемой обслуживаемой зоне покрытия, согласно развернутому орбитальному положению. Дополнительно или альтернативно на спутник связи может быть отдана команда на перемещение в другое орбитальное положение (например, другую орбитальную позицию) вместе с командой на регулирование собственной диаграммы направленности антенны и предоставление услуги связи из нового орбитального положения. В некоторых примерах отдача команды на регулирование собственной диаграммы направленности антенны может быть инициирована по меньшей мере частично на основании различных других условий, таких как уровень трафика связи, связанного с услугой связи, относительные уровни трафика между множеством сформированных узких лучей, характеристики качества сигнала (например, уровень сигнала, отношение сигнал/шум (SNR), отношение сигнал/смесь помехи с шумом (SINR), характеристики качества сигнала собственной диаграммы направленности излучающего элемента, характеристики качества сигнала узкого луча и т.д.), перебой в работе или другой отказ одного из нескольких излучающих элементов антенны, перебой в работе (например, потеря связи), присоединение (например, инициация связи), или изменение обслуживания одного или нескольких терминалов узла доступа, тепловое расширение и/или другое искажение, которое изменяет относительное положение между облучающей решеткой в сборе и отражателем и т.д.
[81] В описании представлены примеры, которые не следует рассматривать как ограничивающие объем, область применения или конфигурацию вариантов осуществления принципов, описанных в настоящем документе. Скорее, в следующем описании для специалистов в данной области техники будет приведено описание для реализации вариантов осуществления принципов, описанных в настоящем документе. Различные изменения могут быть внесены в функцию и расположение элементов.
[82] Таким образом, в различных вариантах осуществления могут быть опущены, заменены или добавлены различные процедуры или компоненты в зависимости от обстоятельств. Например, следует понимать, что способы могут быть выполнены в порядке, отличающемся от описанного, и что различные этапы могут быть добавлены, опущены или скомбинированы. Кроме того, аспекты и элементы, описанные относительно определенных вариантов осуществления, могут быть скомбинированы в различных других вариантах осуществления. Следует понимать, что следующие системы, способы, устройства и программное обеспечение по отдельности или совместно могут представлять собой компоненты большей системы, причем другие процедуры могут преобладать над ними или иным образом менять их применение.
[83] На фиг. 1А показана схема системы 100 спутниковой связи, которая поддерживает гибкое формирование луча для спутниковой связи, в соответствии с аспектами настоящего изобретения. В системе 100 спутниковой связи может использоваться несколько сетевых архитектур, состоящих из космического сегмента 101 и наземного сегмента 102. Космический сегмент может содержать один или несколько спутников 120 связи. Наземный сегмент может содержать один или несколько пользовательских терминалов 150, один или несколько терминалов 130 узла доступа (например, межсетевых терминалов), а также сетевых устройств 141, таких как центры управления сетью (NOC), а также центры управления спутником и межсетевыми терминалами. Терминалы системы 100 спутниковой связи (например, терминалы 130 узла доступа) могут быть соединены друг с другом и/или с одной или несколькими сетями 140 посредством многосвязной сети, звездообразной сети или подобного.
[84] Спутник 120 связи может представлять собой спутник связи любого подходящего типа, выполненный с возможностью беспроводной связи с одним или несколькими терминалами 130 узла доступа и одним или несколькими пользовательскими терминалами 150. В некоторых примерах спутник 120 связи может быть развернут на геостационарной орбите, вследствие чего его орбитальное положение относительно наземных устройств является относительно неподвижным или неподвижным в пределах рабочих допусков или другого орбитального окна (например, в орбитальной позиции). В других примерах спутник 120 связи может работать на любой подходящей орбите (например, низкой околоземной орбите (LEO), средней околоземной орбите (МЕО) и т.д.). В некоторых примерах спутник 120 связи может иметь неопределенное орбитальное положение, которое может быть связано со спутником 120 связи, разработанным перед определением развертывания орбитальной позиции, развернутым в одном из ряда возможных орбитальных положений (например, орбитальной позиции, имеющей ряд орбитальных положений, или развернутым в одной из набора орбитальных позиций), рядом орбитальных путей и/или смещающимся с течением времени после развертывания в непредусмотренном орбитальном положении и/или орбитальном пути. В различных примерах задача спутника 120 связи может быть изменена (например, для перемещения на другую геостационарную орбитальную позицию, для регулировки с переходом на другой орбитальный путь LEO или МЕО и т.д.), причем для такого изменения задачи может быть отдана команда самим спутником 120 связи и/или команда может быть отдана сигналами, принятыми на спутнике 120 связи (например, от терминала 130 узла доступа, от сетевого устройства 141 и т.д.).
[85] Спутник 120 связи может использовать антенну в сборе 121, такую как фазированная антенная решетка в сборе, антенна с отражателем, снабженным фазированной решеткой (PAFR), или любой другой механизм, известный в области техники для передачи и/или приема сигналов услуги связи. Спутник 120 связи может принимать сигналы 132 прямой восходящей линии связи от одного или нескольких терминалов 130 узла доступа и выдавать соответствующие сигналы 172 прямой нисходящей линии связи на один или несколько пользовательских терминалов 150. Спутник 120 связи также может принимать сигналы 173 обратной восходящей линии связи от одного или нескольких пользовательских терминалов 150 и пересылать соответствующие сигналы 133 обратной нисходящей линии связи на один или несколько терминалов 130 узла доступа. Множество методик модуляции и кодирования при передаче на физическом уровне могут использоваться спутником 120 связи для передачи сигналов между терминалами 130 узла доступа и пользовательскими терминалами 150 (например, адаптивное кодирование и модуляция (АСМ) и т.д.).
[86] В некоторых вариантах осуществления схема множественного доступа с разделением по времени с несколькими частотами (MF-TDMA) используется для сигналов 132 прямой восходящей линии связи и сигналов 173 обратной восходящей линии связи, обеспечивая эффективную потовую передачу трафика, при этом поддерживая гибкость при распределении пропускной способности среди пользовательских терминалов 150. В этих вариантах осуществления распределяется несколько частотных каналов, которые могут быть фиксированными, или которые могут быть распределены более динамическим образом. Схема множественного доступа с временным разделением (TDMA) также может использоваться в каждом частотном канале. В этой схеме каждый частотный канал может быть разделен на несколько временных интервалов, которые могут быть закреплены за соединением (например, за конкретным пользовательским терминалом 150). В других вариантах осуществления, один или несколько сигналов 132 прямой восходящей линии связи и сигналов 173 обратной восходящей линии связи могут быть настроены с использованием других схем, таких как множественный доступ с частотным разделением (FDMA), множественный доступ с ортогональным частотным разделением (OFDMA), множественный доступ с кодовым разделением (CDMA) или любого количества гибридных схем или других схем, известных из уровня техники. В различных вариантах осуществления методики физического уровня могут быть одинаковыми для каждого из сигналов 132, 133, 172 и 173, или некоторые из сигналов могут использовать другие методики физического уровня, отличающиеся для других сигналов.
[87] Антенна в сборе 121 может поддерживать связь посредством одного или нескольких сформированных узких лучей 125, которые могут в ином случае называться обслуживающими лучами, лучами спутника или любыми другими подходящими терминами. Сигналы могут передаваться посредством антенны в сборе 121 для формирования пространственной диаграммы направленности электромагнитного излучения узких лучей 125. Узкий луч 125 может использовать одну несущую, т.е. одну частоту или диапазон смежных частот для узкого луча. В некоторых примерах узкий луч 125 может быть предназначен для поддержки только пользовательских терминалов 150, в случае чего узкий луч 125 может называться пользовательским узким лучом или пользовательским лучом (например, пользовательский узкий луч 125-а). Например, пользовательский узкий луч 125-а может быть предназначен для поддержки одного или нескольких сигналов 172 прямой нисходящей линии связи и/или одного или нескольких сигналов 173 обратной восходящей линии связи между спутником 120 связи и пользовательскими терминалами 150. В некоторых примерах узкий луч 125 может быть предназначен для поддержки только терминалов 130 узла доступа, в случае чего узкий луч 125 может называться узким лучом узла доступа, лучом узла доступа или лучом шлюза (например, узкий луч 125-b узла доступа). Например, узкий луч 125-b узла доступа может быть предназначен для поддержки одного или нескольких сигналов 132 прямой восходящей линии связи и/или одного или нескольких сигналов 133 обратной нисходящей линии связи между спутником 120 связи и терминалами 130 узла доступа. В других примерах узкий луч 125 может быть предназначен для обслуживания как пользовательских терминалов 150, так и терминалов 130 узла доступа, и, таким образом, узкий луч 125 может поддерживать любое сочетание сигналов 172 прямой нисходящей линии связи, сигналы 173 обратной восходящей линии связи, сигналов 132 прямой восходящей линии связи и/или сигналов 133 обратной нисходящей линии связи между спутником 120 связи и пользовательскими терминалами 150 и терминалами 130 узла доступа.
[88] Узкий луч 125 может поддерживать услугу связи между целевыми устройствами (например, пользовательскими терминалами 150 и/или терминалами 130 узла доступа) в зоне 126 покрытия узкого луча. Зона 126 покрытия узкого луча может быть определена площадью диаграммы направленности электромагнитного излучения связанного узкого луча 125, которая проецируется на землю или некоторую другую опорную поверхность, причем мощность сигнала (например, SNR, SINR и т.д.) узкого луча 125 превышает пороговое значение. Зона 126 покрытия узкого луча может охватывать любую подходящую обслуживаемую зону (например, круглую, эллиптическую, шестиугольную, местную, региональную, национальную и т.д.) и может поддерживать услугу связи с любым количеством целевых устройств, расположенных в зоне 126 покрытия узкого луча (которые могут включать целевые устройства, расположенные в пределах связанного узкого луча 125, но необязательно на опорной поверхности зоны 126 покрытия узкого луча, например терминалы на борту летательного аппарата или подводные терминалы).
[89] В некоторых примерах спутник 120 связи может поддерживать несколько сформированных узких лучей 125, охватывающих соответствующие зоны 126 покрытия узкого луча, каждая из которых может перекрываться со смежными зонами 126 покрытия узкого луча или может не перекрываться с ними. Например, спутник 120 связи может поддерживать обслуживаемую зону покрытия (например, региональную зону покрытия, национальную зону покрытия и т.д.), сформированную за счет сочетания любого количества (например, десятков, сотен, тысяч и т.д.) зон 126 покрытия узкого луча. Спутник 120 связи может поддерживать услугу связи посредством одной или нескольких частотных полос и любого количества их участков полос. Например, спутник 120 связи может поддерживать операции в Ku-, K-, или Ka-диапазонах, С-диапазоне, Х-диапазоне, S-диапазоне, L-диапазоне, V-диапазоне и т.п. Международного союза электросвязи (ITU).
[90] Обслуживаемая зона покрытия в широком смысле может быть образована как зона покрытия, из которой и/или в которой либо наземный источник передачи, либо наземный приемник может участвовать в (например, передавать и/или принимать связанные сигналы) предоставлении услуги связи посредством спутника 120 связи, и может быть образована множеством зон 126 покрытия узкого луча. В некоторых системах обслуживаемые зоны покрытия для каждой линии связи (например, зона покрытия прямой восходящей линии связи, зона покрытия прямой нисходящей линии связи, зона покрытия обратной восходящей линии связи и/или зона покрытия обратной нисходящей линии связи) могут быть разными. Хотя обслуживаемая зона покрытия может быть активной,  только когда спутник 120 связи находится в эксплуатации (например, на обслуживающей орбите), спутник 120 связи может иметь (например, выполнен так, чтобы иметь) собственную диаграмму направленности антенны, которая основана, например, на физических компонентах антенны в сборе 121 и их относительных положениях. Собственная диаграмма направленности антенны спутника 120 связи может относиться к распределению энергии относительно антенны в сборе 121 спутника (например, энергии, передаваемой от антенны в сборе 121, и/или принимаемой ею).
[91] В некоторых обслуживаемых зонах покрытия смежные зоны 126 покрытия узкого луча могут иметь некоторую степень перекрытия. В некоторых примерах может использоваться многоцветная (например, двух-, трех- или четырехцветная) схема повторного использования, причем «цвет» относится к сочетанию ортогональных ресурсов связи (например, частотных ресурсов, поляризации и т.д.). В примере четырехцветной схемы за каждой из нескольких перекрывающихся зон 126 покрытия узкого луча может быть закреплен один из четырех цветов, и каждому цвету может быть выделено уникальное сочетание частоты (например, диапазон или диапазоны частот, один или несколько каналов и т.д.) и/или поляризация сигнала (например, круговая поляризация правого вращения (RHCP), круговая поляризация левого вращения (LHCP) и т.д.). За счет закрепления различных цветов за соответствующими зонами 126 покрытия узкого луча, которые имеют перекрывающиеся участки, можно добиться относительно небольших взаимных помех между узкими лучами 125, связанными с этими перекрывающимися зонами 126 покрытия узкого луча. Эти сочетания частоты и поляризации антенны соответственно могут быть повторно использованы в повторяющейся неперекрывающейся «четырехцветной» схеме повторного использования. В некоторых примерах желаемая услуга связи может быть предоставлена за счет использования большего или меньшего количества цветов. Дополнительно или альтернативно может использоваться временное разделение среди узких лучей 125 и/или другие методики ослабления помех. Например, узкие лучи 125 могут одновременно использовать одни и те же ресурсы (с той же поляризацией и диапазоном частот), причем ослабление помех осуществляется с помощью методик ослабления помех, таких как АСМ, подавление помех, пространственно-временное кодирование и т.п.
[92] В некоторых примерах спутник 120 связи может быть выполнен в виде спутника с прямой ретрансляцией. В конфигурации с прямой ретрансляцией спутник 120 связи может выполнять преобразование частоты и поляризации принятых сигналов несущей перед повторной передачей сигналов в их пункт назначения. В некоторых примерах спутник 120 связи может поддерживать архитектуру с прямой ретрансляцией без обработки, в которой фазированные антенные решетки используются для создания небольших узких лучей 125 (например, посредством наземного формирования луча (GBBF)). Спутник 120 связи может содержать K общих маршрутов, каждый из которых может быть назначен прямым маршрутом или обратным маршрутом в любой момент времени. Большие отражатели могут облучаться фазированной решеткой из излучающих элементов антенны, давая возможность создавать различные диаграммы направленности узких лучей 125 в рамках, заданных размером отражателя и количеством и расположением излучающих элементов антенны. Отражатели, снабженные фазированной решеткой, могут применяться как для приема сигналов 132, 173 восходящей линии связи или обоих, так и передачи сигналов 133, 172 нисходящей линии связи или обоих.
[93] Спутник 120 связи может работать в нескольких режимах узкого луча с передачей ряда узконаправленных, узких лучей 125, направленных на разные участки земли. Это может обеспечить разбивку пользовательских терминалов 150 по различным узконаправленным, узким лучам 125. Сети формирования луча (BFN), связанные с приемной (Rx) и передающей (Тх) фазированными решетками, могут быть динамическими, обеспечивая возможность частого перемещения местоположений как Тх узких лучей 125 (например, узких лучей 125 нисходящей линии связи), так и Rx узких лучей 125 (например, узких лучей 125 восходящей линии связи). Динамические BFN могут использоваться для быстрого переключения положений как Тх, так и Rx узких лучей 125. BFN может находиться в одной схеме переключения луча (например, как Тх, так и Rx узких лучей 125) в течение периода времени, называемого временем пребывания во временном интервале. Все отдельные временные интервалы могут быть связаны с тем же временем пребывания или разными временами пребывания. Количество Q этих временных интервалов, причем каждый временной интервал связан с потенциально отличающейся схемой расположения Rx и Тх узких лучей, расположено в последовательности, называемой кадром переключения луча. Эти кадры могут повторяться, но также могут быть динамическими и/или изменяющимися во времени. Длительность и местоположение Rx и Тх узких лучей, связанные с временными интервалами переключения луча, также могут изменяться как между кадрами, так и в пределах кадра.
[94] Пользовательские терминалы 150 могут включать любое количество устройств, выполненных с возможностью обмена сигналами со спутником 120 связи, в том числе неподвижные терминалы (например, наземные стационарные терминалы) или мобильные терминалы, такие как терминалы на кораблях, летательных аппаратах, наземных транспортных средствах и т.п. Пользовательский терминал 150 может обмениваться данными и информацией посредством спутника 120 связи, что может предусматривать связь посредством терминала 130 узла доступа с устройством назначения, таким как сетевое устройство 141, или некоторым другим устройством или распределенным сервером, связанным с сетью 140. Пользовательский терминал 150 может обмениваться сигналами согласно множеству методик модуляции и кодирования при передаче на физическом уровне, включая, например, те, которые определены стандартами DVB-S2, WiMAX, LTE и DOCSIS.
[95] Пользовательский терминал 150 может содержать антенну 152 пользовательского терминала, выполненную с возможностью приема сигналов 172 прямой нисходящей линии связи со спутника 120 связи. Антенна 152 пользовательского терминала также может быть выполнена с возможностью передачи сигналов 173 обратной восходящей линии связи на спутник 120 связи. Таким образом, пользовательский терминал 150 может быть выполнен с возможностью осуществления односторонней или двусторонней связи со спутником 120 связи посредством узкого луча 125 (например, пользовательского узкого луча 125-а). В некоторых примерах антенна 152 пользовательского терминала может быть направленной. Например, антенна 152 пользовательского терминала может иметь пиковый коэффициент усиления вдоль основной оси (например, опорного направления антенны), который может быть обеспечен посредством фиксированной конфигурации фокусирующих и/или отражающих элементов и/или посредством формирования луча с электронной настройкой.
[96] Антенна 152 пользовательского терминала может представлять собой часть антенны в сборе 153 пользовательского терминала, которая также может содержать различные крепежные средства для установки спутниковых оконечных антенн. Антенна в сборе 153 пользовательского терминала также может содержать цепи и/или процессоры для преобразования (например, выполнения преобразования частоты, модуляции/демодуляции, мультиплексирования/демультиплексирования, фильтрации, пересылки и т.д.) между радиочастотными (РЧ) сигналами спутниковой связи (например, сигналами 172 прямой нисходящей линии связи и/или сигналами 173 обратной восходящей линии связи) и сигналами 157 связи пользовательского терминала, передаваемыми между антенной 152 пользовательского терминала и приемником 158 пользовательского терминала. Такие цепи и/или процессоры могут быть включены в узел связи антенны, который может называться приемопередающим встроенным узлом (TRIA). Дополнительно или альтернативно приемник 158 пользовательского терминала может содержать цепи и/или процессоры для выполнения различных операций с РЧ-сигналами (например, приема, выполнения преобразования частоты, модуляции/демодуляции, мультиплексирования/демультиплексирования и т.д.). Антенна в сборе 153 пользовательского терминала также может быть известна как блок наружной установки (ODU) спутника, а приемник 158 пользовательского терминала может быть известен как блок внутренней установки (IDU) спутника. В некоторых примерах антенна 152 пользовательского терминала и приемник 158 пользовательского терминала совместно содержат терминал с очень малой апертурой (VSAT), причем антенна 152 пользовательского терминала характеризуется диаметром приблизительно 0,6 метра и мощностью приблизительно 2 ватта. В других вариантах осуществления множество других типов антенн 152 пользовательского терминала может использоваться на пользовательских терминалах 150 для приема сигналов 172 прямой нисходящей линии связи со спутника 120 связи. Каждый из пользовательских терминалов 150 может содержать один пользовательский терминал или, альтернативно, может содержать концентратор или маршрутизатор (не показан), который соединен с несколькими пользовательскими терминалами 150.
[97] Пользовательский терминал 150 может быть соединен посредством проводного или беспроводного соединения 161 с одной или несколькими единицами оборудования (СРЕ) 160 в помещении клиента и может предоставлять услугу доступа к сети (например, доступ к Интернету и т.д.) или другие услуги связи (например, услугу теле- и радиовещания и т.д.) для нескольких СРЕ 160 посредством системы спутниковой связи. Одна или несколько единиц СРЕ 160 могут включать пользовательские устройства, такие как, без ограничения, компьютеры, локальные вычислительные сети, устройства для подключения к Интернету, беспроводные сети, мобильные телефоны, персональные цифровые ассистенты (PDA), другие карманные устройства, нетбуки, портативные компьютеры, планшетные компьютеры, ноутбуки, устройства отображения (например, телевизоры, компьютерные мониторы и т.д.), принтеры и т.п. Одна или несколько единиц СРЕ 160 также могут включать любое оборудование, расположенное в помещениях абонента, включая маршрутизаторы, брандмауэры, коммутаторы, частные автоматические телефонные станции (РВХ), шлюзы для передачи голоса по протоколу IP (VoIP) и т.п. В некоторых примерах пользовательский терминал 150 обеспечивает двустороннюю связь между одной или несколькими единицами СРЕ 160 и сетью (сетями) 140 посредством спутника 120 связи и терминала (терминалов) 130 узла доступа.
[98] Терминал 130 узла доступа может обслуживать сигналы 132 прямой восходящей линии связи и сигналы 133 обратной нисходящей линии связи, передаваемые на спутник 120 связи и от него. Терминалы 130 узла доступа также могут быть известны как наземные станции, шлюзы, межсетевые терминалы или концентраторы. Терминал 130 узла доступа может содержать антенную систему 131 терминала узла доступа и приемник 135 узла доступа. Антенная система 131 терминала узла доступа может быть выполнена с возможностью осуществления двусторонней связи и разработана с подходящей мощностью передачи и чувствительность при приеме для надежной связи со спутником 120 связи. В одном варианте осуществления антенная система 131 терминала узла доступа может содержать параболический отражатель с высоким коэффициентом направленного действия в направлении спутника 120 связи и низким коэффициентом направленного действия в других направлениях. Антенная система 131 терминала узла доступа может иметь множество альтернативных конфигураций и включать такие рабочие параметры, как изоляция высокого уровня между ортогональными поляризациями, высокая эффективность на рабочих частотных полосах, низкий уровень шума и т.п.
[99] Терминал 130 узла доступа может составлять план на трафик, поступающий на пользовательские терминалы 150. Альтернативно планирование может осуществляться в других частях системы 100 спутниковой связи (например, на одном или нескольких сетевых устройствах 141, которые могут включать центры управления сетью (NOC) и/или центры управления шлюзами). Хотя только один терминал 130 узла доступа показан на фиг. 1А, варианты осуществления настоящего изобретения могут быть реализованы в системах спутниковой связи, имеющих множество терминалов 130 узла доступа, каждый из которых может быть соединен друг с другом и/или одной или несколькими сетями 140.
[100] В некоторых системах спутниковой связи может быть ограниченное количество спектров частот, доступных для передачи. Линии связи между терминалами 130 узла доступа и спутником 120 связи могут использовать одинаковые, перекрывающиеся или разные частоты, как и линии связи между спутником 120 связи и пользовательскими терминалами 150. Терминалы 130 узла доступа также могут быть расположены на расстоянии от пользовательских терминалов 150 для упрощения повторного использования частоты.
[101] Спутник 120 связи может связываться с терминалом 130 узла доступа путем передачи сигналов 133 обратной нисходящей линии связи и/или приема сигналов 132 прямой восходящей линии связи посредством одного или нескольких узких лучей 125 (например, узкого луча 125-b узла доступа, который может быть связан с соответствующей зоной 126-b покрытия узкого луча узла доступа). Узкий луч 125-b узла доступа может, например, поддерживать услугу связи для одного или нескольких пользовательских терминалов 150 (например, ретранслируемую спутником 120 связи) или любую другую связь между спутником 120 связи и терминалом 130 узла доступа.
[102] Терминал 130 узла доступа может обеспечивать интерфейс между сетью 140 и спутником 120 связи и может быть выполнен с возможностью приема данных и информации, направляемых между сетью 140 и одним или несколькими пользовательскими терминалами 150. Терминал 130 узла доступа может задавать формат данным и информации для доставки в соответствующие пользовательские терминалы 150. Аналогично терминал 130 узла доступа может быть выполнен с возможностью приема сигналов со спутника 120 связи (например, с одного или нескольких пользовательских терминалов 150), направляемых в пункт назначения, доступ к которому может быть получен посредством сети 140. Терминал 130 узла доступа также может задавать формат принимаемым сигналам для передачи по сети 140.
[103] Сеть (сети) 140 может представлять собой сеть любого типа и может включать, например, Интернет, IP-сеть, Интранет, глобальную вычислительную сеть (WAN), городскую вычислительную сеть (MAN), локальную вычислительную сеть (LAN), виртуальную частную сеть (VPN), виртуальную LAN (VLAN), оптоволоконную сеть, гибридную
оптоволоконную/коаксиальную сеть, кабельную сеть, коммутируемую телефонную сеть общего пользования (PSTN), коммутируемую сеть передачи данных общего пользования (PSDN), мобильную телефонную сеть общего пользования и/или любой другой тип сети, поддерживающий связь между устройствами, как описано в настоящем документе. Сеть (сети) 140 может включать как проводные, так и беспроводные соединения, а также оптические линии связи. Сеть (сети) 140 может соединять терминал 130 узла доступа с другими терминалами узла доступа, которые могут находиться на связи со спутником 120 связи или с другими спутниками.
[104] Одно или несколько сетевых устройств 141 могут быть соединены с терминалом 130 узла доступа и могут управлять аспектами системы 100 спутниковой связи. В различных примерах сетевое устройство 141 может быть расположено в том же месте, что и терминал 130 узла доступа или, в ином случае, рядом с ним, или оно может представлять собой удаленную установку, которая связывается с терминалом 130 узла доступа и/или сетью (сетями) 140 посредством линии (линий) проводной и/или беспроводной связи.
[105] На фиг. 1В изображена антенна в сборе 121 спутника 120 связи, которая поддерживает гибкое формирование луча для спутниковой связи, в соответствии с аспектами настоящего изобретения. Как показано на фиг. 1В, антенна в сборе 121 может содержать облучающую решетку в сборе 127 и отражатель 122, который профилирован таким образом, чтобы иметь фокальную область 123, в которой концентрируются электромагнитные сигналы (например, входящие электромагнитные сигналы 180) при приеме из удаленного источника. Аналогично сигнал, излучаемый облучающей решеткой в сборе 127, расположенной в фокальной области 123, будет отражаться отражателем 122 в виде выходящей плоской волны (например, выходящих электромагнитных сигналов 180). Облучающая решетка в сборе 127 и отражатель 122 могут быть связаны собственной диаграммы направленности антенны, сформированной из комбинации собственных диаграмм направленности излучающих элементов для каждого из множества излучающих элементов 128 облучающей решетки в сборе 127.
[106] Спутник 120 связи может работать согласно собственной диаграмме направленности антенны в сборе 121, когда спутник 120 связи находится на обслуживающей орбите, как описано в настоящем документе. Собственная диаграмма направленности антенны может быть по меньшей мере частично основана на диаграмме направленности излучающих элементов 128 облучающей решетки в сборе 127, относительном положении (например, расстоянии 129 смещения фокуса) облучающей решетки в сборе 127 относительно отражателя 122 и т.д. Собственная диаграмма 220 направленности антенны может быть связана с зоной покрытия собственной диаграммы направленности антенны. Антенны в сборе 121, описанные в настоящем документе, могут быть выполнены с возможностью поддержки конкретной обслуживаемой зоны покрытия с зоной покрытия собственной диаграммы направленности антенны в сборе 121, и различные расчетные характеристики могут быть определены путем вычислений (например, за счет анализа или моделирования) и/или измерены экспериментальным путем (например, на установке для испытания антенн или в ходе фактического использования).
[107] Как показано на фиг. 1В, облучающая решетка в сборе 127 антенны в сборе 121 расположена между отражателем 122 и фокальной областью 123 отражателя 122. В частности, облучающая решетка в сборе 127 расположена на расстоянии 129 смещения фокуса от фокальной области 123. Соответственно, облучающая решетка в сборе 127 антенны в сборе 121 может быть расположена в расфокусированном положении относительно отражателя 122. Антенна в сборе 121 также может содержать привод 124, который может обеспечивать изменение собственной диаграммы направленности антенны, как описано в настоящем документе. Например, привод 124 может представлять собой линейный привод, подсоединенный между отражателем 122 и облучающей решеткой в сборе 127, который обеспечивает изменение расстояния 129 смещения фокуса для обеспечения изменения собственной диаграммы направленности антенны. Линейный привод 124 может быть ограничен в перемещении в одном направлении, которое в некоторых примерах может быть выровнено вдоль направления, проходящего преимущественно между центром профилированного отражателя 122 и фокальной областью 123 профилированного отражателя 122. Хотя на фиг. 1В показана прямая смещенная облучающая решетка в сборе 127, может использоваться передняя облучающая решетка в сборе 127, а также другие типы конфигураций, включая использование вспомогательного отражателя (например, антенны Кассегрена и т.д.).
[108] На фиг. 1С изображена облучающая решетка в сборе 127 антенны в сборе 121, которая поддерживает гибкое формирование луча для спутниковой связи, в соответствии с аспектами настоящего изобретения. Как показано на фиг. 1С, облучающая решетка в сборе 127 может иметь несколько излучающих элементов 128 антенны для передачи сигналов (например, сигналов, связанных с услугой связи, сигналов, связанных с настройкой или управлением спутника 120 связи, и т.д.).
[109] Согласно настоящему документе излучающий элемент 128 может относиться к приемному элементу антенны, передающему элементу антенны, или элементу антенны, выполненному с возможностью поддержки как передачи, так и приема (например, приемопередающий элемент). Приемный элемент антенны может содержать физический преобразователь (или РЧ-преобразователь), который преобразует электромагнитный сигнал в электрический сигнал, а термин «передающий элемент антенны» может относиться к элементу, содержащему физический преобразователь, который излучает электромагнитный сигнал при возбуждении электрическим сигналом. Один физический преобразователь в некоторых случаях может использоваться для передачи и приема.
[110] Каждый из излучающих элементов 128 может включать, например, рупорный облучатель, преобразователь поляризации (например, поляризованный рупор с перегородкой, который может функционировать как два комбинированных элемента с разной поляризацией), многопортовый многополосный рупор (например, двухдиапазонный 20 ГГц/30 ГГц с двойной поляризацией LHCP/RHCP), резонаторно-щелевую антенну, инвертированную антенну F-типа, щелевой волновод, плоскостную антенну бегущей волны, спиральную антенну, рамочную антенну, прямоугольную микрополосковую антенну или элемент антенны любой другой конфигурации или сочетание взаимно соединенных подэлементов. Каждый из излучающих элементов 128 также может включать или, в ином случае, быть соединенным с преобразователем РЧ-сигналов, малошумящим усилителем (LNA) или усилителем мощности (РА), и может быть соединен с транспондерами в спутнике 120 связи, которые могут выполнять другую обработку сигналов, такую как преобразование частоты, обработку при формировании луча и т.п.
[111] Отражатель 122 может быть выполнен с возможностью отражения сигналов, передаваемых между облучающей решеткой в сборе 127 и одним или несколькими целевыми устройствами (например, пользовательскими терминалами 150, терминалами 130 узла доступа и т.д.). Каждый излучающий элемент 128 облучающей решетки в сборе 127 может быть связан с соответствующей собственной диаграммой направленности излучающего элемента, которая может быть дополнительно связана с проецируемой зоной покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента (например, проецируемой на поверхность земли, плоскость или объем после отражения от отражателя 122). Несколько зон покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента для многофидерной антенны могут называться собственной диаграммой направленности антенны. Облучающая решетка в сборе 127 может содержать любое количество излучающих элементов 128 (например, десятки, сотни, тысячи и т.д.), которые могут быть расположены в любой подходящей компоновке (например, прямолинейной решетке, дугообразной решетке, плоской решетке, сотовой решетке, многогранной решетке, сферической решетке, эллипсоидальной решетке или их сочетаниях). Хотя каждый излучающий элемент 128 показан на фиг. 1С как круглый, излучающие элементы 128 могут иметь другие формы, такие как квадратную, прямоугольную, шестиугольную и другие.
[112] На фиг. 2A-2D изображены примеры антенных характеристик для антенны в сборе 121-а, имеющей облучающую решетку в сборе 127-а, расположенную в фокальной области 123 профилированного отражателя 122-а, в соответствии с аспектами настоящего изобретения.
[113] На фиг. 2А показана схема 201 собственных диаграмм 210-а направленности излучающих элементов, связанных с излучающими элементами 128-а облучающей решетки в сборе 127-а. В частности, на схеме 201 изображены собственные диаграммы 210-а-1, 210-а-2 и 210-а-3 направленности излучающих элементов, связанные с излучающими элементами 128-а-1, 128-а-2 и 128-а-3 соответственно. Собственные диаграммы 210-а направленности излучающих элементов могут представлять пространственную диаграмму направленности излучения, связанную с каждым из соответствующих излучающих элементов 128. Например, когда излучающий элемент 128-а-2 осуществляет передачу, передаваемые электромагнитные сигналы могут отражаться от отражателя 122-а и распространяться по в целом конической собственной диаграмме 210-а-2 направленности излучающего элемента (хотя возможны и другие формы в зависимости от характеристик излучающего элемента 128 и/или отражателя 122). Хотя показаны только три собственных диаграммы 210-а направленности излучающих элементов для антенны в сборе 121-а, каждый из излучающих элементов 128 антенны в сборе 121 связан с соответствующей собственной диаграммой 210 направленности излучающего элемента. Комбинация собственных диаграмм 210-а направленности излучающих элементов, связанных с антенной в сборе 121-а (например, собственных диаграмм 210-а-1, 210-а-2, 210-а-3 направленности излучающих элементов и других собственных диаграмм 210-а направленности излучающих элементов, которые не изображены) может называться собственной диаграммой 220-а направленности антенны.
[114] Каждый из излучающих элементов 128-а также может быть связан с зоной 211-а покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента (например, зоны 211-а-1, 211-а-2 и 211-а-3 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента, связанные с излучающими элементами 128-а-1, 128-а-2 и 128-а-3 соответственно), представляющей проекцию собственных диаграмм 210-а направленности излучающих элементов на опорную поверхность (например, землю или некоторую другую опорную плоскость или поверхность). Зона 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента может представлять зону, в которой различные устройства (например, терминалы 130 узла доступа и/или пользовательские терминалы 150) могут принимать сигналы, передаваемые соответствующим излучающим элементом 128. Дополнительно или альтернативно зона 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента может представлять зону, в которой передачи от различных устройств могут быть приняты соответствующим излучающим элементом 128. Например, устройство, расположенное в представляющей интерес зоне 230-а, расположенной в зоне 211-а-2 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента, может принимать сигналы, передаваемые излучающим элементом 128-а-2, и может иметь передачи, принятые излучающим элементом 128-а-2. Комбинация зон 211-а покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента, связанных с антенной в сборе 121-а (например, зон 211-а-1, 211-а-2, 211-а-3 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента и других зон 211-а покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента, которые не изображены), могут называться зоной 221-а покрытия собственной диаграммы направленности антенны. Следует понимать, что схема 201 выполнена без соблюдения масштаба и что каждая из зон 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента в целом намного больше отражателя 122-а. Поскольку облучающая решетка в сборе 127-а расположена в фокальной области 123 отражателя 122-а, собственные диаграммы 210-а направленности излучающих элементов по существу не перекрываются в участке зоны 221-а покрытия собственной диаграммы направленности антенны, и, таким образом, зоны 211-а покрытия собственной диаграммы направленности излучающих элементов по существу не перекрываются. Таким образом, каждое положение в зоне 221-а покрытия собственной диаграммы направленности антенны связано с одним или небольшим количеством (например, 3 или менее) излучающих элементов 128.
[115] На фиг. 2В показана схема 202, изображающая прием сигналов антенны в сборе 121-а для передач 240-а из представляющей интерес точки 230-а. Передачи 240-а из представляющей интерес точки 230-а могут облучать весь отражатель 122-а или некоторую часть отражателя 122-а, а затем фокусироваться и направляться к облучающей решетке в сборе 127-а согласно форме отражателя 122-а и углу падения передачи 240 на отражатель 122-а. Поскольку облучающая решетка в сборе 127-а расположена в фокальной области 123 отражателя 122-а, передачи 240-а могут фокусироваться на одном излучающем элементе (например, излучающем элементе 128-а-2, связанном с зоной 211-а-2 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента, в которой расположена представляющая интерес точка 230-а), или, при размещении в зоне перекрытия зон 211-а покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента, небольшом количестве (например, 3 или менее) излучающих элементов 128-а.
[116] На фиг. 2С показана схема 203 профилей 250-а коэффициента усиления собственной диаграммы направленности излучающего элемента, связанных с тремя излучающими элементами 128-а антенны облучающей решетки в сборе 127-а со ссылкой на углы, измеренные относительно угла 235-а нулевого смещения. Например, профили 250-а-1, 250-а-2 и 250-а-3 коэффициента усиления собственной диаграммы направленности излучающего элемента могут быть связаны с излучающими элементами 128-а-1, 128-а-2 и 128-а-3 антенны соответственно, и, таким образом, могут представлять профили коэффициента усиления собственных диаграмм 210-а-1, 210-а-2 и 210-а-3 направленности излучающих элементов. Как показано на схеме 203, коэффициент усиления каждого профиля 250 коэффициента усиления собственной диаграммы направленности излучающего элемента может ослабляться под углами, смещенными в любом направлении от пикового коэффициента усиления. На схеме 203 контурный уровень 255-а луча может представлять желаемый уровень коэффициента усиления (например, для обеспечения желаемой скорости передачи информации и т.д.) для поддержки услуги связи посредством антенны в сборе 121-а, который, таким образом, может использоваться для определения границы соответствующих зон 211-а покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента (например, зон 211-a-1, 211-а-2 и 211-а-3 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента). Контурный уровень 255-а луча может представлять, например, ослабление -1 дБ, -2 дБ или -3 дБ относительно пикового коэффициента усиления, или может быть определен абсолютным уровнем сигнала, SNR или уровнем SINR. Хотя показаны только три профиля 250 -а коэффициента усиления собственной диаграммы направленности излучающего элемента, другие профили 250-а коэффициента усиления собственной диаграммы направленности излучающего элемента могут быть связаны с другими излучающими элементами 128-а антенны.
[117] На фиг. 2D показана схема 204, изображающая двухмерный массив идеальных зон 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента нескольких излучающих элементов 128 облучающей решетки в сборе 127-а (например, включая излучающие элементы 128-а-1, 128-а-2 и 128-а-3). Зоны 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента могут быть изображены относительно опорной поверхности (например, плоскости, находящейся на расстоянии от спутника связи, плоскости, находящейся на некотором расстоянии от земли, сферической поверхности на некоторой высоте, земной поверхности и т.д.) и могут дополнительно включать объем рядом с опорной поверхностью (например, по существу конически объем между опорной поверхностью и спутником связи, объем под опорной поверхностью и т.д.). Несколько зон 211-а покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента могут совместно формировать зону 221-а покрытия собственной диаграммы направленности антенны. Хотя изображены только восемь зон 211-а покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента, облучающая решетка в сборе 127 может иметь любое количество излучающих элементов 128 (например, меньше восьми или больше восьми), каждый из которых связан с зоной 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента.
[118] Границы каждой зоны 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента могут соответствующей собственной диаграмме 210 направленности излучающего элемента на контурном уровне 255-а луча, и пиковый коэффициент усиления каждой зоны 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента может иметь место, обозначенное знаком «х». Зоны 211-а-1, 211-а-2 и 211-а-3 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента могут соответствовать проекции собственных диаграмм направленности излучающих элементов, связанных с профилями 250-а-1, 250-а-2 и 250-а-3 коэффициента усиления собственной диаграммы направленности излучающего элемента соответственно, причем на схеме 203 изображены профили 250 коэффициента усиления диаграммы направленности излучающего элемента вдоль плоскости 260-а сечения схемы 204. На схеме 204, поскольку облучающая решетка в сборе 127-а расположена в фокальной области отражателя 122-а, только относительно небольшая часть каждой зоны 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента перекрывается со смежной зоной 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента. Кроме того, в целом местоположения в обслуживаемой зоне покрытия (например, общей зоне покрытия множества узких лучей спутника связи) находятся в пределах зоны 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента двух или менее излучающих элементов 128 антенны. Например, антенна в сборе 121-а может быть выполнена таким образом, что зона, где перекрываются более двух зон 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента, сведена к минимуму (например, три зоны 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента могут быть выполнены с возможностью пересечения в точке или вблизи точки, как показано на фиг. 2D, и т.д.). В некоторых примерах это состояние также может рассматриваться как наличие плиточных излучающих элементов 128 облучающей решетки в сборе 127 или зон 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента. Зоны 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента называются в настоящем документе идеальными, поскольку зоны покрытия показаны круглыми для простоты. Однако в различных примерах зона 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента может иметь некоторую другую форму, отличающуюся от круга (например, форму эллипса, шестиугольника, прямоугольника и т.д.). Таким образом, плиточные зоны 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента могут иметь большую степень перекрытия друг с другом (например, в некоторых случаях более трех зон 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента могут перекрываться), чем показано на схеме 204.
[119] На фиг. 3A-3D изображены примеры антенных характеристик для антенны в сборе 121-b, имеющей облучающую решетку в сборе 127-b, работающую в расфокусированном положении, в соответствии с аспектами настоящего изобретения. Когда облучающая решетка в сборе 127-b не расположена в фокальной области 123 антенны в сборе 121, можно полагать, что антенна в сборе 121 работает в расфокусированном состоянии. В расфокусированном состоянии антенна в сборе 121 распространяет принятые передачи из заданного местоположения по большему количеству излучающих элементов 128 антенны, а также распространяет передаваемую мощность от излучающего элемента 128 по большей площади. Таким образом, каждая собственная диаграмма 210 направленности излучающего элемента имеет большую ширину луча, и между собственными диаграммами 210 направленности излучающих элементов имеется большая степень перекрытия. Согласно примеру, показанному на фиг. 3A-3D, расфокусированное состояние может быть обеспечено за счет размещения облучающей решетки в сборе 127-b между отражателем 122-b и фокальной областью 123 отражателя 122-b (например, со смещением на расстояние 129 смещения фокуса), как показано на фиг. 1В.
[120] На фиг. 3А показана схема 301 собственных диаграмм 210-b направленности излучающих элементов, связанных с излучающими элементами 128-b облучающей решетки в сборе 127-b. В частности, на схеме 301 изображены собственные диаграммы 210-b-1, 210-b-2 и 210-b-3 направленности излучающих элементов, связанные с излучающими элементами 128-b-1, 128-b-2 и 128-b-3 соответственно. Хотя показаны только три собственных диаграммы 210-b направленности излучающих элементов для антенны в сборе 121-b, каждый из излучающих элементов 128 антенны в сборе 121 связан с соответствующей собственной диаграммой 210 направленности излучающего элемента. Комбинация собственных диаграмм 210-b направленности излучающих элементов, связанных с антенной в сборе 121-b (например, собственных диаграмм 210-b-1, 210-b-2, 210-b-3 направленности излучающих элементов и других собственных диаграмм 210-b направленности излучающих элементов, которые не изображены) может называться собственной диаграммой 220-b направленности антенны.
[121] Каждый из излучающих элементов 128-b также может быть связан с зоной 211-b покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента (например, зоны 211-b-1, 211-b-2 и 211-b-3 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента, связанные с излучающими элементами 128-b-1, 128-b-2 и 128-b-3 соответственно), представляющей проекцию собственных диаграмм 210-b направленности излучающих элементов на опорную поверхность (например, землю или некоторую другую опорную плоскость или поверхность). Комбинация зон 211-b покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента, связанных с антенной в сборе 121-b (например, зон 211-b-1, 211-b-2, 211-b-3 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента и других зон 211-b покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента, которые не изображены) может называться зоной 221-b покрытия собственной диаграммы направленности антенны. Поскольку облучающая решетка в сборе 127-b работает в расфокусированном положении относительно отражателя 122-b, собственные диаграммы 210-b направленности излучающих элементов и, таким образом, зоны 211-b покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента, по существу перекрываются. Таким образом, каждое положение в зоне 221-b покрытия собственной диаграммы направленности антенны может быть связано с множеством излучающих элементов 128.
[122] На фиг. 3В показана схема 302, изображающая прием сигналов антенны в сборе 121-b для передач 240-b из представляющей интерес точки 230-b. Передачи 240-b из представляющей интерес точки 230-b могут облучать весь отражатель 122-b или некоторую часть отражателя 122-b, а затем фокусироваться и направляться к облучающей решетке в сборе 127-b согласно форме отражателя 122-b и углу падения передачи 240 на отражатель 122-b. Поскольку облучающая решетка в сборе 127-b работает в расфокусированном положении относительно отражателя 122-b, передачи 240-b могут фокусироваться на множестве излучающих элементов 128 (например, излучающих элементах 128-b-1, 128-b-2 и 128-b-3, связанных с зонами 211-b-1, 211-b-2 и 211-b-3 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента, каждая из которых содержит представляющую интерес точку 230-b).
[123] На фиг. 3С показана схема 303 профилей 250-b коэффициента усиления собственной диаграммы направленности излучающего элемента, связанных с тремя излучающими элементами 128-b антенны облучающей решетки в сборе 127-b со ссылкой на углы, измеренные относительно угла 235-b нулевого смещения. Например, профили 250-b-1, 250-b-2 и 250-b-3 коэффициента усиления собственной диаграммы направленности излучающего элемента могут быть связаны с излучающими элементами 128-b-1, 128-b-2 и 128-b-3 антенны соответственно, и, таким образом, могут представлять профили коэффициента усиления собственных диаграмм 210-b-1, 210-b-2 и 210-b-3 направленности излучающих элементов. Как показано на схеме 303, коэффициент усиления каждого профиля 250-b коэффициента усиления собственной диаграммы направленности излучающего элемента может ослабляться под углами, смещенными в любом направлении от пикового коэффициента усиления. На схеме 303 контурный уровень 255-b луча может представлять желаемый уровень коэффициента усиления (например, для обеспечения желаемой скорости передачи информации и т.д.) для поддержки услуги связи посредством антенны в сборе 121-b, который, таким образом, может использоваться для определения границы соответствующих зон 211-b покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента (например, зон 211-b-1, 211-b-2 и 211-b-3 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента). Контурный уровень 255-b луча может представлять, например, ослабление -1 дБ, -2 дБ или -3 дБ относительно пикового коэффициента усиления, или может быть определен абсолютным уровнем сигнала, SNR или уровнем SINR. Хотя показаны только три профиля 250-b коэффициента усиления собственной диаграммы направленности излучающего элемента, другие профили 250-b коэффициента усиления собственной диаграммы направленности излучающего элемента могут быть связаны с другими излучающими элементами 128-b антенны.
[124] Как показано на схеме 303, каждый из профилей 250-b коэффициента усиления собственной диаграммы направленности излучающего элемента может пересекаться с другим профилем 250-b коэффициента усиления собственной диаграммы направленности излучающего элемента по значительной части профиля коэффициента усиления над контурным уровнем 255-b луча. Соответственно, на схеме 303 изображено размещение профилей 250 коэффициента усиления собственной диаграммы направленности излучающего элемента, при котором несколько излучающих элементов 128 антенны облучающей решетки в сборе 127 могут поддерживать услугу связи под конкретным углом (например, в конкретном направлении собственной диаграммы 220-b направленности антенны). В некоторых примерах это состояние может рассматриваться как наличие излучающих элементов 128 облучающей решетки в сборе 127 или зон 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента, имеющих высокую степень перекрытия.
[125] На фиг. 3D показана схема 304, изображающая двухмерный массив идеальных зон 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента нескольких излучающих элементов 128 облучающей решетки в сборе 127-b (например, включая излучающие элементы 128-b-1, 128-b-2 и 128-b-3). Зоны 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента могут быть изображены относительно опорной поверхности (например, плоскости, находящейся на расстоянии от спутника связи, плоскости, находящейся на некотором расстоянии от земли, сферической поверхности на некоторой высоте, земной поверхности и т.д.) и могут дополнительно включать объем рядом с опорной поверхностью (например, по существу конически объем между опорной поверхностью и спутником связи, объем под опорной поверхностью и т.д.). Несколько зон 211-b покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента могут совместно формировать зону 221-b покрытия собственной диаграммы направленности антенны. Хотя изображены только восемь зон 211-b покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента, облучающая решетка в сборе 127 может иметь любое количество излучающих элементов 128 (например, меньше восьми или больше восьми), каждый из которых связан с зоной 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента.
[126] Границы каждой зоны 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента могут соответствующей собственной диаграмме 210 направленности излучающего элемента на контурном уровне 255-b луча, и пиковый коэффициент усиления каждой зоны 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента может иметь место, обозначенное знаком «х». Зоны 211-b-1, 211-b-2 и 211-b-3 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента могут соответствовать проекции собственных диаграмм направленности излучающих элементов, связанных с профилями 250-b-1, 250-b-2 и 250-b-3 коэффициента усиления собственной диаграммы направленности излучающего элемента соответственно, причем на схеме 303 изображены профили коэффициента усиления луча вдоль плоскости 260-b сечения схемы 304. На схеме 304, поскольку облучающая решетка в сборе 127-а расположена в расфокусированном положении относительно отражателя 122-b, существенная часть (например, большая часть) каждой зоны 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента перекрывается со смежной зоной 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента. Кроме того, в целом местоположения в обслуживаемой зоне покрытия (например, общей зоне покрытия множества узких лучей спутника связи) находятся в пределах зоны 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента двух или более излучающих элементов 128 антенны. Например, антенна в сборе 121-b может быть выполнена таким образом, что зона, где перекрываются более двух зон 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента, максимально увеличена. В некоторых примерах это состояние также может рассматриваться как наличие излучающих элементов 128 облучающей решетки в сборе 127 или зон 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента, имеющих высокую степень перекрытия. Хотя изображены только восемь зон 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента, облучающая решетка в сборе 127 может иметь любое количество излучающих элементов 128 антенны, связанных с зонами 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента аналогичным образом.
[127] В некоторых случаях для облучающей решетки в сборе 127, работающей в расфокусированном положении, существенная величина (например, больше половины) обслуживаемой зоны покрытия (например, общая зона покрытия множества узких лучей спутника связи) находится в пределах границ зон 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента нескольких (например, более 2 или более 3) излучающих элементов 128 антенны. В одном таком случае по меньшей мере одна точка находится в пределах границ по меньшей мере 50% зон 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента облучающей решетки в сборе 127. В другом случае по меньшей мере 10 процентов обслуживаемой зоны покрытия лежит в пределах границ по меньшей мере 25% зон 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента. В другом случае по меньшей мере 20% обслуживаемой зоны покрытия лежит в пределах границ по меньшей мере 20% зон 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента. В другом случае по меньшей мере 30% обслуживаемой зоны покрытия лежит в пределах границ по меньшей мере 10% зон 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента. В другом случае по меньшей мере 50% обслуживаемой зоны покрытия лежит в пределах границ по меньшей мере 4 разных зон 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента. Например, для обслуживаемой зоны покрытия площадью 100 квадратных миль и 200 излучающих элементов 128 по меньшей мере одна точка может находиться в пределах 100 зон 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента, по меньшей мере 10 квадратных миль могут находиться в пределах 50 зон 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента, по меньшей мере 20 квадратных миль могут находиться в пределах 40 зон 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента, по меньшей мере 30 квадратных миль могут находиться в пределах 20 зон 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента, или по меньшей мере 50 квадратных миль могут находиться в пределах 4 или более зон 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента. Однако в некоторых случаях более одного из этих отношений могут быть справедливыми.
[128] В некоторых случаях одна антенна в сборе 121 может использоваться для передачи и приема сигналов между пользовательскими терминалами 150 или терминалами 130 узла доступа. В других примерах спутник 120 связи может содержать отдельные антенны в сборе 121 для приема сигналов и передачи сигналов. Приемная антенна в сборе 121 спутника 120 связи может быть нацелена в целом на ту же обслуживаемую зону покрытия, что и передающая антенна в сборе 121 спутника 120 связи. Таким образом, некоторые зоны 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента для излучающих элементов 128 антенны, выполненных с возможностью приема, могут естественным образом соответствовать зонам 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента для излучающих элементов 128 антенны, выполненных с возможностью передачи. В этих случаях приемные излучающие элементы 128 антенны могут быть расположены аналогично их соответствующим передающим излучающим элементам 128 антенны (например, с аналогичными диаграммами направленности разных облучающих решеток в сборе 127, с аналогичной проводкой и/или канальными соединениями с аппаратным обеспечением обработки сигналов, аналогичными конфигурациями и/или алгоритмами программного обеспечения и т.д.), вследствие чего получают аналогичные тракты прохождения сигналов и обработку для зон 211 покрытия собственной диаграммы направленности передающих и приемных излучающих элементов. Однако в некоторых случаях может быть преимущественно разместить приемные излучающие элементы 128 антенны и передающие излучающие элементы 128 антенны отличающимися способами.
[129] В некоторых примерах множество собственных диаграмм 210 направленности излучающих элементов с высокой степенью перекрытия могут быть скомбинированы посредством формирования луча для обеспечения одного или нескольких узких лучей 125. Формирование луча в контексте узкого луча 125 может осуществляться путем регулирования фазы сигнала (или временной задержки) и/или амплитуды сигнала для сигналов, передаваемых и/или принимаемых несколькими излучающими элементами 128 одной или нескольких облучающих решеток в сборе 127, имеющих перекрывающиеся зоны 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента. Для передач (например, с передающих излучающих элементов 128 облучающей решетки в сборе 127) связанные фазы и иногда амплитуды передаваемых сигналов регулируют таким образом, что энергия, передаваемая излучающими элементами 128, будет конструктивно накладываться в желаемом местоположении (например, в местоположении зоны 126 покрытия узкого луча). Эта регулировка фазы и/или амплитуды обычно называется применением весовых коэффициентов луча (например, коэффициентов формирования луча) к передаваемым сигналам. Для приема (например, приемными излучающими элементами 128 антенны облучающей решетки в сборе 127 и т.д.) связанные фазы и иногда амплитуды принимаемых сигналов регулируют (например, посредством применения одинаковых или разных весовых коэффициентов луча) таким образом, что энергия, принимаемая из желаемого местоположения (например, в местоположении зоны 126 покрытия узкого луча и т.д.) излучающими элементами 128 антенны, будет конструктивно накладываться для желаемой зоны 126 покрытия узкого луча. Термин «формирование луча» может использоваться, чтобы обозначить применение весовых коэффициентов луча для передачи, приема или и того, и другого. Адаптивные лучеформирователи обладают функцией динамического вычисления весовых коэффициентов луча. Вычисление весовых коэффициентов луча может требовать непосредственного или опосредованного нахождения характеристик канала связи. Процессы вычисления весовых коэффициентов луча и применения весовых коэффициентов луча могут выполняться в одном или разных компонентах системы.
[130] Узкими лучами 125 можно управлять, их можно избирательно формировать и/или иным образом повторно настраивать за счет применения разных весовых коэффициентов луча. Например, количество активных собственных диаграмм направленности излучающих элементов, зон 126 покрытия узкого луча, размер узких лучей, относительный коэффициент усиления собственных диаграмм направленности излучающих элементов и/или узких лучей 125, а также другие параметры могут изменяться с течением времени. Такая универсальность является желательной в определенных ситуациях. Антенны в сборе 121, которые применяют формирование луча, в целом могут формировать относительно узконаправленные, узкие лучи 125, и могут быть способны формировать узкие лучи 125, имеющие улучшенные характеристики усиления. Узконаправленные, узкие лучи 125 могут обеспечить возможность различения сигналов, передаваемых на одном луче, от сигналов, передаваемых на других узких лучах 125, например, чтобы избежать помех. Соответственно, узконаправленные, узкие лучи 125 могут позволять повторно использовать частоту и поляризацию в большей степени, чем при формировании узких лучей 125 большего размера. Например, узкие лучи 125, которые сформированы узконаправленными, могут обслуживать две несмежные зоны 126 покрытия узкого луча, которые не перекрываются, при этом перекрывающиеся узкие лучи 125 могут быть сделаны ортогональными по частоте, поляризации или времени. Большее повторное использование за счет применения меньших узких лучей 125 может увеличить объем передаваемых и/или принимаемых данных. Дополнительно или альтернативно формирование луча может использоваться для обеспечения более резкого спада коэффициента усиления на крае луча, что может обеспечить более высокий коэффициент усиления луча на большей части узкого луча 125. Таким образом, методики формирования луча могут обеспечить более высокое повторное использование частоты и/или более высокую пропускную способность системы для заданной величины полосы частот системы.
[131] Некоторые спутники 120 связи могут использовать формирование луча на борту (OBBF) для электронного управления сигналами, передаваемыми и/или принимаемыми посредством решетки из излучающих элементов 128. Например, спутник 120 связи может иметь возможность формирования луча на борту посредством нескольких излучающих элементов фазированной решетки на луч (MFPB). Весовые коэффициенты луча могут быть вычислены на наземном вычислительном центре (например, на терминале 130 узла доступа, на сетевом устройстве 141, на устройстве управления услуги связи и т.д.), а затем переданы на спутник 120 связи, или они могут быть предварительно заданы на спутнике 120 связи для применения на борту.
[132] В некоторых случаях на спутнике 120 связи может потребоваться существенная обрабатывающая способность для управления фазой и коэффициентом усиления каждого излучающего элемента 128, который используется для формирования узких лучей 125. Такая вычислительная мощность может увеличить сложность спутника 120 связи. Таким образом, в некоторых случаях спутники 120 связи могут работать с наземным формированием луча (GBBF) для уменьшения сложности спутника 120 связи, при этом по-прежнему обеспечивая преимущество электронного формирования узконаправленных, узких лучей 125.
[133] На фиг. 4А и 4В изображен пример формирования луча для формирования зон 126 покрытия узкого луча из зоны 221-c покрытия собственной диаграммы направленности антенны, обеспечиваемой антенной в сборе 121, работающей в расфокусированном состоянии, в соответствии с аспектами настоящего изобретения. На фиг. 4А на схеме 400 изображена зона 221-с покрытия собственной диаграммы направленности антенны, которая содержит несколько зон 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента, обеспеченных с помощью расфокусированной многофидерной антенны в сборе 121. Каждая из зон 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента может быть связана с соответствующим излучающим элементом 128 облучающей решетки в сборе 127 антенны в сборе 121. На фиг. 4В на схеме 450 показана система размещения зон 126 покрытия узкого луча по обслуживаемой зоне 410 покрытия континентальной части США. Зоны 126 покрытия узкого луча могут быть обеспечены за счет применения коэффициентов формирования луча к сигналам, передаваемым посредством излучающих элементов 128, связанных с несколькими зонами 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента, показанными на фиг. 4А.
[134] Каждая из зон 126 покрытия узкого луча может иметь связанный узкий луч 125, который может поддерживать услугу связи в соответствующих зонах 126 покрытия узкого луча. Каждый из узких лучей 125 может быть сформирован из комбинации сигналов, передаваемых посредством нескольких излучающих элементов 128, для тех зон 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента, которые включают соответствующую зону 126 покрытия узкого луча. Например, узкий луч 125, связанный с зоной 126-c покрытия узкого луча, показанной на фиг. 4В, может представлять собой комбинацию сигналов от восьми излучающих элементов 128, связанных с зонами 211-c покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента, показанными черными сплошными линиями на фиг. 4А. В различных примерах узкие лучи 125 с перекрывающимися зонами 126 покрытия узкого луча могут быть ортогональными по частоте, поляризации и/или времени, при этом неперекрывающиеся узкие лучи 125 могут быть неортогональными друг относительно друга (например, плиточная схема повторного использования частоты). В других примерах неортогональные узкие лучи 125 могут иметь изменяющиеся степени перекрытия с такими методиками ослабления помех, как АСМ, подавление помех или пространственно-временное кодирование, используемое для управления межлучевыми помехами. Хотя они в целом описываются, как узкие лучи 125 нисходящей линии связи, созданные за счет применения надлежащих весовых коэффициентов луча к сигналам, передаваемым с излучающих элементов 128, узкие лучи 125 для приема передач восходящей линии связи также могут быть обработаны посредством формирования луча.
[135] Формирование луча может быть применено к сигналам, передаваемым посредством спутника, с использованием трактов приема/передачи сигналов OBBF или GBBF. Для прямой линии связи обслуживаемой зоны 410 покрытия один или несколько терминалов 130 узла доступа могут передавать соответствующие сигналы 132 прямой восходящей линии связи на спутник 120 связи, который может затем ретранслировать несколько сигналов 172 прямой нисходящей линии связи на несколько пользовательских терминалов 150 в обслуживаемой зоне 410 покрытия. Таким образом, услуга связи, предоставляемая в зонах 126 покрытия узкого луча, изображенных на фиг. 4В, может быть основана на зоне 221-с покрытия собственной диаграммы направленности антенны в сборе, а также применяемых весовых коэффициентах луча.
[136] Хотя обслуживаемая зона 410 покрытия изображена как обеспеченная посредством по существу равномерной системы размещения зон 126 покрытия узкого луча (например, имеющих равные или по существу равные размеры зон покрытия луча и степени перекрытия), в некоторых примерах зоны 126 покрытия узкого луча для обслуживаемой зоны 410 покрытия могут быть неравномерными. Например, зоны с более высокой плотностью населения могут обслуживаться меньшими узкими лучами 125, при этом зоны с меньшей плотностью населения могут обслуживаться узкими лучами 125 большего размера. В некоторых случаях смежные узкие лучи 125 могут по существу перекрываться друг с другом. Например, смежные узкие лучи 125 могут перекрываться в зоне высокой плотности населения, тем самым обеспечивая несколько вариантов для обслуживания большого количества пользователей. Дополнительно или альтернативно несколько узких лучей 125 разных размеров могут обслуживать одну зону, причем только часть набора узких лучей 125 активна в заданный момент времени. Таким образом, сообщения для конкретных пользовательских терминалов 150 могут быть закреплены за узкими лучами 125, которые могут переносить сообщения с большей эффективностью (например, поддерживать более высокую скорость модуляции и кодирования и т.д.).
[137] На фиг. 5А-5Е изображен пример местоположений зон 126 покрытия узкого луча обслуживаемой зоны 410-а покрытия в течение разных временных интервалов услуги связи в соответствии с аспектами настоящего изобретения. В этом примере выделенный спектр представляет собой W-диапазон, а также доступны две поляризации (например, LHCP и RHCP). В любой момент времени 40 узких лучей 125, имеющих связанные зоны 126 покрытия узкого луча, могут быть активными, 20 LHCP и 20 RHCP, хотя в фактических вариантах реализации могут быть активными большее или меньшее количество узких лучей 125. Каждый узкий луч 125 может использовать полный W-диапазон выделенного спектра, но только одну поляризацию. В других вариантах осуществления каждый узкий луч 125 может использовать только часть выделенного спектра. В описанном примере кадр состоит из Q=4 временных интервалов, хотя в фактических вариантах реализации могут использоваться кадры с большим или меньшим количеством временных интервалов. Во время каждого временного интервала пользовательские приемные и передающие узкие лучи 125 могут находиться в разных местоположениях. Схема переключения может автоматически повторяться по завершению каждого кадра или новое определение кадра может применяться для изменения схемы переключения.
[138] На фиг. 5А изображена карта 500 распределения лучей, на которой показаны приведенные в качестве примера местоположения зон 126 покрытия узкого луча во время первого временного интервала кадра. Зона 126 покрытия узкого луча, обозначенная буквой «L» в центре, указывает узкий луч 125 LHCP, а зона 126 покрытия узкого луча, обозначенная буквой «R», указывает узкий луч 125 RHCP, хотя в других вариантах осуществления может использоваться любое другое количество других поляризаций (например, линейных поляризаций). Из-за небольших диаметров зон покрытия узкого луча, желаемого большого распространения обслуживаемой зоны 410-а покрытия и относительно небольшого количества узких лучей 125, активный в один момент времени, лучи, которые используют одинаковую поляризацию во время заданного временного интервала, могут быть разнесены друг от друга на относительно большое расстояние. Это может привести к низким уровням помех между узкими лучами 125. Полученное в результате высокое отношение мощность несущей/помеха (С/I) может способствовать повышению пропускной способности на узкий луч 125. На фиг. 5В изображена карта 510 распределения лучей, на которой показаны приведенные в качестве примера местоположения зон 126 покрытия узкого луча во время второго временного интервала кадра. На фиг. 5С изображена карта 520 распределения лучей, на которой показаны приведенные в качестве примера местоположения зон 126 покрытия узкого луча во время третьего временного интервала кадра. На фиг. 5D изображена карта 530 распределения лучей, на которой показаны приведенные в качестве примера местоположения зон 126 покрытия узкого луча во время четвертого временного интервала кадра. Как описано подробнее ниже, каждая зона 126 покрытия узкого луча, показанная на фиг. 5A-5D, может быть частью выделенного приемного маршрута, выделенного передающего маршрута или гибридного передающего/приемного маршрута.
[139] На каждой из карт распределения лучей, показанных на фиг. 5A-5D, узкие лучи 125 одной поляризации в целом расположены на большом расстоянии (например, на максимально возможном расстоянии). Это расстояние позволяет добиться высоких значений С/I за счет сведения к минимуму помех от других активных узких лучей одинаковой поляризации. Выбор фактических местоположений для зон 126 покрытия узкого луча может зависеть от таких факторов, как желаемая обслуживаемая зона 410 покрытия, диаметр различных зон 126 покрытия узкого луча, количество используемых поляризаций и количество временных интервалов на кадр. На фиг. 5A-5D предоставлен только один пример.
[140] На фиг. 5Е изображена карта 540 распределения лучей, на которой показано составное наложение всех зон 126 покрытия узкого луча во время всех четырех временных интервалов (например, обслуживаемая зона 410-а покрытия). Только узкие лучи 125 одного временного интервала на фиг. 5Е активны в одно время. Только узкие лучи 125 одного временного интервала и одной поляризации (например, LHCP или RHCP) обладают потенциалом к существенным помехам. Как упомянуто выше, местоположение этих зон 126 покрытия узкого луча может быть выбрано так, чтобы максимально увеличить их пространственное отделение. Некоторые геометрические модели могут использоваться для максимального увеличения отделения узких лучей 125 подобной поляризации.
[141] На фиг. 6 показан иллюстративный кадр 600 переключения луча в соответствии с аспектами настоящего изобретения. В показанном примере Q=16 временных интервалов на кадр, и каждый временной интервал занимает период 1,5 мс, в результате чего общая длительность кадра переключения луча составляет 24 мс. Узкий луч 125, таким образом, может быть активным в заданной зоне 126 покрытия узкого луча в течение минимум 1,5 мс или 1 временного интервала, хотя узкий луч 125 может быть активным в одной ячейке в течение более чем 1 последовательного временного интервала в зависимости от определений временного интервала, включенных в определение кадра переключения луча. В некоторых вариантах осуществления один участок в обслуживаемой зоне 410 покрытия, называемый ячейкой, может иметь только один активный узкий луч 125 на участок в течение одного временного интервала в кадре переключения луча. Длина кадра переключения луча, таким образом, может представлять потенциальный период ожидания перед тем, как информация может быть передана или принята. Может быть желательным использовать эту архитектуру для применений с низкой задержкой, таких как голосовые применения, вследствие чего эта задержка кадра переключения должна быть несущественной относительно других неустранимых задержек. Например, для спутника на геосинхронной орбите (GSO) задержка на одностороннем тракте (например, задержка распространения сигнала) составляет приблизительно 250 мс и является неустранимой задержкой. Таким образом, при выборе длины кадра переключения луча, составляющей приблизительно 1/10 этого значения или менее, кадровая задержка становится несущественной относительно неустранимой задержки на одностороннем тракте. Таким образом, для спутника GSO размер кадра порядка 25 мс является в целом подходящим. Меньшие размеры кадра могут несущественно изменить получаемую общую задержку, поскольку задержка на одностороннем тракте преобладает над ней, и в целом приведут к большему заголовку и повышенной сложности из-за того, что узкие лучи 125 переключаются быстрее. Таким образом, размер кадра переключения луча приблизительно 25 мс является подходящим для большинства применений.
[142] В других вариантах осуществления более одного узкого луча 125 может быть активным в ячейке во время одного кадра. Например, участкам или ячейкам могут быть назначены приоритеты, указывающие максимально допустимую задержку для поддерживаемых применений, связанных с участком или ячейкой. Затем назначенные приоритеты могут использоваться, по меньшей мере частично, для определения количества активных узких лучей 125 в конкретном участке или ячейке на кадр. Например, для поддержки более высокой полосы частот или применений с более низкой задержкой в участке или ячейке, участку или ячейке может быть назначен более высокий приоритет, чем участку или ячейке, поддерживающей более низкую полосу частот или применения с более высокой задержкой. Ячейки или участки, которым назначены более высокие приоритет, могут иметь более одного активного узкого луча 125, охватывающего эту ячейку или участок в одном кадре. Может быть определено любое количество приоритетов, соответствующее любому количеству активных узких лучей 125 для отдельной ячейки на кадр. Одна ячейка может иметь максимум Q передающих узких лучей 125 и Q приемных узких лучей 125, активных в этой ячейке в одном кадре (например, лучи являются активными в ячейке во время всех временных интервалов). В некоторых вариантах осуществления передающий узкий луч 125 и приемный узкий луч 125 могут быть активными в одной ячейке во время одного временного интервала, что обеспечивает осуществление как передачи, так и приема данных в одном временном интервале.
[143] На фиг. 7 показана структурная схема части приведенной в качестве примера спутниковой архитектуры 700 в соответствии с аспектами настоящего изобретения. Спутниковая архитектура 700 содержит спутник 120-а с первой антенной в сборе 121-c и второй антенной в сборе 121-d, каждая из которых содержит соответствующие облучающие решетки в сборе 127, имеющие множество излучающих элементов 128 антенны. Излучающие элементы 128 антенны показаны как для LHCP, так и для RHCP для поддержки нескольких поляризаций. В некоторых вариантах осуществления (не показаны) спутниковая архитектура может поддерживать только одну поляризацию. В других вариантах осуществления спутниковая архитектура может работать при одной поляризации, хотя она поддерживает несколько поляризаций.
rx
rx
rx
[144] Две отдельные антенны в сборе 121-c и 121-d используются в приведенной в качестве примера спутниковой архитектуре 700, одна для Rx (например, антенна в сборе 121-c) и одна для Тх (например, антенна в сборе 121-c), но также может использоваться совмещенная Tx/Rx антенна в сборе 121. Каждая антенна в сборе содержит отражатель 122, который облучается соответствующей облучающей решеткой в сборе 127 (например, фазированной решеткой), состоящей из L излучающих элементов 128 в облучающей решетке в сборе 127. В спутниковой архитектуре 700 применяется отражатель, снабженный фазированной антенной решеткой, в качестве антенной системы, но в других вариантах осуществления может быть использована антенна в сборе 121 на основании решетки прямого излучения (DRA) или любого другого типа фазированной решетки, которая использует сеть формирования луча. Rx антенна в сборе 121-c содержит облучающую решетку в сборе 127-c, имеющую L излучающих элементов 128-c в фазированной решетке, и выход каждого порта излучающего элемента (например, Rx сигналы излучающего элемента) может быть соединен с малошумящим усилителем (LNA). Каждый LNA может быть расположен вблизи связанного излучающего элемента 128-c для сведения к минимуму температуры шумов системы. В идеальном варианте LNA могут быть прикреплены непосредственно к излучающим элементам 128-c, в результате чего будет получен оптимальный уровень шума. Выход каждого из 2 х L LNA проведен к Rx сети 710-а формирования луча (BFN), которая состоит из обеих секций LHCP и RHCP. Поскольку уровень шума системы по сути устанавливают LNA, Rx BFN 710-а может быть расположена на расстоянии от LNA с соединением, например, коаксиальным кабелем или волноводом. Rx BFN 710-а может использовать 2 х L входов и обеспечивать K выходных сигналов, каждый из которых соответствует одному из K Rx узких лучей 125. Rx BFN 710-а может работать на Rx частоте и в данном примере не обеспечивает переноса частоты.
[145] K выходов Rx BFN 710-а от обеих секций LHCP и RHCP могут облучаться посредством K аппаратных секций маршрута сигнала. В некоторых вариантах осуществления такое же количество маршрутов используется для каждой имеющейся поляризации (например, LHCP и RHCP), хотя вообще может быть разное количество маршрутов, связанных с принимаемыми сигналами каждой поляризации. Каждый маршрут архитектуры с прямой ретрансляцией, как правило, состоит из процесса преобразования частоты, фильтрации и выборочного частотного усиления. Другие виды обработки (например, демодуляция, повторная модуляция или восстановление принятых сигналов, как в «регенеративной» системе) при использовании архитектуры с прямой ретрансляцией не выполняются. В архитектуре с прямой ретрансляцией преобразование частоты может требоваться, например, для преобразования сигнала узкого луча при частоте восходящей линии связи до частоты отдельной нисходящей линии связи. Фильтрация обычно состоит из предварительной фильтрации перед понижающим преобразователем и последующей фильтрации после понижающего преобразователя и присутствует для установки диапазона частот передаваемого сигнала, а также для исключения нежелательных результатов перекрестной модуляции преобразователя частоты. Канальный усилитель с выборочным коэффициентом усиления может обеспечивать независимые настройки коэффициента усиления для каждого из K маршрутов в примере по фиг. 7.
tx
tx
tx
го
[146] Тх BFN 710-b, которая может содержать обе секции LHCP и RHCP, может генерировать 2 х L выходов из K выходных сигналов маршрута. В некоторых вариантах осуществления выходные сигналы маршрута, полученные из приемного узкого луча 125 LHCP, могут выводиться на передающий узкий луч 125 RHCP и наоборот. В других вариантах осуществления выходные сигналы маршрута, полученные из приемного узкого луча 125 LHCP, могут выводиться на передающий узкий луч 125 LHCP. Тх BFN 710-b может работать на Тх частоте и в данном примере может не обеспечивать переноса частоты. Выходы Тх BFN 710-b проведены к 2 х L усилителям (HPA) высокой мощности. Фильтры (HF) подавления гармоник, соединенные с выходом каждого НРА, могут выполнять низкочастотную фильтрацию с обеспечением подавления гармоник 2 и более высокого порядка, например, от выхода НРА. Выход фильтров подавления гармоник (например, Тх сигналы излучающего элемента) затем может быть введен в 2 х L излучающих элементов 128-d в Тх облучающей решетке в сборе 127-d. Каждый из НРА и фильтра подавления гармоник может быть расположен рядом со связанным Тх излучающим элементом 128-d для сведения к минимуму потерь. В идеальном варианте HPA/HF могут быть прикреплены непосредственно к Тх излучающим элементам 128-d, в результате чего может быть получена оптимальная мощность излучения.
[147] Как показано на фиг. 7, отдельные отражатели (например, отражатели 122-с и 122-d) и отдельные облучающие решетки в сборе (например, облучающие решетки в сборе 127-с и 127-d) могут использоваться для Тх и Rx узких лучей 125. Однако, как описано выше, в некоторых вариантах осуществления один отражатель 122 и одна облучающая решетка в сборе 127 могут использоваться для выполнения обеих функций Тх и Rx. В этих вариантах осуществления каждый излучающий элемент 128 может содержать два порта, один для Тх и один для Rx. Для системы с применением двух поляризаций (например, RHCP и LHCP) может быть предусмотрен излучающий элемент с 4 портами (2 для Тх и 2 для Rx). Для поддержания приемлемой изоляции Tx-Rx такое решение с одним отражателем 122 также может использовать антенные разделители или другие фильтрующие элементы в некоторых или всех из излучающих элементов 128. Эти фильтрующие элементы могут проходить через полосу Rx с обеспечением подавления в полосе Тх. Увеличенное количество излучающих элементов 128 и требования фазового сопряжения для BFN 710 могут сделать это решение более сложным для воплощения, но и может снизить расходы, связанные с несколькими отражателями 122 и несколькими облучающими решетками в сборе 127.
[148] В некоторых вариантах осуществления Rx BFN 710-а, Тх BFN 710-b или и та, и другая, могут использовать изменяющиеся во времени наборы весовых коэффициентов для переключения местоположений зоны покрытия приемного узкого луча, местоположений зоны покрытия передающего узкого луча или и тех, и других, с течением времени. Эти наборы весовых коэффициентов могут храниться в процессоре (BWP) 714 весовых коэффициентов луча. BWP 714 также может обеспечивать схему управления с возможностью генерирования соответствующих весовых коэффициентов луча в соответствующее время. BWP 714 может быть соединен с землей посредством двусторонней линии 716 передачи данных, которая может быть в одной полосе частот с данными трафика или вне полосы частот со своими собственными антенной в сборе 121 и приемопередатчиком. Двусторонняя линия 716 передачи данных показана как двусторонняя в примере по фиг. 7 с обеспечением получения BWP 714 правильных наборов весовых коэффициентов формирования луча. Как таковые, технологии обнаружения и/или исправления ошибок, включая запросы ретрансляции, могут поддерживаться с использованием двусторонней линии передачи данных. В других вариантах осуществления используется односторонняя линия передачи данных с обнаружением и/или исправлением ошибок. В некоторых вариантах осуществления исходный набор весовых коэффициентов формирования луча может быть загружен в запоминающее устройство BWP 714 перед запуском.
[149] Линия 716 передачи данных может быть использована, например, для получения предварительно вычисленных весовых коэффициентов луча и доставки таких весовых коэффициентов на BWP 714. В некоторых вариантах осуществления весовые коэффициенты луча генерируются на земле на сетевом устройстве 199, таком как объект управления сетью или центр управления сетью (NOC). Желаемые местоположения каждого из K Тх и Rx лучей, вместе с собственными диаграммами 210 направленности излучающих элементов, могут быть использованы для генерирования значений весовых коэффициентов луча. Существует несколько методик генерирования соответствующих весовых коэффициентов луча при желаемых местоположениях зоны покрытия узкого луча. Например, в одном решении весовые коэффициенты луча могут быть сгенерированы на земле не в реальном времени. Динамические весовые коэффициенты затем могут быть загружены в BWP 714 посредством линии 716 передачи данных, а затем применены к BFN динамическим образом с получением переключающихся лучей как в Rx восходящей линии связи, так и в Тх нисходящей линии связи.
[150] Нисходящая часть линии 716 передачи данных может использоваться для сообщения статуса BFN 710 и обеспечения подтверждения правильного получения весовых коэффициентов луча восходящей линии связи. Правильное получение наборов весовых коэффициентов может определяться, например, использованием традиционного кода CRC. В случае неправильного получения, что указано как ошибка при проверке CRC, например, восходящая передача наборов весовых коэффициентов (или части наборов весовых коэффициентов, которая считается неправильной или неполной), может быть ретранслирована. В некоторых вариантах осуществления этот процесс может контролироваться автоматическим повтором запроса протокола ретрансляции ARQ (такого как, например, выборочный повтор ARQ, ARQ с остановкой и ожиданием, или ARQ с N возвратов, или любой другой подходящий протокол ретрансляции, обнаружения ошибок или исправления ошибок) между наземной станцией и BWP 714.
[151] Обычно спутниковая архитектура 700 обеспечивает K общих переключающихся маршрутов. Каждый маршрут функционально состоит из Rx узкого луча 125 и Тх узкого луча 125, соединенных вместе посредством электроники и схем, обеспечивающих преобразование сигнала, такое как одно или несколько из фильтрации, преобразования частоты, усиления и т.п. Каждый маршрут может быть выполнен как транспондер с прямой ретрансляцией, который может использоваться в конфигурации с топологией звезды или конфигурации сетки. Например, в одном варианте осуществления с конфигурацией сетки маршрут переносит сигналы между первым множеством терминалов и вторым множеством терминалов через спутник. Согласно системам и способам, описанным в настоящем документе, точки подключения (например, местоположение зоны покрытия Тх узкого луча и местоположение зоны покрытия Rx узкого луча) для каждого маршрута могут быть динамическими и программируемыми, что дает в результате архитектуру спутниковой связи с высокой гибкостью.
rx
p
p
[152] На фиг. 8 показана структурная схема 800 одной поляризации приведенной в качестве примера Rx BFN 710-с в соответствии с аспектами настоящего изобретения. Приемная BFN 710-с может принимать Rx сигналы излучающего элемента с L излучающих элементов 128 и выдает сигналы узкого луча K сформированных узких лучей 125 LHCP и RHCP в качестве выходов. В этом примере есть K=K/2 приемных узких лучей 125 LHCP и K/2 приемных узких лучей 125 RHCP, хотя в других вариантах осуществления могут использоваться другие количества приемных узких лучей 125 каждой поляризации.
p
rx
rx
p
[153] Каждый Rx сигнал излучающего элемента от излучающего элемента 128 сначала разделяется посредством разветвителей 802 на K идентичных копий, по одной на каждый узкий луч 125. Затем используются K параллельных лучеформирователей. Каждый лучеформирователь может содержать, среди других компонентов, схему 804 регулировки амплитуды и фазы и сумматор 806. Каждый экземпляр схемы 804 регулировки амплитуды и фазы может принимать входной сигнал с одного из L расщепителей и обеспечивать регулировку амплитуды и фазы сигнала (например, посредством весовых коэффициентов приемного луча весового вектора формирования приемного луча, связанного с Rx узким лучом 125). L отрегулированных по амплитуде и фазе сигналов затем могут суммироваться посредством сумматора 806 для получения сигнала узкого луча от одного сформированного узкого луча 125. Каждый сигнал Rx узкого луча затем может быть подан на один из K независимых маршрутов сигнала, как описано в настоящем документе. Коэффициенты вектора формирования луча, используемые для создания сигнала Rx узкого луча маршрута 1 антенны в сборе 121, показаны пунктирной линией 808 на фиг. 8.
[154] Процесс регулировки амплитуды и фазы сигналов может быть математически описан как умножение комплексного представления основной полосы сигнала на комплексное число (например, комплексный весовой коэффициент). Допустим, что комплексное число представлено как w=I+jQ, величина w представляет собой регулировку амплитуды, а фаза w представляет собой регулировку фазы. На практике регулировка амплитуды и фазы может быть осуществлена рядом способов. Две распространенные методики в фазированной антенной решетке в сборе 121 представляют собой схемы умножения векторов, которые принимают в качестве входа значения I и Q, и схемы, которые имеют независимые механизмы регулировки фазы и амплитуды и принимают в качестве входа желаемые регулировки амплитуды и фазы. Следует понимать, что I+jQ представляют собой прямоугольные координаты комплексного числа w, а амплитуда/фаза представляют собой полярные координаты комплексного числа w. Rx BFN 710-с может обеспечивать динамические (изменяющиеся) и программируемые комплексные значения весовых коэффициентов луча на каждом из K лучеформирователей в обеих половинах Rx BFN 710-с. На практике Rx BFN 710-с обычно может иметь ступени усиления в конструкции Rx BFN, чтобы учитывать некоторые или все вносимые потери устройств, используемых для выполнения функций Rx BFN (например, разделения, взвешивания и комбинирования).
rx
rx
[155] Обработка сигнала Rx BFN 710-с может осуществляться в аналоговой и/или цифровой области сигнала. Например, когда обработка сигнала осуществляется посредством Rx BFN 710-с в цифровой области, Rx BFN 710-с может содержать один или несколько аналого-цифровых преобразователей (например, переводящих L Rx сигналов излучающего элемента в цифровую область). В других примерах каждый из излучающих элементов 128 может быть связан со своими собственными аналого-цифровыми преобразователями, которые выдают цифровой сигнал на Rx BFN 710-с. В различных примерах, которые включают обработку в цифровой области, аппаратная часть маршрута может обеспечивать сигналы узкого луча в цифровой области или может содержать один из нескольких цифро-аналоговых преобразователей для перевода сигналов узкого луча аппаратной части маршрута в аналоговую область. В других примерах обработка сигнала Rx BFN 710-с может осуществляться полностью в аналоговой области, вследствие чего L сигналов излучающего элемента принимаются в аналоговой области, и обработанные сигналы остаются в аналоговой области посредством аппаратной части маршрута, которая обеспечивает сигналы узкого луча в аналоговой области.
p
tx
tx
tx
p
tx
[156] На фиг. 9 показана структурная схема 900 одной поляризации приведенной в качестве примера Тх BFN 710-d, которая может называться сетью формирования излучения (FFN), в соответствии с аспектами настоящего изобретения. Тх BFN 710-d принимает сигналы от K маршрутов сигнала (например, K/2 LHCP и K/2 RHCP маршрутов) и выдает Тх сигналы излучающего элемента на каждый из L излучающих элементов 128. Каждый входной сигнал от маршрута сначала разделяется посредством расщепителей 902 на L идентичных копий, по одной для каждого излучающего элемента 128. Затем используется L параллельных «формирователей излучения». Каждый формирователь излучения может содержать схему 904 регулировки амплитуды и фазы и сумматор 906. Схема 904 регулировки амплитуды и фазы может принимать входной сигнал узкого луча от одного из K расщепителей и обеспечивать регулировку амплитуды и фазы (например, посредством весовых коэффициентов передающего луча весового вектора передающего луча, связанного с Тх узким лучом 125). L отрегулированных по амплитуде и фазе Тх компонентных сигналов излучающего элемента затем суммируются посредством сумматора 906 для получения Тх сигнала излучающего элемента для передачи посредством одного излучающего элемента 128.
[157] Процесс регулировки амплитуды и фазы сигнала может быть математически описан как умножение комплексного представления основной полосы сигнала на комплексное число (например, комплексный весовой коэффициент). Допустим, что комплексное число представлено как w=I+jQ, величина w представляет собой регулировку амплитуды, а фаза w представляет собой регулировку фазы. На практике регулировка амплитуды и фазы может быть осуществлена рядом способов (например, как описано выше со ссылкой на фиг. 8). Первый и последний коэффициенты вектора формирования луча, используемые для формирования Тх узкого луча 125 маршрута 1 спутника, показаны пунктирной линией 908. Оставшиеся коэффициенты не показаны в явном виде на примере в фиг. 9.
tx
tx
[158] Обработка сигнала Тх BFN 710-d может осуществляться в аналоговой и/или цифровой области сигнала. Например, когда обработка сигнала осуществляется посредством Тх BFN 710-d в цифровой области, Тх BFN 710-d может содержать один или несколько аналого-цифровых преобразователей (например, переводящих K сигналов узкого луча в цифровую область). В других примерах каждый из K сигналов узкого луча может быть выдан посредством аппаратной части маршрута на Тх BFN 710-d в качестве цифрового сигнала. В различных примерах, которые включают обработку в цифровой области, Тх BFN 710-d может выдавать L Тх сигналов излучающего элемента в цифровой области (например, подлежащих преобразованию в аналоговый сигнал на соответствующем излучающем элементе 128 посредством связанного цифроаналогового преобразователя), или она может содержать один или несколько цифроаналоговых преобразователей для перевода Тх сигналов излучающего элемента в аналоговую область. В других примерах обработка сигнала Тх BFN 710-d может осуществляться полностью в аналоговой области, вследствие чего K сигналов узкого луча принимаются в аналоговой области, и обработанные сигналы остаются в аналоговой области посредством аппаратной части формирования луча, которая обеспечивает L сигналов излучающего элемента в аналоговой области.
[159] Как описано выше в отношении Rx BFN 710-с, Тх BFN 710-d может обеспечивать динамические (изменяющиеся) и программируемые комплексные значения весовых коэффициентов луча на каждом из K формирователей излучения в Тх BFN 710-d. На практике Тх BFN 710-d также будет иметь стадии усиления в конструкции Тх BFN, чтобы учитывать некоторые или все вносимые потери устройств, используемых для выполнения функций Тх BFN (например, разделения, взвешивания и комбинирования).
[160] На фиг. 10 показана структурная схема иллюстративной системы 1000 для GBBF для передачи сигналов прямой линии связи в соответствии с аспектами настоящего изобретения. Компоненты системы 1000 могут быть распределены между наземным сегментом 102-а (например, содержащим терминал (терминалы) 130 узла доступа, сетевое устройство (устройства) 141 и т.д.) и космическим сегментом 101-а (например, содержащим спутник (спутники) 120-b связи) и представлять пример реализации сети формирования передающего луча на наземном сегменте.
[161] Наземный сегмент 102-а системы 1000 может принимать в качестве входа трафик 1005 услуги связи, который предназначен для одного или нескольких пользовательских терминалов 150. Трафик 1005 услуги связи может быть принят от одной или нескольких сетей 140, от одного или нескольких сетевых устройств 141 и/или одного или нескольких терминалов 130 узла доступа. Трафик 1005 услуги связи может быть передан на одно или несколько устройств 1020 управления трафиком, которые могут распределять части трафика 1005 услуги связи по одному или нескольким узким лучам 125. Устройство 1020 управления трафиком может иметь информацию о местоположении для целевых устройств и может закреплять части трафика 1005 услуги связи за узкими лучами 125 на основании местоположений надлежащего целевого устройства (например, целевого пользовательского терминала (терминалов) 150) относительно зон 126 покрытия узкого луча (например, закрепление трафика 1005 услуги связи для заданного целевого устройства за узким лучом 125, для которого заданное целевое устройство расположено в соответствующей зоне 126 покрытия узкого луча). В различных примерах наземный сегмент 102-а системы 1000 может иметь устройство 1020 управления трафиком для всего трафика 1005 услуги связи (например, в объекте управления сетью или другом сетевом устройстве 141), или наземный сегмент 102-а системы 1000 может иметь распределенное множество устройств 1020 управления трафиком (например, расположенных в том же месте, что и множество терминалов 130 узла доступа).
[162] Устройство 1020 управления трафиком генерирует K сигналов 1025 Тх узкого луча, содержащих части трафика 1005 услуги связи, предназначенные для различных целевых устройств, где K может представлять собой количество узких лучей 125, одновременно поддерживаемых системой 1000. Сигналы 1025 Тх узкого луча могут подаваться по отдельным цифровым или аналоговым аппаратным маршрутам (например, K аппаратная секция маршрута сигнала, как описано со ссылкой на фиг. 7) или по логическим каналам, реализованным в программном обеспечении. Сигналы 1025 Тх узкого луча могут подаваться на Тх BFN 710-е, которая может быть расположена в том же месте, что и устройство 1020 управления трафиком (например, на сетевом устройстве 141 или терминале 130 узла доступа, содержащем устройство 1020 управления трафиком), или может быть расположена на другом устройстве наземного сегмента 102-а (например, передающем терминале 130 узла доступа, который не содержит устройство 1020 управления трафиком).
tx
tx
[163] Тх BFN 710-е может представлять собой пример Тх BFN 710, как описано в настоящем документе, и может быть подсоединена между K маршрутами сигнала узкого луча и передающим устройством, таким как терминал 130 узла доступа. Тх BFN 710-е генерирует L компонентных сигналов 1028 излучающего элемента, где L может представлять собой количество излучающих элементов 128 антенны, используемых спутником 120-b связи для поддержки передач прямой линии связи услуги связи. Тх BFN 710-е может принимать набор 1027 весовых коэффициентов формирования луча от BWP 714-а и применять весовые коэффициенты луча к принятым сигналам 1025 Тх узкого луча для генерирования компонентных сигналов 1028 излучающего элемента, которые будут использоваться для формирования соответствующих узких лучей 125. BWP 714-а может обеспечивать набор 1027 весовых коэффициентов формирования луча согласно любой из методик, описанных в настоящем документе, включая применение весовых коэффициентов луча согласно временным интервалам конфигурации переключения луча, регулировки согласно собственной диаграмме направленности антенны, регулировки согласно орбитальному положению спутника 120-b связи и их сочетания.
[164] Процесс применения весовых коэффициентов луча для генерирования соответствующих компонентных сигналов 1028 излучающего элемента может быть аналогичным процессу генерирования Тх сигналов излучающего элемента, описанному со ссылкой на фиг. 9. Однако, поскольку компонентные сигналы 1028 излучающего элемента не передаются непосредственно излучающими элементами наземного сегмента 102-а, компонентные сигналы 1028 излучающего элемента не должны иметь те же характеристики (например, частоту, поляризацию, временную синхронизацию и т.д.), что и сигналы, передаваемые спутником 120-b связи космического сегмента 101-а. Скорее, компонентные сигналы 1028 излучающего элемента должны только иметь такой формат, чтобы их можно было использовать позднее для генерирования Тх сигналов излучающего элемента, передаваемых спутником 120-b связи космического сегмента 101-а (например, Тх сигналов 1085 излучающего элемента).
[165] Компонентные сигналы 1028 излучающего элемента могут подаваться в мультиплексор 1030, который может объединять компонентные сигналы 1028 излучающего элемента для генерирования мультиплексированного сигнала 1035 восходящей линии связи. Мультиплексор 1030 может быть расположен в том же месте, что и Тх BFN 710-е (например, на сетевом устройстве 141 или терминале 130 узла доступа), или может быть расположен на другом передающем устройстве наземного сегмента 102-а (например, передающем терминале 130 узла доступа). Компонентные сигналы 1028 излучающего элемента могут объединяться посредством мультиплексирования с частотным разделением, мультиплексирования с временным разделением, мультиплексирования с кодовым разделением или любого другого вида мультиплексирования, которое поддерживает передачу информации компонентных сигналов 1028 излучающего элемента раздельным образом. Мультиплексированный сигнал 1035 восходящей линии связи может быть подан на передатчик 1040 наземного сегмента 102-а, который может быть примером антенной системы 131 терминала узла доступа, описанной со ссылкой на фиг. 1. Передатчик 1040 передает мультиплексированный сигнал 1035 восходящей линии связи в сигнале 1045 фидерной восходящей линии связи (например, посредством антенны 131 терминала узла доступа и т.д.) на спутник 120-b связи.
tx
tx
[166] Спутник 120-b связи принимает посредством антенны (например, антенны в сборе 121 или другого типа антенны) сигнал 1045 фидерной восходящей линии связи на приемнике 1060. Приемник 1060 может выполнять различные операции, включающие демодуляцию, понижающее преобразование (например, до промежуточной частоты или групповой частоты и т.д.), для генерирования принятого мультиплексированного сигнала 1065 восходящей линии связи. Принятый мультиплексированный сигнал 1065 восходящей линии связи может быть подан в демультиплексор 1070, который разделяет принятый мультиплексированный сигнал 1065 восходящей линии связи на L Тх компонентных сигналов 1075 излучающего элемента, где L - количество излучающих элементов 128-е облучающей решетки в сборе 127-е, используемых антенной в сборе 121-е для передачи сигналов прямой линии связи. Демультиплексор 1070 может поддерживать демультиплексирование с частотным разделением, демультиплексирование с временным разделением, демультиплексирование с кодовым разделением или любое другое демультиплексирование, которое может отделять Тх компонентные сигналы 1075 излучающего элемента от принятого мультиплексированного сигнала 1065 восходящей линии связи.
[167] В некоторых примерах спутник 120-b связи может иметь более одного приемника 1060, каждый из которых может быть связан с отдельным сигналом 1045 фидерной восходящей линии связи, и каждый приемник 1060 может быть связан с отдельным демультиплексором 1070. В некоторых примерах разные сигналы 1045 фидерной восходящей линии связи могут передаваться посредством отдельных терминалов 130 узла доступа наземного сегмента 102-а, и разные сигналы 1045 фидерной восходящей линии связи могут быть связаны с разными наборами узких лучей 125. Например, каждый сигнал 1045 фидерной восходящей линии связи может включать Тх компонентные сигналы 1075 для поднабора узких лучей, поддерживаемых архитектурой GBBF. В одном примере каждый сигнал 1045 фидерной восходящей линии связи связан с конкретным «цветом», как описано в настоящем документе (например, сигналы 1045 и 1045-а фидерной восходящей линии связи имеют цвета, отличающиеся друг от друга, или, в ином случае, ортогональные друг относительно друга). В других примерах каждый сигнал 1045 фидерной восходящей линии связи связан с Тх компонентными сигналами 1075, соответствующими разным наборам узких лучей (например, которые могут быть ортогональными или неортогональными по частоте и поляризации). Например, спутник 120-b связи может содержать второй приемник 1060-а и второй демультиплексор 1070-а, который может обеспечивать второй набор Тх компонентных сигналов 1075-а излучающего элемента. В различных примерах приемник 1060 и дополнительные приемники 1060 (например, приемник 1060-а) могут быть связаны с отдельными антеннами (например, отдельными антеннами в сборе 121) или могут быть связаны с отдельными частями одной антенны.
tx
tx
[168] В некоторых примерах набор Тх компонентных сигналов 1075 излучающего элемента может быть скомбинирован со вторым набором Тх компонентных сигналов 1075-а излучающего элемента для каждого соответствующего излучающего элемента 128 посредством множества сумматоров 1080 (например, сумматоров с 1080-а-1 по 1080-a-L, связанных с излучающими элементами с 128-е-1 по 128-е-L, как показано). Сумматоры 1080 могут подавать набор Тх сигналов 1085 излучающего элемента на облучающую решетку в сборе 127-е для передачи. В примерах с одним приемником 1060 при приеме одного сигнала 1045 фидерной восходящей линии связи с одного терминала 130 узла доступа Тх компонентные сигналы 1075 излучающего элемента могут быть по существу эквивалентны Тх сигналам 1085 излучающего элемента, описанным в настоящем документе. В некоторых примерах Тх сигналы 1085 излучающего элемента могут представлять собой выход процессора сигналов (например, процессора аналоговых сигналов или процессора цифровых сигналов) спутника 121-е связи, который содержит демультиплексор (демультиплексоры) 1070, сумматор (сумматоры) 1080 и/или любые другие компоненты для обеспечения Тх сигналов 1085 излучающего элемента, который может представлять собой выделенный процессор передаваемых сигналов или может иметь общие компоненты с процессором принимаемых сигналов (например, процессором сигналов, описанным со ссылкой на иллюстративную систему 1100 согласно фиг. 11). В других примерах каждый сигнал 1045 фидерной восходящей линии связи связан с Тх компонентными сигналами 1075 для отличающегося набора Тх элементов 128-е. В этом примере система 1000 GBBF не содержит сумматоров 1080, и Тх компонентные сигналы 1075 связаны с первым поднабором излучающих элементов 128-е, при этом Тх компонентные сигналы 1075-а связаны со вторым поднабором излучающих элементов 128-е.
tx
[169] Тх сигналы 1085 излучающего элемента могут подаваться на излучающие элементы 128 (например, излучающие элементы с 128-е-1 по 128-e-L) облучающей решетки в сборе 127-е, которые могут преобразовывать электрические Тх сигналы 1085 излучающего элемента в энергию электромагнитных волн передач 1095 сигнала излучающего элемента, таким образом обеспечивая достижение трафиком 1005 услуги связи различных целевых устройств. В результате формирования луча, применяемого к сигналам 1025 Тх узкого луча посредством Тх BFN 710-е, передачи 1095 сигнала излучающего элемента могут формировать узкие лучи 125 и достигать целевых устройств, расположенных в связанных зонах 126 покрытия узкого луча. Таким образом, спутник 120-b связи может передавать трафик 1005 услуги связи посредством излучающих элементов 128-е согласно узким лучам 125, назначенным посредством наземного сегмента 102-а, и набору 1027 весовых коэффициентов формирования луча, применяемому на наземном сегменте 102-а. За счет выполнения указанного формирования луча на наземном сегменте 102-а спутник 120-е связи может быть менее сложным, чем спутник 120 связи, который выполняет формирование луча на спутнике 120 связи (например, спутнике 120-а связи, описанном со ссылкой на фиг. 7). Эта уменьшенная сложность, обеспечиваемая GBBF, может, например, уменьшить вес развертываемого спутника, стоимость спутника, энергопотребление спутника и/или режимы отказа спутника, при этом обеспечивая сравнимую услугу со спутником связи, который выполняет OBBF.
[170] На фиг. 11 показана структурная схема иллюстративной системы 1100 для GBBF для передачи сигналов обратной линии связи в соответствии с аспектами настоящего изобретения. Компоненты системы 1100 могут быть распределены между наземным сегментом 102-b (например, содержащим терминал (терминалы) 130 узла доступа, сетевое устройство (устройства) 141 и т.д.) и космическим сегментом 101-b (например, содержащим спутник (спутники) 120-с связи) и представлять пример реализации сети формирования приемного луча на наземном сегменте. В некоторых примерах наземный сегмент 102-b может иметь общие компоненты с наземным сегментом 102-а, как описано со ссылкой на фиг. 10 (например, поддерживающие GBBF для прямой линии связи и обратной линии связи на общем терминале 130 узла доступа, имеющие общее устройство 1020 или 1120 управления трафиком и т.д.). Аналогично, в некоторых примерах космический сегмент 101-b может иметь общие компоненты с космическим сегментом 101-а, как описано со ссылкой на фиг. 10 (например, поддерживающие связь по прямой линии связи и обратной линии связи на одном спутнике 120 связи). В других примерах отдельные спутники связи могут использоваться для связи по прямой линии связи и обратной линии связи (например, спутник 120-b связи для связи по прямой линии связи и другой спутник 120-с связи для связи по обратной линии связи).
rx
rx
rx
[171] Космический сегмент 101-b системы 1100 может принимать (например, на антенне в сборе 121-f спутника 120-с связи) сигналы 1195 связи по обратной линии связи услуги связи и может быть связан с трафиком 1105 услуги связи, причем сигналы 1195 связи по обратной линии связи передаются посредством одного или нескольких исходных устройств (например, пользовательских терминалов 150). Сигналы 1195 связи по обратной линии связи могут быть приняты на множестве излучающих элементов 128-f антенны (например, излучающих элементах с 128-f-1 по 128-f-L) облучающей решетки в сборе 127-f и преобразованы из энергии электромагнитных волн в L электрических Rx сигналов 1185 излучающего элемента, где L - количество излучающих элементов 128-f, используемых для приема связи по обратной линии связи. В некоторых примерах облучающая решетка в сборе 127-f, используемая для связи по обратной линии связи, может иметь общие компоненты с облучающей решеткой в сборе 127, используемой для связи по прямой линии связи (например, с помощью приемопередатчиков на общих излучающих элементах 128, как в облучающей решетке в сборе 127-е, описанной со ссылкой на фиг. 10). В других примерах облучающая решетка в сборе 127-f, используемая для связи по обратной линии связи, может представлять собой сборку, совершенно отличающуюся от облучающей решетки в сборе 127, используемой для связи по прямой линии связи (например, облучающая решетка в сборе 127-f для приема отделена от облучающей решетки в сборе 127-е для передачи, как описано со ссылкой на фиг. 10).
rx
[172] Хотя различные компоненты сигналов 1195 связи по обратной линии связи могут быть переданы посредством множества исходных устройств из различных местоположений обслуживаемой зоны 410 покрытия обратной линии связи, компоненты сигналов 1195 связи по обратной линии связи еще не связаны с конкретными узкими лучами 125. Скорее, сигналы 1195 связи по обратной линии связи могут быть приняты соответствующими излучающими элементами с 128-f-1 по 128-f-L таким образом, при котором сигналы конкретной частоты и/или поляризации могут иметь характерные сдвиги фазы и/или амплитуды, которые могут использоваться для определения направления, с которого были переданы конкретные компоненты передач 1095 обратной линии связи, тем самым связывая конкретные компоненты передач 1095 обратной линии связи с конкретным узким лучом 125 и обеспечивая пространственную степень ортогональности для приема сигнала. Поскольку вычисления формирования приемного луча не выполняются на спутнике 120-с связи, Rx сигналы 1185 излучающего элемента сохраняются в отдельной форме (например, посредством отдельной схемы) и подаются на мультиплексор 1170.
[173] В некоторых примерах мультиплексор 1170 может объединять Rx сигналы 1185 излучающего элемента для генерирования мультиплексированного сигнала 1165 нисходящей линии связи, который подается на передатчик 1160. Rx сигналы 1185 излучающего элемента могут объединяться посредством мультиплексирования с частотным разделением, мультиплексирования с временным разделением, мультиплексирования с кодовым разделением или любого другого вида мультиплексирования, которое поддерживает передачу информации Rx сигналов 1185 излучающего элемента раздельным образом. В некоторых примерах мультиплексор 1170, используемый для связи по обратной линии связи, может иметь общие компоненты с демультиплексором 1070, используемым для связи по прямой линии связи, как описано со ссылкой на фиг. 10, и в других примерах мультиплексор 1170 и демультиплексор 1070 могут представлять собой совершенно отдельные компоненты спутника 120 связи (например, отдельные цепи обработки сигнала). В некоторых примерах мультиплексированный сигнал (сигналы) 1165 нисходящей линии связи может представлять собой выход процессора сигналов (например, процессора аналоговых сигналов или процессора цифровых сигналов) спутника 121-f связи, который содержит расщепитель (расщепители) 1180, мультиплексор (мультиплексоры) 1070 и/или другие компоненты для обеспечения мультиплексированного сигнала (сигналов) 1165 нисходящей линии связи, который может представлять собой выделенный процессор принимаемых сигналов или может иметь общие компоненты с процессором передаваемых сигналов (например, процессором сигналов, описанным со ссылкой на иллюстративную систему 1000 согласно фиг. 10).
[174] Спутник 120-с связи передает мультиплексированный сигнал 1165 нисходящей линии связи в сигнале 1145 фидерной нисходящей линии связи на наземный сегмент 102-b посредством передатчика 1160 (например, посредством антенны в сборе 121 или другого типа антенны). В некоторых примерах передатчик 1160, используемый для связи по обратной линии связи, может иметь общие компоненты с приемником 1060, используемым для связи по прямой линии связи (например, посредством приемопередатчика общей антенны). В других примерах передатчик 1160, используемый для связи по обратной линии связи, может представлять собой сборку, совершенно отличающуюся от приемника 1060, используемого для связи по прямой линии связи (например, посредством отдельных антенн в сборе 121, посредством отдельного передатчика и приемника, которые имеют общий отражатель, и т.д.).
[175] В некоторых примерах спутник 120-с связи может содержать расщепители 1180-а, которые разделяют Rx сигналы 1185 излучающего элемента на Rx компонентные сигналы 1175 излучающего элемента для подачи в множество мультиплексоров 1170 (например, первый мультиплексор 1170 и второй мультиплексор 1170-а). Расщепители 1180-а могут разделять Rx сигналы 1185 излучающего элемента на компоненты с разной частотой или поляризацией, например, которые могут быть связаны с разными цветами, как описано в настоящем документе. В некоторых примерах второй мультиплексор 1170-а может генерировать второй мультиплексированный сигнал 1165-а нисходящей линии связи, который может быть подан на второй передатчик 1160-а (хотя в некоторых примерах передатчики 1160 и 1160-а могут представлять собой один и тот же передатчик или, в ином случае, иметь общие компоненты передатчика 1160). Второй передатчик 1160-а может передавать второй мультиплексированный сигнал 1165-а нисходящей линии связи во второй сигнал 1145-а фидерной нисходящей линии связи, который может представлять собой сигнал фидерной нисходящей линии связи, связанный с цветом, отличающимся от цвета сигнала 1145 фидерной нисходящей линии связи. В некоторых примерах разные терминалы 130 узла доступа могут быть связаны со связями разных цветов, и, таким образом, сигналы 1145 и 1145-а фидерной нисходящей линии связи могут быть поданы в разные терминалы 130 узла доступа. В других примерах разные мультиплексоры 1170 могут быть связаны с разными поднаборами излучающих элементов 128-f, вследствие чего разные сигналы 1145 фидерной нисходящей линии связи связаны с узкими лучами 125, поддерживаемыми разными поднаборами излучающих элементов 128-f.
[176] Наземный сегмент 102-b может принимать в качестве входа сигнал 1145 фидерной нисходящей линии связи на приемнике 1140, который может представлять собой пример антенной системы 131 терминала узла доступа. В некоторых примерах приемник 1140, используемый для связи по обратной линии связи, может иметь общие компоненты с передатчиком 1040, используемым для связи по прямой линии связи (например, посредством приемопередатчика общего терминала 130 узла доступа). В других примерах приемник 1140, используемый для связи по обратной линии связи, может представлять собой узел, совершенно отличающегося от передатчика 1040, используемого для связи по прямой линии связи (например, посредством отдельных антенных систем 131 терминала узла доступа на одном терминале 130 узла доступа, посредством отдельных передатчика и приемника, которые имеют общий отражатель антенной системы 131 терминала узла доступа, посредством совершенно отдельного терминала 130 узла доступа и т.д.).
rx
[177] Принятый мультиплексированный сигнал 1135 нисходящей линии связи может быть подан в демультиплексор 1130, который разделяет принятый мультиплексированный сигнал 1135 нисходящей линии связи на L компонентных сигналов 1128 излучающего элемента. Демультиплексор 1070 может поддерживать демультиплексирование с частотным разделением, демультиплексирование с временным разделением, демультиплексирование с кодовым разделением или любое другое демультиплексирование, которое может отделять компонентные сигналы 1128 излучающего элемента от принятого мультиплексированного сигнала 1135 нисходящей линии связи. В некоторых примерах демультиплексор 1130, используемый для связи по обратной линии связи, может иметь общие компоненты с мультиплексором 1030, используемым для связи по прямой линии связи, как описано со ссылкой на фиг. 10, и в других примерах демультиплексор 1130 и мультиплексор 1030 могут представлять собой совершенно отдельные компоненты спутника 120 связи (например, отдельные цепи обработки сигнала). Демультиплексор 1130 может затем подавать компонентные сигналы 1128 излучающего элемента в Rx BFN 710-f.
[178] Rx BFN 710-f может представлять собой пример Rx BFN 710, как описано в настоящем документе, и может быть подсоединена между приемником 1140 и K маршрутами сигнала узкого луча. Rx BFN 710-f генерирует K сигналов 1125 Rx узкого луча, содержащих части трафика 1105 услуги связи, принятого от различных целевых устройств, где K может представлять собой количество узких лучей 125, одновременно поддерживаемых системой 1100 для передач обратной линии связи услуги связи. Rx BFN 710-f может принимать набор 1127 весовых коэффициентов формирования луча от BWP 714-b и применять весовые коэффициенты луча к компонентным сигналам 1128 излучающего элемента для генерирования сигналов 1125 Rx узкого луча. BWP 714-b может обеспечивать набор 1127 весовых коэффициентов формирования луча согласно любой из методик, описанных в настоящем документе, включая применение весовых коэффициентов луча согласно временным интервалам конфигурации переключения луча, регулировки согласно собственной диаграмме направленности антенны, регулировки согласно орбитальному положению спутника 120-с связи и их сочетания.
[179] Процесс применения весовых коэффициентов луча для генерирования соответствующих сигналов 1125 Rx узкого луча может быть аналогичным процессу генерирования сигналов Rx узкого луча, описанному со ссылкой на фиг. 8. Однако, поскольку компонентные сигналы 1028 излучающего элемента не принимаются непосредственно излучающими элементами наземного сегмента 102-b, компонентные сигналы 1128 излучающего элемента не должны иметь те же характеристики (например, частоту, поляризацию, временную синхронизацию и т.д.), что и сигналы, принимаемые спутником 120-с связи космического сегмента 101-b. Скорее, компонентные сигналы 1028 излучающего элемента могут быть преобразованы таким образом, чтобы упростить мультиплексирование/демультиплексирование, передачу по фидерной линии связи и/или преобразование посредством Rx BFN 710-f.
[180] Сигналы 1125 Rx узкого луча могут затем подаваться Rx BFN 710-f на устройство 1120 управления трафиком. Сигналы 1125 Rx узкого луча могут подаваться по отдельным цифровым или аналоговым аппаратным маршрутам (например, K аппаратная секция маршрута сигнала, как описано со ссылкой на фиг. 7) или по логическим каналам, реализованным в программном обеспечении. В результате формирование Rx луча, применяемое к компонентным сигналам 1128 излучающего элемента, информация, переносимая компонентами сигналов 1195 связи по обратной линии связи, может быть определена согласно отдельным узким лучам 125, таким образом, отделяя сигналы связи согласно связанной зоне 126 покрытия узкого луча и поддерживая повторное использование частоты при приеме на обслуживаемой зоне 410 покрытия обратной линии связи. Устройство 1120 управления трафиком затем может подавать трафик 1105 услуги связи, например, на одно или несколько других устройств и/или сетей, таких как сети 140 и/или сетевые устройства 141, описанные со ссылкой на фиг. 1
[181] Таким образом, устройство 1120 управления трафиком может интерпретировать сигналы обратной линии связи услуги связи согласно Rx узким лучам 125, сформированным посредством набора 1127 весовых коэффициентов формирования луча, применяемого на наземном сегменте 102-b. За счет выполнения указанного формирования приемного луча на наземном сегменте 102-b спутник 120-с связи может быть менее сложным, чем спутник 120 связи, который выполняет формирование луча на спутнике 120 связи (например, спутнике 120-а связи, описанном со ссылкой на фиг. 7). Эта уменьшенная сложность, обеспечиваемая GBBF, может, например, уменьшить вес развертываемого спутника, стоимость спутника, энергопотребление спутника и/или режимы отказа спутника, при этом обеспечивая сравнимую услугу со спутником связи, который выполняет OBBF.
[182] На фиг. 12 показана структурная схема системы 1200, которая использует приведенный в качестве примера процессор 714-с весовых коэффициентов луча (BWP). Одно- или многоплатный компьютер 1202 (или его эквивалент) может использоваться для взаимодействия посредством двусторонней линии передачи данных (например, линии 716 передачи данных, описанной со ссылкой на фиг. 7) с управляющей станцией, которая, как правило, представляет собой наземную управляющую станцию, такую как NOC (например, сетевое устройство 141, как описано со ссылкой на фиг. 1). В целом, NOC отличается от станции слежения, телеметрических измерений и управления (ТТ&С), но он может быть реализован в ТТ&С при необходимости. Весовые коэффициенты луча могут приниматься для всех узких лучей 125 и всех временных интервалов. Компьютер 1202, который может содержать один или несколько процессоров, соединенных с запоминающим устройством, может реализовывать протокол ARQ с подачей данных обратной связи на передатчик линии передачи данных с целью передачи вниз на управляющую станцию. Данные обратной связи могут включать уведомление об успешном или неудавшемся приеме данных восходящей линии связи. Данные восходящей линии связи могут включать, например, весовые коэффициенты луча, времена пребывания, коэффициенты усиления маршрута, команды и любые другие подходящие данные.
tx
rx
[183] BWP 714-с или присоединенное к нему аппаратное обеспечение может обеспечивать хранение больших объемов для множества весовых матриц формирования луча (например, набор весовых коэффициентов формирования передающего луча, набор весовых коэффициентов формирования приемного луча или их сочетание). Весовая матрица формирования луча может содержать набор всех весовых векторов формирования луча, используемых для передачи и приема всех узких лучей 125 в одном временном интервале. Весовой вектор луча может включать группу L или L отдельных комплексных весовых коэффициентов луча, используемых для создания одного узкого луча 125 во время одного временного интервала. Таким образом, весовой вектор формирования передающего луча включает отдельные комплексные весовые коэффициенты передающего луча, а весовой вектор формирования приемного луча включает отдельные комплексные весовые коэффициенты приемного луча. Весовые матрицы формирования луча обычно вычисляются на управляющей станции на основании желаемых местоположений зон 126 покрытия узкого луча (например, желаемых местоположений передающих узких лучей 125, приемных узких лучей 125 или и тех, и других) для каждого временного интервала в кадре переключения луча. Кадр переключения луча может включать последовательность временных интервалов переключения луча, причем каждый временной интервал связан с временем пребывания. Время пребывания может быть фиксированным для всех интервалов или время пребывания может изменяться от временного интервала к временному интервалу, причем времена пребывания могут меняться от кадра к кадру. В одном примере время пребывания может представлять собой длительность из переменного количества временных интервалов, причем каждый временной интервал имеет фиксированную длительность. В другом примере время пребывания может представлять собой длительность из одного или нескольких временных интервалов, причем длительности временных интервалов меняются.
[184] В некоторых вариантах осуществления набор весовых коэффициентов формирования луча включает набор всех весовых векторов формирования луча, используемых для передачи и приема всех узких лучей 125 во всех временных интервалах кадра переключения луча. Дополнительно или альтернативно определение кадра переключения луча может включать связанный список временных интервалов переключения луча. В подходе с применением связанного списка динамическое время пребывания для каждого временного интервала может быть легко включено в связанный список. Для определений кадра также может использоваться любая другая подходящая структура данных. Определение кадра переключения луча также может включать коэффициенты усиления маршрута для настройки канального усилителя с выборочным коэффициентом усиления для каждого маршрута, например, как изображено на фиг. 7.
[185] В приведенном в качестве примера спутнике 120 связи, использующем подход с применением набора весовых коэффициентов формирования луча, небольшое количество (например, десятки) наборов весовых коэффициентов формирования луча может быть предварительно вычислено и загружено на BWP 714 в спутнике 120 связи. Эти наборы весовых коэффициентов формирования луча затем могут быть введены в работу в любой момент времени посредством одной команды с земли, указывающей, какой набор весовых коэффициентов формирования луча необходимо использоваться и в какой момент времени. Это позволяет переключать наборы весовых коэффициентов формирования луча без необходимости в загрузке существенного объема информации на BWP 714. Например, в некоторых вариантах осуществления 24 полных набора весовых коэффициентов формирования луча предварительно вычисляются, загружаются и хранятся на BWP 714-с (например, в запоминающем устройстве 1204). Один раз в час (или по любому другому подходящему графику) может выбираться другой набор весовых коэффициентов формирования луча посредством BWP по линии передачи данных. Это позволяет зонам 126 покрытия узкого луча и распределению пропускной способности отслеживать, например, ежечасные изменения потребности на ежедневной или 24-часовой основе.
tx
rx
[186] Набор весовых коэффициентов формирования луча может содержать существенный объем данных. Например, в некоторых вариантах осуществления набор весовых коэффициентов формирования луча может содержать данные, соответствующие L+L излучающим элементам 128 (например, 1024), кратному количеству K маршрутов (например, 80), кратному количеству Q временных интервалов (например, 64), кратному количеству бит, необходимых на весовой коэффициент луча (например, 12, 6 бит для I и 6 бит для Q). Например, на фиг. 12, этот объем составляет приблизительно 16 МБ данных на набор весовых коэффициентов. Восходящая линия связи для передачи данных и команд на спутник может, как правило, не иметь очень высокую скорость. Даже в линии передачи данных со скоростью 1 Мб/с понадобиться 128 секунд для загрузки набора весовых коэффициентов формирования луча объемом 16 МБ. Таким образом, предварительная загрузка множества наборов весовых коэффициентов формирования луча не в реальном времени может быть более удобной для определенных применений, в которых BWP 714 расположен на спутнике. Когда BWP 714 представляет собой часть наземного сегмента 102 (например, наземного сегмента 102-а, описанного со ссылкой на фиг. 10), такие соображения могут не быть критическими.
6
[187] Один из хранящихся наборов весовых коэффициентов формирования луча в BWP 714-с может быть выбран в качестве активного набора весовых коэффициентов формирования луча и использоваться при генерировании переключающихся узких лучей 125. Этот активный набор весовых коэффициентов формирования луча может храниться в запоминающем устройстве 1204, таком как двухпортовое RAM, которое позволяет компьютеру 1202 загружать следующий активный набор весовых коэффициентов формирования луча и некоторую внешнюю логику для получения динамического доступа к отдельным весовым векторам формирования луча текущего активного набора весовых коэффициентов формирования луча. Отдельные весовые векторы формирования луча активного набора весовых коэффициентов формирования луча затем могут быть выведены как весовые коэффициенты формирования луча в надлежащее время под управлением последовательной логики 1206. Пример последовательной логики 1206 может включать счетчик 1208 временных интервалов, который увеличивается один раз за временной интервал. Счетчик 1208 временных интервалов может представлять собой простой 6-битный счетчик в некоторых вариантах осуществления и может работать с кадрами, в которых содержится до 2=64 временных интервалов на кадр. Значение счетчика может представлять количество временных интервалов (например, от 1 до 64) кадра переключения луча. Последовательная логика 1206 принимает выход счетчика 1208 временных интервалов и может генерировать (1) надлежащие адреса для запоминающего устройства 1204, (2) адреса для защелок в модулях BFN и (3) управляющие сигналы для помещения весовых коэффициентов луча на шину передачи данных. Последовательная логика 1206 затем может загружать эти данные в соответствующие защелки в модулях 1210 формирования луча, которые могут быть расположены в одном месте с BFN 710 или BWP 714 или представлять собой их часть.
[188] В модулях 1210 формирования луча данные могут быть подвергнуты «двойному защелкиванию», чтобы обеспечить одновременное изменение всех весовых коэффициентов луча в каждом весовом векторе формирования луча. Это может обеспечить переключение всех узких лучей синхронно с границей временного интервала. Данные могут быть загружены в первую защелку на основе разрешающих сигналов, которые декодированы из адреса защелки декодером 1212, который может быть расположен в одном месте с BFN 710 или BWP 714 или представлять собой их часть. Затем все данные могут быть одновременно загружены в цифро-аналоговые (D/A) преобразователи синхронно с селекторным сигналом из последовательной логики. Селекторный сигнал может быть сгенерирован в последовательной логике 1206 так, чтобы находиться в начале каждого временного интервала.
[189] В примере по фиг. 12 определенные компоненты показаны в модулях BFN. Этот подход может быть преимущественным, поскольку он может уменьшить или свести к минимуму количество соединений между BWP 714 и BFN 710, но могут использоваться и другие возможные варианты реализации. Например, соединительные сигналы могут быть ограничены 48-битной шиной передачи данных, адресной шиной защелки, а также селекторной линией. 48-битная шина передачи данных может обеспечивать загрузку 4 комплексных весовых коэффициентов за один раз (на основании 6 бит для I+6 бит для Q X 4 весовых коэффициента = 48 бит). В этом примере есть всего L=1024 излучающих элемента X K=80 маршрутов X 2 (для Тх и Rx), что дает всего 163840 комплексных весовых коэффициентов. Загрузка 4 комплексных весовых коэффициентов луча за один раз требует наличия 40960 адресуемых местоположений или 16-битной адресной шины защелки, что приводит к общему взаимному соединению 48+16+1=65 линий.
[190] В некоторых вариантах осуществления декодирование адреса, защелки и D/A преобразователи включены в сам BWP. Это может упростить модули BFN, но существенно увеличивают необходимое количество взаимных соединений. Например, используется L=1024 элемента X K=80 маршрутов X 2 (для Тх и Rx) X 2 (I и Q)=327680 линий аналогового напряжения (выход D/A).
[191] На фиг. 13А-13С изображен пример спутника 120 связи, имеющего K=4 маршрута, в соответствии с аспектами настоящего изобретения.
[192] На фиг. 13А показано изображение 1300 полезной нагрузки спутника 120 связи. Мгновенный поток сигналов (например, временного интервала) для приведенного в качестве примера маршрута, по которому переносится трафик, начинающийся в Кливленде (назначенный узкий луч 124) и направляющийся в Питтсбург (назначенный узкий луч 319), показан пунктирной линией 1302. BWP 714-d задает коэффициенты, например, как показано на фиг. 8, для надлежащих значений, чтобы сфокусировать излучающие элементы 128 LHCP фазированной приемной антенной решетки в сборе 121 на зоне 126 покрытия узкого луча, связанной с узким лучом 125 Кливленда. Терминалы, включая терминалы 130 узла доступа и/или пользовательские терминалы 150, в назначенной зоне 126 покрытия приемного узкого луча осуществляют широковещательную передачу на назначенной частоте восходящей линии связи посредством антенны LHCP. Принятая версия этого сигнала (сигналов) (например, Rx сигналы излучающего элемента) обрабатывается и выводится из Rx BFN 710-g на маршрут 1, а затем проходит через обработку на маршруте, как описано выше. Выход из маршрута 1 затем будет входом в Тх BFN 710-i (например, сеть формирования излучения). BWP 714-d задает коэффициенты (например, как описано со ссылкой на фиг. 9) для надлежащих значений, чтобы сфокусировать излучающие элементы 128 RHCP фазированной передающей антенной решетки на зону, назначенную для луча Питтсбурга. Терминалы, включая терминалы 130 узла доступа и/или пользовательские терминалы 150, в назначенной зоне 126 покрытия передающего узкого луча осуществляют прием на назначенной частоте нисходящей линии связи посредством антенны RHCP.
[193] С позиции спутника 120 связи, сигналы восходящей линии связи принимаются спутником 120 связи с передающих пользовательских терминалов 150 или передающих терминалов 130 узла доступа, расположенных в приемной обслуживаемой зоне 410 покрытия спутника. Сигналы нисходящей линии связи передаются со спутника 120 связи на приемные пользовательские терминалы 150 или на приемные терминалы 130 узла доступа, расположенные в передающей обслуживаемой зоне 410 покрытия спутника. С позиции наземного оборудования (например, пользовательских терминалов 150 и терминалов 130 узла доступа), приемная обслуживаемая зона 410 покрытия и передающая обслуживаемая зона 410 покрытия могут быть поменяны местами.
[194] На фиг. 13В показана таблица 1310 конфигурации для мгновенной конфигурации приведенного в качестве примера спутника 120 связи. Каждая строка соответствует одному маршруту. Столбец 1312 содержит номер маршрута, от 1 до K. Столбец 1316 содержит:
1) уникальное обозначение приемного узкого луча 125 восходящей линии связи, который может представлять собой буквенно-цифровую строку;
2) буквенно-цифровую «стрелку», обозначающую направление прохождения сигнала;
3) соответствующий передающий узкий луч 125 нисходящей линии связи, который также может представлять собой буквенно-цифровую строку.
В этих примерах маршруты могут иметь перекрестные поляризации в соответствии с типичной промышленной практикой. Для приведенных в качестве примера спутников 120 связи в настоящем документе предполагается, что первые K/2 маршрутов принимают узкие лучи 125 восходящей линии связи LHCP и передают узкие лучи 125 нисходящей линии связи RHCP, при этом вторые K/2 маршрутов принимают узкие лучи 125 восходящей линии связи RHCP и передают узкие лучи 125 нисходящей линии связи LHCP.
[195] На фиг. 13С показана приведенная в качестве примера зона покрытия временного интервала, наложенная на карту 1320 зоны. Как описано выше, маршрут 1 имеет восходящую линию связи LHCP из Кливленда и нисходящую линию связи RHCP на Питтсбург. Спутник 120 связи показан для этого маршрута, но опущен для других трех маршрутов, показанных на этой фигуре. Например, маршрут 3 имеет восходящую линию связи RHCP из города Вашингтон и нисходящую линию связи LHCP на Колумбус и указан прямой линией на фигуре.
s
o
o
s
o
s
o
o
[196] В любой временной интервал в кадре переключения луча пропускная способность прямой линии в каждом узком луче 125 может быть вычислена путем выполнения анализа линии связи, включающего характеристики наземного оборудования. Путем выполнения стандартного анализа линии связи можно вычислить отношение сигнал несущей/смесь помехи с шумом между оконечными пунктами, E/(N+I), для конкретной точки в зоне 126 покрытия узкого луча. Отношение сигнал несущей/шум между оконечными пунктами, E/N, как правило, включает эффекты теплового шума, С/I, интермодуляционного искажения и другие помехи как на восходящей линии связи, так и на нисходящей линии связи. Из полученного в результате E/(N+I) между оконечными пунктами, из библиотеки форм волны могут быть выбраны модуляция и кодирование, которые максимально увеличивают пропускную способность. Пример библиотеки форм волны содержится в спецификации DVB-S2, хотя может использоваться любая подходящая библиотека форм волны. Выбранная форма волны (модуляция и кодирование) обуславливает спектральную эффективность, измеряемую в бит/с/Гц, для этой конкретной точки в зоне 126 покрытия узкого луча.
[197] Для широковещательной доставки данных спектральная эффективность может быть вычислена в самой неблагоприятной точке (например, при наихудшем энергетическом потенциале линии связи) в зоне 126 покрытия узкого луча. Для многоадресной доставки данных спектральная эффективность может быть вычислена в местоположении наименее удобно расположенного пользователя в группе многоадресной передачи. Для одноадресной доставки данных может использоваться адаптивное кодирование и модуляция (АСМ), в котором данные, доставляемые в каждое местоположение в зоне 126 покрытия узкого луча, кодируются по отдельности, чтобы соответствовать энергетическому потенциалу линии связи для этого конкретного местоположения в зоне 126 покрытия узкого луча. Это также касается стандарта DVB-S2. При использовании АСМ средняя спектральная эффективность является подходящей. Как описано в публикации заявки на патент США №2009-0023384, выданной на имя Mark J. Miller, поданной 21 июля 2008 г., которая включена в настоящий документ посредством ссылки во всей своей полноте, средняя спектральная эффективность может быть получена путем вычисления средневзвешенного значения спектральной эффективности для каждого местоположения в зоне 126 покрытия узкого луча.
[198] Пропускная способность линии связи в узком луче 125 затем может быть вычислена как произведение спектральной эффективности (бит/с/Гц) и распределенного BW в узком луче 125. Общая пропускная способность во время одного временного интервала в кадре переключения луча представляет собой сумму пропускных способностей всех узких лучей 125, которые являются активными во время этого временного интервала. Общая пропускная способность представляет собой среднее значение пропускных способностей отдельных кадров переключения луча. Для максимального увеличения общей пропускной способности весовые коэффициенты луча могут быть заданы для всех узких лучей 125 и всех временных интервалов, чтобы получить самый высокий коэффициент направленного действия антенны. Узкие лучи 125, сформированные в одном временном интервале и использующие одинаковую поляризацию и спектр, должны быть максимально возможно разнесены друг от друга, чтобы максимально увеличить С/I (и, следовательно, свести к минимуму помехи для других узких лучей 125). При этих требованиях спектральная эффективность каждого узкого луча 125 нередко является приблизительно одинаковой для всех узких лучей 125 во всех временных интервалах. Согласно этому предположению пропускная способность прямой линии системы может быть аппроксимирована в соответствии с уравнением:
Hz
F
где η - спектральная эффективность в бит/с/Гц, K - количество прямых узких лучей 125 и W - спектр, выделенный на узкий луч 125. Из уравнения (1) можно понять, что увеличение любого из параметров приводит к увеличению пропускной способности.
F
F
[199] Максимальное количество пар узких лучей, которые могут быть активными в один момент времени, K, по существу определяется массовым и объемным балансами спутника 120 связи. Ограничения мощности на спутнике 120 связи также может отрицательно повлиять на значение K, но ограничения объема и массы в целом являются более ограничивающими.
Hz
F
Hz
s
o
o
s
o
o
[200] Архитектура для предоставления услуги спутниковой связи, раскрытая в настоящем документе, эффективна в плане максимального увеличения η и W. За счет небольшого размера узких лучей 125 и относительно небольшого количества узких лучей 125, которые могут быть активными в один момент времени (из-за ограничений по размеру полезной нагрузки, весу и мощности на K), весь выделенный спектр может использоваться в каждом узком луче 125 с минимальными помехами между узкими лучами 125. Для достижения этого узкие лучи 125 одинаковой поляризации, которые являются активными в один временной интервал, должны быть максимально возможно разнесены друг от друга. Альтернативно можно использовать только долю спектра на узкий луч 125 для улучшения С/I, но из-за способности переключения луча настоящей архитектуры это может привести к меньшей пропускной способности. Например, предположим, что каждый узкий луч 125 использует половину доступного спектра, или W/2 Гц. Тогда, в любой момент времени будет вдвое меньше узких лучей 125, которые находятся на одной частоте и обуславливают возможность появления помех. Полученное в результате отношение С/I увеличится, таким образом, немного повышая спектральную эффективность, η, поскольку С/I является лишь одним из множества компонентов в E/(N+I) между оконечными пунктами, причем баланс и спектральная эффективность в целом изменяются как логарифм от E/(N+I). Но BW на узкий луч 125 уменьшается в 2 раза и, как ожидается, общая пропускная способность будет уменьшения, поскольку количество узких лучей 125 может быть ограничено количеством маршрутов сигнала в спутнике 120 связи.
[201] Спектральная эффективность на узкий луч 125 является достаточно высокой при использовании настоящей архитектуры, поскольку активные зоны 126 покрытия узкого луча могут быть расположены на расстоянии друг от друга и коэффициент направленного действия узких лучей 125 может быть высоким. Первый фактор обусловлен большим протяжением обслуживаемых зон 410 покрытия, небольшим размером узких лучей 125 и относительно небольшим количеством узких лучей 125, которые могут быть активны в один момент времени. Последний фактор обусловлен небольшим размером узких лучей 125.
s
o
[202] В некоторых вариантах осуществления также может быть желательно увеличить спектральную эффективность узкого луча 125 путем уменьшения связанной зоны 126 покрытия узкого луча относительно ширины ее луча. Как правило, зона 126 покрытия узкого луча в системах с узким лучом может быть растянута до контуров -3 дБ узкого луча 125 или за их пределы. В некоторых системах зона 126 покрытия узкого луча растянута до контуров -6 дБ. Эти низкие участки контуров нежелательны по многим причинам. Во-первых, они могут уменьшать E/N нисходящей линии связи и уменьшать С/I нисходящей линии связи. Уменьшенное С/I обусловлено уменьшенной мощностью сигнала (С) и увеличенными помехами (I), поскольку местоположения на крае зоны 126 покрытия узкого луча ближе к другим зонам 126 покрытия узкого луча. При вычислении средневзвешенной пропускной способности (например, для одноадресной доставки данных) или края пропускной способности узкого луча (например, для широковещательной доставки данных) этот большой спад характеристик антенны на крае узкого луча 125 может уменьшать пропускную способность. В соответствии с настоящей архитектурой, однако, зона 126 покрытия узкого луча может быть ограничена участками в пределах узкого луча 125, в которых спад характеристик антенны намного меньше, например, приблизительно -1,5 дБ. Это может повысить спектральную эффективность, поскольку в узком луче 125 отсутствуют местоположения на уровнях от -3 до -6 дБ относительно центра луча. Зона 126 покрытия узкого луча может быть меньше, однако это компенсируется переключением на большее количество зон в пределах кадра переключения луча (например, увеличивая количество временных интервалов на кадр).
[203] Пропускная способность линии связи может быть увеличена за счет следующего:
• Использования полного выделенного спектра на узкий луч 125.
s
o
• Использования небольших узких лучей 125, что приводит к высокому коэффициенту направленности луча и высокому отношению E/N восходящей линии связи и, в конечном итоге, более высокой спектральной эффективности обратной линии связи.
• Больших обслуживаемых зон 410 покрытия, обеспеченных посредством переключения небольших узких лучей 125 в кадре переключения луча с множеством интервалов на кадр, что приводит к относительно малому количеству узких лучей 125, активных в один момент времени и распространенных по большой обслуживаемой зоне 410 покрытия. Таким образом, узкие лучи 125 могут быть разнесены друг от друга, что приводит к высоким значениям С/I, обуславливающим более высокую спектральную эффективность.
s
o
• Задания меньших зон 126 покрытия узкого луча, вследствие чего край спада характеристик узкого луча относительно невелик, например, приблизительно -1,5 дБ. Это повышает среднюю спектральную эффективность и пропускную способность на узкий луч 125, поскольку местоположения с относительно высоким спадом характеристик зон 126 покрытия узкого луча, которые ухудшают как С/I, так и E/N восходящей линии связи, были исключены.
[204] На фиг. 14 изображен пример процесса 1400 поддержки спутниковой связи в соответствии с аспектами настоящего изобретения. Процесс 1400 может соответствовать одному маршруту (такому как маршрут, показанный пунктирной линией 1302 на фиг. 13А), который может обслуживать прямую и/или обратную линию связи системы спутниковой связи с топологией звезды, такой как система 100 спутниковой связи, описанная со ссылкой на фиг. 1. Следует понимать, что при практическом применении большое количество этих маршрутов будут активны в течение одного времени пребывания во временном интервале и, таким образом, соответствующее большое количество этих процессов будет осуществляться параллельно.
tx
rx
[205] На этапе 1402 выбирают текущий кадр. Например, процессор весовых коэффициентов луча (например, BWP 714, как описано со ссылкой на фиг. 7 или 10-13) может принимать один или несколько предварительно вычисленных наборов весовых коэффициентов посредством линии передачи данных (например, линии 716 передачи данных, описанной со ссылкой на фиг. 7). Кадр, выбранный на этапе 1402, может содержать одно или несколько определений временного интервала и одну или несколько весовых матриц формирования луча. Например, BWP 714 или присоединенное к нему аппаратное обеспечение могут обеспечивать хранение больших объемов для множества определений временного интервала переключения луча и множества весовых матриц формирования луча. Весовая матрица формирования луча может содержать набор всех комплексных весовых векторов формирования луча, используемых для передачи и приема всех узких лучей 125 в одном временном интервале. Весовой вектор формирования луча может содержать группу из L или L отдельных комплексных весовых коэффициентов луча, используемых для расчетов на/от Tx/Rx сигналов излучающего элемента, передаваемых посредством излучающих элементов 128 облучающей решетки в сборе 127 для формирования одного узкого луча 125 в течение одного временного интервала. Определение временного интервала переключения луча может содержать набор всех коэффициентов усиления маршрута всех узких лучей 125 в одном временном интервале и может указывать все времена пребывания, связанные с временным интервалом.
[206] На этапе 1404 первое определение временного интервала и первую весовую матрицу формирования луча выбирают для текущего кадра. Например, последовательная логика (например, последовательная логика 1306, как описано со ссылкой на фиг. 13) BWP может содержать счетчик для выбора временного интервала. Определения временного интервала и/или весовые матрицы также могут содержать данные о местоположении, используемые для создания одного или нескольких приемных узких лучей 125 и/или одного или нескольких передающих узких лучей 125. Например, данные о местоположении могут содержать набор всех комплексных весовых векторов, используемых для генерирования активных узких лучей 125 для временного интервала.
[207] На этапе 1406 определяют, является связь частью прямой линии связи или обратной линии связи. Как объяснялось выше, в системе с топологией звезды терминал узла доступа (например, терминал 130 узла доступа, описанный со ссылкой на фиг. 1) может связываться с пользовательскими терминалами (например, пользовательскими терминалами 150, как описано со ссылкой на фиг. 1) с помощью нисходящих (например, прямых) линий связи, а пользовательские терминалы (например, пользовательские терминалы 150, как описано со ссылкой на фиг. 1) могут связываться с терминалом 130 узла доступа с помощью восходящих (например, обратных) линий связи. Терминал 130 узла доступа может обслуживать свои собственные восходящие линии связи и нисходящие линии связи, идущие к спутнику связи и от него (например, спутники 120 связи, описанные со ссылкой на фиг. 1A-3D, 7, 10 или 11). Терминал 130 узла доступа также может составлять план на трафик, поступающий на пользовательские терминалы 150 и от них. Альтернативно планирование может выполняться в других частях системы спутниковой связи (например, на одном или нескольких NOC, центрах управления шлюзами или других сетевых устройствах 141). Например, в некоторых вариантах осуществления настройки коэффициента усиления, включенные в определение кадра (например, в качестве части каждого определения временного интервала), могут использоваться для определения того, осуществляется связь по прямой линии связи или обратной линии связи.
[208] Если на этапе 1406 происходит обработка прямой линии связи, на этапе 1408 коэффициент усиления для маршрута может быть отрегулирован, при необходимости, для поддержки прямой линии связи. Например, канальный усилитель с выборочным коэффициентом усиления может обеспечивать настройку усиления для маршрута при использовании, как показано на фиг. 7. Настройка коэффициента усиления может быть определена из первого определения временного интервала. На этапе 1410 создают сигнал приемного узкого луча для длительности времени пребывания во временном интервале. Например, установленная на спутнике приемная антенна в сборе 121, содержащая сеть формирования приемного луча (например, BFN 710-а, как описано со ссылкой на фиг. 7), может быть выполнена с возможностью создания одного или нескольких приемных узких лучей 125 на антенне в сборе 121 в течение длительности времени пребывания во временном интервале. Приемные узкие лучи 125 могут использоваться для приема одного или нескольких мультиплексированных сигналов (например, мультиплексированного сигнала с терминала 130 узла доступа), предназначенных для множества терминалов. Например, мультиплексированный сигнал может быть предназначен для пользовательских терминалов 150. По меньшей мере некоторые из отдельных компонентных сигналов мультиплексированного сигнала могут отличаться по содержимому, например, если они предназначены для разных пользовательских терминалов 150. Мультиплексированный сигнал может быть мультиплексированным с помощью любой подходящей схемы мультиплексирования, включая, например, MF-TDM, TDM, FDM, OFDM и CDM. В целом, для простоты используется TDM.
[209] Если на этапе 1406 происходит обработка обратной линии связи, на этапе 1412 коэффициент усиления может быть отрегулирован, при необходимости, для поддержки обратной линии связи. Например, канальный усилитель с выборочным коэффициентом усиления может обеспечивать независимые настройки коэффициента усиления для маршрутов при использовании, как описано со ссылкой на фиг. 7. Настройка коэффициента усиления может быть определена из первого определения временного интервала. На этапе 1414 создают сигнал приемного узкого луча для длительности времени пребывания во временном интервале. Например, установленная на спутнике фазированная антенная решетка в сборе 121, содержащая сеть формирования приемного луча (например, BFN 710-а, описанную со ссылкой на фиг. 4), может быть выполнена с возможностью создания одного или нескольких приемных узких лучей на антенне в сборе 121 в течение длительности времени пребывания во временном интервале. Приемный узкий луч используется для приема одного или нескольких составных сигналов множественного доступа (например, составного сигнала, полученного с множества пользовательских терминалов 150), предназначенных для терминала 130 узла доступа. Составной сигнал множественного доступа может быть сформирован с помощью любой подходящей схемы множественного доступа, включая, например, MF-TDMA, TDMA, FDMA, OFDMA и CDMA. Множественные доступы в течение длительности интервала могут быть все произвольным доступом, могут быть все запланированными передачами или комбинацией произвольного доступа и запланированных передач.
[210] На этапе 1416 установленная на спутнике передающая фазированная антенная решетка в сборе 121, содержащая сеть формирования передающего луча (например, BFN 710-b, описанную со ссылкой на фиг. 7), выполнена с возможностью генерирования одного сигнала Тх узкого луча в течение длительности времени пребывания во временном интервале. Сигнал Тх узкого луча получен из принятого мультиплексированного сигнала или составного сигнала множественного доступа с помощью маршрута с прямой ретрансляцией на спутнике. Например, одно или несколько из преобразования частоты, фильтрации и выборочного частотного усиления могут выполняться на принятом сигнале для создания сигнала Тх узкого луча.
[211] На этапе 1418, когда период пребывания во временном интервале прошел, определяют, существуют ли дополнительные временные интервалы в определении кадра для обработки. Например, последовательная логика (например, последовательная логика 1306, описанная со ссылкой на фиг. 13) может иметь инструкцию автоматически закольцовывать временные интервалы, включенные в определение кадра, в конце каждого кадра. Как описано выше, определения кадра и наборы весовых коэффициентов формирования луча могут быть изменяющимися во времени и динамически отрегулированы локально на спутнике 120 связи (например, посредством последовательной логики 1306 или компьютера 1302, описанных со ссылкой на фиг. 13) или удаленно на наземной установке с помощью линии передачи данных (например, линии 716 передачи данных, как описано со ссылкой на фиг. 7). Если на этапе 1418 еще есть временные интервалы для обработки, на этапе 1420 следующий временной интервал может быть выбран для обработки. Например, новый временной интервал может быть выбран непосредственно после истечения времени пребывания во временном интервале, выбранном на этапе 1404. На практике несколько определений временного интервала и несколько наборов весовых коэффициентов формирования луча могут быть загружены в запоминающее устройство (например, запоминающее устройство 1204 BWP 714-с, описанного со ссылкой на фиг. 13), и доступ к определениям временного интервала и весовым матрицам формирования луча может быть получен, если следовать за указателем, например, связанным списком или другой структурой данных. Процесс 1400 затем может вернуться к этапу 1406 для создания новых сигналов Rx узкого луча и генерирования новых сигналов Тх узкого луча для нового времени пребывания во временном интервале. Если на этапе 1418 определяют, что больше нет временных интервалов для обработки в кадре, на этапе 1419 определяют, было принято новое определение кадра или новый набор весовых коэффициентов формирования луча или нет. Например, может быть принята команда на изменение определений кадра и/или наборов весовых коэффициентов формирования луча (например, от компьютера 1302, как описано со ссылкой на фиг. 13, или от удаленного планировщика) или может быть загружено новое определение кадра и/или новый набор весовых коэффициентов формирования луча на спутник 120 связи. Если на этапе 1419 не было принято ни новое определение кадра, ни новый набор весовых коэффициентов формирования луча, текущий кадр может быть обработан снова (например, автоматически повторен). Если новое определение кадра или новый набор весовых коэффициентов формирования луча был принят, это новое определение кадра или этот новый набор весовых коэффициентов формирования луча может быть выбран для обработки.
[212] В качестве примера предложенной высокой пропускной способности рассмотрим систему спутниковой связи со следующими параметрами:
• 5,2 м отражатель 122 антенны в сборе 121 на спутнике 120 связи мощностью 15 кВт, доступный для использования полезной нагрузкой.
• Работа в Ka-диапазоне с выделенным спектром 1,5 ГГц на каждой из 2 поляризаций.
• Ограничения по объему и массе полезной нагрузки поддерживают до 100 маршрутов, каждый из которых шириной 1,5 ГГц (с использованием всего спектра на одной поляризации), активных в одно время. Предположим, что 50 маршрутов используются для прямого трафика и 50 маршрутов - для обратного трафика, что даст всего 50*1,5 ГГц=75 ГГц спектра в каждом направлении.
• 75-см пользовательский терминал 150. Для большого промежутка зон 126 покрытия узкого луча (большой обслуживаемой зоны 410 покрытия) полученный в результате энергетический потенциал прямой линии связи поддерживает спектральную эффективность приблизительно 3 бит/с/Гц, что приводит к достижению приблизительно 225 Гбит/с пропускной способности прямой линии.
• Энергетический потенциал обратной линии связи поддерживает 1,8 бит/с/Гц, что приводит к достижению 135 Гбит/с пропускной способности обратной линии связи. Общая пропускная способность составляет приблизительно 360 Гбит/с.
[213] Как показано на фиг. 7, спутник 120 связи может содержать K общих наборов маршрутов. Каждый маршрут состоит из сформированного приемного узкого луча 125 или сформированного передающего узкого луча 125, которые соединены друг с другом посредством электронных схем, по которым проходит сигнал, номинально состоящих из фильтров, понижающих преобразователей и усилителей. В соответствии с одним вариантом осуществления заявляемого изобретения, в котором используется архитектура системы с топологией звезды, эти K маршрутов могут использоваться для гибкого и программируемого распределения пропускной способности между прямым направлением (например, с терминала (терминалов) 130 узла доступа на пользовательский терминал (терминалы) 150) и обратным направлением (например, с пользовательского терминала (терминалов) 150 на терминал (терминалы) 130 узла доступа). Распределение является гибким в том, что общие ресурсы могут быть разделены между прямой и обратной линиями в любой необходимо пропорции, что приводит к достижению любого желаемого отношения между пропускной способностью прямого и обратного каналов. Распределения являются программируемыми в том, разделение ресурсов может быть изменено на каждом кадре, таким образом, быстро изменяя отношение между пропускной способностью прямой и обратной линий. Это особенно полезно при изменении распределения пропускной способности прямой/обратной линии для адаптации к новым и развивающим применениям, в которых используется передача данных/информации по системе спутниковой связи.
[214] Гибкое распределение пропускной способности достигается за счет гибкого распределения ресурсов в спутниковой архитектуре. Представляющие интерес ресурсы в данном случае представляют собой несколько физических маршрутов на спутнике 120 связи и отрезки времени в каждом кадре переключения луча. Для гибкого распределения пропускной способности имеется два подхода. Согласно подходу 1 осуществляется гибкое распределение временных ресурсов, а согласно подходу 2 осуществляется гибкое распределение ресурсов HW.
[215] Подход 1: Гибкое распределение временных ресурсов
F
F
F
F
[216] В этом подходе один или несколько маршрутов распределяются для использования в прямом направлении отрезка времени, α. Оставшаяся часть времени (1-α) используется для обратного трафика. Предположим, что в кадре переключения луча есть Q временных интервалов фиксированной длины. Тогда для Q≈αQ из Q временных интервалов маршрут будет настроен для прямого трафика. Альтернативно временные интервалы прямой линии и временные интервалы обратной линии могут варьировать по длине с тем же отношением, хотя следующие далее примеры будут ограничены случаем временных интервалов фиксированной длины.
[217] Выражение «настроенный для прямого трафика» означает, что Rx узкий луч 125 использует весовой вектор формирования луча, который предусматривает, что Rx узкий луч 125 нацеплен на место размещения терминала 130 узла доступа, Тх узкий луч 125 использует весовой вектор формирования луча, который предусматривает, что Тх узкий луч 125 нацелен на пользовательскую зону обслуживания (например, зону 126 покрытия Тх узкого луча, содержащую один или несколько пользовательских терминалов 150), и канальный усилитель, связанный с маршрутом, установлен так, чтобы получать полный коэффициент усиления спутника, соответствующий прямому каналу. Выражение «настроенный для обратного трафика» означает, что Rx узкий луч 125 использует весовой вектор формирования луча, который предусматривает, что Rx узкий луч 125 нацелен на пользовательскую зону обслуживания (например, Rx зону 126 покрытия узкого луча, содержащую один или несколько пользовательских терминалов 150), Тх узкий луч 125 использует весовой вектор формирования луча, который предусматривает, что Тх узкий луч 125 нацелен на место размещения терминала 130 узла доступа, и канальный усилитель, связанный с маршрутом, установлен так, чтобы получать полный коэффициент усиления спутника, соответствующий обратному каналу.
[218] Во множестве, если не большинстве, применений с топологией звезды размеры пользовательского терминала (терминалов) 150 и терминала (терминалов) 130 узла доступа совершенно отличаются друг от друга. Например, антенна терминала 130 узла доступа может иметь диаметр 7 м и сотни ватт выходной мощности в НРА позади нее, а антенна пользовательского терминала 150 может иметь диаметр менее 1 м и лишь несколько ватт выходной мощности в НРА позади нее. В таких случаях полный электронный коэффициент усиления одной или нескольких антенн в сборе 121 спутника 120 связи в прямом направлении, как правило, отличается от обратного направления. Таким образом, в целом, канальный усилитель в маршруте должен быть настроен на разные коэффициенты усиления в прямом и обратном направлениях.
F
F_max
R_max
F
R
F
[219] В характерном примере допустим, что Q=Q для всех маршрутов. Результатом этого является система только с прямой линией связи (FLO), в которой вся пропускная способность распределена на прямую линию связи, а на обратную линию связи пропускная способность не распределена. Этот вариант целесообразен, например, для систем теле- и радиовещания. Однако тот же спутник 120 связи может быть настроен (посредством загрузки другого набора весовых коэффициентов формирования луча и набора коэффициентов усиления канального усилителя) на распределение 75% (например) временных интервалов для передачи по прямой линии и 25% для передачи по обратной линии. Это приведет к пропускной способности в прямом направлении, составляющей 75% относительно примера FLO, и пропускной способности в обратном направлении, составляющей 25% относительно максимума, который мог бы быть достигнут. В целом, допустим, что C - пропускная способность прямого канала, причем все временные интервалы распределены на прямое направление, и допустим, что C - пропускная способность обратного канала, причем все временные интервалы распределены на обратное направление. Тогда для Q распределений временных интервалов прямого канала и Q=Q-Q распределений временных интервалов обратного канала пропускная способность прямой и обратной линий будет составлять
F
где Q может принимать любое значение от 0 (весь обратный трафик) до Q (весь прямой трафик). Очевидно, что из (2) следует, что распределение пропускной способности между прямой и обратной линиями может иметь любую произвольную пропорцию, ограниченную только значением Q, количеством временных интервалов на кадр переключения луча. Для приемлемых величин Q, таких как Q=64, это ограничение не является очень ограничивающим, поскольку оно допускает распределение пропускной способности с шагом в 1/64 от максимального значения.
GW
GW
GW
[220] В этом подходе все K маршрутов используются исключительно для прямого трафика или исключительно для обратного трафика в любой момент времени. Требования к общему количеству местоположений терминалов 130 узла доступа могут быть определены следующим образом. Допустим, что есть K маршрутов, каждый из которых использует W Гц спектра на одной поляризации. Кроме того, допустим, что есть N мест терминалов узла доступа, каждое из которых может использовать W Гц спектра на каждой из двух поляризаций. В любом момент времени общий спектр пользовательской линии связи составляет KW Гц, который используется для передач по прямой линии связи или по обратной линии связи (но никогда обеих из них). Общий спектр фидерной линии связи, используемый в любой заданный момент времени, составляет 2NW, который также используется для передачи по прямой линии связи или передачи по обратной линии связи, но никогда для обеих из них. Приравняв две величины спектра, получим необходимое количество терминалов узла доступа, N=K/2.
[221] Этот подход является неэффективным, поскольку терминал 130 узла доступа не работает на передачу и прием 100% времени. Сумма отрезка времени, который терминал 130 узла доступа тратит на передачу, и отрезка времени, который терминал 130 узла доступа тратит на прием, равна 1. Однако терминал 130 узла доступа может работать как на передачу, так и на прием 100% времени, и, таким образом, является неэффективным и имеет низкий коэффициент использования.
[222] Считается, что такой подход является синхронизированным, как изображено на фиг. 15А, на которой показано распределение 1500 временных ресурсов с отношением 50%/50% между прямой и обратной линиями связи для каждого маршрута. Маршруты синхронизированы таким образом, что все они обслуживают прямую линию связи в некоторые периоды времени, и все обслуживают обратную линию связи в другие периоды времени. Как можно увидеть на распределении 1500 временных ресурсов используемый общий спектр фидерной линии связи всегда составляет KW Гц, и всегда представляет собой весь спектр прямой линии связи или весь спектр обратной линии связи. Как описано выше, эта синхронизированная система требует K/2 терминалов 130 узла доступа.
[223] На фиг. 15В показан пример синхронизированного распределения 1510 временных ресурсов на приведенном в качестве примера спутнике 120 связи с 8 маршрутами и с 8 узкими лучами 125 и 4 терминалами 130 узла доступа. В интервале 1 распределения 1510 временных ресурсов все четыре терминала 130 узла доступа (например, GW1, GW2, GW3 и GW4) осуществляют передачу на узкие лучи В1-В8, как показано в конфигурации интервалов распределения 1510 временных ресурсов. Под интервалами подробно указано использование маршрута (PW) интервала. В интервале 1 все 8 маршрутов используются для прямых линий связи, таким образом, имеется запись 8F. В интервале 2 пользовательские терминалы 150 во всех зонах 126 покрытия узкого луча осуществляют передачу на их соответствующие терминалы 130 узла доступа, вследствие чего использование маршрутов обозначено как 8R. Справа от таблицы для каждого маршрута перечислено использование интервала. Для всех маршрутов первый интервал предназначен для прямой линии, а второй интервал предназначен для обратной линии, вследствие чего каждая запись использования интервала представляет собой FR.
[224] В этом примере терминалы 130 узла доступа могут быть независимыми друг от друга, хотя, эквивалентно, передающий терминал 130 узла доступа для пользовательского узкого луча 125 может отличаться от приемного терминала 130 узла доступа для указанного пользовательского узкого луча 125. В этом случае терминалы 130 узла доступа должны взаимодействовать, чтобы обеспечить согласованную двухстороннюю связь с пользовательскими терминалами 150 и от них. Следует отметить, что во всех таких синхронизированных случаях полудуплексные (работающие на передачу и прием в разное время) пользовательские терминалы 150 могут быть развернуты, поскольку все пользовательские узкие лучи 125 могут быть спланированы таким образом, что интервалы передачи пользовательского терминала не перекрываются с соответствующими интервалами приема.
[225] Подход может быть улучшен за счет чередования распределений времени прямой и обратной линий, как показано на распределении 1600 временных ресурсов на фиг. 16А. Распределения времени прямой и обратной линий для каждого маршрута имеют такую структуру, что в любой момент времени половина маршрутов используется для прямого трафика, а половина - для обратного трафика. Это приводит к тому, что требования к общему спектру фидерной линии связи в любой момент времени одинаковы (KW Гц), но он равномерно разделен между прямой линией связи и обратной линией связи. Поскольку приведенный в качестве примера терминал 130 узла доступа имеет 2W Гц спектра для использования в прямом направлении и 2W Гц для использования в обратном направлении, общее необходимое количество терминалов 130 узла доступа равно K/4. При синхронизации распределений времени прямой и обратной линий требуется половина от количества терминалов 130 узла доступа, и, следовательно, это предпочтительный способ работы.
[226] На фиг. 16В показан пример распределения 1610 временных ресурсов с отношением 50%/50% с аналогичным спутником 120 связи с 8 маршрутами и 8 узкими лучами 125, как показано на фиг. 15В. Однако в данном случае требуется только два узла доступа - GW1 и GW2. На фиг. 16В GW1 передает LHCP на В1 (который принимает RHCP) и передает RHCP на В2 (который принимает LHCP). Из-за отдельной поляризации между узкими лучами 125 отсутствует интерференция сигналов, даже хотя они физически находятся рядом и могут даже частично или полностью перекрываться. В то же время (в течение указанного первого временного интервала) пользовательские терминалы в В7 и В8 осуществляют передачу на терминал GW1 узла доступа. Также, в течение этого первого временного интервала, показанного на фиг. 16В, терминал GW2 узла доступа осуществляет передачу на В3 и В4, при этом В5 и В6 передаются на терминал GW2 узла доступа. Во втором интервале, как показано на фиг. 15В, направления передачи являются противоположными относительно направлений в интервале 1. Из сравнения фиг. 16В с фиг. 15В можно увидеть, что каждый узкий луч 125 имеет абсолютно одинаковое количество возможностей передачи и приема. Следует отметить, что в этом конкретном случае могут быть развернуты полудуплексные пользовательские терминалы 150, поскольку узкие лучи 125 спланированы таким образом, что интервалы передачи пользовательского терминала не перекрываются с соответствующими интервалами приема. Может быть использован другой план, при котором также достигается распределение времени 50%/50%, но с перекрытием интервалов передачи и приема узкого луча, при этом возможно требуется, чтобы пользовательские терминалы 150 работали в полнодуплексном режиме, в котором они могут одновременно осуществлять передачу и прием.
[227] В этом примере, опять-таки, терминалы 130 узла доступа могут быть независимыми друг от друга, поскольку каждый узкий луч 125 имеет один терминал 130 узла доступа для передачи как по прямой линии (на пользовательский узкий луч 125), так и по обратной линии (на узкий луч 125 узла доступа). Также эквивалентно случаю, показанному на фиг. 16В, терминал 130 узла доступа, осуществляющий передачу на пользовательский узкий луч 125, может отличаться от терминала 130 узла доступа, осуществляющего прием с указанного пользовательского узкого луча 125. В этом случае терминалы 130 узла доступа должны взаимодействовать, чтобы обеспечить согласованную двухстороннюю связь с пользовательскими терминалами 150 и от них.
[228] На фиг. 17А показан пример чередующегося распределения 1700 временных ресурсов для распределения времени с отношением 75%/25% между прямым и обратным трафиком. В этом примере 75% маршрутов используются для прямого трафика в каждый момент времени. Оставшиеся 25% используются для обратного трафика. Каждый отдельный маршрут также используется для прямого трафика в течение 75% кадра переключения луча и обратного трафика в течение 25% кадра переключения луча. В результате, во все без исключения моменты времени BW, используемый для прямого трафика, равен 3KW/4, a BW, используемый для обратного трафика, равен KW/4. Поскольку каждый терминал 130 узла доступа может использовать 2W Гц полосы частот для прямого трафика и 2W Гц полосы частот для обратного трафика, необходимое общее количество терминалов 130 узла доступа составляет 3K/8 и ограничено использованием BW прямой линии связи. Это количество по-прежнему меньше значения K/2, необходимого для синхронизированного подхода для распределения временных ресурсов с отношением 50%/50%, как показано на фиг. 15А-В.
[229] На фиг. 17В показано 4 временных интервала приведенной в качестве примера системы, содержащей восемь узких лучей 125 и четыре терминала 130 узла доступа, показанных на фиг. 15В. Как и в том примере, терминалы 130 узла доступа осуществляют либо передачу, либо прием в течение каждого интервала, но никогда и передачу, и прием в одном интервале. Сводка по использованию внизу таблицы конфигурации показывает, что каждый интервал имеет 6 прямых (например, с терминала узла доступа на пользовательский терминал) маршрутов и 2 обратных (с пользовательского терминала на терминал узла доступа) маршрута.
[230] В первом интервале пользовательские терминалы в В1 и В2 осуществляют передачу на терминал GW1 узла доступа, при этом все другие пользовательские терминалы 150 осуществляют прием. Во втором интервале пользовательские терминалы в В7 и В8 осуществляют передачу, в другие - прием. В третьем интервале пользовательские терминалы 150 в В3 и В4 - единственные, которые осуществляют передачу, а в четвертом интервале пользовательские терминалы 150 в В5 и В6 представляют собой единственные передатчики. Представление интервалов в табличной форме подтверждает, что каждый узкий луч имеет 3 прямых маршрута от одного терминала 130 узла доступа к узкому лучу 125 и один обратный маршрут от узкого луча 125 к тому же терминалу узла доступа. В этом случае используется K/2=4 терминала 130 узла доступа, хотя минимальное количество терминалов 130 узла доступа составляет 3K/8=3 терминала узла доступа.
[231] Если 100% трафика распределяется на прямую линию связи, все маршруты будут использоваться для прямого трафика 100% времени. Это приводит к общему спектру прямой линии, равному KW Гц, и требуемое количество терминалов 130 узла доступа будет равно K/2, то есть то же количество, что и в синхронизированном подходе.
F
F
F
F
F
GW
F
F
[232] В общем случае каждый маршрут распределяется как прямой маршрут для отрезка α времени в кадре переключения луча. Распределения чередуются с целью наличия доли α в K общих маршрутах, работающих как прямые маршруты в каждый момент времени. Оставшаяся часть, K(1-α), будет работать как маршруты обратной линии связи. В каждый момент времени необходимый спектр прямой линии связи составляет KWα и необходимый спектр обратной линии связи составляет KW(1-α). Следовательно, общее количество необходимых терминалов 130 узла доступа составляет N=Max(α, 1-α)K/2. Следует отметить, что это может требоваться координации среди терминалов 130 узла доступа.
[233] Подход 2: Гибкое распределение аппаратных ресурсов
[234] В этом подходе любой один маршрут выделяется полностью (все временные интервалы в кадре переключения луча) для передач по прямой линии связи, или выделяется полностью для передач по обратной линии связи. Гибким является количество маршрутов, которые выделяются прямым маршрутам, и количество маршрутов, которые выделяются обратным маршрутам. Это изображено на фиг. 18А для примера распределения 75% маршрутов для прямых линий связи и 25% для обратных линий связи.
[235] На фиг. 18В показаны временные интервалы для кадра с 4 интервалами с распределением маршрутов с отношением 75%/25% для приведенного в качестве примера спутника 120 связи с 8 маршрутами, как описано выше. В данном случае маршруты обозначены номером на карте. Маршрут 1 (LHCP→RHCP) и маршрут 5 (RHCP→LHCP) выделены для обратного трафика, при этом оставшиеся маршруты выделены для прямого трафика.
[236] В интервале 1 терминал GW 1 узла доступа принимает данные от узких лучей В1 и В2, при этом все три терминала узла доступа осуществляют передачу на оставшиеся узкие лучи. В интервале 2 узкие лучи В3 и В4 осуществляют передачу на терминал GW1 узла доступа, при этом все три терминала узла доступа осуществляют передачу на оставшиеся узкие лучи. В интервале 3 узкие лучи В5 и В6 осуществляют передачу на терминал GW1 узла доступа, при этом все три терминала узла доступа осуществляют передачу на оставшиеся узкие лучи. В интервале 4 узкие лучи В7 и В8 осуществляют передачу на терминал GW1 узла доступа, при этом все три терминала узла доступа осуществляют передачу на оставшиеся узкие лучи.
[237] Рассмотрим одну поляризацию этой приведенной в качестве примера двухполюсной системы. Эта система по-прежнему использует три терминала GW1-GW3 узла доступа (каждый из которых работает в одной из двух доступных поляризаций), но в данном случае рассмотрим только узкие лучи В1-В4 и маршруты 1-4. По-прежнему имеются 4 интервала на кадр и, таким образом, 4 маршрута × 4 интервала = 16 интервалов всего доступно. В этой системе 75% (12) этих интервалов распределяется для прямого трафика и 25% (4) из этих интервалов распределяется для обратного трафика. 4 обратных интервала точно заполняют весь кадр. 12 прямых интервалов должны быть распределены среди 4 узких лучей, поэтому каждый узкий луч получает 3 интервала. Эти же 12 прямых интервалов, тем не менее, должны быть распределены среди 3 терминалов узла доступа, поэтому каждый терминал узла доступа должен заполнить 4 прямых интервала. Таким образом, в данном случае не может быть взаимно-однозначного соответствия между терминалами узла доступа и узкими лучами, вследствие чего весь трафик для любого узкого луча проходит через один узел доступа.
[238] Уделив особое внимание количеству узких лучей 125, интервалов, терминалов 130 узла доступа и маршрутов, можно обеспечить гибкость при соотнесении терминалов 130 узла доступа с узкими лучами 125. На фиг. 18С-18Е показаны еще два приведенных в качестве примера варианта осуществления гибкого распределения аппаратных ресурсов. В данном случае имеются 6 узких лучей, для которых требуется распределение маршрутов с отношением 75%/25% в приведенной в качестве примера системе связи, имеющей спутник с 8 маршрутами и 3 терминала узла доступа, как описано выше. Поскольку имеется только 6 узких лучей В1-В6, требуется только 3 временных интервала. Пользовательские терминалы 150 обычно работают в полнодуплексном режиме (с одновременным приемом и передачей) во время их активных временных интервалов переключения луча. В данном случае имеется 4 маршрута × 3 интервала = 12 интервалов, которые должны быть распределены по полярности. 75% из 12 (9) интервалов используются для прямого трафика, при этом 25% из 12 (3) интервалов используются для обратного трафика. 3 обратных интервала, опять-таки, заполняют один кадр, соответствующий одному маршруту, распределенному для обратного трафика по полярности. В данном случае, тем не менее, 9 прямых интервалов (3 на маршрут) на поляризацию могут быть разделены таким образом, что имеется точно 3 интервала на терминал узла доступа и 3 интервалы на узкий луч, таким образом, обеспечивая взаимно-однозначное соответствие между пользовательскими узкими лучами и терминалами узла доступа.
[239] На фиг. 18С и 18D показаны обе поляризации. Каждый из прямых маршрутов 2-4 и 6-8 выделен для одного терминала 130 узла доступа: маршруты 2 и 6 (для двух поляризаций) для GW 2, маршруты 3 и 7 для GW 3 и маршруты 4 и 8 для GW 1. На фиг. 18С показано, что обратные маршруты являются общими среди трех терминалов 130 узла доступа, вследствие чего каждый терминал 130 узла доступа осуществляет прием с тех же зон 126 покрытия узкого луча, на которые он осуществляет передачу, таким образом обеспечивая взаимно-однозначное соответствие между пользовательскими узкими лучами 125 и терминалами 130 узла доступа, которые обслуживают их. Альтернативно, как показано на фиг. 18D, все обратные маршруты направляются к GW 1. В этом случае, GW 1 считается общим приемным терминалом 130 узла доступа, a GW 2 и GW 3 могут работать в полудуплексном режиме только для передачи. В этом варианте осуществления с общим приемным терминалом узла доступа несколько терминалов 130 узла доступа осуществляют передачу на несколько пользовательских терминалов 150, причем эти пользовательские терминалы 150 осуществляют передачу только (если они вообще осуществляют передачу) на один терминал 130 узла доступа, как правило, один из передающих терминалов 130 узла доступа. На фиг. 18Е показан первый временной интервал системы, изображенной на фиг. 18С или фиг. 18D, поскольку она одинакова в обоих случаях.
[240] Общий приемный терминал 130 узла доступа может иметь энергосистему, например, если есть пользовательские терминалы 150, которые передают запросы на информацию, которая расположена на одном терминале 130 узла доступа, или если один терминал 130 узла доступа представляет собой промежуточное устройство между наземной сетью терминалов 130 узла доступа и сетью 140. В этом случае, за счет того, что все пользовательские терминалы 150 запрашивают информацию непосредственно от этого терминала 130 узла доступа, предотвращается проблема, заключающаяся в том, что другой терминал 130 узла доступа пересылает запросы на этот промежуточный терминал 130 узла доступа.
[241] Обратное также возможно: система с общим передающим терминалом узла доступа, в которой пользовательские терминалы 150, возможно измерительные терминалы, передают большой объем информации, но должны принимать только небольшой объем. Например, распределение времени с отношением 25%/75% может быть реализовано путем переключения направления узких лучей 125 на фиг. 15В. Таким образом, терминал GW1 узла доступа будет общим передатчиком для всех пользовательских узких лучей 125. В этих вариантах осуществления с общим терминалом узла доступа могут быть развернуты полудуплексные терминалы 130 узла доступа, если оператор системы имеет магистральную сеть (например, пример сети 140, как описано со ссылкой на фиг. 1), которая соединяет терминалы 130 узла доступа таким образом, что трафик можно направить и спланировать надлежащим образом.
F
R
F
R
[242] Допустим, что K - количество прямых маршрутов, a K - количество обратных маршрутов, причем K+K=K - общее количество маршрутов. Поскольку каждый маршрут всегда используется полностью в прямом или обратном направлении, нет необходимости динамически изменять полный электронный коэффициент усиления по маршруту на основе временных интервалов. Следовательно, динамическое регулирование коэффициента усиления канального усилителя на поинтервальной основе может не требоваться.
F
R
R
F
[243] За счет установки K=K и K=0 получим весь прямой трафик (FLO). За счет установки K=K и K=0 получим весь обратный трафик (только обратная линия связи или RLO). В целом, распределение пропускной способности в каждом направлении выглядит следующим образом:
F
где K может принимать любое значение от 0 (весь обратный трафик) до K (весь прямой трафик). Очевидно, что из (3) следует, что распределение пропускной способности между прямой и обратной линиями может иметь любую произвольную пропорцию, ограниченную только значением K, количеством маршрутов (например, спутника 120 связи или системы GBBF). Для приемлемых величин K, таких как K=100, это ограничение не является очень ограничивающим, поскольку оно допускает распределение пропускной способности с шагом в 1/100 от максимального значения.
F
R
GW
GW
F
R
[244] В этом подходе в любой момент времени общий спектр пользовательской линии связи, используемой в прямом направлении, составляет KW. В обратном направлении используемый общий спектр составляет KW. Опять-таки, предполагается, что каждый терминал 130 узла доступа имеет W Гц, доступных для использования на каждой из двух поляризаций. Общий спектр фидерной линии связи, доступный для использования, составляет 2NW в каждом направлении (прямом и обратном). Таким образом, количество необходимых взаимодействующих (не независимых) терминалов 130 узла доступа составляет N=Max(K,K)/2, что аналогично величине согласно первому подходу, когда было выбрано тщательное назначение интервалов передачи и приема для сведения к минимуму количества терминалов узла доступа. Однако подход 2 обладает преимуществом, заключающимся в отсутствии необходимости в динамическом изменении полного коэффициента усиления маршрута во время кадра переключения луча для адаптации к динамическим изменениям между прямой и обратной конфигурациями.
F
R
F
R
[245] На фиг. 19 показан иллюстративный график 1900 зависимости количества необходимых взаимодействующих терминалов 130 узла доступа (например, шлюзов) от количества распределенных прямых маршрутов, когда K=100. Как показано на фиг. 19, количество необходимых взаимодействующих терминалов 130 узла доступа является минимальным, когда K=K, при этом количество необходимых взаимодействующих терминалов 130 узла доступа является максимальным для RLO (т.е., K=0) и FLO (т.е. K=0).
[246] Следует понимать, что во всех из описанных подходов прямая линия связи и обратная линия связи могут работать как две независимые системы передачи. Распределение пропускной способности между двумя системами передачи может быть разделено в практически любой необходимой пропорции, по возможности ограниченной K или Q. В этом случае каждая система передачи может независимо распространять свою пропускную способность по обслуживаемой зоне 410 покрытия любым желаемым способом за счет надлежащей установки весовых векторов формирования луча, которые создают узкие лучи 125 в каждом временном интервале. В целом, можно установить обслуживаемую зону 410 покрытия для прямой линии связи и обратных линий связи как одну физическую зону. Это дает каждой точке в обслуживаемой зоне 410 покрытия возможность приема данных прямой линии связи и передачи данных обратной линии связи. В целом, эта возможность не всегда имеется в одних временных интервалах. Также можно понять, что отношение прямого трафика к обратному не должно быть одинаковым в каждой точке в обслуживаемой зоне 410 покрытия. Это позволяет индивидуально настроить отношение прямого трафика к обратному в каждой зоне 126 покрытия узкого луча. Механизм индивидуальной настройки этого отношения заключается в регулировании количества (и/или размера) прямых и приемных временных интервалов, распределенных на каждое физическое местоположение зон 126 покрытия узкого луча.
[247] На фиг. 20А изображен пример 2000 не совпадающих обслуживаемых зон 410 покрытия для обслуживания прямой и обратной линий связи в соответствии с аспектами настоящего изобретения. Обслуживаемая зона 410-b покрытия прямой линии связи представляет собой объединение зон 126 покрытия узкого луча отдельных узких лучей 125 прямой линии связи, сформированных в течение временного кадра переключения луча. Аналогично, обслуживаемая зона 410-с покрытия обратной линии связи представляет собой объединение зон 126 покрытия узкого луча отдельных узких лучей 125 обратной линии связи, сформированных в течение временного кадра переключения луча. Объединение обслуживаемой зоны 410-b покрытия прямой линии связи и обслуживаемой зоны 410-с покрытия обратной линии связи может быть разделено на 3 участка. Участок 1 представляет собой зону, в которой набор весовых коэффициентов формирования луча обеспечивает узкие лучи 125 прямой линии связи, но без узких лучей 125 обратной линии связи. Этот участок может поддерживать только трафик прямой линии связи. Участок 2 представляет собой зону, в которой набор весовых коэффициентов формирования луча обеспечивает узкие лучи 125 обратной линии связи, но без узких лучей 125 прямой линии связи. Этот участок может поддерживать трафик обратной линии связи, но не трафик прямой линии связи. Участок 3 представляет собой участок, в котором набор весовых коэффициентов формирования луча обеспечивает узкие лучи 125 как прямой, так и обратной линии связи, хотя и необязательно в одном временном интервале. Может поддерживать трафик как прямой, так и обратной линии связи. Кроме того, отношение пропускной способности прямой линии к обратной может быть индивидуально настроено в каждом физическом местоположении зон 126 покрытия узкого луча в пределах участка 3.
[248] На фиг. 20В изображена система с одним простым терминалом узла доступа и 4 маршрутами в соответствии с аспектами настоящего изобретения. В данном случае, участок 1 прямой линии связи содержит узкие лучи 1 и 2, участок 2 обратной линии связи содержит узкие лучи 5 и 6, при этом двусторонний участок 3 содержит узкие лучи 3, 4, 7 и 8. Хотя участок 3 показан на фиг. 20А в виде одной логической зоны, узкие лучи 125, составляющие участок 3, не должны быть смежными. Фактически, участки 1 и 2, показанные в этом примере как смежные, также могут состоять из нескольких отдельных зон.
[249] В интервале 1 терминал GW узла доступа осуществляет передачу на терминалы в участке 1, зоны В1 и В2 покрытия узкого луча, и осуществляет прием с терминалов в участке 2, зоны В5 и В6 покрытия узкого луча. Терминалы в участке 3 являются неактивными в течение этого интервала, а терминалы в участках 1 и 2 являются неактивными в течение оставшихся интервалов. В интервале 2 терминал GW узла доступа осуществляет передачу на терминалы в зонах В3 и В4 покрытия узкого луча и осуществляет прием с терминалов в зонах В7 и В8 покрытия узкого луча. В интервале 3 терминал GW узла доступа осуществляет прием с терминалов в зонах В3 и В4 покрытия узкого луча и осуществляет передачу на терминалы в зонах В7 и В8 покрытия узкого луча.
[250] В настоящем изобретении предлагается гибкая архитектура связи спутника с высокой пропускной способностью. Характеристики этой архитектуры могут включать одно или несколько из следующего:
1. высокая пропускная способность;
2. гибкое распределение между пропускной способностью прямой и обратной линий;
3. гибкое распределение пропускной способности и обслуживаемые зоны 410 покрытия;
4. перенастраиваемые обслуживаемые зоны 410 покрытия и распределение пропускной способности;
5. гибкие местоположения для терминалов 130 узла доступа, например, с использованием переключения луча для обеспечения возможности занятия терминалами 130 узла доступа одного спектра и одного местоположения, как у узких лучей 125; и возможность перемещения местоположений терминала узла доступа в течение срока службы спутника;
6. постепенное развертывание терминалов 130 узла доступа;
7. независимость орбитального положения;
8. динамическое распределение эквивалентной изотропно-излучаемой мощности (EIRP) среди терминалов 130 узла доступа для уменьшения замирания сигнала при дожде, например, когда предельные требования основаны на сумме показателей замирания сигнала при дожде на всех различных путях, в отличие от статистических данных отдельного пути;
9. работа с полудуплексными терминалами; и
10. работа с аппаратным обеспечением со сниженной избыточной полезной нагрузкой.
Характеристики (1) и (2) были описаны. Дополнительные подробности характеристик с (3) по (10) представлены ниже.
F
F
Hz
[251] Небольшое количество ячеек может быть активно в любой момент времени, причем ячейка может относиться к части обслуживаемой зоны 410 покрытия (например, узкому лучу), например, предоставляя услугу связи на поднабор терминалов. В одном примере K=40-60 передающих узких лучей 125 (например, для нисходящей линии связи пользовательского терминала). Весовые векторы формирования луча могут динамически меняться согласно загруженному плану. Рассмотрим пример, в котором общее количество пользовательских ячеек равно K х Q, где Q = количество временных интервалов, причем 1≤Q≤64. В данном случае, комбинация зон 126 покрытия узкого луча увеличивается на коэффициент Q. Средний коэффициент заполнения узкого луча 125 может быть равен 1/Q. Скорость прямой линии связи до узкого луча 125 уменьшается на коэффициент Q. Может быть предпочтительным, чтобы пользовательский терминал 150 мог демодулировать все несущие в полосе частот W Гц. При W=1500 МГц, η=3 бит/с/Гц и Q=16, средняя скорость нисходящей линии связи до пользовательского терминала 150 составляет приблизительно 281 Мбит/с.
R
R
[252] Вернемся к обратной линии связи: в одном примере K=40-60 приемных узких лучей 125 (например, для восходящей линии связи пользовательского терминала). Весовые векторы формирования луча могут динамически меняться согласно загруженному плану. Рассмотрим пример, в котором общее количество пользовательских ячеек равно K х Q, где Q = количество временных интервалов, причем 1≤Q≤64. В данном случае, комбинация зон 126 покрытия узкого луча увеличивается на коэффициент Q. Средний коэффициент заполнения узкого луча может быть равен 1/Q. Скорость обратной линии связи до узкого луча 125 уменьшается на коэффициент Q. Может быть предпочтительным, чтобы пользовательский терминал 150 использовал HPA сигнала цветовой синхронизации, поддерживающий высокую пиковую мощность, но более низкую среднюю мощность. Для НРА с пиковой мощностью 12 Вт и с пределом средней мощности 3 Вт, восходящей линии связи со скоростью 40 Мбит/с, 2,25 бит/символ и Q=16, средняя скорость восходящей линии связи от пользовательского терминала 150 составляет 5,625 Мбит/с.
j
[253] Гибкая архитектура связи спутника с высокой пропускной способностью, описанная в настоящем документе, также может обеспечивать неравномерное распределение пропускной способности по обслуживаемой зоне 410 покрытия. Пропускная способность может быть распределена по разным ячейкам с практически произвольными пропорциями за счет назначения разного количества интервалов на ячейку. Опять-таки, имеется Q временных интервалов в кадре переключения луча. Каждая ячейка использует q временных интервалов, вследствие чего
где J - количество местоположений зоны покрытия обслуживающего луча, на которые маршрут сигнала узкого луча переключается в кадре переключения луча. Пропускная способность в каждой ячейке составляет:
b
где C - мгновенная пропускная способность на узкий луч.
b
j
j
[254] На фиг. 21А-21С изображен пример переключения луча с неравномерным распределением пропускной способности в соответствии с аспектами настоящего изобретения. На фиг. 21А показана иллюстративная схема 2100 переключения луча одного маршрута сигнала узкого луча для 8 неравномерных времен пребывания во временном интервале кадра переключения луча. В этом примере Q=32 и C=4,5 Гбит/с. Местоположения ячейки в схеме 2100 переключения луча показаны как смежные для простоты иллюстрации. На фиг. 21В показана иллюстративная таблица 2110 времен пребывания во временном интервале для схемы 2100 переключения луча. Для каждого из 8 времен пребывания во временном интервале из таблицы 2110 времен пребывания во временном интервале показано количество временных интервалов q, назначенных соответствующему местоположению ячейки, и пропускная способность C зоны в Мбит/с. На фиг. 21С показан иллюстративный кадр 2120 переключения луча для таблицы 2110 времен пребывания во временном интервале. Кадр 2120 переключения луча содержит K узких лучей 125. Неравномерные времена пребывания во временном интервале для узкого луча №1 кадра 2120 переключения луча соответствуют временам пребывания, изображенным в таблице 2110 времен пребывания во временном интервале. Предпочтительно, чтобы все узкие лучи 125 изменяли местоположения одновременно. Это сводит к минимуму помехи между лучами, поскольку каждый узкий луч 125 перекрывается во времени с K-1 другими узкими лучами 125. Однако система может работать без этого ограничения. Большее количество узких лучей 125 могут создавать помехи друг другу, и местоположения узкого луча должны быть выбраны с учетом этого факта.
[255] Местоположения узкого луча определяются посредством весовых векторов, используемых в BFN 710. Пропускная способность на ячейку устанавливается посредством длительности кадра переключения луча, в течение которого узкий луч 125 остается нацеленным на ячейку (время пребывания). Как весовые векторы луча, так и времена пребывания (например, в виде определений кадра переключения луча) могут храниться в BWP 714. Эти значения могут быть загружены в BWP 714 посредством линии передачи данных с Земли. Как местоположения луча (например, зоны 126 покрытия узкого луча), так и времена пребывания (распределение пропускной способности) могут быть изменены. Например, местоположения луча и/или времена пребывания могут изменяться время от времени путем загрузки новых наборов весовых коэффициентов и новых определений кадра переключения луча, или часто в ответ на ежедневные колебания (например, перераспределение пропускной способности для соответствия часу наибольшей нагрузки) путем отдачи команды BWP 714 на использование одного из нескольких предварительно сохраненных наборов весовых коэффициентов и определений кадра переключения луча. Один набор весовых коэффициентов формирования луча содержит весовые коэффициенты луча и одно определение кадра переключения луча содержит времена пребывания для всех лучей во всех временных интервалах в кадре переключения луча.
GW
[256] Терминалы 130 узла доступа могут быть расположены за пределами обслуживаемой зоны 410 покрытия пользовательского терминала или в обслуживаемой зоне 410 покрытия пользовательского терминала за счет небольшого увеличения количества терминалов 130 узла доступа. Для упрощения составления карты местоположений терминала узла доступа можно использовать количество цветов, доступное от терминалов 130 узла доступа. Общее количество цветов = цвета времени х цвета поляризации х цвета частоты. Рассмотрим пример, в котором Q=4, W=1500 МГц (полный диапазон) и двойная поляризация. Общее количество цветов = 4 времени х 2 поляризации х 1 частота = 8. Количество терминалов 130 узла доступа, N, определяется согласно уравнению
i
где C - количество цветов, обслуживаемых терминалами узла доступа №i.
[257] На фиг. 22А показаны иллюстративные местоположения терминала узла доступа и местоположения зоны покрытия пользовательского узкого луча для примера с 23 терминалами 130 узла доступа (22 рабочих терминала узла доступа + 1 терминал узла доступа с энергосистемой). Местоположения зоны покрытия пользовательского узкого луча показаны в виде ячеек, а местоположения терминала узла доступа показаны пунктирными окружностями на карте 2200 на фиг. 22А.
i
i
i
[258] На фиг. 22В показана иллюстративная таблица 2210 терминалов узла доступа для карты 2200. В таблице 2210 терминалов узла доступа показано для каждого терминала 130 узла доступа местоположение терминала узла доступа, количество проблем с узким лучом (т.е. количество неиспользуемых цветов) и количество цветов, обслуживаемых терминалом 130 узла доступа, C. Для K=40, Q=4, М=160 узких лучей и C, показанном в таблице 2210 терминалов узла доступа, ΣC=168≥160. Таким образом, согласно этому примеру система может работать с любыми 22 из 23 терминалов 130 узла доступа. Для размещения всех терминалов 130 узла доступа без нарушений узкого луча потребуется K/2=20 терминалов 130 узла доступа. В этом примере требуется, чтобы только 2 дополнительных терминала 130 узла доступа обеспечивали некоторое пространственное наложение между терминалами 130 узла доступа и зонами 126 покрытия пользовательского узкого луча.
i
i
i
[259] В последнем примере все терминалы 130 узла доступа расположены в обслуживаемой зоне 410 покрытия пользовательского терминала. В данном случае K=40, Q=24 и М=960 узких лучей 125 для полного покрытия CONUS (континентальной части США) и период переключения составляет 1/24-ю кадра переключения луча для всех узких лучей 125. Общее количество цветов составляет 48=24 времени X 2 поляризации. Если бы терминалы 130 узла доступа были расположены на расстоянии от обслуживаемой зоны 410 покрытия пользовательского терминала, минимальное количество терминалов 130 узла доступа составляло бы 20. Однако для этого последнего примера, в котором все терминалы 130 узла доступа расположены в обслуживаемой зоне 410 покрытия пользовательского терминала, предполагается, что максимальное количество неиспользуемых цветов составляет 7. Таким образом, C≥41=48-7 для всех терминалов 130 узла доступа. Также предполагается, что 6 терминалов 130 узла доступа расположены там, где количество неиспользуемых цветов составляет ≤4 (например, на границах обслуживаемой зоны покрытия, таких как прибрежные участки). Для этих 6 терминалов 130 узла доступа C=48-4=44. Необходимое количество терминалов 130 узла доступа равно 23, причем ΣC=(6 X 44)+(17 X 41)=961≥960. Это приводит к 15%-му увеличению количества (т.е. с 20 до 23) необходимых терминалов 130 узла доступа, но с полной гибкостью в местоположении 17 из 23 терминалов 130 узла доступа, все из которых находятся в пределах обслуживаемой зоны 410 покрытия пользовательского терминала.
[260] Гибкость в местоположениях терминала узла доступа также может быть достигнута с помощью неравномерных времен пребывания для переключения. Количество необходимых терминалов 130 узла доступа определяется по аналогичному уравнению
j
j
j
где C - общее количество используемых периодов пребывания для переключения терминала j узла доступа. Максимально возможное значение C составляет 2Q (т.е. 2 цвета поляризации, 1 цвет частоты). Оптимальное расположение терминала s узла доступа находится, во-первых, в участках без обслуживания (т.е. C имеет максимальное значение), и, во-вторых, в ячейках с небольшим временем пребывания для переключения и рядом с ячейками с небольшим временем пребывания для переключения. Размещение терминалов 130 узла доступа соответственно в целом становится причиной задействования еще меньшего количества дополнительных терминалов 130 узла доступа по сравнению с примерами, описанными выше, в которых времена пребывания для переключения являются равномерными.
j
j
[261] На фиг. 22С показаны иллюстративные размещения 2220 терминалов 130 узла доступа. В этом примере Q=32 периода для переключения на кадр переключения луча, имеется 2 цвета поляризации и 1 цвет частоты. В первом размещении, в котором C=64 - максимальное значение, терминал 130 узла доступа размещен в участке без обслуживания пользовательского терминала. В трех других размещениях, в которых C<64, терминалы 130 узла доступа размещены в ячейках с небольшим временем пребывания для переключения и рядом с ячейками с небольшим временем пребывания для переключения.
GW
[262] Постепенное развертывание терминалов 130 узла доступа описано для приведенной в качестве примера системы, в которой K=40, Q=4 и N=20. Количество узких лучей М=160, а средний коэффициент заполнения составляет 1/Q=25%. В первом примере, если услуга начинается с одного терминала узла доступа (K=2 маршрута), один терминал узла доступа обслуживает два луча одновременно. За счет установки временных интервалов Q=80 обеспечиваются все 160 узких лучей 125. Однако полученный в результате коэффициент заполнения составляет 1/80. Таким образом, в этом первом примере имеется уменьшение скорости и пропускной способности. Коэффициент заполнения может быть увеличен при увеличении количества терминалов 130 узла доступа.
[263] Во втором примере, если услуга начинается с четырех терминалов 130 узла доступа и имеется только 40 узких лучей 125, полученная в результате обслуживаемая зона 410 покрытия составляет 25% от исходной обслуживаемой зоны 410 покрытия. Следует отметить, что это могут быть любые 25%. При K=8 маршрутов установка Q=5 обеспечивает 40 лучей с коэффициентом заполнения, составляющим 1/5. Таким образом, в этом втором примере имеется минимальное уменьшение скорости и пропускной способности узкого луча. Обслуживаемая зона 410 покрытия может быть увеличена при увеличении количества терминалов 130 узла доступа. В этих подходах уменьшается исходная обслуживаемая зона 410 покрытия и/или скорость/пропускная способность в обмен на уменьшение количества исходных терминалов 130 узла доступа.
[264] Весовые векторы формирования луча и, таким образом, местоположения зон 126 покрытия узкого луча, являются гибкими в архитектуре связи спутника, описанной в настоящем документе. Поддержка услуги связи после изменения орбитального положения может быть достигнута путем обновления (например, загрузки) нового набора весовых векторов формирования луча для обеспечения покрытия тех же зон 126 покрытия узкого луча из другого орбитального положения. Это предоставляет несколько преимуществ. Орбитальное положение может быть неопределенным в момент создания спутника 120 связи. Орбитальное положение может быть изменено в любое время в течение срока службы спутника 120 связи. Общая конструкция спутника 120 связи может использоваться для любого орбитального положения и любого определения обслуживаемой зоны 410 покрытия в пределах приемлемого диапазона сканирования отражателя 122. Кроме того, зона 221 покрытия собственной диаграммы направленности антенны в сборе 121 может быть адаптирована к таким изменениям орбитального положения, как описано в настоящем документе.
[265] Обновления набора весовых коэффициентов формирования луча для предоставления услуги связи в новом орбитальном положении могут быть осуществлены различными способами. В некоторых примерах новые наборы весовых коэффициентов формирования луча могут быть загружены на спутник 120 связи или новые наборы весовых коэффициентов формирования луча могут быть выбраны из тех, которые хранятся на спутнике 120 связи. В некоторых примерах новый набор весовых коэффициентов формирования луча может быть принят с сетевого устройства 141, такого как объект управления сетью. В некоторых примерах новый набор весовых коэффициентов формирования луча может быть вычислен на спутнике 120 связи по меньшей мере частично на основании нового орбитального положения спутника связи. В некоторых примерах BFN 710 могут быть расположены на наземном сегменте 102 (например, для GBBF), в случае чего наборы весовых коэффициентов формирования луча могут быть выбраны и/или вычислены на наземном сегменте 102.
[266] Обновленные наборы весовых коэффициентов формирования луча могут обеспечивать различные характеристики услуги связи в новом орбитальном положении. Например, наборы весовых коэффициентов формирования луча могут быть настроены таким образом, что то же самое или другое множество излучающих элементов используется для формирования конкретного узкого луча 125 и/или предоставления услуги связи для конкретной ячейки. В некоторых примерах наборы весовых коэффициентов формирования луча могут быть обновлены для обеспечения узких лучей, имеющих одинаковую зону покрытия узкого луча в обновленном орбитальном положении. В некоторых примерах наборы весовых коэффициентов формирования луча могут быть обновлены для обеспечения одинаковой обслуживаемой зоны покрытия в обновленном орбитальном положении. В некоторых примерах услуга связи может быть предоставлена для множества ячеек обслуживаемой зоны покрытия и, в ответа на изменение в орбитальном положении, услуга связи может предоставлена по меньшей мере для одной из ячеек посредством узкого луча, имеющего такую же полосу частот, такую же частоту, такую же поляризацию и/или такую же последовательность синхронизирующих интервалов, что и узкий луч из предыдущего орбитального положения.
[267] В Тх системе со сформированным лучом очень просто распределить Тх мощность на каждый узкий луч 125 терминала узла доступа неравномерным и динамичным образом. Тх мощность на узкий луч 125 пропорциональна сумме квадратов весовых коэффициентов луча. Пропорциональное увеличение или уменьшение весовых коэффициентов луча приводит к увеличению или уменьшению мощности на узкий луч 125. Мощность также может быть отрегулирована посредством затухания канального усилителя.
[268] Мощность может быть распределена на каждый узкий луч 125 терминала узла доступа обратно пропорционально затуханию при замирании сигнала при дожде. Это распределение может быть динамичным на основе фактического затухания при замирании сигнала при дожде или статичным на основе замирания сигнала при дожде, которое связано с конкретной доступностью.
GW
GW
[269] В одном варианте осуществления мощность передачи распределяется на терминалы 130 узла доступа на основании SNR нисходящей линии связи. Для N терминалов 130 узла доступа общая Тх мощность P на спутнике 120 связи (например, передающей антенне в сборе 121), которая распределена на передачи на терминалах 130 узла доступа, составляет
n
где P - Тх мощность, распределенная на количество n терминалов узла доступа. Надлежащее распределение мощности для уравновешивания SNR нисходящей линии связи составляет
n
n
n
где R - коэффициент усиления антенны в сборе для количества n терминалов узла доступа; D - ослабление SNR нисходящей линии связи вследствие затухания из-за дождя на количестве n терминалов узла доступа; и L - затухание в свободном пространстве для количества n терминалов узла доступа.
n
n
n
n
n
[270] В статичном подходе распределения мощности могут быть выбраны на основании затухания из-за дождя при целевой доступности линии связи. Эти фиксированные распределения мощности могут быть определены планировщиком сети перед работой сети. Затухание из-за дождя A может быть определено на каждом терминале 130 узла доступа, который соответствует желаемой доступности. Ухудшение сигнала из-за дождя D может быть вычислено исходя из A и HW параметров терминала узла доступа. Затухание в свободном пространстве Ln (например, потеря распространения сигнала) может быть вычислено для каждого терминала 130 узла доступа. Коэффициент усиления Тх антенны в сборе для каждого терминала узла доступа R может быть определен исходя из весовых коэффициентов луча и собственных диаграмм 210 направленности излучающих элементов. Распределенные мощности P и необходимый показатель ослабления амплитуды канала могут быть вычислены для получения этих мощностей.
[271] Показатель ослабления амплитуды канала может быть отправлен посредством восходящей линии связи на спутник 120 связи и поддерживаться на этом уровне до тех пор, (и если) пока не возникнет желание в изменении концепции работы сети (например, местоположений терминала узла доступа, доступности нисходящей линии связи, общей мощности, распределенной на нисходящую линию связи терминала узла доступа и т.д.).
n
[272] При динамическом подходе распределения мощности могут быть выбраны на основе наблюдаемого затухания из-за дождя на каждом терминале 130 узла доступа. Показатели Тх мощности P изменяются динамически при изменении затухания из-за дождя. В некоторых вариантах осуществления используется система измерения затухания из-за дождя и центральный обрабатывающий узел (например, NOC или другое сетевое устройство 141) для сбора всех измеренных затуханий из-за дождя, динамического вычисления распределений мощности и отправки по восходящей линии связи информации о распределении мощности (например, в качестве коэффициента усиления по амплитуде канала или весового вектора луча) на спутник. На фиг. 23 показана упрощенная схема иллюстративной системы 2300 спутниковой связи, которая поддерживает этот динамический подход.
[273] В другом варианте осуществления мощность передачи распределяется на терминалы 130 узла доступа на основании отношения сигнал/смесь помехи с шумом (SINR). Для нисходящих линий связи терминала узла доступа, которые имеют относительно высокие помехи между узкими лучами, может быть предпочтительным распределение мощности с целью уравновешивания SINR нисходящей линии связи.
[274] Как статичный, так и динамический подход могут учитывать это за счет использования другого уравнения для вычисления распределений мощности. В данном случае распределения мощности вычисляются согласно следующему уравнению:
где λ выбрано для приведения к равенству,
и применяются приведенные ниже определения.
х: вектор столбцов Nxl, который содержит распределения Тх мощности на каждый терминал 130 узла доступа.
ij
ii
R: матрица коэффициентов усиления луча NxN. Элемент R представляет собой коэффициент усиления узкого луча, нацеленного на терминал j узла доступа в направлении терминала i узла доступа. Диагональный элемент r представляет собой коэффициент усиления антенны для терминала i узла доступа.
gw
gw
R: диагональная матрица NxN, содержащая коэффициент усиления для терминала n узла доступа. Диагональные элементы R эквивалентны диагональным элементам R.
n
D: диагональная матрица NxN, элементы которой содержат ухудшение сигнала из-за дождя каждого терминала узла доступа. Она вычисляется исходя из измеренных значений A.
С: диагональная матрица NxN, элементы которой содержат константы линии связи каждого терминала узла доступа. В частности,
G: диагональная матрица NxN, диагональные элементы которой содержат целевые относительные SINR нисходящей линии связи для каждого терминала узла доступа. Если желательно, чтобы все терминалы узла доступа имели одинаковое SINR нисходящей линии связи, то G - единичная матрица NxN.
g: вектор столбцов Nxl, элементы которой аналогичны диагональным элементам G.
n
GW
λ: свободный скалярный параметр, который должен быть выбран таким образом, чтобы распределения мощности x в сумме равнялись общей Тх мощности, распределенной на терминалы узла доступа, P.
Уравнение (10) может быть решено итеративным методом.
[275] Таким образом, как описано в настоящем документе, услуга спутниковой связи может быть предоставлена спутником 120 связи, который поддерживает сформированные узкие лучи 125, которые могут дополнительно поддерживать местоположения зоны покрытия узкого луча, которые изменяются в соответствии с конфигурацией переключения луча. Сформированные узкие лучи 125 могут быть гибко сформированы посредством применения весовых коэффициентов луча к сигналам, передаваемым посредством излучающих элементов 128 антенны, что позволяет получить преимущество от благоприятных и неблагоприятных эффектов электромагнитных сигналов, распространяющихся по множеству собственных диаграмм 210 направленности излучающих элементов собственной диаграммы 220 направленности антенны. Гибкость при предоставлении услуги связи может быть дополнительно улучшена при помощи спутника 120 связи, который использует одну или несколько антенн в сборе 121, которые поддерживают изменение собственной диаграммы 220 направленности антенны.
[276] На фиг. 24А и 24В изображено изменение зон 221-d покрытия собственной диаграммы направленности антенны, которые могут поддерживаться антенной в сборе 121, в соответствии с аспектами настоящего изобретения. Изменение зон 221-d покрытия собственной диаграммы направленности антенны может быть обеспечено за счет отдачи команды на привод, который включен в облучающую решетку в сборе 127, включенную в отражатель 122, причем привод подсоединен между облучающей решеткой в сборе 127 и отражателем 122, подсоединен между двумя отражателями 122 и т.д. Например, антенна в сборе 121 может поддерживать изменение с зоны 221-d-1 покрытия собственной диаграммы направленности антенны на зону 221-d-2 покрытия собственной диаграммы направленности антенны путем регулирования относительного положения между облучающей решеткой в сборе 127 и отражателем 122 антенны в сборе 121, как описано в настоящем документе. Изменение в относительном положении может быть обеспечено линейным приводом 124 и может поддерживать, например, разные собственные диаграммы 220 направленности антенны для обеспечения гибкого формирования луча для услуги связи для обслуживаемой зоны покрытия (например, обслуживаемой зоны 410 покрытия, как описано со ссылкой на фиг. 4.).
[277] На фиг. 24А изображена приведенная в качестве примера схема 2400 зоны 221-d-1 покрытия собственной диаграммы направленности антенны, сформированной из множества зон 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента. В некоторых примерах зона 221-d-1 покрытия собственной диаграммы направленности антенны может быть предназначена для поддержки обслуживаемой зоны покрытия, такой как обслуживаемая зона 410 покрытия, описанная со ссылкой на фиг. 4. В примере зона 221-d-1 покрытия собственной диаграммы направленности антенны может использоваться для предоставления услуги связи для обслуживаемой зоны 410 покрытия согласно конкретным условиям услуги связи. Однако может быть желательным изменить условия услуги связи по различным причинам. Например, может измениться величина спроса в обслуживаемой зоне 410 покрытия, может измениться желаемая обслуживаемая зона 410 покрытия, может быть изменено орбитальное положение спутника 120 связи или может быть желательным изменить характеристики узких лучей 125, сформированных посредством связанной собственной диаграммы 220-d направленности антенны.
[278] Характеристики узких лучей 125 могут быть обусловлены зоной 221-d-1 покрытия собственной диаграммы направленности антенны и разными весовыми коэффициентами луча. Например, на схеме 2400 изображена представляющая интерес зона 2424 поблизости от Чикаго, Иллинойс. Для поддержки представляющей интерес зоны 2424 спутник 120 связи может применять методики формирования луча к излучающим элементам 128 антенны облучающей решетки в сборе 127, которые связаны с зонами 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента, которые охватывают представляющую интерес зону 2442. Согласно схеме 2400 зона 221-d-1 покрытия собственной диаграммы направленности антенны содержит 8 зон 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента, которые охватывают представляющую интерес зону 2424, как указано черными сплошными линиями. Соответственно, спутник 120 связи может использовать 8 излучающих элементов 128 антенны облучающей решетки в сборе 127 для поддержки услуги связи в представляющей интерес зоне 2424.
[279] На фиг. 24В изображена приведенная в качестве примера схема 2450 зоны 221-d-2 покрытия собственной диаграммы направленности антенны, сформированной из множества зон 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента, которые могут быть связаны с такими же излучающими элементами 128 антенны зон 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента зоны 221-d-1 покрытия собственной диаграммы направленности антенны. Однако зона 221-d-2 покрытия собственной диаграммы направленности антенны может иметь зоны 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента с характеристиками (например, с большим размером зоны покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента, с большей степенью перекрытия зон покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента и т.д.), отличающимися от характеристик зоны 221-d-1 покрытия собственной диаграммы направленности антенны. Изменение с зоны 221-d-1 покрытия собственной диаграммы направленности антенны на зону 221-d-2 покрытия собственной диаграммы направленности антенны может быть обеспечено за счет отдачи команды на привод 124 на изменение относительного расстояния между облучающей решеткой в сборе 127 и отражателем 122. Например, зона 221-d-2 покрытия собственной диаграммы направленности антенны на схеме 2450 может представлять облучающую решетку в сборе 127, расположенную ближе к отражателю 122, чем на схеме 2400, что может привести к более расфокусированному состоянию.
[280] Как изображено на схеме 2450, регулирование привода 124 может обеспечить получение более широкой зоны 221-d-2 покрытия собственной диаграммы направленности антенны по сравнению с зоной 221-d-1 покрытия собственной диаграммы направленности антенны. За счет расширения собственной диаграммы направленности антенны зона 221-d-2 покрытия собственной диаграммы направленности антенны может поддерживать более широкую обслуживаемую зону 410 покрытия и/или предоставлять услугу связи в обслуживаемой зоне покрытия согласно другому состоянию зоны покрытия (например, другой диаграмме направленности узкого луча, размеру узкого луча, коэффициенту усиления узкого луча и т.д.).
[281] Например, зона 221-d-2 покрытия собственной диаграммы направленности антенны также может поддерживать представляющую интерес зону 2424 поблизости от Чикаго, Иллинойс, но согласно другим зонам 221-d покрытия собственной диаграммы направленности антенны. Как изображено на приведенной в качестве примера схеме 2450, зона 221-d-2 покрытия собственной диаграммы направленности антенны содержит 11 зон 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента, которые охватывают представляющую интерес зону 2424, как указано черными сплошными линиями. Соответственно, спутник 120 связи может использовать 11 излучающих элементов 128 антенны облучающей решетки в сборе 127 для поддержки услуги связи в представляющей интерес зоне 2424. По сравнению с зоной 221-d-1 покрытия собственной диаграммы направленности антенны большее количество излучающих элементов 128 антенны, которые могут использоваться в зоне 221-d-2 покрытия собственной диаграммы направленности антенны для поддержки услуги связи в представляющей интерес зоне 2424, может улучшать различные аспекты услуги связи, такие как избыточность излучающих элементов, характеристики качества сигнала (например, более высокий коэффициент усиления луча, другой профиль коэффициента усиления луча и т.д.), а также использование ортогональных ресурсов связи. Таким образом, в обслуживаемой зоне 410 покрытия, содержащей представляющую интерес зону 2424, может быть предоставлена услуга связи с помощью изменения с зоны 221-d-1 покрытия собственной диаграммы направленности антенны на зону 221-d-2 покрытия собственной диаграммы направленности антенны и другой весовой матрицы формирования луча (например, с другими весовыми коэффициентами луча и/или другим количеством излучающих элементов 128, используемых для поддержки заданного сформированного узкого луча 125).
[282] Хотя обеспечение перехода с зоны 221-d-1 покрытия собственной диаграммы направленности антенны на зону 221-d-2 покрытия собственной диаграммы направленности антенны за счет отдачи команды на антенну в сборе 121 на переход в более расфокусированное положение может быть желательным в некоторых обстоятельствах, в некоторых обстоятельствах может быть желательным отдать команду на антенну в сборе 121 на переход в более сфокусированное положение. Таким образом, отдача на привод команды на обеспечение изменения собственных диаграмм 220 направленности антенны может обеспечивать различные средства адаптации способа предоставления услуги связи спутником 120 связи. В некоторых примерах система адаптивного формирования луча может использовать расстояние между облучающей решеткой в сборе 127 и отражателем 122 в качестве компонента системы формирования луча. Например, расположение сформированных узких лучей 125 может быть определено в результате вычислений в разных сочетаниях фокусных положений и весовых матриц формирования луча для оптимизации расположения для различных целевых параметров (например, покрытия, средней плотности мощности, пропускной способности системы, соответствия пространственной пропускной способности географическим требованиям). Расположение может быть определено с помощью вычислительных методик, таких как анализ по методу Монте-Карло, итеративное вычисление и т.п.
[283] Хотя изменение между зоной 221-d-1 покрытия собственной диаграммы направленности антенны и зоной 221-d-2 покрытия собственной диаграммы направленности антенны описано, как основанное на обеспечении других условий зоны покрытия для адаптации покрытия или услуги, изменение зоны 221 покрытия собственной диаграммы направленности антенны может использоваться для реагирования на другие обстоятельства. Например, изменение в орбитальном положении может привести к модификации зоны 221 покрытия собственной диаграммы направленности антенны для той же собственной диаграммы 220 направленности антенны, а также привести к получению диаграммы направленности, которая не может поддерживать услугу связи по обслуживаемой зоне 410 покрытия. Это условие может возникать, например, если орбитальное положение спутника 120 связи находится в орбитальной позиции, отличающейся от назначенной, либо в развернутом состоянии, либо в результате смещения спутника и т.д. Альтернативно изменение в орбитальном положении может быть запланированным или желательным повторным развертыванием спутника. Таким образом, изменение собственной диаграммы 220 направленности антенны может быть продиктовано обстоятельствами, внешними по отношению к антенне в сборе 121 или спутнику 120 связи, и привести к изменению условий обслуживаемой зоны 410 покрытия. Например, привод 124 может использоваться (например, в сочетании с формированием луча) для возврата или по существу возврата работы спутника к желаемой обслуживаемой зоне 410 покрытия.
[284] На фиг. 24С и 24D изображены зоны 221-е и 221-f покрытия собственной диаграммы направленности антенны, обеспечиваемые собственными диаграммами 220 направленности антенны спутника 120-d связи посредством нескольких антенн в сборе 121, в соответствии с аспектами настоящего изобретения. Для простоты показана только наружная граница каждой из зон 221-е и 221-f покрытия собственной диаграммы направленности антенны, но каждая из зон 221-е и 221-f покрытия собственной диаграммы направленности антенны может быть сформирована из множества зон 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента, связанных с облучающими решетками в сборе 127 первой антенны в сборе 121 и второй антенны в сборе 121, как описано в настоящем документе. Зоны 221-е и 221-f покрытия собственной диаграммы направленности антенны могут, например, предоставлять одну или несколько услуг связи в различных обслуживаемых зонах 410 покрытия.
[285] На фиг. 24С показано изображение 2470 зон 221-е-1 и 221-f-1 покрытия собственной диаграммы направленности антенны, обеспечиваемых спутником 120-d связи, когда он расположен в первом геостационарном орбитальном положении (например, орбитальная позиция на 98° географической долготы) с видимым покрытием Земли в области Северной Америки и Южной Америки. Зоны 221-е-1 и 221-f-1 покрытия собственной диаграммы направленности антенны могут быть обеспечены посредством первых собственных диаграмм 220-е-1 и 220-f-1 направленности антенны, которые могут представлять первые расфокусированные состояния первой и второй антенн в сборе 121-g и 121-h соответственно. Спутник 120-d связи может предоставлять услугу связи согласно первой собственной диаграмме 220-е-1 направленности антенны в первой обслуживаемой зоне 410 покрытия (не показана), которая охватывает существенную часть североамериканского континента. Услуга связи может быть предоставлена в первой обслуживаемой зоне 410 покрытия на основании зоны 221-е-1 покрытия собственной диаграммы направленности антенны и других параметров (например, весовых коэффициентов луча, распределения пропускной способности, переключения узкого луча и т.д.). Спутник 120-d связи может предоставлять услугу связи согласно второй собственной диаграмме 220-f-1 направленности антенны во второй обслуживаемой зоне 410 покрытия (не показана), которая содержит существенную часть южноамериканского континента. Услуга связи может быть предоставлена во второй обслуживаемой зоне 410 покрытия на основании зоны 221-f-1 покрытия собственной диаграммы направленности антенны и других параметров (например, весовых коэффициентов луча, распределения пропускной способности, переключения узкого луча и т.д.). В различных примерах услуги связи, предоставляемые в первой и второй обслуживаемых зонах 410 покрытия, могут быть одинаковыми или разными.
[286] На фиг. 24D показано изображение 2480 зон 221-е и 221-f покрытия собственной диаграммы направленности антенны, обеспечиваемых спутником 120-d связи, когда он расположено во втором геостационарном орбитальном положении, которое находится восточнее от первого геостационарного орбитального положения. По различным причинам (например, из-за орбитального смещения, изменения развертывания и т.д.) спутник 120-d связи может быть перемещен из первого геостационарного орбитального положения во второе геостационарное орбитальное положение (например, орбитальную позицию на 88° географической долготы) для работы в новом орбитальном положении.
[287] Зоны 221-е-2 и 221-f-2 покрытия собственной диаграммы направленности антенны могут представлять спроецированные зоны покрытия собственных диаграмм 220-е-1 и 220-f-1 направленности антенны, которые описаны со ссылкой на фиг. 24С, но во втором геостационарном орбитальном положении. В некоторых примерах зоны 221-е-2 и 221-f-2 покрытия собственной диаграммы направленности антенны могут быть обеспечены не только за счет изменения орбитального положения спутника 120-d связи, но также за счет изменения опорного направления связанных антенн 121 спутника 120-d связи (например, изменения угла скрещивания, измеренного от спутника 120-d связи между опорным направлением антенны и центром Земли, тем самым компенсируя регулирование с переходом от орбитальной позиции на 98° на орбитальную позицию на 88°). В некоторых примерах это изменение опорного направления антенны может быть осуществлено за счет ориентирования спутника 120-d связи в другое угловое положение. Однако в некоторых примерах антенны 121 спутника 120-d связи могут иметь всю Землю в своей зоне обслуживания, и регулирование опорного направления антенн в сборе может быть не обязательным (например, антенны 121 могут продолжать быть нацеленными на центр Земли).
[288] Как показано на изображении 2480, для тех же собственных диаграмм 220-е-1 направленности антенны размер зоны 221-е-2 покрытия собственной диаграммы направленности антенны из второго геостационарного орбитального положения больше размера зоны 221-е-1 покрытия собственной диаграммы направленности антенны из первого геостационарного орбитального положения из-за того, что целевая зона Земли повернута от спутника 120-d связи. Другими словами, зона обслуживания первой антенны в сборе 121-g шире в направлении обслуживаемой зоны 410 покрытия над Северной Америкой из второго геостационарного орбитального положения, чем из первого геостационарного орбитального положения, и может, таким образом, обеспечивать более низкую плотность мощности сигнала по желаемой обслуживаемой зоне 410 покрытия. В отличие от этого, для той же собственной диаграммы 220-f-1 направленности антенны размер зоны 221-f-2 покрытия собственной диаграммы направленности антенны из второго геостационарного орбитального положения меньше размера зоны 221-f-1 покрытия собственной диаграммы направленности антенны из первого геостационарного орбитального положения из-за того, что целевая зона Земли повернута ближе к спутнику 120-d связи. Другими словами, зона обслуживания второй антенны в сборе 121-h уже из второго геостационарного орбитального положения, чем из первого геостационарного орбитального положения, и может не полностью охватывать желаемую обслуживаемую зону 410 покрытия.
[289] Хотя они изображены в основном как изменение размера, изменения зоны 221 покрытия собственной диаграммы направленности антенны для заданной собственной диаграммы 220 направленности антенны при перемещении из первого орбитального положения во второе орбитальное положение могут включать изменения размера, формы, угла падения сигналов (например, направления излучения сигналов) между поверхностью зоны 221 покрытия собственной диаграммы направленности антенны и спутника 120 связи и их различные сочетания. Для продолжения предоставления услуги связи согласно этим изменениям может быть предпочтительным изменить собственную диаграмму 220 направленности антенны на антенне в сборе 121 для компенсации этих изменений.
[290] Например, в ответ на изменение в орбитальном положении из первого геостационарного орбитального положения во второе геостационарное орбитальное положение на первую антенну в сборе 121-g может быть отдана команда на обеспечение более узкой собственной диаграммы 220-е-2 направленности антенны. Изменение собственных диаграмм направленности антенны может быть обеспечено за счет отдачи на привод 124 первой антенны в сборе 121-g команды на изменение из первого расфокусированного положения во второе расфокусированное положение (например, за счет изменения длины линейного привода). Таким образом, на изображении 2480 показан пример отдачи на привод антенны в сборе 121 команды на обеспечение более узкой собственной диаграммы 220-е-2 направленности антенны, причем результатом использования более узкой собственной диаграммы 220-е-2 направленности антенны может быть зона 221-е-3 покрытия собственной диаграммы направленности антенны.
[291] В некоторых примерах зона 221-е-3 покрытия собственной диаграммы направленности антенны может быть по существу одинаковой по протяженности с зоной 221-е-1 покрытия собственной диаграммы направленности антенны, описанной со ссылкой на фиг. 24С, из первого геостационарного орбитального положения. Альтернативно, из-за изменений угла падения, вызванных изменением в орбитальном положении, зона 221-е-3 покрытия собственной диаграммы направленности антенны не обязательно может иметь одинаковую протяженность с зоной 221-е-1 покрытия собственной диаграммы направленности антенны, но может быть, в ином случае, предусмотрена так, что плотность передачи/приема сигналов аналогична плотности, обеспечиваемой зоной 221-е-1 покрытия собственной диаграммы направленности антенны, что может требовать или может не требовать, чтобы зоны 221-е-1 и 221-е-3 покрытия собственной диаграммы направленности антенны имели одинаковую протяженность (хотя зоны 221-е-1 и 221-е-3 покрытия собственной диаграммы направленности антенны могут по меньшей мере частично перекрываться). Другими словами, в ответ на изменение в орбитальном положении обновленная собственная диаграмма 220-е-2 направленности антенны может быть обеспечена таким образом, что обслуживаемая зона 410 покрытия, обеспечиваемая второй собственной диаграммой 220-е-2 направленности антенны во втором геостационарном орбитальном положении, имеет по существу одинаковую протяженность с обслуживаемой зоной 410 покрытия, обеспечиваемой первой собственной диаграммой 220-е-1 направленности антенны в первом геостационарном положении.
[292] В другом примере в ответ на изменение в орбитальном положении из первого геостационарного орбитального положения во второе геостационарное орбитальное положение на вторую антенну в сборе 121-h может быть отдана команда на обеспечение более широкой собственной диаграммы 220-f-2 направленности антенны. Изменение собственных диаграмм направленности антенны также может быть обеспечено за счет отдачи на привод 124 второй антенны в сборе 121-h команды на изменение из первого расфокусированного положения во второе расфокусированное положение (например, за счет изменения длины линейного привода). Таким образом, на изображении 2580 также показан пример отдачи на привод антенны в сборе 121 команды на обеспечение более широкой собственной диаграммы 220-f-2 направленности антенны, причем результатом использования более широкой собственной диаграммы 220-f-2 направленности антенны может быть зона 221-f-3 покрытия собственной диаграммы направленности антенны.
[293] В некоторых примерах зона 221-f-3 покрытия собственной диаграммы направленности антенны может быть по существу одинаковой по протяженности с зоной 221-f-1 покрытия собственной диаграммы направленности антенны, описанной со ссылкой на фиг. 24С, из первого геостационарного орбитального положения. Альтернативно, из-за изменений угла падения, вызванных изменением в орбитальном положении, зона 221-f-3 покрытия собственной диаграммы направленности антенны не обязательно может иметь одинаковую протяженность с зоной 221-f-1 покрытия собственной диаграммы направленности антенны, и может быть, в ином случае, предусмотрена так, что плотность передачи/приема сигналов аналогична плотности, обеспечиваемой зоной 221-f-1 покрытия собственной диаграммы направленности антенны, что может требовать или может не требовать, чтобы зоны 221-f-1 и 221-f-3 покрытия собственной диаграммы направленности антенны имели одинаковую протяженность (хотя зоны 221-f-1 и 221-f-3 покрытия собственной диаграммы направленности антенны могут по меньшей мере частично перекрываться). Другими словами, в ответ на изменение в орбитальном положении обновленная собственная диаграмма 220-f-2 направленности антенны может быть обеспечена таким образом, что обслуживаемая зона 410 покрытия, обеспечиваемая второй собственной диаграммой 220-f-2 направленности антенны во втором геостационарном орбитальном положении, имеет по существу одинаковую протяженность с обслуживаемой зоной 410 покрытия, обеспечиваемой первой собственной диаграммой 220-f-1 направленности антенны в первом геостационарном положении.
[294] В некоторых случаях для спутника 120 связи с несколькими антеннами в сборе 121 может быть отрегулирована собственная диаграмма 220 направленности антенны для одной антенны в сборе 121, при этом собственная диаграмма 220 направленности антенны для других антенн в сборе 121 остается без изменений. На фиг. 24Е изображена альтернатива для зон 221 покрытия собственной диаграммы направленности антенны, обеспечиваемых спутником 120-d связи посредством нескольких антенн в сборе 121, в соответствии с аспектами настоящего изобретения. В одном примере спутник 120-d связи вначале может быть настроен в первом орбитальном положении, как изображено на фиг. 24С, на обеспечение зоны 221-е-1 покрытия собственной диаграммы направленности антенны посредством первой антенны в сборе 121-g и на обеспечение зоны 221-f-1 покрытия собственной диаграммы направленности антенны посредством второй антенны в сборе 121-h. Вторая антенна в сборе 121-h может быть повторно настроена (например, за счет отдачи на привод 124 команды на обеспечение изменения с собственной диаграммы 220-f-1 направленности антенны на собственную диаграмму 220-f-3 направленности антенны) для обеспечения зоны 221-f-4 покрытия собственной диаграммы направленности антенны, как показано на фиг. 24Е, которая может использоваться для обеспечения видимого покрытия Земли из первого геостационарного орбитального положения. В другом примере спутник 120-d связи вначале может быть выполнен со второй антенной в сборе 121-h, отрегулированной для обеспечения видимого покрытия Земли, как изображено на фиг. 24Е (например, зона 221-f-4 покрытия собственной диаграммы направленности антенны), а затем вторая антенна в сборе 121-h может быть отрегулирована (например, за счет отдачи команды на привод 124) для обеспечения зоны 221-f-1 покрытия собственной диаграммы направленности антенны, как показано на фиг. 24С. Таким образом, на изображении 2490 показан пример отдачи на привод одной антенны в сборе 121 команды на обеспечение изменения собственной диаграммы 220 направленности антенны с поддержанием собственной диаграммы 220 направленности антенны другой антенны в сборе 121.
[295] Хотя было описано, что спутники 120 связи имеют в целом геостационарные орбитальные положения, регулировки собственных диаграмм 220 направленности антенны также применимы к негеостационарным применениям, таким как применения LEO или МЕО. Например, собственная диаграмма 220 направленности антенны может быть отрегулирована для обеспечения большей, меньшей или иным образом адаптированной обслуживаемой зоны покрытия, которая следует по орбитальному пути спутника LEO или МЕО. Кроме того, собственные диаграммы 220 направленности антенны могут быть отрегулированы на основании характеристик орбитального пути, таких как высота и/или скорость на орбитальном пути. Это может обеспечивать гибкость конструкции, когда требуются регулировки орбитального пути и/или когда орбитальный путь отклоняется от расчетного орбитального пути. Таким образом, антенны в сборе 121, которые поддерживают множество собственных диаграмм 220 направленности антенны, также могут обеспечивать гибкость для формирования луча для услуги связи, обеспечиваемой негеостационарными спутниками 120 связи.
[296] На фиг. 25А-25С изображен спутник 120-е связи, который поддерживает регулирование относительного положения между облучающей решеткой в сборе 127-g и отражателем 122-g для поддержки изменения собственных диаграмм 220 направленности антенны, в соответствии с аспектами настоящего изобретения. Спутник 120-е связи содержит антенну в сборе 121-i, имеющую облучающую решетку в сборе 127-g, отражатель 122-g и привод 124-g, подсоединенный между облучающей решеткой в сборе 127-g и отражателем 122-g.
[297] Облучающая решетка в сборе 127-g может содержать несколько излучающих элементов 128-g, таких как излучающие элементы 128-g-1 и 128-g-2. Хотя для простоты показаны только два излучающих элемента 128-g антенны, облучающая решетка в сборе 127-g может содержать любое количество излучающих элементов 128-g антенны (например, десятки, сотни, тысячи и т.д.). Более того, излучающие элементы 128-g антенны могут быть расположены любым подходящим образом (например, в прямолинейной решетке, дугообразной решетке, плоской решетке, сотовой решетке, многогранной решетке, сферической решетке, эллипсоидальной решетке или любом их сочетании).
[298] Каждый излучающий элемент 128 облучающей решетки в сборе 127 может быть связан с профилем коэффициента усиления, который может представлять собой примеры профилей 250 коэффициента усиления собственной диаграммы направленности излучающего элемента, которые описаны со ссылкой на фиг. 2С и 3С. Каждый излучающий элемент 128 облучающей решетки в сборе 127 также может быть связан с соответствующей собственной диаграммой 210 направленности излучающего элемента (например, собственной диаграммой 210-g-1 направленности излучающего элемента, связанной с излучающим элементом 128-g-1, собственной диаграммой 210-g-2 направленности излучающего элемента, связанной с излучающим элементом 128-g-2, и т.д.). Каждая собственная диаграмма 210 направленности излучающего элемента может обеспечивать зону 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента (например, зону 211-g-1 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента, связанную с собственной диаграммой 210-g-1 направленности излучающего элемента, зону 211-g-2 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента, связанную с собственной диаграммой 210-g-2 направленности излучающего элемента, и т.д.), которая может представлять собой примеры зон 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента, которые описаны со ссылкой на фиг. 2А, 2D, 3А, 3D, 4А, 24А и 24В. Зоны 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента могут включать зоны, спроецированные на опорную плоскость 2505 и/или объем над или под опорной плоскостью 2505 после отражения от отражателя, как описано в настоящем документе.
[299] Отражатель 122-g может быть выполнен с возможностью отражения сигналов, передаваемых между облучающей решеткой в сборе и одним или несколькими целевыми устройствами (например, терминалами 130 узла доступа и/или пользовательскими терминалами 150). Поверхность отражателя может иметь любую подходящую форму для распределения сигналов между облучающей решеткой в сборе 127-g и обслуживаемой зоной 410 покрытия спутника 120-е связи, которая может включать параболическую форму, сферическую форму, многоугольную форму и т.д. Хотя изображен только один отражатель 122-g, спутник 120 связи может содержать более одного отражателя 122 для конкретной облучающей решетки в сборе 127. Более того, отражатель 122 спутника 120 связи может быть выделен одной облучающей решетке в сборе 127 или может быть общим для нескольких облучающих решеток в сборе 127.
[300] Отражатель 122-g может быть связан с фокальной областью 123, которая может относиться к одному или нескольким местоположениям, в которых концентрируются сигналы, принимаемые спутником 120-а связи, как описано со ссылкой на фиг. 2А и фиг. 2В. Например, фокальная область отражателя 122-g может относиться к местоположению, в котором те сигналы, которые попадают на отражатель в направлении, параллельном основной оси отражателя 122-g, отражаются в точку совпадения. С другой стороны, фокальная область отражателя 122-g может относиться к местоположению, из которого сигналы, которые излучаются из фокальной области, отражаются от отражателя в виде плоской волны.
[301] В некоторых примерах может быть преимущественным разместить облучающую решетку в сборе 127-g в расфокусированном положении относительно отражателя 122-g (например, между поверхностью отражателя 122-g и фокальной областью отражателя 122-g, или в некотором другом расфокусированном положении относительно отражателя 122-g). Как используется в настоящем документе, облучающая решетка в сборе 127-g, расположенная в расфокусированном положении относительно отражателя 122-g, может относиться к излучающему элементу 128-g (например, отверстию апертуры излучающего элемента, преобразователю излучающего элемента и т.д.), расположенному на расстоянии от отражателя, которое отличается от расстояния между отражателем 122-g и фокальной областью отражателя 122-g. В некоторых примерах облучающая решетка в сборе 127-g, расположенная в расфокусированном положении относительно отражателя 122-g, может относиться к поверхности излучающих элементов 128-g антенны (например, опорной поверхности множества отверстий апертуры излучающего элемента, опорной поверхности множества преобразователей излучающего элемента и т.д.), расположенной на расстоянии от отражателя 122-g вдоль опорной оси, которое отличается от расстояния между отражателем 122-g и фокальной областью вдоль опорной оси. Такая компоновка может привести к более широким зонам 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента, чем в случае, когда облучающая решетка в сборе 127-g расположена в фокальной области отражателя 122-g, что может повышать гибкость при формировании узких лучей 125. Например, с зонами 211 покрытия с более широкой собственной диаграммой направленности излучающего элемента большее количество излучающих элементов 128-g антенны облучающей решетки в сборе 127-g могут быть способны поддерживать конкретную зону 126 покрытия узкого луча. Более того, более широкие собственные диаграммы 210-g направленности излучающих элементов также могут позволять каждому излучающему элементу 128-g облучающей решетки в сборе 127-g поддерживать большее количество зон 126 покрытия узкого луча.
[302] Привод 124-g может поддерживать регулирование относительного расстояния между облучающей решеткой в сборе 127-g и отражателем 122-g. Например, привод 124-а может представлять собой линейный привод, который должен обеспечивать изменение относительного расстояния вдоль одного направления поступательного перемещения, которое может быть выровнено вдоль направления, проходящего преимущественно между центром отражателя 122-g и фокальной областью отражателя 122-g. В различных примерах привод 124-g может содержать линейный двигатель, шаговый двигатель, серводвигатель, механизм реечной передачи, шариковинтовую пару, кинематическую цепь, раздвижную ферму в сборе, гидравлический цилиндр или любое их сочетание.
[303] Как показано на фиг. 25А-25С, облучающая решетка в сборе 127-g может быть неподвижной относительно корпуса спутника 120-g связи и, таким образом, привод 124-g может перемещать отражатель 122-g вдоль оси относительно корпуса спутника 120-е связи. В других примерах отражатель 122-g может быть неподвижным относительно корпуса спутника 120-е связи и, таким образом, линейный привод 124-g может перемещать облучающую решетку в сборе 127-g вдоль оси относительно корпуса спутника 120-е связи. В еще одних примерах ни облучающая решетка в сборе 127-g, ни отражатель 122-g могут не быть неподвижными относительно корпуса спутника 120-е связи и привод 124-g может перемещать облучающую решетку в сборе 127-g и/или отражатель 122-g вдоль оси относительно корпуса спутника 120-е связи (например, комбинированным образом, координированным образом, по отдельности и т.д.).
[304] В некоторых примерах спутник 120-е связи может содержать дополнительные приводы, такие как вспомогательные приводы 2540-а и/или 2540-b. Вспомогательные приводы 2540 могут быть выполнены с возможностью обеспечения одной или нескольких дополнительных степеней свободы (например, вращательная степень свободы, поступательная степень свободы или их сочетание) между облучающей решеткой в сборе 127-g и отражателем 122-g. В таких примерах на вспомогательный привод 2540 может быть отдана команда на обеспечение изменения в относительном положении между облучающей решеткой в сборе и отражателем вокруг оси, отличающейся от оси привода 124-g, причем такое изменение в сочетании с регулированием привода 124-g обеспечивает изменение согласно команде собственных диаграмм направленности антенны. Вспомогательные приводы 2540 могут содержать один или несколько подходящих компонентов для обеспечения таких дополнительных степеней свободы между облучающей решеткой в сборе 127-g и отражателем 122-g. Например, вспомогательный привод 2540 может содержать шарнирное или шаровое соединение, которое может быть задействовано для компенсации колебаний спутника (например, вращательной вибрации, которая может влиять на опорное направление антенны). Хотя вспомогательный привод 2540-а изображен как обеспечивающий поворотное соединение между частью корпуса спутника 120-е связи и приводом 124-g, а вспомогательный привод 2540-g изображен, как обеспечивающий поворотное соединение между приводом 124-g и отражателем 122-g, дополнительные приводы могут быть соединены в любом подходящем местоположении с любой подходящей степенью (степенями) свободы между облучающей решеткой в сборе 127-g и отражателем 122-g.
1
[305] На фиг. 25А изображен пример 2500 спутника 120-е связи, имеющего первое расстояние (например, расстояние d) между облучающей решеткой в сборе 127-g и отражателем 122-g, соответствующее сфокусированной компоновке антенны в сборе 121-i. В компоновке согласно примеру 2500 собственные диаграммы 210-g направленности излучающих элементов могут быть относительно узкими (например, как показано собственными диаграммами 210-g-1 и 210-g-2 направленности излучающих элементов). Соответственно, зоны 211-g покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента относительно опорной плоскости 2505 могут быть относительно небольшими (например, как показано зонами 211-g-1 и 211-g-2 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента), и полученная в результате собственная диаграмма 220 направленности антенны может считаться имеющей состояние небольшого перекрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента.
[306] В некоторых примерах состояние небольшого перекрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента связано с каждым излучающим элементом 128, у которого меньше половины его собственной диаграммы 210 направленности излучающего элемента перекрывается с собственной диаграммой 210 направленности излучающего элемента любого заданного соседнего излучающего элемента 128. В других примерах состояние небольшого перекрытия диаграммы направленности излучающего элемента может быть описано следующим образом: у каждого излучающего элемента 128 менее 40 процентов, 30 процентов, 20 процентов или 10 процентов его собственной диаграммы 210 направленности излучающего элемента перекрывается с собственной диаграммой 210 направленности излучающего элемента любого заданного соседнего излучающего элемента 128. В еще одних примерах состояние небольшого перекрытия собственных диаграмм направленности излучающего элемента может быть описано следующим образом: у каждого излучающего элемента 128 нет перекрытия его собственной диаграммы 210 направленности излучающего элемента с собственной диаграммой 210 направленности излучающего элемента любого заданного соседнего излучающего элемента 128.
1
[307] В различных примерах расстояние d может обеспечивать, что расстояние между облучающей решеткой в сборе 127-g и отражателем 122-g равно фокальному расстоянию отражателя 122-g (например, нулевое расстояние смещения фокуса) или относительно приближенному к нему значению. Хотя пример 2500 может представлять облучающую решетку в сборе 127-g, расположенную в немного расфокусированном положении относительно отражателя 122-g, поскольку соседние зоны 211-g покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента имеют некоторое перекрытие лучей друг с другом, пример 2500 рассматривается как сфокусированное положение антенны в сборе 121-i в целях настоящего описания. Другими словами, состояние небольшого перекрытия лучей зон 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента рассматривает в целях настоящего описания как результат сфокусированного положения антенны в сборе 121.
2
[308] На фиг. 25В изображен пример 2550 спутника 120-е связи, имеющего антенну в сборе 121-i в первом расфокусированном положении. В примере 2550 привод 124-g обеспечивает относительно небольшое расстояние (например, расстояние d), что приводит к тому, что облучающая решетка в сборе 127-g расположена ближе к отражателю 122-g, чем фокальная область отражателя 122-g (например, облучающая решетка в сборе 127-g может быть ближе к отражателю 122-g, чем в примере 2500). Другими словами, пример 2550 может представлять облучающую решетку в сборе 127-g, расположенную в сильно расфокусированном положении относительно отражателя 122-g. В компоновке согласно примеру 2550 собственные диаграммы 210-h направленности излучающих элементов могут быть относительно широкими (например, как показано собственными диаграммами 210-h-1 и 210-h-2 направленности излучающих элементов). Соответственно, зоны 211-h покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента относительно опорной плоскости 2505 могут быть относительно большими (например, как показано зонами 211-h-1 и 211-h-2 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента).
2
3
[309] На фиг. 25С изображен пример 2555 спутника 120-е связи, имеющего антенну в сборе 121-i во втором расфокусированном положении. В примере 2555 привод 124-g был отрегулирован для увеличения расстояния между облучающей решеткой в сборе 127-g и отражателем 122-g с расстояния d на расстояние d. В компоновке согласно примеру 2555 собственные диаграммы 210-i направленности излучающих элементов могут быть относительно широкими и иметь существенное перекрытие (например, как показано зонами 211-i-1 и 211-i-2 покрытия собственной диаграммы направленности излучающих элементов), но каждая из них может быть уже, чем в компоновке согласно примеру 2550.
2
[310] Пример 2550 может представлять первое рабочее состояние (например, первую собственную диаграмму 220-h направленности антенны) спутника 120-е связи, который поддерживает услугу связи согласно первой собственной диаграмме направленности антенны, причем первая собственная диаграмма 220-h направленности антенны по меньшей мере частично основана на длине привода 124-g (например, расстоянии d) или длине, иным образом обеспечиваемой им. Первая собственная диаграмма 220-h направленности антенны может характеризоваться такими параметрами, как размер зон 211-h покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента, степень перекрытия между зонами 211-h покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента, местоположения зон 211-h покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента или другие характеристики зон 211-h покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента. Хотя в примере 2550 показаны только две зоны 211-h покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента, спутник 120 связи может иметь любое количество (например, десятки, сотни, тысячи и т.д.) зон 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента.
3
[311] Пример 2555 может представлять второе состояние (например, вторую собственную диаграмму 220-i направленности антенны) спутника 120-е связи, который поддерживает услугу связи согласно второй собственной диаграмме 220-i направленности антенны, причем второе состояние покрытия по меньшей мере частично основано на длине привода 124-g (например, расстоянии d) или длине, иным образом обеспечиваемой им. Поскольку ширина луча каждой собственной диаграммы 210-i направленности излучающего элемента отличается от собственных диаграмм 210-h направленности излучающих элементов в первом состоянии, параметры второй собственной диаграммы 220-i направленности антенны могут отличаться от первого состояния. Такие изменения параметров между первой собственной диаграммой 220-h направленности антенны и второй собственной диаграммой 220-i направленности антенны могут поддерживать, например, различные операции формирования луча согласно разным расфокусированным состояниям, как описано в настоящем документе.
1
2
1
2
[312] Привод 124-g может быть выполнен с возможностью обеспечения расстояний между облучающей решеткой и отражателем, которые не изображены на фиг. 25А, 25В или 25С, таких как расстояния больше d, меньше d или между d и d. Таким образом, как описано в настоящем документе, привод 124-g может обеспечивать изменение относительного расстояния между облучающей решеткой в сборе 127-g и отражателем 122-g и соответственно обеспечивать изменение собственной диаграммы 220 направленности антенны, что может использоваться для предоставления услуги согласно различным собственным диаграммам 220 направленности антенны. Например, изменение длины привода 124-g может использоваться для изменения ширины луча и степени перекрытия собственных диаграмм направленности излучающих элементов в диаграмме направленности антенны. Изменение длины привода 124-g также может использоваться для распределения энергии, принятой из заданного местоположения (например, местоположения в обслуживаемой зоне 410 покрытия), по большему количеству излучающих элементов 128 облучающей решетки в сборе 127.
[313] Хотя регулирование, показанное между примером 2550 и примером 2555, изображено для демонстрации изменения размера, степени перекрытия и местоположения зон 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента, в некоторых примерах другие характеристики могут быть изменены для обеспечения других состояний. Например, вспомогательные приводы в сборе 440 могут использоваться для изменения направления нацеливания собственной диаграммы 220 направленности антенны. Таким образом, антенна в сборе 121 может быть выполнена таким образом, что регулирование привода 124, подсоединенного между облучающей решеткой в сборе 127 и отражателем 122, может обеспечить различные изменения характеристик и/или отношений или взаимосвязей нескольких характеристик между зонами 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента.
[314] На фиг. 25D изображена приведенная в качестве примера схема 2575 спутника 120-f связи, который поддерживает регулирование относительного положения между облучающими решетками в сборе 127 и отражателями 122 для поддержки изменения собственных диаграмм направленности антенны для двух антенн в сборе 121, в соответствии с аспектами настоящего изобретения. Например, спутник 120-f связи содержит антенны в сборе 121-j и 121-k для поддержки нескольких независимых зон покрытия собственной диаграммы направленности антенны (например, зон 221-j и 221-k покрытия собственной диаграммы направленности антенны). Например, первая антенна в сборе 121-j может предоставлять услугу связи в первой зоне 221-j покрытия собственной диаграммы направленности антенны, а вторая антенна в сборе 121-k может обеспечивать услугу связи во второй зоне 221-k покрытия собственной диаграммы направленности антенны. В изображенном примере первая антенна в сборе 121-j содержит первый привод 124-j (например, линейный привод, подсоединенный между облучающей решеткой в сборе 127-j и отражателем 122-j), который регулирует относительное расстояние между первой облучающей решеткой в сборе 127-j и первым отражателем 122-j для обеспечения первой зоны 221-j покрытия собственной диаграммы направленности антенны. Вторая антенна в сборе 121-k содержит второй привод 124-k (например, линейный привод, подсоединенный между второй облучающей решеткой в сборе 127-k и вторым отражателем 122-k), который регулирует относительное расстояние между второй облучающей решеткой в сборе 127-k и вторым отражателем 122-k для обеспечения второй зоны 221-k покрытия собственной диаграммы направленности антенны. Каждая из первой и второй собственных диаграмм 221-j и 221-k направленности антенны может представлять собой комбинацию нескольких зон 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента (только две из которых показаны для каждой зоны 221 покрытия собственной диаграммы направленности антенны для ясности). Таким образом, каждая антенна в сборе 121 может иметь собственную диаграмму 220 направленности антенны, независимо управляемую посредством отдельных приводов 124.
[315] В некоторых примерах первая антенна в сборе 121-j связана с обслуживаемой зоной 410 покрытия пользовательского терминала, а вторая антенна в сборе 121-k связана с обслуживаемой зоной 410 покрытия терминала узла доступа. Например, сигналы связи между пользовательскими терминалами 150 и спутником 120-f связи могут передаваться согласно первой зоне 221-j покрытия собственной диаграммы направленности антенны, которая зависит от первой собственной диаграммы 220-j направленности антенны, обеспечиваемой первой антенной в сборе 121-j, при этом сигналы связи между терминалами 130 узла доступа и спутником 120-f связи могут передаваться согласно второй зоне 221-k покрытия собственной диаграммы направленности антенны, которая зависит от второй собственной диаграммы 220-k направленности антенны, обеспечиваемой второй антенной в сборе 121-k. Таким образом, в разных обслуживаемых зонах 410 покрытия может быть предоставлена услуга связи согласно разным собственным диаграммам 220 направленности антенны посредством отдельных антенн в сборе 121. Хотя спутник 120 связи изображен с двумя антеннами в сборе 121, он может иметь более двух антенн в сборе 121, включая несколько антенн в сборе 121, связанных с соответствующими обслуживаемыми зонами 410 покрытия терминала узла доступа, и/или несколько антенн в сборе 121, связанных с соответствующими обслуживаемыми зонами 410 покрытия пользовательского терминала.
[316] На фиг. 26А и 26В изображен пример спутника 120-g связи, имеющего антенну в сборе 121-l с привод 124-1 на основе отражателя, который может поддерживать изменения в зонах 221-l покрытия собственной диаграммы направленности антенны, в соответствии с аспектами настоящего изобретения. Привод 124-l может обеспечивать изменение отражателем 122-l формы, вследствие чего местоположение фокальной области 123 отражателя 122-l меняется. Например, в состоянии 2605 на фиг. 26А фокальная область 123 отражателя 122-l может быть расположена относительно далеко от отражателя 122-l. Соответственно, собственная диаграмма 220-l-1 направленности антенны может быть относительно широкой, вследствие чего зона 221-l-1 покрытия собственной диаграммы направленности антенны, проецируемая на опорную плоскость 2505-l, вследствие этого является относительно широкой. В отличие от этого, в состоянии 2610 на фиг. 26В фокальная область 123 отражателя 122-l может быть расположена относительно близко к отражателю 122-l. Соответственно, собственная диаграмма 220-l-2 направленности антенны может быть относительно узкой, вследствие чего зона 221-l-2 покрытия собственной диаграммы направленности антенны, проецируемая на опорную плоскость 2505-l, вследствие этого является относительно узкой.
[317] Различные механизмы или комбинации механизмов могут обеспечивать функцию привода 124-l на основе отражателя, такие как комплект линейных приводов, система с тросами и шкивами, кинематическая цепь или любой другой механизм, который изменяет форму отражателя 122 и, тем самым, изменяет характеристики фокальной области 123 отражателя 122. Такие изменения фокальной области 123 отражателя 122 могут включать перемещение от первого фокального пятна к другому фокальному пятну, изменение с одного фокального пятна на множество фокальных пятен, изменение с фокального пятна на фокальную линию или фокальную поверхность, изменение с фокальной линии на фокальное пятно или фокальную поверхность, изменение с фокальной поверхности, имеющей первую форму, на фокальную поверхность, имеющую вторую форму, или их различные сочетания. Кроме того, отражатель 122 может содержать привод 124, который изменяет форму всего отражателя 122 или его части, и в некоторых примерах отражатель может иметь более одного привода 124 для изменения различных частей формы отражателя. Таким образом, различные типы приводов 124 на основе отражателя могут использоваться для регулирования собственной диаграммы 220 направленности антенны в сборе 121.
[318] На фиг. 26С и 26D изображен пример спутника 120-h связи, имеющего антенну в сборе 121-m с приводом 124-m, выполненным как единое целое с облучающей решеткой в сборе, который может поддерживать изменения зон 221-m покрытия собственной диаграммы направленности антенны, в соответствии с аспектами настоящего изобретения. Антенна в сборе 121-m не содержит отражатель, и, вместо этого, представляет пример антенны в сборе 121 на основе решетки прямого излучения (DRA). Для антенны в сборе 121-m привод 124-m может обеспечивать изменение характеристик компоновки излучающих элементов 128-m антенны облучающей решетки в сборе 127-m, вследствие чего собственные диаграммы 210 направленности излучающих элементов, связанные с излучающими элементами 128, нацелены на другое местоположение. Соответственно, привод 124-m может изменять форму, ориентацию и/или распределение собственных диаграмм 210 направленности излучающих элементов, тем самым изменяя зону 221-m покрытия собственной диаграммы направленности антенны в сборе 121-m. Например, в состоянии 2615 на фиг. 26С на привод 124-m может быть отдана команда на обеспечение относительно узкого распределения собственных диаграмм 210-m направленности излучающих элементов (например, плотного распределения направлений нацеливания для каждого из излучающих элементов 128-m), вследствие чего зона 221-m-1 покрытия собственной диаграммы направленности антенны, проецируемая на опорную плоскость 2505-m, вследствие этого является относительно узкой. В отличие от этого, в состоянии 2620 на фиг. 26D на привод 124-m может быть отдана команда на обеспечение относительно широкого распределения собственных диаграмм 210-m направленности излучающих элементов (например, широкого распределения направлений нацеливания для каждого из излучающих элементов 128-m), вследствие чего зона 221-m-1 покрытия собственной диаграммы направленности антенны, проецируемая на опорную плоскость 2505-m, вследствие этого является относительно широкой.
[319] Различные механизмы или сочетания механизмов могут обеспечивать функцию привода 124-m, который выполнен как единое целое с облучающей решеткой в сборе 127-m. Например, может быть предусмотрен механизм для изменения формы облучающей решетки в сборе 127-m, например механизм для изменения кривизны поверхности облучающей решетки в сборе 127-m, которая содержит апертуры рупорных облучателей излучающих элементов 128-m. В других примерах может быть предусмотрен один или несколько приводов 124-m для изменения ориентации излучающих элементов 128-m без изменения формы облучающей решетки в сборе 127-m. Кроме того, облучающая решетка в сборе 127 может содержать привод 124, который изменяет ориентацию и/или собственную диаграмму 210 направленности излучающего элемента всех излучающих элементов 128 облучающей решетки в сборе 127 или их части, и в некоторых примерах облучающая решетка в сборе 127 может иметь более одного привода 124 для изменения различных частей облучающей решетки в сборе 127. Таким образом, различные типы приводов 124 могут быть выполнены как единое целое с облучающей решеткой в сборе для регулирования собственной диаграммы 220 направленности антенны в сборе 121.
[320] На фиг. 26Е и 26F изображен пример спутника 120-i связи, имеющего антенну в сборе 121-n с приводом 124-n, который подсоединен между первым отражателем 122-n-1 и вторым отражателем 122-n-2 и может поддерживать изменения зон 221-n покрытия собственной диаграммы направленности антенны, в соответствии с аспектами настоящего изобретения. Привод 124-n может обеспечивать размещение второго отражателя 122-n-2 ближе или дальше относительно первого отражателя 122-n-1. Например, в состоянии 2625 на фиг. 26Е второй отражатель 122-n-2 может быть расположен относительно близко к первому отражателю 122-n-1. Соответственно, собственная диаграмма 220-n-1 направленности антенны может быть относительно широкой, вследствие чего зона 221-n-1 покрытия собственной диаграммы направленности антенны, проецируемая на опорную плоскость 2505-n, вследствие этого является относительно широкой. В отличие от этого, в состоянии 2620 на фиг. 26Е второй отражатель 122-n-2 может быть расположен относительно далеко от первого отражателя 122-n-1. Соответственно, собственная диаграмма 220-n-2 направленности антенны может быть относительно узкой, вследствие чего зона 221-n-2 покрытия собственной диаграммы направленности антенны, проецируемая на опорную плоскость 2505-n, вследствие этого является относительно узкой. Различные механизмы или сочетания механизмов могут обеспечивать функцию привода 124-n, который подсоединен между первым отражателем 122 и вторым отражателем 122, включая любой из приводов 124, описанных со ссылкой на привод 124, подсоединенный между отражателем 122 и облучающей решеткой в сборе 127.
[321] На фиг. 27 изображена структурная схема 2700 спутника 120-j связи, который поддерживает предоставление услуги связи согласно множеству собственных диаграмм 220 направленности антенны, в соответствии с аспектами настоящего изобретения. Спутник 120-j связи может представлять собой пример одного или нескольких спутников 120 связи, описанных в настоящем документе, и может содержать облучающую решетку в сборе 127-o, отражатель 122-o, привод 124-о, контроллер 2720 привода и устройство 2730 управления спутниковой связью.
[322] Облучающая решетка в сборе 127-o может представлять собой пример любой из облучающих решеток в сборе 127, описанных в настоящем документе, и может содержать множество излучающих элементов 128 антенны, расположенных любых подходящим образом для поддержки множества собственных диаграмм 210 направленности излучающих элементов. Отражатель 122-o может представлять собой пример любого из отражателей 122, описанных в настоящем документе, и может быть выполнен с возможностью отражения сигналов, передаваемых между облучающей решеткой в сборе 127-o и одним или несколькими целевыми устройствами (например, терминалами 130 узла доступа и/или пользовательскими терминалами 150). Хотя изображены только облучающая решетка в сборе 127-o и один отражатель 122-o, спутник 120 связи, такой как спутник 120-j связи, может содержать более одной облучающей решетки в сборе 127 и/или более одного отражателя 122.
[323] Привод 124-o может представлять собой пример любого из приводов 124, описанных в настоящем документе, предназначенных для поддержки услуги связи согласно множеству собственных диаграмм 220 направленности антенны. Например, привод 124-o может представлять собой линейный привод подсоединенный между отражателем 122-o и облучающей решеткой в сборе 127-о, и может поддерживать регулирование относительного расстояния между облучающей решеткой в сборе 127-o и отражателем 122-o. Привод 124-o может быть ограниченным обеспечением изменения относительного расстояния вдоль одного направления поступательного перемещения, которое может быть выровнено вдоль направления, проходящего преимущественно между центром отражателя 122-o и фокальной областью 123 отражателя 122-o. В различных примерах привод 124-o может содержать линейный двигатель, шаговый двигатель, серводвигатель, механизм реечной передачи, шариковинтовую пару, кинематическую цепь, раздвижную ферму в сборе, гидравлический цилиндр или любое их сочетание. В других примерах привод 124-o может быть подсоединен между двумя отражателями 122, выполненными как единое целое с облучающей решеткой в сборе 127, или он может быть на основе отражателя, как описано со ссылкой на фиг. 26A-26F. В некоторых примерах спутник 120-j связи необязательно может содержать дополнительные приводы, такие как вспомогательный привод 2540-с, который может представлять собой пример вспомогательного привода 2540, описанного со ссылкой на фиг. 25А-25С, или привода 2740 орбитального положения (например, двигателя, маховика и т.д.) для регулирования ориентации (например, углового положения) или местоположения спутника 120-j связи.
[324] Контроллер 2720 привода может быть выполнен с возможностью определения, отдачи команды и/или мониторинга различных состояний одного или нескольких приводов (например, привода 124-о, вспомогательного привода 2540-о, привода 2740 орбитального положения и т.д.) спутника 120-j связи, и может обеспечивать другие высокоуровневые функции управления запуском. Состояния контроллера 2720 привода могут включать состояния инициирования, рабочие состояния и/или состояния отказа, и контроллер привода может обеспечивать изменение между состояниями или поддерживать конкретное состояние в ответ на предварительно запрограммированные команды и/или сигналы, принятые с одного или нескольких приводов, устройства управления спутниковой связью и/или сигналы извне контроллера 2720 привода, например с датчиков положения и/или кодовых датчиков, датчиков, реле, команды пользователя или любой другой управляющий сигнал. Контроллер 2720 привода может генерировать различные управляющие сигналы, которые доставляются на один или несколько приводов в ответ на предварительно запрограммированные инструкции (например, рабочие конфигурации, алгоритмы управления, коэффициенты усиления контроллера, сдвиги, зоны нечувствительности, мультипликаторы и т.д.) и/или принятые сигналы. Например, контроллер 2720 привода может содержать схему 2721 запуска привода, которая может поддерживать запуск привода 124-o согласно сигналам команды контроллера 2720 привода. В спутниках 120 связи, которые содержат вспомогательный привод и/или привод орбитального положения, контроллер 2720 привода необязательно может содержать схему 2724 запуска вспомогательного привода и/или схему 2725 запуска привода орбитального положения соответственно.
[325] В различных примерах сигналы команды, описанные в настоящем документе, могут быть приняты контроллером 2720 привода и/или определены контроллером 2720 привода. Например, контроллер привод необязательно может содержать приемник 2722 сигнала команды, который может поддерживать прием (например, посредством устройства 2730 управления спутниковой связью) сигнала команды для управления приводом 124-o (и/или другими приводами, при их наличии) от генератора сигнала команды, такого как наземный терминал 130 узла доступа или другое сетевое устройство 141, выполненное с возможностью управления аспектами предоставления услуги связи согласно различным собственным диаграммам 220 направленности антенны. Дополнительно или альтернативно контроллер 2720 привода может содержать устройство 2723 определения сигнала команды, которое поддерживает определение (например, на спутнике 120-j связи) сигнала команды для запуска привода 124-o (и/или других приводов, при их наличии) для обеспечения желаемой собственной диаграммы 220 направленности антенны. В различных примерах сигналы команды могут включать указания положений привода, разницы между положениями, желаемого положения компонента спутника 120-j связи (например, отражателя 122-o, облучающей решетки в сборе 127-o и т.д.), длины или угла наклона привода, параметра собственной диаграммы 220 направленности антенны, справочного значения, связанного со второй собственной диаграммой 220 направленности антенны, или любой другой сигнал команды, подходящий для идентификации или определения того, как запустить конкретный привод 124 и/или вспомогательный привод 2540 для достижения желаемого результата.
[326] Устройство 2730 управления спутниковой связью может быть выполнено с возможностью управления одним или несколькими аспектами предоставления услуги связи посредством спутника 120-j связи. Например, устройство 2730 управления спутниковой связью может управлять связью посредством сигналов 2705, передаваемых на (например, посредством приемопередатчика (приемопередатчиков) 2710) другие устройства, такие как терминалы 130 узла доступа, сетевые устройства 141, пользовательские терминалы 150, СРЕ 160 и т.д., или принимаемых с них. В некоторых примерах сигналы 2705 могут представлять собой часть услуги связи, предоставляемой посредством спутника 120-j связи. Дополнительно или альтернативно сигналы 2705 могут включать управляющие сигналы или диагностическую или управляющую информацию, не связанную с услугой связи, но, в ином случае, передаваемую спутником 120-j связи или принимаемую им.
[327] Некоторые примеры устройства 2730 управления спутниковой связью необязательно могут включать устройство 2731 управления зоной покрытия, которое может управлять одним или несколькими аспектами зон покрытия, описанных в настоящем документе. Например, устройство 2731 управления зоной покрытия может содержать базу данных, уравнения или другую конфигурацию, которая поддерживает предоставление, мониторинг и/или регулирование собственных диаграмм 220 направленности антенны для предоставления услуги связи посредством спутника 120-о связи. Устройство 2731 управления зоной покрытия может, например, содержать алгоритмы для определения и/или предоставления желаемой собственной диаграммы 220 направленности антенны, зоны 211 покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента, перекрытия зон покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента и т.п. В некоторых примерах устройство 2731 управления зоной покрытия может работать по меньшей мере частично на основании характеристик привода 124-о, положения или поворота вспомогательного привода 2540-о, орбитального положения или изменения в орбитальном положении (например, для вычисления параметров зоны покрытия, для инициации изменения собственной диаграммы 220 направленности антенны и т.д.). В других примерах управление зоной покрытия может осуществляться посредством некоторого другого устройства, такого как устройство управления услуги связи, описанное в настоящем документе.
[328] В примерах, в которых устройство 2730 управления спутниковой связью предоставляет услугу связи посредством формирования луча, устройство управления спутниковой связью необязательно может содержать устройство 2732 управления формированием луча. Устройство 2732 управления формированием луча может, например, поддерживать формирование луча на борту спутника 120-j связи и может содержать BFN 710 и/или BWP 714, как описано в настоящем документе. Например, устройство 2732 управления формированием луча может применять набор весовых коэффициентов формирования луча к сигналам 2705, передаваемым посредством облучающей решетки в сборе 127-o. Весовые коэффициенты луча из набора весовых коэффициентов формирования луча могут, например, применяться к сигналам перед передачей для поддержки направленной передачи Тх узких лучей 125 или могут применяться к сигналам, принимаемым спутником 120-о связи, для поддержки направленного приема Rx узких лучей 125. В различных примерах такие весовые коэффициенты луча могут быть выбраны и/или вычислены устройством управления формированием луча (например, на BWP 714) для обеспечения желаемой собственной диаграммы 220 направленности антенны (например, для обеспечения желаемого размера и/или положения зон 126 покрытия узкого луча для предоставления желаемой степени перекрытия среди множества зон 126 покрытия узкого луча, для назначения желаемого набора излучающих элементов 128 антенны облучающей решетки в сборе 128-o, используемых для одного или нескольких узких лучей 125, и т.д.). В других примерах управление формированием луча может осуществляться посредством некоторого другого устройства, такого как устройство управления услуги связи, описанное в настоящем документе.
[329] Контроллер 2720 привода и/или устройство 2730 управления спутниковой связью может быть реализовано или выполнено, по отдельности или совместно, с процессором общего назначения, процессором цифровых сигналов (DSP), ASIC, FPGA или другим программируемым логическим устройством, схемой на дискретных компонентах или транзисторной логикой, дискретными аппаратными компонентами или любым их сочетанием, предназначенным для выполнения функций, описанных в настоящем документе. Процессор общего назначения может представлять собой микропроцессор, но в альтернативном варианте процессор может представлять собой любое из обычного процессора, контроллера, микроконтроллера или машины состояний. Процессор также может быть реализован в виде сочетания вычислительных устройств, например, сочетания DSP и микропроцессора, нескольких микропроцессоров, одного или нескольких микропроцессоров в сочетании с ядром DSP, или в любой другой такой конфигурации.
[330] На фиг. 28 показана структурная схема 2800 контроллера 2805 спутника, который поддерживает предоставление услуги связи согласно множеству собственных диаграмм направленности антенны, в соответствии с аспектами настоящего изобретения. Контроллер 2805 спутника может содержать процессор 2810, запоминающее устройство 2815, контроллер 2720-а привода, устройство 2730-а управления спутниковой связью и интерфейс 2840 связи. Каждый из этих компонентов может находиться в связи друг с другом, непосредственно или опосредованно, через одну или несколько шин 2835.
[331] Запоминающее устройство 2815 может включать оперативное запоминающее устройство (RAM) и/или постоянное запоминающее устройство (ROM). На запоминающем устройстве 2815 может храниться операционная система (OS) 2820 (например, основанная на ядре Linux или Windows). На запоминающем устройстве 2815 также может храниться машиночитаемый, исполняемый компьютером код 2825, содержащий инструкции, которые при исполнении выполнены с возможностью обеспечения осуществления процессором 2810 различных функций, описанных в настоящем документе, связанных с предоставлением услуги связи согласно различным собственным диаграммам направленности антенны. Альтернативно код 2825 может не исполняться непосредственно процессором 2810, но может быть выполнен с возможностью обеспечения осуществления контроллером 2805 спутника (например, при компиляции и исполнении) одной или нескольких функций, описанных в настоящем документе.
[332] Контроллер спутника может содержать контроллер 2720-а привода, который может представлять собой пример контроллера 2720 привода, который показан на фиг. 27. Контроллер 2720-а привода может управлять линейным приводом для обеспечения изменения относительного расстояния между облучающей решеткой в сборе и отражателем, как описано в настоящем документе. Устройство 2730-а управления спутниковой связью может предоставлять услугу связи согласно собственной диаграмме направленности антенны, как описано в настоящем документе. В некоторых примерах операции могут поддерживаться интерфейсом 2840 связи, который может обеспечивать передачу сигналов 2845 на другие компоненты спутника связи (например, облучающую решетку в сборе, один или несколько приводов и т.д.) или прием этих сигналов с них. За счет поддержки компонентов, описанных в настоящем документе, спутник 120 связи, который содержит контроллер 2805 спутника, может, таким образом, поддерживать предоставление услуги связи согласно различным собственным диаграммам направленности антенны.
[333] Контроллер 2805 спутника, содержащий процессор 2810, запоминающее устройство 2815, контроллер 2720-а привода и устройство 2730-а управления спутниковой связью и/или интерфейс 2840 связи, может быть реализован или выполнен с процессором общего назначения, процессором цифровых сигналов (DSP), ASIC, FPGA или другим программируемым логическим устройством, схемой на дискретных компонентах или транзисторной логикой, дискретными аппаратными компонентами или любым их сочетанием, предназначенным для выполнения функций, описанных в настоящем документе. Процессор общего назначения может представлять собой микропроцессор, но в альтернативном варианте процессор может представлять собой любое из обычного процессора, контроллера, микроконтроллера или машины состояний. Контроллер 2805 спутника также может быть реализован в виде сочетания вычислительных устройств, например, сочетания DSP и микропроцессора, нескольких микропроцессоров, одного или нескольких микропроцессоров в сочетании с ядром DSP, интегрированного запоминающего устройства, дискретного запоминающего устройства, или в любой другой такой конфигурации.
[334] На фиг. 29 показана структурная схема 2900 устройства 2905 управления услуги связи, которое поддерживает предоставление услуги связи согласно множеству собственных диаграмм направленности антенны, в соответствии с аспектами настоящего изобретения. Устройство 2905 управления услуги связи может содержать устройство 2910 управления связью и устройство 2920 определения сигнала команды.
[335] Устройство 2910 управления связью может управлять аспектами связи, которые предоставляются услугой связи, например связь по прямой линии связи и связь по обратной линии связи. Например, устройство 2910 управления связью может управлять одним или несколькими аспектами передачи первого множества сигналов между множеством терминалам узла доступа и спутником и передачи второго множества сигналов между спутником и множеством терминалов.
[336] Устройство 2920 определения сигнала команды может определять один или несколько сигналов команды для передачи на спутник связи в целях адаптации способа предоставления услуги связи. Например, устройство 2920 определения сигнала команды может определять команду для линейного привода спутника связи на изменение с первой длины на вторую длину, которая может обеспечивать изменение относительного расстояния между облучающей решеткой в сборе и отражателем спутника связи. Изменение длины линейного привода спутника связи может затем поддерживать предоставление услуги связи согласно новой собственной диаграмме направленности антенны.
[337] Устройство 2930 управления зоной покрытия может управлять различными параметрами и/или уравнениями, связанными с зонами покрытия спутника связи. В некоторых примерах устройство управления зоной покрытия может определять аспекты зон покрытия по меньшей мере частично на основании длины линейного привода спутника связи, положения или поворота второго привода, орбитального положения спутника связи или любого их сочетания, которые могут быть обнаружены устройством 2905 управления услуги связи или приняты с самого спутника связи. Устройство 2930 управления зоной покрытия может использоваться для идентификации желаемой собственной диаграммы направленности антенны и/или определения изменения собственных диаграмм направленности антенны для инициации устройства 2920 определения сигнала команды в целях инициации отдачи команды на привод спутника связи.
[338] В примерах, в которых устройство 2905 управления услуги связи управляет услугой связи, которая использует формирование луча, устройство управления услуги связи необязательно может содержать устройство 2940 управления формированием луча. Устройство 2940 управления формированием луча может, например, поддерживать наземное формирование луча посредством спутника 120 связи. Например, устройство 2940 управления формированием луча может применять набор коэффициентов формирования луча к сигналам, передаваемым терминалом 130 узла доступа. Такие коэффициенты формирования луча могут, например, применяться к сигналам перед передачей для поддержки направленной передачи или могут применяться к сигналам, принимаемым спутником 120 связи, для поддержки направленного приема. В других примерах такие коэффициенты формирования луча могут определяться устройством 2940 управления формированием луча и передаваться на спутник 120 связи для поддержки формирования луча на борту спутника связи. В различных примерах коэффициенты формирования луча могут быть выбраны и/или вычислены устройством 2940 управления формированием луча для обеспечения желаемой собственной диаграммы направленности антенны, определенной устройством 2905 управления услуги связи.
[339] На фиг. 30 показана структурная схема 3000 контроллера 3005 услуги связи, который поддерживает предоставление услуги связи согласно множеству собственных диаграмм направленности антенны, в соответствии с аспектами настоящего изобретения. Контроллер 3005 услуги связи может содержать процессор 3010, запоминающее устройство 3015, устройство 2905-а управления услуги связи и интерфейс 3040 связи. Каждый из этих компонентов может находиться в связи друг с другом, непосредственно или опосредованно, через одну или несколько шин 3035. В различных примерах контроллер 3005 услуги связи может представлять собой или быть частью терминала 130 узла доступа или сетевого устройства 141, описанных со ссылкой на фиг. 1А.
[340] Запоминающее устройство 3015 может включать оперативное запоминающее устройство (RAM) и/или постоянное запоминающее устройство (ROM). На запоминающем устройстве 3015 может храниться операционная система (OS) 3020 (например, основанная на ядре Linux или Windows). На запоминающем устройстве 3015 также может храниться машиночитаемый, исполняемый компьютером код 3025, содержащий инструкции, которые при исполнении выполнены с возможностью обеспечения осуществления процессором 3010 различных функций, описанных в настоящем документе, связанных с предоставлением услуги связи согласно различным собственным диаграммам направленности антенны. Альтернативно код 3025 может не исполняться непосредственно процессором 3010, но может быть выполнен с возможностью обеспечения осуществления контроллером 3005 услуги связи (например, при компиляции и исполнении) одной или нескольких функций, описанных в настоящем документе.
[341] Контроллер спутника может содержать устройство 2905-а управления услуги связи, которое может представлять собой пример устройства 2905 управления услуги связи, показанного на фиг. 29. Устройство 2905-а управления услуги связи может управлять одним или несколькими аспектами предоставления услуги связи согласно различным собственным диаграммам направленности антенны, как описано в настоящем документе. Услуга связи может, например, предоставляться посредством интерфейса 3040 связи. В некоторых примерах устройство управления услуги связи может определять желаемую собственную диаграмму направленности антенны, а затем определять команду для отправки на спутник 120 связи (например, посредством отправки сигнала 3045 через интерфейс 3040 связи) для обеспечения желаемой собственной диаграммы направленности антенны. Например, определенная команда может указывать изменение положения и/или длины линейного привода для обеспечения изменения относительного расстояния между облучающей решеткой в сборе и отражателем, что, впоследствии, обеспечивает изменение собственной диаграммы направленности антенны.
[342] Контроллер 3005 услуги связи, содержащий процессор 3010, запоминающее устройство 3015, устройство 2905-а управления услуги связи и/или интерфейс 3040 связи, может быть реализован или выполнен с процессором общего назначения, процессором цифровых сигналов (DSP), ASIC, FPGA или другим программируемым логическим устройством, схемой на дискретных компонентах или транзисторной логикой, дискретными аппаратными компонентами или любым их сочетанием, предназначенным для выполнения функций, описанных в настоящем документе. Процессор общего назначения может представлять собой микропроцессор, но в альтернативном варианте процессор может представлять собой любое из обычного процессора, контроллера, микроконтроллера или машины состояний. Контроллер 3005 услуги связи также может быть реализован в виде сочетания вычислительных устройств, например, сочетания DSP и микропроцессора, нескольких микропроцессоров, одного или нескольких микропроцессоров в сочетании с ядром DSP, интегрированного запоминающего устройства, дискретного запоминающего устройства, или в любой другой такой конфигурации.
[343] На фиг. 31 изображена блок-схема примера способа 3100, который поддерживает предоставление услуги связи посредством спутника связи согласно множеству собственных диаграмм направленности антенны, в соответствии с аспектами настоящего изобретения. Способ 3100 описан ниже со ссылкой на один или несколько аспектов спутника 120 связи, имеющего облучающую решетку в сборе 127, отражатель 122 и линейный привод 124, подсоединенный между облучающей решеткой в сборе, как описано в настоящем документе. В некоторых примерах сам спутник 120 связи может выполнять один или несколько этапов способа 3100, описанного ниже. В некоторых примерах один или несколько этапов способа 3100 могут быть выполнены посредством контроллера 3005 услуги связи.
[344] На этапе 3105 способ 3100 может включать предоставление услуги связи посредством спутника согласно первой собственной диаграмме направленности спутниковой антенны спутника, как описано в настоящем документе. Первая собственная диаграмма направленности антенны может содержать первое множество узких лучей и может быть по меньшей мере частично основана на первой длине линейного привода, обеспечивающего первое расфокусированное положение облучающей решетки в сборе относительно отражателя спутниковой антенны. Предоставление услуги связи может включать предоставление первого множества сигналов между множеством терминалы узла доступа и спутником, а также передачу второго множества сигналов между спутником и множеством терминалов. В некоторых примерах первое расфокусированное положение может быть связано с облучающей решеткой в сборе, расположенной между отражателем и фокальной областью отражателя. Услуга связи может предоставляться посредством формирования луча, и предоставление услуги связи согласно первой собственной диаграмме направленности антенны может включать применение первого набора коэффициентов формирования луча к сигналам, передаваемым посредством облучающей решетки в сборе. Описанные коэффициенты формирования луча могут быть определены на спутнике 120 связи или могут быть определены на другом устройстве, таком как контроллер 3005 услуги связи, и затем переданы на спутник 120 связи (например, посредством беспроводных передач, принимаемых на спутнике 120 связи).
[345] На этапе 3110 способ 3100 может включать отдачу на линейный привод команды на изменение с первой длины на вторую длину, как описано в настоящем документе. В различных примерах отдача команды на этапе 3110 может включать обеспечение указания нового положения линейного привода, отличия между положениями, желаемого положения отражателя, желаемого положения облучающей решетки в сборе, длины линейного привода, параметра второй собственной диаграммы направленности антенны или справочного значения, связанного со второй собственной диаграммой направленности антенны. Отдача команды на этапе 3110 может быть определена на спутнике 120 связи или может быть определена на другом устройстве, таком как контроллер 3005 услуги связи, и затем передана на спутник 120 связи (например, посредством беспроводных передач, принимаемых на спутнике 120 связи).
[346] В некоторых примерах на этапе 3115 способ 3100 необязательно может включать отдачу команды на второй привод. Второй привод может быть подсоединен между облучающей решеткой в сборе и отражателем и может поддерживать обеспечение изменения в относительном положении между облучающей решеткой в сборе и отражателем относительно оси, отличающейся от оси вдоль первой и второй длин линейного привода. Отдача команды на этапе 3115 может быть определена на спутнике 120 связи или может быть определена на другом устройстве, таком как контроллер 3005 услуги связи, и затем передана на спутник 120 связи (например, посредством беспроводных передач, принимаемых на спутнике 120 связи).
[347] В некоторых примерах на этапе 3120 способ 3100 необязательно может включать отдачу на спутник команды на перемещение из первого орбитального положения во второе орбитальное положение. Отдача команды на этапе 3120 может быть определена на спутнике 120 связи или может быть определена на другом устройстве, таком как контроллер 3005 услуги связи, и затем передана на спутник 120 связи (например, посредством беспроводных передач, принимаемых на спутнике 120 связи).
[348] На этапе 3125 способ 3100 может включать предоставление услуги связи посредством спутника согласно второй собственной диаграмме направленности спутниковой антенны. Вторая собственная диаграмма направленности антенны может содержать второе множество узких лучей и может быть по меньшей мере частично основана на второй длине линейного привода, обеспечивающего второе расфокусированное положение облучающей решетки в сборе относительно отражателя. Второе расфокусированное положение может обеспечивать различные отличия второй собственной диаграммы направленности антенны при сравнении с первой собственной диаграммой направленности антенны. Например, второе расфокусированное положение может обеспечивать размер второй зоны покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента облучающей решетки в сборе, который отличается от размера первой зоны покрытия собственной диаграммы направленности излучающего элемента. В некоторых примерах второе расфокусированное положение обеспечивает второе перекрытие собственных диаграмм направленности двух или более излучающих элементов антенны облучающей решетки в сборе, которое отличается от первого перекрытия собственных диаграмм направленности излучающих элементов.
[349] В некоторых примерах услуга связи на этапе 3125 может предоставляться посредством спутника связи в том же орбитальном положении, что и услуга связи, предоставляемая на этапе 3105, и вторая собственная диаграмма направленности антенны может соответствовать другой обслуживаемой зоне покрытия, отличающейся от первой собственной диаграммы направленности антенны. В некоторых примерах обслуживаемая зона покрытия второй собственной диаграммы направленности антенны может по меньшей мере частично перекрывать обслуживаемую зону покрытия первой собственной диаграммы направленности антенны. Предоставление услуги связи на этапе 3125 может включать применение другого набора коэффициентов формирования луча к сигналам, передаваемым посредством облучающей решетки в сборе. Описанные коэффициенты формирования луча могут быть определены на спутнике 120 связи или могут быть определены на другом устройстве, таком как контроллер 3005 услуги связи, и затем переданы на спутник 120 связи (например, посредством беспроводных передач, принимаемых на спутнике 120 связи).
[350] Таким образом, способ 3100 может поддерживать предоставление услуги связи согласно различным собственным диаграммам направленности антенны, причем различные собственные диаграммы направленности антенны по меньшей мере частично основаны на отдаче команды на линейный привод, подсоединенный между облучающей решеткой в сборе и отражателем спутника связи. Следует отметить, что способ 3100 описывает приведенные в качестве примера варианты реализации и что этапы способа 3100 могут быть перегруппированы или иным образом изменены, вследствие чего возможны другие варианты реализации. Например, некоторые описанные этапы могут быть необязательными (например, окруженные прямоугольниками с пунктирными линиями, описанные как необязательные и т.д.), причем необязательные этапы могут быть выполнены при соблюдении определенных критериев, выполнены на основании конфигурации, периодически опускаться, полностью опускаться и т.д.
[351] Подробное описание, изложенное выше в сочетании с прилагаемыми графическими материалами, раскрывает примеры и не представляет только те примеры, которые могут быть реализованы или которые находятся в пределах объема формулы изобретения. Термин «приведенный в качестве примера», используемый в настоящем описании, означает «служащий в качестве примера, образца или иллюстрации», а не «предпочтительный» или «преимущественный по сравнению с другими примерами». Подробное описание содержит конкретные подробности в целях пояснения описанных методик. Однако эти методики могут быть реализованы на практике без этих конкретных подробностей. В некоторых случаях хорошо известные конструкции и устройства показаны в форме структурной схемы во избежание затруднения понимания концепций описанных примеров.
[352] Информация и сигналы могут быть представлены с помощью любой из ряда различных технологий и методик. Например, данные, инструкции, команды, информация, сигналы, биты, символы и микрокадры, которые могут упоминаться по всему приведенному выше описанию, могут быть представлены напряжениями, токами, электромагнитными волнами, магнитными полями или частицами, оптическими полями или частицами или любым их сочетанием.
[353] Различные иллюстративные блоки и компоненты, описанные в сочетании с настоящим раскрытием, могут быть реализованы или выполнены с процессором общего назначения, процессором цифровых сигналов (DSP), ASIC, FPGA или другим программируемым логическим устройством, схемой на дискретных компонентах или транзисторной логикой, дискретными аппаратными компонентами или любым их сочетанием, предназначенным для выполнения функций, описанных в настоящем документе. Процессор общего назначения может представлять собой микропроцессор, но в альтернативном варианте процессор может представлять собой любое из обычного процессора, контроллера, микроконтроллера или машины состояний. Процессор также может быть реализован в виде сочетания вычислительных устройств, например, сочетания DSP и микропроцессора, нескольких микропроцессоров, микропроцессоров в сочетании с ядром DSP, или в любой другой такой конфигурации.
[354] Функции, описанные в настоящем документе, могут быть реализованы в аппаратном обеспечении, программном обеспечении, исполняемом процессором, программно-аппаратном обеспечения или любом их сочетании. Если они реализованы в программном обеспечении, исполняемом процессором, функции могут храниться или передаваться как инструкции или код на машиночитаемом носителе. Другие примеры и варианты реализации находятся в пределах объема раскрытия и прилагаемой формулы изобретения. Например, в силу характера программного обеспечения, описанные выше функции могут быть реализованы с помощью программного обеспечения, исполняемого процессором, аппаратного обеспечения, программно-аппаратного обеспечения, записи в постоянную память или сочетаний любого из вышеперечисленного. Элементы, реализующие функции, также могут быть физически расположены в различных положениях, в том числе распределены так, что части функций реализуются в разных физических положениях. В контексте настоящего документа, в том числе в формуле изобретения, термин «и/или», при использовании в списке из двух или более объектов, означает, что любой из перечисленных объектов может использоваться сама по себе или может использоваться любое сочетание из двух или более перечисленных объектов. Например, если описана комбинация, содержащая компоненты А, В и/или С, комбинация может содержать только А; только В; только С; А и В в сочетании; А и С в сочетании; В и С в сочетании; или А, В и С в сочетании. Также согласно настоящему документу включение в формулу изобретения слова «или», используемого в списке объектов (например, списке объектов, перед которым имеется такая фраза, как «по меньшей мере один из» или «один или несколько»), означает дизъюнктивный список, так, что, например, список «по меньшей мере один из А, В или С» означает А, или В, или С, или АВ, или АС, или ВС, или ABC (т.е. А, и В, и С).
[355] Машиночитаемые носители включают как машиночитаемые носители данных, так и средства связи, в том числе любой носитель, который способствует переносу компьютерной программы с одного места на другое. Носитель данных может представлять собой любой доступный носитель, доступ к которому может получить компьютер общего назначения или специального назначения. В качестве примера, а не ограничения, машиночитаемые носители могут включать RAM, ROM, EEPROM, флеш-память, CD-ROM или другой накопитель на оптических дисках, накопитель на магнитных дисках или другие магнитные запоминающие устройства, или любой другой носитель, которые могут использоваться для переноса или хранения желаемого средства в виде программного кода в форме инструкций или структур данных и доступ к которым может получить процессор общего назначения или специального назначения. Кроме того, любое соединение называется надлежащим образом машиночитаемым носителем. Например, если программное обеспечение передается с сайта, сервера или другого удаленного источника с помощью коаксиального кабеля, оптоволоконного кабеля, витой пары, цифровой абонентской линии (DSL) или беспроводных технологий, таких как инфракрасные, радио- и микроволны, то коаксиальный кабель, оптоволоконный кабель, витая пара, DSL или беспроводные технологии, такие как инфракрасные, радио- и микроволны входят в определение носителя. Согласно настоящему документу термин «диск» включает компакт-диск (CD), лазерный диск, оптический диск, цифровой универсальный диск (DVD), гибкий диск и диск Blu-ray, при этом магнитные диски обычно воспроизводят данные магнитно, в то время как оптические диски воспроизводят данные оптически с помощью лазеров. Сочетания вышеперечисленного также входят в объем понятия «машиночитаемые носители».
[356] В контексте настоящего документа выражение «на основании» не следует рассматривать как ссылку на закрытый набор условий. Например, приведенный в качестве примера этап, который описан как «на основании условия А» может быть основан на условии А и условии В без отхода от объема настоящего изобретения. Другими словами, в контексте настоящего документа выражение «на основании» следует толковать так же, как выражение «по меньшей мере частично на основании».
[357] Приведенное выше описание изобретения предназначено для того, чтобы дать возможность специалисту в данной области техники создать или использовать настоящее изобретение. Различные модификации изобретения будут очевидны специалистам в данной области техники, и общие принципы, описанные в настоящем документе, могут применяться к другим вариантам без отхода от объема изобретения. Таким образом, настоящее изобретение не ограничивается примерами и конструкциями, описанными в настоящем документе, но должно рассматриваться в соответствии с самым широким объемом, согласующимся с принципами и новыми признаками, описанными в настоящем документе.