特許 7132445 高スループットの分散型衛星

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-08-29

(45)【発行日】2022-09-06

(54)【発明の名称】高スループットの分散型衛星

(51)【国際特許分類】

   B64G 3/00 20060101AFI20220830BHJP

   B64G 1/10 20060101ALI20220830BHJP

   B64G 1/66 20060101ALI20220830BHJP

   B64G 1/22 20060101ALI20220830BHJP

   H01Q 21/06 20060101ALI20220830BHJP

   H01Q 1/28 20060101ALI20220830BHJP

   H04B 7/155 20060101ALI20220830BHJP

   H04B 7/185 20060101ALI20220830BHJP

   B64G 5/00 20060101ALI20220830BHJP

【ＦＩ】

B64G3/00

B64G1/10 600

B64G1/66 C

B64G1/10 700

B64G1/22 100C

H01Q21/06

H01Q1/28

H04B7/155

H04B7/185

B64G5/00

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2021555476

(86)(22)【出願日】2020-03-05

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-05-26

(86)【国際出願番号】 US2020021215

(87)【国際公開番号】W WO2020190517

(87)【国際公開日】2020-09-24

【審査請求日】2022-06-24

(31)【優先権主張番号】16/359,533

(32)【優先日】2019-03-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】517362118

【氏名又は名称】エーエスティー アンド サイエンス エルエルシー

【氏名又は名称原語表記】ＡＳＴ ＆ Ｓｃｉｅｎｃｅ， ＬＬＣ

【住所又は居所原語表記】１００ ＳＥ ２ｎｄ Ｓｔ，Ｓｕｉｔｅ ３５００ Ｍｉａｍｉ， Ｆｌｏｒｉｄａ ３３１３１， Ｕ．Ｓ．Ａ

(74)【代理人】

【識別番号】100102934

【弁理士】

【氏名又は名称】今井 彰

(72)【発明者】

【氏名】アーベル アヴェラン

(72)【発明者】

【氏名】スリラム ジャヤシムハ

【審査官】諸星 圭祐

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１７－５１８７２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表平８－５００２１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００９／１１００５３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００７／０１８４７７８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第６３１４２６９（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】米国特許第６０５８３０６（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６４Ｇ １／００－９９／００

Ｈ０１Ｑ ２１／０６

Ｈ０１Ｑ １／２８

Ｈ０４Ｂ ７／１５５

Ｈ０４Ｂ ７／１８５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

衛星または衛星編隊に対し信号を送受信するための地上局であって、ドップラー効果をキャンセルするために逆ドップラーを前記信号に適用して、ドップラーを均等化してほぼゼロにするように構成されている地上局を有し、前記衛星または前記衛星編隊が、各々のビームがその中心に対して予め補償された複数のビームに対応し、前記各々のビームの中心に対し、センターから外れた位置における予め補償された残留ドップラーおよび遅延変動が、ロング・ターム・エヴォリューション（ＬＴＥ）などの３ＧＰＰ標準内に収まる大きなサイズに調整される開口を有する、通信システム。

【請求項2】

請求項１において、
前記信号は経路遅延を有し、前記地上局は、前記経路遅延に基づいて遅延を可変させて、前記信号に対し、均等化された最終一定の経路遅延を提供するようにさらに構成されている、通信システム。

【請求項3】

請求項２において、
各ビーム中心において、前記地上局における全体的な遅延が一定である、通信システム。

【請求項4】

請求項１において、
前記地上局は、前記地上局と前記衛星または前記衛星編隊との間の通信遅延に対応するための遅延型の伝送通信プロトコルを提供するように構成されている、通信システム。

【請求項5】

請求項１において、
前記衛星または前記衛星編隊は、前記衛星または前記衛星編隊と前記地上局および／または地上のユーザ装置との間の通信遅延に対応するための遅延型の伝送通信プロトコルを提供するように構成されている、通信システム。

【請求項6】

請求項１において、
前記地上局は、前記衛星または前記衛星編隊とビームを形成し、前記ビームは、前記衛星または前記衛星編隊によるドップラー周波数シフトに対して、衛星歴およびビーム中心の緯度経度に基づき予め補償されている、通信システム。

【請求項7】

請求項１において、
前記地上局は、前記衛星または前記衛星編隊との間で、前記衛星または前記衛星編隊によるドップラー周波数シフトに対して衛星歴およびビーム中心の緯度経度に基づき予め補償されたビームを形成する、通信システム。

【請求項8】

請求項７において、
複数の仮想基地局と、前記衛星または前記衛星編隊からコンポジット信号を受信し、ダウンコンバートされた信号を提供するダウンコンバータとをさらに有する、通信システム。

【請求項9】

請求項８において、
前記ダウンコンバートされた信号を受信し、前記複数の仮想基地局のそれぞれにデマルチプレクスされダウンコンバートされた信号を提供するデマルチプレクサをさらに有する、通信システム。

【請求項10】

請求項１において、
複数の仮想基地局と、前記複数の仮想基地局のそれぞれから信号を受信してコンポジット信号を形成する周波数分割マルチプレクサとをさらに有する、通信システム。

【請求項11】

請求項１０において、
前記周波数分割マルチプレクサから前記コンポジット信号を受信してアップコンバートされたコンポジット信号を前記衛星または前記衛星編隊に送信するアップコンバータをさらに有する、通信システム。

【請求項12】

請求項１において、
前記開口は、前記ビームの中心に対して各ビームの中心から外れた位置において予め補償された残留ドップラーが１２００Ｈｚ以内となるような大きなサイズを有するように調整されている、通信システム。

【請求項13】

請求項１において、
前記開口は、前記ビームの中心に対して各ビームの中心から外れた位置において予め補償された遅延変動が０．１ｍｓ以内となるような大きなサイズを有するように調整されている、通信システム。

【発明の詳細な説明】

【関連出願】

【0001】

本出願は、２０１７年６月１２日に出願されたインド仮出願第２０１７１１０２０４２８号の優先権を主張する２０１７年８月１１日に出願された米国特許出願第１５／６７５，１５５号（現米国特許第９，９７３，２６６号）の継続出願である２０１８年５月１４日に出願された米国特許出願第１５／９７９，２９８号の一部継続出願である。それらの出願の内容全体は、参照により本明細書に組み込まれている。
発明の背景

【技術分野】

【0002】

本発明は、高スループット（大情報量能力の）分散型衛星（High Throughput Fractionated Satellite，ＨＴＦＳ）システムおよび方法に関するものであり、従来のモノリシック（巨大）な宇宙船の機能的能力は、多くの小型または超小型衛星と、中央指令・中継衛星とに分散される。それらの衛星は、宇宙空間に非常に大きな開口（アパーチャ）または複数の開口（アパーチャ）を形成するようにデザインされた編隊（フォーメーション）を構成するように、分散して（分かれて）飛行する。ここで示す開口（アパーチャ、aperture）は、一般的に、アンテナの領域（面積）を指し、信号を送受信するアンテナの性能に関連する。開口が増えると、信号の受信、送信、および指向性におけるアンテナの有効性も増す。

【0003】

さらにＬＥＯ衛星（低軌道衛星）では、その速度と搬送波周波数に応じて、視野（ＦＯＶ）の端で膨大なドップラーが発生する。低コストのユーザ機器（ＵＥ）と地上局（ＧＳ）を有する通信システムでは、ユーザ機器（ＵＥ）の地理的位置、衛星位置（衛星歴、エフェメリス）、地上局（ＧＳ）の地理的位置、ユーザ機器（ＵＥ）から衛星へのリンクのキャリア周波数、地上局（ＧＳ）から衛星へのリンクのキャリア周波数に応じて、このドップラーを衛星側または地上局（ＧＳ）側の機器で補正することができる。ドップラーの補正は、ユーザ機器（ＵＥ）ごとに行うのではなく、ビーム中心に行うのが有利であるが、この場合、ビーム径に応じてドップラーに差が生じてしまう。ビーム径が小さい（開口（アパーチャ）が大きい）ほど、ドップラーの差分が小さくなる。このため、開口（アパーチャ）の大きさは、ユーザ機器（ＵＥ）から基地局間（衛星の場合は、ユーザ機器（ＵＥ）と地上局（ＧＳ）との間）の通信システムが許容できるドップラーの最大の差分によっても決定される。

【0004】

さらに具体的には、本発明は、複数の小型または超小型衛星の配列（アレイ）システムと、中央指令および中継衛星とに関するものである。小型または超小型衛星の配列は、宇宙空間において、大きな開口（アパーチャ）として機能するように調整（組織化）されている。これにより、重量と消費電力の要件が削減され、コストが大幅に削減され、開口利得と帯域幅の再利用性とが大幅に向上する。それらの衛星は、部分的に接続されていてもよく、構造的に分離されていてもよく、電磁気力、太陽光、他の自然な軌道に関連する力を利用し、ＧＰＳシステムや位置調整機能の助けにより、近接した状態を維持することが可能である。

【背景技術】

【0005】

既存のアンテナは巨大であり、パラボラ反射器を介して電力を供給されるか、または多くのアンテナ素子のフェーズドアレイを含む。いずれの場合も、アンテナ開口部は構造的に１つであり、一般的には数平方メートルの大きさに制限される。宇宙空間に大きなアンテナ構造を展開するには、主に２つの問題がある。第１に、大きくて重い物体を宇宙空間に打ち上げるためにはコストがかかるため、サイズに伴いコストと重量が大幅に増える。そして第２に、いかなるプレハブ構造（展開する機構と支持構造を含め）も、打ち上げ時の大きな加速度に耐える必要があり、その強度は、微小な重力の動作環境よりも、むしろこれらの力を考慮に入れて設計されなければならない。

【0006】

宇宙船構成要素の重量およびコストは、特定の衛星任務で必要とされる搭載電力（ペイロードパワー、搭載能力）に関連する。搭載電力に対する要求は、主に、ユーザー端末で要求される目標の信号対雑音比、同時に使用するユーザ数、およびチャネル帯域幅の要求に依存する。搭載電力に対する要求が増加するにつれて、衛星に搭載されるＲＦコンポーネント、バッテリー、太陽光パネル、および他の電力処理コンポーネントの重量およびコストも増加する。さらに、エンドユーザ（最終消費者の）装置および端末（例えば、携帯装置、最新のスマートフォンのような超低電力端末、ジオロケーション・ブレスレット、ラジオ、電話、携帯電話、スマートフォン、ＩｏＴ端末、およびブレスレット型の人追跡、または機械の追跡装置であり、本明細書においては「エンドユーザ装置」または「エンドユーザ端末」と記載する）は、より小さく軽くなり、それらの送信電力および指向性に伴い、それらのエンドユーザ装置および端末間の直接接続を可能にするためには、より大きな開口が宇宙では必要となる。

【0007】

最新式のＬＥＯ通信衛星は、衛星電話や低電力ＩＯＴ装置のようなエンドユーザ装置に直接接続するように設計され、５００ｋｇ～１０００ｋｇの重量があり、製造および打ち上げにはコストがかかる。

【発明の概要】

【0008】

本発明の１つの目的は、宇宙空間に展開された大型もしくは超大型アンテナとしての能力を有する分散型開口システム（distributed aperture system）を提供することであり、開口面積は２５ｍ^２～３００，０００ｍ^２程度であるが、これに限定されるものではない。本発明の別の目的としては、宇宙空間における開口システム（aperture system）であって、プレハブ構造を最小限にするか、または完全に減らせる開口システムを提供することである。これら、および他の目的によれば、本発明は超小型または小型衛星の配列（アレイ）を含み、これらは大開口（large aperture）として機能するように組織化されているが、部分的に接続されているか、または、構造的には接続されていない。

【0009】

本アプローチには、いくつかの利点がある。第１に、接続要素となる間隙の質量は不要となり、衛星の打ち上げ重量が減少し、結果、打ち上げコストが削減される。第２に、非常に大きなアパーチャ（開口）を宇宙空間で実現することが可能であり、これは比較的低い周波数で高いアンテナ効率を実現する際に特に有利である。そして、第３に、希少で高価な帯域幅を空間的に数万回以上再利用することができるため、狭ビーム（narrow-beams）を実現し、小型または超小型衛星と、制御および中継衛星との両方において、分散信号処理アルゴリズムを利用してビームフォーミングをすることで、大情報量処理能力（高スループットな性能）が可能となる。

【0010】

このＨＴＦＳと等価なアンテナ開口（アンテナアパーチャ）は、分散型衛星開口（distributed satellite aperture）を利用することにより、そのサイズが大幅に増加する。その結果、ＲＦ部品、バッテリ、太陽光パネル、およびパワーハンドリング部品に必要なサイズが大幅に縮小されるか、または不要となり、それは、巨大な衛星（モノリシック衛星）の導波管システムにおいても同様である。また、この衛星システムに必要な重量およびコストも大幅に削減される。

【0011】

他の利点としては、各個別衛星で必要とされる電力レベルが低減することである。本発明のＨＴＦＳアーキテクチャは、家電機器のために数百万個の単位で構築された市販の在庫の部品を利用する。ＨＴＦＳシステムにおいて必要な重要な部品、例えば、ソフトウェア無線、ＨＰＡ（高出力増幅器）、ＬＮＡ（低雑音増幅器）、およびフィルターも、重量およびコストが最適化された市販の在庫の部品が利用可能となる。

【0012】

本発明に記載のＨＴＦＳシステムは、モノリシック衛星と比較した場合、同等の数のエンドユーザおよび同等の帯域幅要件を満たすために、モノリシック衛星のごく一部分（約１／１０）の重量が必要となるだけである。例えば、同等の性能を持つ１，０００ｋｇの重量のモノリシック衛星を、本発明によるＨＴＦＳであれば、全体が１００ｋｇ程度で構築でき、重量およびコストを大幅に削減できる。

【0013】

本発明に記載のＨＴＦＳシステムは、同等の、非常に大きな分散アパーチャ（分散開口）を生成し、この非常に大きな分散アパーチャは、コスト、重量、およびスペクトルの再利用に大きな利点をもたらす。これらの利点は、一般的に、エンドユーザ端末への直接接続に使用される１００ＭＨｚ～２ＧＨｚのスペクトルに対して特に明らかである。低周波数のスペクトル（例えば、１００ＭＨｚ～２ＧＨｚ）は、エンドユーザと宇宙空間のＨＴＦＳシステムとの間でアンテナ、ゲートウェイ、またはＶＳＡＴシステムを使用せずにすむため特に良好である。Ｖ、Ｋａ、Ｋｕ、Ｃ、Ｘのような、より高い周波数のシステムに比べて、建物、木、飛行機の胴体、列車、車、および船舶の構造物、ならびにその他の視界の障害物によって引き起こされる損失は小さい。さらに、より高い周波数スペクトルで必要とされるエンドユーザ端末における高価で重い衛星追跡システムは、より低い帯域周波数において不要となる。また、本発明のＨＴＦＳシステムに接続する低帯域周波数においては、エンドユーザ装置は、ＨＴＦＳシステムに直に接続することができ、ＶＳＡＴ端末または高価で重い追跡アンテナは不要であり、本発明を多種多様に応用および利用できる。

【0014】

本発明のこれらおよび他の目的、ならびにそれらの意図される利点の多くは、添付の図面と併せて以下の説明を参照すると、より容易に明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1(a)】図１（ａ）は、本発明の好ましい実施形態による、衛星通信システムを示す図である。

【0016】

【図1(b)】図１（ｂ）は、本発明の好ましい実施形態による、衛星通信システムを示す図である。

【0017】

【図2】図２（ａ）および（ｂ）は、図１（ａ）および図１（ｂ）のシステムのブロック図である。

【0018】

【図3】図３は、単一チャネル受信機のノイズ温度を示す図。

【0019】

【図4】図４は、小型衛星３０２の各々と衛星アレイ３００全体の一般的なアレイ受信システムを示す図。

【0020】

【図5】図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、地球上の通信到達範囲（フットプリント）とビーム切替（スイッチング）を示す図。

【0021】

【図6】図６は、複数の小型衛星の代替構成を示し、複数の小型衛星は台形構成を備えている。

【0022】

【図7】図７（ａ）は、図６のアレイの電波到達範囲（フットプリント）にフォーメーションが入る状態、図７（ｂ）は、図６のアレイのフットプリントの中央にフォーメーションが居る状態、図７（ｃ）は、図６のアレイのフットプリントからフォーメーションが離れる状態を示す。

【0023】

【図8(a)】図８（ａ）は、ビームスイッチングを示す図。

【0024】

【図8(b)】図８（ｂ）は，ビームスイッチングを示す図。

【図8(c)】図８（ｃ）は、ビームスイッチングを示す図。

【0025】

【図9】図９（ａ）、９（ｂ）は、放射パターンを示す図。

【0026】

【図10】図１０は、フットプリントセルの周波数レイアウトを示す図。

【0027】

【図11】図１１は、ドップラー補償を有する地上局のブロック図。

【発明を実施するための形態】

【0028】

図面が示す本発明の好ましい実施形態を説明するにあたり、明確化のために特定の用語を使用する。しかしながら、本発明は、それらの選択された特定の用語に限定されるものではなく、それぞれの特定の用語は、同様の目的を達成するために、同様の方法で動作するすべての技術的な等価な意味を含むものであると解されるべきである。

【0029】

図を参照すると、図１（ａ）では、本発明の非限定的な実施形態の一例における、衛星通信システムまたはＨＴＦＳ１００を示す。その衛星システムまたは衛星編隊（フォーメーション）１００は、小型または超小型の要素、例えば、複数の小型または超小型の衛星３０２（例えば、スレーブまたは遠隔衛星（リモートサテライト））と、局所制御（ローカルコントローラー）および中継衛星２００（例えば、主（マスタ）または中央衛星、ここではまた制御衛星と呼ぶ）とを含む。複数の衛星３０２は、適切な衛星であればいかなるものであってもよく、例えば、高度が制御された超小型衛星３０２であってもよく、それらは、サイズは超小型で、かつ軽量（例えば、１．５ｋｇ未満の重量）のものである。多くのアンテナ素子を１つに組み合わせたものであってもよく、その利点は、複数の素子の間の一部を太陽電池で利用して、これらの素子で利用可能な電力を増大できることである。図示されているように、例えば、各遠隔衛星は、４つのアンテナ３０５を収容するハウジング３０４を有してもよく、アンテナは有線で電気的に互いに接続してもよい。例示のため、図１（ａ）においては、３つの遠隔衛星ハウジングのみが図示されている。

【0030】

複数の遠隔衛星３０２は、低地球軌道（Low Earth Orbit，ＬＥＯ）で動作する。それら小型衛星３０２は、ヴァン・アレン帯より上で動作するとより高価な耐宇宙環境部品が必要となるため、７００ｋｍまたは１４００ｋｍにおけるプラズマのヴァン・アレン帯より下で動作する。しかしながら、本発明は、いかなる特定の軌道または軌道の組み合わせで動作することに限定されず、他の適切な軌道が、すべての低地球軌道（ＬＥＯ）、中地球軌道（ＭＥＯ）、および静止地球軌道（ＧＥＯ）を利用したものであってもよく、ヴァン・アレン帯より上の軌道であってもよい。

【0031】

このシステム１００（中央衛星２００および複数の小型衛星３０２を含む）は、２つの主要構成として、動作構成（オペレーティングコンフィギュレーション）と、運搬もしくは保管構成（シッピング・ストレージコンフィギュレーション）とを含む。オペレーティングコンフィギュレーションでは、複数の小型衛星３０２が、宇宙空間において、全体で配列（アレイ）３００を形成する。一実施例では、１０００個の小型衛星３０２が用いられているが、小衛星３０２の数は幾つであってもよく、１０００個よりかなり多くても、かなり少なくてもよい。アレイ３００は、非常に大きな空間的広がりのある配列（空間アレイ、spatial array）３００を形成する。１０００個の小型衛星３０２の実施例では、アレイ３００は、幅および／または高さが５００メートルを超えてもよい。この配列構成（アレイコンフィギュレーション）では、小型衛星３０２によるアンテナは、大型のアンテナに相当し、地球との通信能力を拡張できる。それらの遠隔衛星３０２は、本質的に、分割（分散）されており（小さく分かれており）、１つのモノリシックまたは接続されたアレイというよりは、分散型フェーズドアレイアンテナが提供される。

【0032】

オペレーティングコンフィギュレーションにおいて、アレイ３００は、中央衛星２００の周りに形成される。アレイ３００は、地球に対向（対峙）するように配置され、構成される。すなわち、アレイ３００では上面が規定され、それは直線であっても湾曲していてもよく、上面は、全体として地球に対峙している。より大きな衛星２００は、アレイ３００の編隊（フォーメーション）の、実質的な質量中心に位置する。複数の小型衛星は、互いに約数センチメートルから約２０メートル離れた位置であってもよい。

【0033】

さらに、システム１００および複数の小型衛星３０２は、シッピング・ストレージコンフィギュレーションであってもよい。小型衛星３０２は、別体で独立した装置であり、互いに物理的に接続されていない。これらの小型衛星３０２は、保管および搬送のために合体または組み合わされ、宇宙空間では大型衛星アレイ３００に変身する（を形成する）。例えば、シッピングコンフィギュレーションでは、複数の小型衛星３０２を単一の搬送容器、例えば１つの箱、に一緒に入れ、搬送のためにロケットや他の搬送装置または宇宙船に載せてもよい。１つまたは複数の搬送容器が、宇宙空間の所望の軌道のリリース位置に到達すると、その搬送容器を開けて、複数の小型衛星３０２をリリースできる。そして小型衛星３０２は、それ自体の自動操縦および／または制御衛星２００の支援により、宇宙空間で、オペレーティングコンフィギュレーションに展開しアレイを形成できる。中央衛星２００は、すでに宇宙空間に位置していてもよい。もしくは、中央衛星２００は、アレイ３００が形成される前または後に、個別の搬送容器で搬送され、宇宙空間で個別に配置されてもよい。

【0034】

このように、搬送中に小型衛星３０２が必要とする空間を減少でき、オペレーティングコンフィギュレーションにおいては小型衛星３０２が大きなアレイを形成することを可能にする。それら複数の小型衛星３０２は、衛星３０２の数によるが、２～３平方メートルの空間に収まり、それらが宇宙空間に配置されると、広い平方メートルに変換される。これはまた、アレイ３００の複雑さを低減するとともに打ち上げ質量も低減する、というのは、オペレーティングコンフィギュレーションにおいて、小型衛星３０２を互いに、または制御衛星２００に接続するための構造部材が不要となるからである。したがって、衛星配列（サテライトアレイ）３００は、人間の介在を最小限（例えば複数の衛星３０２を搬送容器および宇宙船からリリースするなど）にして形成でき、さらに物理的な人間の介在（例えばフレームまたは他の構造を構築するなど）なしで形成できる。さらに、多数のアレイ３００を宇宙空間の様々な位置に設け、衛星アレイ３００の群（サテライトアレイ３００の集まり、サテライトアレイ３００のコンステレーション）を形成し、地球全体を覆う通信網を得ることができる。例えば、ＬＥＯ軌道に約５０～１００個のアレイ３００を設け、地球全体を連続的に覆うことが可能である。

【0035】

なお、複数の遠隔衛星３０２は、適切な方法で移動でき、位置決めできることに留意すべきである。図２（ａ）および２（ｂ）で図示される一実施例においては、遠隔衛星３０２および中央衛星２００には、それら遠隔衛星３０２を移動するために、1つまたは複数の電磁コイル３１４などのインパルスアクチュエータ（力積型のアクチュエータ）と磁気トルカ（magnetorquers）３１６とを設けている。

【0036】

さらに詳細には、図２（ａ）は、小型または超小型遠隔衛星３０２のブロック図である。遠隔衛星３０２は、処理装置３０６、アンテナ３１０を介して通信する無線トランシーバ３０８、ＧＰＳ３１２、電磁コイル３１４、磁気トルカ３１６、電力管理機能３２０、ヒートシンク３２２、太陽光電源３２４、バッテリ電源３２６を含む。これらの遠隔衛星３０２の構成要素は２つに分けられ、エネルギー管理に関連するものとエネルギー利用に関連するものである。電力は熱、光および化学の異なる発生源から得られる。これらの構成要素はそれぞれ、ヒートシンク３２２と、太陽光電源３２４と、バッテリ電源３２６とである。遠隔衛星３０２間、もしくは遠隔衛星３０２と中央衛星２００との間の通信は、無線トランシーバ３０８とアンテナ３１０によって行われる。

【0037】

図２（ｂ）は、遠隔衛星３０２間、および遠隔衛星３０２と中央衛星２００との間の相対位置を一定に維持するための電磁システムのブロック図である。図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、衛星の配置には距離ｘおよび角度ｙが用いられる。搭載コンピュータまたは処理装置３０６は、他の遠隔衛星３０２に対する、および中央衛星２００に対する遠隔衛星３０２の所定の、または動的に決定された所望の（可変またはランダムであり得る）距離ｘおよび角度ｙを維持するために必要な操作（方法、機動飛行）を計算する。これは、他の遠隔衛星３０２や中央衛星２００と遠隔衛星３０２との相対位置を比較することでなされる。電磁コイル３１４は電磁力を生成し、遠隔衛星３０２と他の遠隔衛星３０２との間もしくは遠隔衛星３０２と中央衛星２００との間の相対距離を変化させることで、移動する。図２（ｂ）は、遠隔衛星３０２と中央衛星２００との間の距離および角度を示す。なお、遠隔衛星３０同士の間でも同様に距離および角度が維持される。

【0038】

磁気トルカ３１６は、衛星の質量中心の周りの回転を生成し、他の遠隔衛星３０２または中央衛星２００に対する角度ｙを制御する。全地球測位システム（ＧＰＳ）３１２は、相対的な衛星位置を地球上の位置（地球的な位置、グローバルポジション）と比較する。

【0039】

中央衛星２００は、衛星アレイの基準であり、ＧＰＳ２００を介して地球に対する位置（地球上の位置、グローバルポジション）を知る必要があるが、その相対位置を知る必要はない。したがって、中央衛星２００は（遠隔衛星の場合のように）磁気トルカを使用せず、電磁コイル２０４のみを使用する。電磁気を利用した編隊飛行システム（電磁フォーメーションフライトシステム、electromagnetic formation flight system）は、電磁力および／または回転を生成することによって、各小型衛星３０２および／または中央衛星２００の間の所望の距離ｘおよび所望の角度ｙを維持する。電磁コイル３１４は、全地球測位システム（ＧＰＳ）３１２から得られた位置に対するそれ自体の位置を比較することによって距離ｘを制御する。

【0040】

しかしながら、ＧＰＳ３１２は、遠隔衛星３０２において選択可能な手段の１つにすぎない。中央衛星２００がＧＰＳ２０２を含み、遠隔衛星３０２は、隣接および／またはその周囲の遠隔衛星３０２に対するそれ自体の相対位置を知り、その遠隔衛星３０２と中央衛星２００との間の相対的な位置のみを知れるようにしてもよい。しかしながら、アレイ３００内の１つまたは複数の遠隔衛星３０２がＧＰＳ３１２を利用して、その地球に対する位置を決定することにより、遠隔衛星３０２の位置決めがさらに容易になる。その場合、中央衛星のＧＰＳ２０２は省略してもよく、中央衛星２００は、１つまたは複数の遠隔衛星３０２との相対位置のみを使用してもよい。

【0041】

磁気トルカ３１６は、相対位置を測定することによって角度ｙを制御する。位置と角度が安定するまで、何回かの操作（誘導）による補正が行われる。そして、特定の衛星に高荷電粒子（すなわち、宇宙線、ヴァン・アレン帯荷電粒子など）が影響を与えたような攪乱（妨害）が発生した場合にのみ補正が必要となる。太陽風、軌道回転、または衛星間の相互作用は、予測可能で、誘導（機動飛行、作戦行動）の一部であるため、攪乱とはみなされない。

【0042】

なお、電磁気は、遠隔衛星３０２間の距離を所定の動作範囲内に維持し、また、遠隔衛星３０２と制御衛星２００との間を所定の動作範囲内に維持するために利用される。しかしながら、本発明はまた、遠隔衛星３０２と地球との間、および制御衛星２００と地球との間の一次の重力（first order gravitational force）を利用し、遠隔衛星３０２および制御衛星２００の自然軌道（natural orbit）によるものも同様に利用する。本発明は、遠隔衛星３０２および制御衛星２００を、重力を利用して配置し、電磁気または他の外力を利用して行わなければならない位置決め量を最小にしている。さらに、重力は、衛星３０２、２００の軌道を生成する。本発明では、衛星３００、２００の自然軌道を利用して、アレイ３００内の遠隔衛星３０２の位置、および遠隔衛星３０２に対する制御衛星２００の位置を維持する。最終的に、アレイ３００および制御衛星２００は自然に回転し、アレイ３００および衛星２００、３０２の位置は、自然回転を考慮して構成されており、その回転により必要となる衛星２００、３０２の位置調整を最小にしている。例えば、制御衛星２００は、アルゴリズムを利用して、遠隔衛星３０２の体積形状の回転に動的に適応し、および／または遠隔衛星と標的ビームの対象物（ターゲットビームオブジェクト）との相対位置または地表（地理）との相対位置に動的に適応する。そのアルゴリズムは、重力、自然軌道、および回転を考慮したものであってもよい。

【0043】

図１（ａ）、図１（ｂ）、図２（ａ）および図２（ｂ）は、システム１００のブロック図であり、中央衛星２００から超小型衛星３０２に対する無線通信ネットワークを介した通信を示す。遠隔衛星３０２は、制御インターフェースを有する遠隔制御装置（リモートコントローラ）３０４（例えば、プロセッサまたは処理装置）、アンテナ３０５、送受信機を含む。この送受信機は、無線通信ネットワークなどを介して制御衛星２００と通信する。それらの衛星３０２は、太陽電池で動力を供給され、日食などに対処するために充電可能なコンデンサまたはバッテリを有する。

【0044】

衛星３０２は、電磁気などを含めた航空電子システム（アビオニクスシステム）を含んでもよく、コントローラ３０４によって制御され、アレイフォーメイション内に衛星３０２を配置するために用いてもよい。この航空電子システムは、衛星３０２を適切な高度、位置、および向きに維持し、地球上の通信到達範囲（フットプリント）の装置との通信能力を最大化すると共に、複数の衛星３０２をアレイ３００のフォーメーションの状態に維持することができる。これらの遠隔衛星３０２は、適切な航空性能を得るために他の遠隔衛星３０２と通信してもよい。

【0045】

小型遠隔衛星３０２と制御衛星２００との間で電磁気力が利用され、遠隔衛星３０２のフォーメーションと向きとが維持され、さらに、電力を分配するために用いられる。磁力の発生に関連する付加的な質量は、要素間を構造的に接続するための質量よりはるかに小さく、さらに、それらを展開するための機構の質量よりもはるかに小さいであろう。

【0046】

アレイ３００のそれぞれに中央制御衛星２００が設けられる。一実施形態では、制御衛星２００は、キューブサット（CubeSat）または小型衛星であってよい。制御衛星２００、各小型衛星２００と通信する。例えば、制御衛星２００は、各遠隔衛星３０２のリモートコントローラ３０４と通信する中央制御装置（セントラルコントローラ（例えば、プロセッサまたは処理装置））を有してよい。その中央コントローラは、リモートコントローラ３０４を介して、遠隔衛星３０２の動作を制御することができ、中央衛星２００、遠隔衛星２００、および地上局の間の通常の通信中などであっても制御でき、さらに、地上局から受信するコマンドを遠隔衛星２００に実行させてもよい。中央コントローラは、遠隔衛星３０２の編隊（フォーメーション）をアレイ３００となるように制御してもよい。また、中央コントローラは、アレイ３００による電磁波シェーディングまたは閉塞を回避し、展開および動作中の通信周波数を制御するように、中央衛星２００の位置を制御してもよい。

【0047】

遠隔衛星３０２は、いかなる形状であってもよい。さらに、衛星配列（サテライトアレイ）３００は、正方形、長方形、六角形、または円形のいずれかの形状であってもよく、遠隔衛星３０２が行および列をなすように互いに整列しており、したがって、このアレイは二次元アレイ（二次元配列）である（すなわち、行およびアレイはｘｙ座標で示される）。複数の遠隔衛星３０２は、相互に所定の距離だけ離れるように制御される（または、他の実施形態では、距離は、遠隔衛星３０２ごとに異なっていてもよく、遠隔衛星３０２および／または制御衛星２００により動的に制御されてもよい）。しかしながら、衛星３０２および衛星アレイ３００は任意の適切なサイズおよび形状をもたらすものであってもよく、間隔も同様であり、アレイは三次元でもよい。

【0048】

図１（ｂ）は、通信方式を示す。エンドユーザ端末５００は、サブ２ＧＨｚ周波数を介して、多数の衛星３０２と通信する。この周波数は、Ｔｘエンドユーザ周波数と呼ばれる。図示しているように、また図１０でさらに説明されるように、地上の電場到達範囲の複数のセル（footprint cells、フットプリントセル）は、それぞれ、４つの異なる周波数のうちの１つで通信する。すなわち、第１のフットプリントセルのエンドユーザ端末５００は、第１の周波数Ｆ_１で通信し、第２のフットプリントセルのエンドユーザ端末５００は、第２の周波数Ｆ_２で通信し、第３のフットプリントセルのエンドユーザ端末５００は、第３の周波数Ｆ_３で通信し、さらに、第４のフットプリントセル内のエンドユーザ端末５００は、第４の周波数Ｆ_４で通信する。したがって、周波数Ｆ_１～Ｆ_４は、複数回（すなわち、複数の異なるフットプリントセルに位置するエンドユーザ端末と通信するために）再利用され、大情報量の帯域幅（高いスループット帯域幅）を可能にする。同じセル（例えば、第１のフットプリントセル）に配置された複数のエンドユーザ端末５００は、同じ周波数（すなわち、第１の周波数Ｆ１）を使用して時分割多重化で通信してもよく、または他の適切な送信方式を使用して通信してもよい。

【0049】

多数の衛星３０２と制御衛星２００は、それらの間で通信するＷＩＦＩ無線ネットワークを形成することにより、衛星３０２の受信信号を制御衛星２００で集約するとともに、衛星システムの位置調整を支援している。図示しているように、互いに、または所与のアレイ３００と通信する複数の制御衛星２００が存在してもよい。制御衛星２００は、ＫＡ帯またはＶ帯のような高周波を介して、ゲートウェイ６００（例えば地球上の地上局に配置してもよい）と通信し、それを通じて、インターネット、セルラーシステム（携帯電話システム）、またはプライベートネットワーク（例えば、ファイバ光リンクまたは他のリンクを介して）と通信する。この周波数はダウンリンクゲートウェイ周波数と称される。ゲートウェイ６００は、また、高周波を介して制御衛星２００に通信を返す。この周波数は、アップリンクゲートウェイ周波数と称される。

【0050】

制御衛星２００と多数の衛星３０２は、それらの間で通信するためにＷｉｆｉ無線ネットワークを形成する。したがって、制御衛星２００は、地球への送信信号が地球の見える範囲（視野）上に特定のビーム形成（beam forming）４００を生成するように、異なる小型衛星３０２に信号を分配することができる。多数の小型衛星３０２は、エンドユーザ装置５００に送信を返す。この周波数は、ＲＸエンドユーザ周波数と呼ばれ、低周波数であってよい。Ｆ_１Ｒｘは同じ帯域だが、Ｆ_１Ｔｘとしては異なる周波数である。複数のセルで同じ送信周波数が再利用される。つまり、Ｆ_１Ｔｘは、複数のＦ_１セルのそれぞれにおいて同じであり、Ｆ_１Ｒｘは複数のＦ_１セルのそれぞれにおいて同じであり、Ｆ_４Ｔｘは、複数のＦ_４セルのそれぞれにおいて同じであり、Ｆ_４Ｒｘは複数のＦ_４セルのそれぞれにおいて同じであるなどである。

【0051】

主な周波数は、送信エンドユーザ周波数Ｔｘ、受信エンドユーザ周波数Ｒｘ、（遠隔衛星３０２と中央衛星２００との間の）ネットワーク周波数、ダウンリンクゲートウェイ周波数およびアップリンクゲートウェイ周波数である。例えば、エンドユーザ周波数Ｔｘは、ＬＴＥ帯域３１とすることができる。Ｒｘエンドユーザ周波数は、ＬＴＥ帯域３１であってよい。Ｗｉｆｉ・ＡＣネットワーク周波数は、５ＧＨｚとしてもよい。ダウンリンクゲートウェイ周波数は、Ｋａ帯域であってよい。また、アップリンクゲートウェイ周波数は、Ｋａ帯域アップリンクであってもよい。

【0052】

したがって、コントローラ衛星２００と地上ゲートウェイ（地球上に位置する）との間のアップリンクおよびダウンリンクは高周波を介して行われるが、このシステムは、異なる通信帯域を介して宇宙空間の他の衛星システムと通信するように設計されてもよく、地球上で必要とされるゲートウェイの数を減らすことができる。したがって、衛星３０２は、エンドユーザ装置または端末とは低周波数で通信でき、中央衛星２００とはＷｉｆｉに相当する無線通信ネットワークを介して通信できる。このシステムは低周波で動作し、障害物による損失の低減（Moderate Obstacle Loss）に好ましい低周波を使用してユーザーデバイスおよびユーザー端末とアレイ３００との間で直に送受信できる。周波数帯域の例としては、１００ＭＨｚ～２ＧＨｚの範囲である。

【0053】

宇宙空間における分散アンテナシステムアレイのＧ／Ｔ（感度）およびＥＩＲＰ（Equivalent Isotropic Radiated Power、等価等方放射電力）は、各小型または超小型衛星における、ヘルツ当たりのビット数、周波数再利用、および必要な電力を決定する。これを導き出すために、図３は、単一チャネル受信機におけるノイズ温度を示す。以下では、単一チャネル受信機モデルから衛星アレイ３００のアンテナアレイのＧ／Ｔを求める。

【0054】

図４は、各小型衛星３０２における一般的なアレイ受信システムと、衛星アレイ３００全体における一般的なアレイ受信システムを示す。ビームフォーミングネットワークの出力における信号電力は、以下の式（１）の通りである。
[式１]

ここでは、Ｐ_Ｏは無損失（ロスレス）等方性アンテナの電力出力、Ｇ_ｅｎはアレーアンテナ素子ゲイン、Ｇ_ｎはｎ番目のアンテナ素子の出力からビーム成型器出力までのあるチャネルの利用可能ゲイン、Ｇ_ｍは正規化に使用されるＧ_ｎの最大値、ａ_ｎ＝Ｓｑｒｔ（Ｇ_ｎ／Ｇ_ｍ）はｎ番目の受信機チャネル伝達関数の実効分布（effective amplitude taper）である。θ_ｎは、ビームステアリングおよび/または位相分布を考慮して、基準チャネルの全位相シフトに対する第ｎの受信機チャネルの全位相シフトである。

【0055】

上式において、アレイアンテナの電力ゲインを示す式（２）を代入すると、式（３）が得られる。アレイ受信システムは、出力Ｐ_０Ｇ_ａを使った同等の単一アンテナと、式（４）を使った２ポート受信機とによって表すことができる。アレイ受信機（アレイレシーバ）の実効入力ノイズ温度は以下の式（５）となる。超過出力ノイズ密度は式（６）となる。したがって、ノイズ温度は以下の式（７）となる。
[式２－７]

【0056】

ダウンリンクにおけるマルチビームの受信範囲（downlink multi-beam coverage）において、我々はサイズとしてｎ×ｎアレイを選択すると、そのゲインおよびノイズ温度は、式（８）の電界強度であって、下記のテーブル１による電界強度に対応させることとなり、衛星アレイフォーメーションは、電界強度を、衛星（上側）から、セルラーシステム（携帯電話システム）（下側）で利用される地上基地局によるものと同じになるように維持する。
[式８]

[表１]

【0057】

図５に明瞭に示されているように、各衛星編隊（サテライトフォーメーション）１００の制御衛星２００は、ビーム切替（ビームスイッチング）を行ってもよい。例えば、所定の領域（例えば、４００ｋｍの直径を有する領域）を、所定の経度および緯度の組み合わせに対応するビーム指標（ビームインデックス）で識別し、それらのビームを、各ビームの固有のインデックスとともに世界中に割り当てて（マッピングされて）もよい。その情報は、制御衛星２００のメモリに格納されていてもよい。制御衛星２００は（例えば、その衛星のＧＰＳ２０２から得られたそのグローバル位置に基づいて）、どのビームをいつ送信すべきかを決定する。したがって、本発明の好ましい一実施形態では、それぞれビームは、１つのサテライトフォーメーション１００とのみ通信する。したがって、複数のビームは重複しないか、もしくは最小限の重なりがあるだけであり、複数のフォーメーション１００が特定のビームに出入りする際に、サテライトフォーメーション１００はビーム切り替えを行う。ビームの切り替えを最小限に抑えるために、特定のビームに割り当てられたサテライトフォーメーション１００は、複数のフォーメーション１００の（からなる）群（集合、コンステレーション）全体の１つの（特定の）フォーメーション１００となり、そのフォーメーション１００が、そのビーム位置を、最も長く継続するように、時間的にも長期間にわたるようにカバーする。制御衛星２００は、それらの位置を他の制御衛星２００とやり取り（通信）して、ビームスイッチング操作が容易に行われるようにしてもよい。

【0058】

図５（ａ）から５（ｃ）は、本発明を説明するために、ビーム切り替えのための通信プロトコルを示す。３つの（固定された）マルチビームの電波到達範囲（フットプリント）４００を示す。多くの固定されたフットプリントが、おそらく複数のフットプリント間の重複を伴い、地球をモザイク状に隣接した状態とする（すなわち、覆う）。図５は、サテライトフォーメーション１００（制御衛星２００およびアレイ３００を含む）を示し、フォーメーション１００が、地球を周回して、あるフットプリントに近づき（図５（ａ））、そのフットプリントを通過し（図５（ｂ））、最後にそのフットプリントから離れる（図５（ｃ））。第１のサテライトフォーメーション１００は、隣接するマルチビームが天底（底）（衛星の直下）になるまで、所定の（割り当てられた）第１のマルチビームのフットプリントに対する通信をカバーする。この時点で、第１のフォーメーション１００は、その下の、隣接する第２のマルチビームのフットプリントをサービスするように切り替わる。同時に、上昇してきた第２のフォーメーションが、第１のマルチビームのフットプリントを連続的にカバーするように、マルチビームのフットプリントを切り替える。フォーメーションにおけるビーム切り替えは、フォーメーションの天体位置（エフェメリス）に基づいて行われ、すなわち、そのフォーメーションが、あるマルチビームフットプリントを離れ始めると、別のフォーメーションがそのマルチビームフットプリントに対するサービスを開始する。制御衛星２００は、遠隔衛星３０２に対し、適切な通信プロトコル（周波数など）で通信してもよい。ビーム切り替えは、制御衛星２００によって実行されるものとして説明されているが、１つまたは複数の遠隔衛星３０２によって実行されてもよい。

【0059】

制御衛星２００は、遠隔衛星３０２と通信し、それによりビーム形成の係数を送る。制御衛星２００は、Ｋａ帯域またはそれ以上の周波数で、アレイ３００のビームの集合体のベースとなる（ビームを集約する）。すべてのビームは集約され、高周波ダウンリンクを介して、制御衛星によって地上局（およびネットワーククラウド）に通信されなければならず、一方、制御衛星は、ハンドセットと通信するために、Ｋａ帯域内におけるアップリンクされたデータを様々な複数の超小型衛星に配信する。

【0060】

図６を参照すると、本発明の他の実施形態によるアレイ５００が示されている。アレイ５００は、ボトムアレイ（底面配列）５０２とサイドアレイ（側面配列）５０４ａ～５０４ｄとを有する、実質的に（ほぼ）角錐台の形状を有する台形状に配置された複数の小型衛星３０２により形成される。すなわち、ボトムアレイ５０２は、楕円の軌跡に沿って行と列をなすように配置された小型衛星３０２ｅによって形成され、衛星のボトムアレイ５０２を形成している。また、各サイドアレイ（側面の配列）５０４ａ～５０４ｄ（前方サイドアレイ５０４ａ、右サイドアレイ５０４ｂ、後方サイドアレイ５０４ｃ、左サイドアレイ５０４ｄ）は、地球の半径方向に直交する楕円の軌道に沿って行および列をなすように配置された小型衛星３０２によって構成されている。

【0061】

図６では、いくつかの小型衛星３０２ｃ、３０２ｄ、３０２ｅが、台形アレイ５００として示されているが、アレイ５００の底部５０２および側面５０４に沿って配置された複数の小型衛星３０２により台形アレイ５００の全体が構成されていてもよい。例えば、サイドアレイ５０４ｃは、地球の半径に直交する楕円の軌跡に沿って列および行に形成された複数の小型衛星３０２ｃから成り、サイドアレイ５０４ｄは、地球の半径に直交する楕円の軌跡に沿って列および行に形成された小型衛星３０２ｄによって形成される。ボトムアレイ５０２は、実質的に正方形、長方形、または楕円形であってよく、サイドアレイ５０４は、それぞれ実質的に等脚台形形状を有してよい。したがって、サイドアレイ５０４ａ～５０４ｄは、ボトムアレイ５０２の平坦な面から外側に向かって傾いており、互いに隣接していてもよく、または離間していてもよい。特に、アレイ５０２、５０４ａ～５０４ｄは、それぞれ、地球の半径に対して実質的に直交していてもよい。

【0062】

さらに図６に示すように、小型衛星３０２は、すべて同じ前向き方向５１０に配置され、その方向は、ボトムアレイ５０２の平面に実質的に垂直である。すなわち、小型衛星３０２は、任意の形状であってもよいが、１つの前向きの前面（先端、上部）の平面を含む。前面は、地球に対する所定の方向５１０に向き、複数の遠隔衛星の平面は、地球の表面に対して実質的に直交する（すなわち、地球の半径に直交する）。そのアレイは、天底領域をカバーするように位置する。大きなフットプリントでも、天底ビームは、そのフットプリントの他の領域を直に臨む（注視する、眺める、見る、カバーする）ものではない。これらの領域をカバーするために、天底面に対し傾いた、他の４つの面が設けられている。

【0063】

台形、またはいかなる同様の体積型（容積型）のアレイ５００の構成は、信号の向きを領域（受信領域）に直（直角）に、またはそれに近い状態にすることが可能であり、地上局と送受信される信号におけるコサインロス（cosine loss）を管理することが可能となり、コサインロスを低減できる。制御衛星２００は、アレイ５００の質量中心に位置する。この「コサインロス」は、平面（アレイの面）の中心と、それが臨んでいる（注視している、見えている、カバーする）領域とを結合する線に対する、平面の垂線の角度の余弦（コサイン）である。コサインは常に１以下であるため、常に損失であり、利得（ゲイン）にはならないため、角度が大きいほど損失が大きくなる。図６における、平面５０２に対し追加された台形の面５０４ａ～ｄは、その損失を低減するために設けられている。

【0064】

さらに、底部５０２および複数の側面５０４は、平坦で、平面としての大きさがあり、さらに、それらが交差する、角度のあるコーナーがあるように示されていることに留意されたい。なお、その形状は、曲面を備えたもの（湾曲に近い形状）であってもよく、楕円形状に基づく湾曲した面や湾曲したコーナーを備えていてもよい。また、アレイの他の構成も異なるアレイ形状を備えていてもよく、他の三次元形状または重合した形状（ポリメトリック形状）であってもよい。さらに、アレイ５００は、地球５１０または宇宙空間５１２のいずれかを指すように、何らかの適切な方法で地球に対して方向付けられてもよい。

【0065】

図７（ａ）～７（ｃ）は、本発明のブロードバンド通信アプリケーションにおける、衛星位置（衛星歴、エフェメリス）に基づく、ビームとサブフォーメーションとの割り当て使用（beam-to-sub-formation assignment use）を示し、ここでは、図７（ａ）は、フォーメーション（編隊）が地球上のフットプリント（電波到達範囲）に入る状態を示し、図７（ｂ）は、フォーメーションがフットプリントの中央にある状態を示し、図７（ｃ）は、フォーメーションがフットプリントから離れる状態を示す。フットプリントの境界線は、これらのビームをカバーするために使用されるサブフォーメーションを示す。ここでは、ビームＴ_ＸおよびＲ_Ｘは、選択されたフォーメーションから、選択されたフォーメーションへと切り替えられる。その切り替えは、中央衛星２００との交信によりされてもよい。これらの図では、フットプリントの中央の衛星が通過する場合を示しているが、フットプリントの中央から離れた位置を通過する場合でもよい。この図は、フォーメーションがフットプリント上を通過する際の、錐台の様々な面へのビームの割り当てを示している。また、あるタイミングにおいて、錐台のすべての有効面が必ずしも常に有効である必要はないことも示している。

【0066】

図８（ａ）および図８（ｂ）は、ビームスイッチング動作のさらなる非限定的な例として、図５および７とは別の通信プロトコルを示す。図８（ａ）に示すように（図５、７に示すように）、地球全体に、多数のビーム４５０に割り当てられ（マッピングされ）ており、各ビームに固有のビーム指標（ビームインデックス）が割り当てられる。その情報は、制御衛星２００のメモリに記憶されてもよい。サテライトフォーメーション（衛星編隊）１００は、地球の周りの軌道１０２として示されている。フォーメーション１００が軌道１０２を巡ると、通信範囲（フットプリント）１０４は、地球の表面に沿って移動し、それにより、サテライトフォーメーション１００は、そのフットプリント１０２に含まれる（内の）複数のビーム４５０により通信できる。したがって、サテライトフォーメーションが地球を周回するにつれて、サテライトフォーメーション１００のフットプリント１０４は、図８（ａ）に示す位置から図８（ｂ）に示す位置まで移動する。また、図８（ｃ）に示すように、単一の軌道１０２内に複数のサテライトフォーメーション１００が存在してもよい。図８（ｃ）に示すように、６つのサテライトフォーメーション１００（３つが地球の半分の上に示されているように）が単一の軌道１０２内にあってもよい。複数のサテライトフォーメーション１００のフットプリント１０４は互いに重ならない。

【0067】

各ビーム４５０は、ビーム４５０の緯度および経度、ならびにサテライトフォーメーション１００の位置に基づいて、１つのサテライトフォーメーション（衛星構成）１００に一意的に割り当てられる。複数のサテライトフォーメーション１００が１つのビーム４５０をサービスできる場合、そのビーム４５０は、受信可能範囲の継続時間が最も長いサテライトフォーメーション１００に割り当てられる。

【0068】

図９（ａ）、９（ｂ）は、それぞれ、６４×６４素子配列（エレメントア）と、１６×１６素子配列（エレメントアレイ）の放射パターン（放射パターンはアンテナアレイの利得（ゲイン）を、アレイの照準（ボアサイト）からの角度を関数として示している）を示す。アンテナ片（パッチアンテナ）（またはプリント回路基板）の可能なサイズは、８０ｍｍ×８０ｍｍ×２ｍｍであり、要素間隔は１６６ｍｍであり、周波数は７００ＭＨｚである。パッチアンテナは、ＰＣＢ上で実現可能なアンテナの１つのタイプである。マイクロストリップなど、ＰＣＢ上で実現可能な他のタイプはいくつかある。６４×６４アンテナの複合放射パターンが示されている。ここに示されているのは、狭いメインローブと、はるかに小さい周囲のサイドローブである。１つの配列が、別の配列がゼロ（ＮＵＬＬ）になるように、錐台の角度を選択するのは、１つの設計上の選択枝である。また、放射パターンは、ゼロ（ＮＵＬＬ）がどこにあるかを示す。

【0069】

図１０では、送受信周波数Ｔｘ、Ｒｘ（同じ帯域ではあるが異なる周波数で通信することができる）における、アレイ３００のフットプリントに対する周波数割り当てが示されている。４色構成で示されており、各色が異なる周波数を表す。したがって、隣接する２つのセルが同じ周波数を持たないように、任意の二次元マップを色付けするために４色（すなわち周波数）のみが必要となる。ビームが六角形セルの場合、４つの周波数で十分である（１つの行に２つの周波数を交互に割り当てることを原則とし、次の２つの異なる周波数が次の行に交互に割り当てられ、そのような行が交互に配置される）。したがって、周波数再利用係数は、望ましくは４であってもよい。しかしながら、隣接するセルとの干渉がさらに制限されている場合は、干渉グラフＧにおける最適な色付けの問題は、ＮＰ完全問題である。いくつかの最適に近いアルゴリズムが、割り当てを固定するために考案されている。割り当てを固定（Fixed Allocation、ＦＡ）した場合は、周波数数（または色数）の最適な数の３倍未満しか使わない。周波数再利用係数を７とするが、周波数再利用係数は４まで減らすことが可能ではある（というのは、衛星ビームは六角形のグリッドに近い形状にでき、１つのセルをスキップした干渉は小さいからである）。４つの周波数は、ｂ個のビーム（例えば、５００）に適合させることができる。各ビームｂが帯域幅ｂｗを扱うことができると仮定すると、全スループット（全情報量）は各セルについてｂ×ｂｗとなる。もちろん、周波数およびフットプリントセルの最適な数はいくつであってもよく、４つより多くても、または少なくてもよい。

【0070】

フォーメーションによる遅延およびドップラーの事前補償は、中央衛星２００で実行される。サテライトフォーメーションは、その衛星歴（エフェメリス）を考慮して、サービス中のフットプリントの各ビームの中心における遅延およびドップラーによる変動を予め補償し、そのビーム内の任意の場所におけるハンドセットにおいて見込まれる（確認される）残留ドップラーを最小にし、ハンドセットにおいて見込まれる遅延をできるだけ一定の遅延に近くなるようにする。残留ドップラーおよび遅延は、ビームの中心で（各ビームの中心に対するフォーメーションの衛星歴（エフェメリス）を関数として）事前補償した後であっても変動する。結果として、ハンドフォン（携帯電話）では、センターから外れた位置で、遅延およびドップラーの変動が現れる可能性があるが、その値は小さい（地上基地局サービスで観察されるであろう３倍程度）。

【0071】

一方、これらの遅延およびドップラー補償（補正）は、図１１に示すように、仮想基地局などの地上局（ＧＳ）で同様に行うことができる。これは、大開口（large aperture）と、ビームセンターに対する遅延およびドップラーの補償とを組み合わせたものである。開口（aperture）が大きいほど、ビーム内の（最悪の場合に残存するのであるが）残留ドップラー（残存ドップラー、補償後の残留ドップラー）は小さくなる。ＬＴＥは、１２００Ｈｚ以上の残留ドップラーや、０．５ｍｓ以上の遅延変動を許容しない。したがって、ａ）遅延／ドップラーの補償／平準化が必要であり、ｂ）残留遅延／ドップラーの変動が小さくなければならない。地上局での補償の方法は、衛星で行う補償と同じであってもよい。

【0072】

図１１は、様々なビーム信号を生成してＬＥＯフォーメーション１００に送信し、ＬＥＯフォーメーション１００から様々なビーム信号を受信する地上局（ＧＳ）７００の機器の構成を示したものである。仮想の基地局７０２、７０４・・・７０６は、ＬＥＯフォーメーション１００を介した衛星フットプリントのＮ個のビームにより、複数のハンドセットとの間で送受信する信号を生成または受信するＮ個の基地局である。各基地局は、ＧＰＳモジュール７１２、ＬＥＯコンステレーションエフェメリスモジュール（ＬＥＯコンステレーション衛星歴（天体歴）モジュール）７１６、地上局およびビーム周波数モジュール７１０、および、ビームから基地局へのマップ（ビームと基地局の対応地図）またはビームジオロケーション（ビームの地理的位置）およびスケジュールモジュール７１４からの入力に基づき、遅延／ドップラーを補償して信号を送受信する。ＧＰＳモジュール７１２は、地上局７００の位置座標を提供し、ＬＥＯコンステレーションエフェメリス７１６は、ＬＥＯフォーメーション１００の座標を提供する。地上局およびビーム周波数モジュール７１０は、ＬＥＯフォーメーション１００と各基地局との間の送受信に割り当てられた、地上局のアップリンク／ダウンリンク周波数、および、それに対応してＬＥＯフォーメーション１００と衛星フットプリントとの送受信の各ビームに割り当てられたアップリンク／ダウンリンク周波数のリストを提供する。ビームから基地局のマップおよびスケジュールモジュール７１４は、どのビームがどの基地局に割り当てられているか、また、基地局が送受信するビームの信号の生成／受信を、いつ開始し、いつ停止したのかの時間インスタンス（時間的経過）を一覧表示する。

【0073】

入力７１０、７１２、７１４、７１６は、衛星がビーム上を通過するよりもかなり前に、遅延／ドップラーの傾向を計算するのに役立つ。ドップラーを補償するために、衛星がビーム上を通過し始めると、逆ドップラーが仮想基地局で生成された信号に適用され、前方向へ（地上局からＬＥＯフォーメーションそしてユーザ機器へ）のＬＥＯフォーメーションの動きによるドップラー効果をキャンセルし、その結果、最終のユーザ機器において認識されるドップラーがほぼゼロになる。同様に、仮想基地局に送られる前に、ＬＥＯフォーメーションからのダウンリンクにも逆ドップラーが適用され、逆方向へ（ユーザ機器からＬＥＯフォーメーションさらに地上局へ）のドップラー効果がキャンセルされる。

【0074】

この補償（コンペンセーション）は、衛星が通過している最中のドップラーの変化に適応するために定期的に更新され、衛星の通過が終わるまで行われる。遅延補償については、地上局とユーザ機器との間でＬＥＯフォーメーションを介して信号をやり取りする際に、地上局およびユーザ機器からＬＥＯフォーメーションまでの経路遅延に応じて、限定的な（多少の）遅延が存在する。この遅延は元に戻すことができないため、遅延を補償する際には、全体的な遅延が地上局とユーザ機器との間の衛星を通じた経路を通してほぼ一定になるように、相応の遅延を追加する。

【0075】

例えば、地上局とユーザ機器が同じビームの中にあると仮定する。ビームがＬＥＯフォーメーションのフットプリントの端にあるときは、経路遅延は大きく（ｄ１とする）なるので、補償に追加される、相応の遅延（ｃｄ１とする）は最小となる。同様に、衛星の通過時にビームが天底（直下、ＬＥＯフォーメーションの下）にある場合は、経路遅延は最小（ｄ２とする）となるので、補償に追加される対応する遅延（ｃｄ２とする）は最大となる。これらの例示されたシナリオでは、ＬＥＯフォーメーションのフットプリント内のビーム位置に応じて経路遅延が変化するものの、全体的な経路遅延はほぼ一定であり、すなわち（ｄ１＋ｃｄ１）と（ｄ２＋ｃｄ２）とはほぼ同じとなる。このように、本発明は、存在する経路遅延に基づいて動的に遅延を可変し、衛星が移動する際の、最終的な経路遅延がほぼ一定となるようにする。

【0076】

したがって、遅延／ドップラーの補償機構（補償メカニズム）は、仮想基地局とユーザ機器との間にＬＥＯフォーメーションチャネルがあるにもかかわらず、それらの間で通信を確立するための経路遅延をほぼ一定とし、ドップラーをほぼゼロに維持する（すなわち、均等化する）ことができる。ここで、ゼロに近いドップラーおよびほぼ一定の遅延とは、ＬＴＥ通信を妨害したり著しく劣化させたりしないドップラーおよび遅延の変動を意味する。一実施形態では、地上の固定サービスの場合は、±８００Ｈｚ、±０．２ｍｓ以内であり、空中の移動サービスの場合は、±１１００Ｈｚ、±０．３ｍｓ以内である。

【0077】

同様に、他のビームや他の地上局の仮想基地局と通信する仮想基地局も、コンステレーション内のそれぞれのＬＥＯフォーメーションについて、ほぼ一定の経路遅延と、ほぼゼロのドップラー（ドップラーをほぼゼロにすること）とを維持する。全体的な経路遅延／ドップラーは、複数のビームにわたり、および複数のＬＥＯフォーメーションにわたり、ほぼ同じに維持されるため、ユーザ機器は、ビーム間でユーザ機器の移行があったり、設定されているＬＥＯフォーメーションのフットプリントから上昇中のＬＥＯフォーメーションのフットプリントへのビームの移行があっても、その都度、新しいビームに迅速に同期でき、それによって、ユーザ機器では、衛星から衛星へのスムーズな移行を提供することが可能となる。

【0078】

これらの入力はすべて、リモートネットワーク７０８から、ローカルエリアネットワークを介して、またはクラウドを介して取得される。各基地局７０２、７０４・・・７０６の信号は、共通のＬＴＥバンド周波数（ｆ）であってもよく、それらは、周波数分割マルチプレクサ／デマルチプレクサ（多重化／逆多重化（分離））７２０を使用して、（ｆ１、ｆ２・・・ｆＮ）へ、またはから、周波数でインターリーブ／デインターリーブ（交互配置／逆配置）される。マルチプレクサ／デマルチプレクサ７２０に対し送受信した（から（from）/へ（to））全ての基地局のコンポジット信号（複合信号）は、基地局周波数から衛星周波数へアップ／ダウンするコンバータ７２２によって、専用の衛星周波数帯（Ｑ帯またはＶ帯のような）に対し（へ／から）周波数シフトされる。地上局アンテナ７２４は、コンポジット基地局信号を、ＬＥＯフォーメーション１００との間で送受信する。

【0079】

上述したように、中央衛星（セントラルサテライト）２００は、遠隔衛星（リモートサテライト）３０２の動作を制御するために用いられ、例えば、フォーメーション（編隊）を制御し、すなわち、複数の小型衛星３０２の位置決めを行い、衛星アレイ３００、５００を形成するように制御し、さらに、これらの遠隔衛星３０２同士の間隔も含めて制御する。なお、しかしながら、中央衛星２００を用いる代わりに、もしくはそれを用いることに加えて、遠隔衛星３０２（すなわち、遠隔コントローラ（リモートコントローラ）３０４）は、互いに通信し、衛星アレイ３００、５００のフォーメーションを含む、特定の動作を実行可能であることに留意すべきである。衛星衛星３０２に他の構成要素（部品、コンポーネント）を追加してもよく、例えば、近接検出器またはセンサを設けて、遠隔衛星３０２間を所定の位置に制御したり、位置を動的に変えることにより遠隔衛星３０２のフォーメーションを容易に制御できるようにしてもよい。アレイのフォーメーションは、事前に定義されていてもよく、動的に調整されていてもよい。

【0080】

大型アンテナアレイ３００、５００は、それ自体は小型衛星である制御衛星２００のための大型アンテナとして効果的に動作する。そのため、アンテナアレイ３００、５００は、制御衛星２００と地球との間の通信を増強あるいは拡大（強化）することができる。したがって、制御衛星２００は、携帯電話などの低出力のアンテナ装置に対し、信号を直に送受信することができる。

【0081】

本発明のさらに別の実施形態では、フェーズアレイ３００、５００を利用して、太陽からの太陽エネルギーを集めることができる。例えば、衛星３０２または衛星モジュールは、光起電力材料または太陽エネルギーを電気エネルギーに変換し、太陽電池パネルとして動作させる他の材料から作られ、また、本発明に従って信号を送受信するアンテナ構造（または衛星または衛星モジュールの他の構造）として動作することができる。電気エネルギーは、衛星３０２または衛星モジュールの電力として使用されるか、または後の使用のために蓄電される。このように、同じ構造を、太陽エネルギーのためにも衛星アンテナとして動作させるためにも使用することができる。

【0082】

さらに、本発明は、地上の仮想ｅＮｏｄｅＢをサポートして大きな遅延を補償し、２Ｇ、３Ｇ、４Ｇ、および５Ｇの標準的なデバイスをサポートするために使用することができる。さらに詳しく説明すると、本発明１００がモバイル機器などの地上のエンドユーザ装置と通信するためには、ドップラーを補償（補正、コンペンセート）し、均等化された遅延を用いる。一方、標準的な通信プロトコルは、０．６６ｍｓ以内などの小さな遅延で素早く送信を受信するシステムの通信にしか対応していない。しかしながら、本発明では、遠隔衛星または衛星モジュールとエンドユーザ装置との間に大きな通信遅延が発生する。この大きな通信遅延は、標準的な通信プロトコルに従って信号を送る際にエラーを引き起こす。そこで、本発明では、２Ｇ、３Ｇ、４Ｇ、および５Ｇシステムにわたる、大きな伝送遅延があっても、シームレスな通信を可能にする通信プロトコルを用いており、２０１８年１１月９日に出願された米国仮出願第６２／７５８，２１７号や、２０１９年に出願された非仮出願第１６／の内容全体が参照により組み込まれる。ドップラーの補償、均等化された遅延、および遅延を許容する（遅延がある、遅延型の）伝送通信プロトコルの組み合わせにより、遠隔衛星３０２または衛星モジュールとユーザの地上装置との間で、シームレスで継続的かつ信頼性の高い通信が可能となる。このプロトコルは、地上局および／または衛星または衛星モジュールに実装することができる。

【0083】

上述したように、遠隔衛星３０２または衛星モジュールは、例えば、電磁力を用いて、所定の位置に移動させたり、所定の位置に留まったり（保持したり）することができる。さらに、遠隔衛星３０２または衛星モジュールは、機械的な装置によって、所定の位置に移動したり、所定の位置に留まることができる。例えば、遠隔衛星３０２または衛星モジュールは、物理的に互いに関与して動きを生み出してもよく、機械的に互いに関与して（係合して）または取り付けられてもよく、それにより各遠隔衛星が最終的な動作位置に移動してもよい。例えば、遠隔衛星３０２または衛星モジュールは、衛星を回転可能に接続するヒンジなどの機械的機構によって、互いに旋回または機構を中心に回転するように結合することができる。したがって、連結された複数の衛星３０２または衛星モジュールは、互いに折り畳まれて小型のコンパクトな保管または輸送構成（トランスポートコンフィグレーション）となり、その後、機械的に展開されて大きな動作構成（オペレーティングコンフィグレーション）となる。

【0084】

各遠隔衛星３０２または衛星モジュールは、例えば、少なくとも1つの隣接する衛星３０２または衛星モジュールと機械的に回転可能に結合された超小型の衛星またはアンテナであってもよい。各遠隔衛星３０２または衛星モジュールは、複数の隣接する遠隔衛星３０２または衛星モジュールをもっていてもよく、例えば、各側に４つ、場合によっては上下、および対角線上に１つずつなどであってもよい。各遠隔衛星または衛星モジュールは、隣接する遠隔衛星またはモジュールの少なくとも１つに接続する機械的機構または装置を備えていてもよく、それにより、複数の遠隔衛星または衛星モジュールをコンパクトな収納構成に効率的に折り畳むことができてもよい。さらに、遠隔衛星またはモジュールは、回転または他の関係性のある動き、例えば、スライドしたり、旋回（ピボット）したり、延びたり、折り畳んだりなどを可能にする、他の適切な手段で接続してもよいことに留意されたい。

【0085】

さらに、「衛星（サテライト）」および／または「衛星モジュール」という用語は、宇宙空間に置くことができる要素、物体、または装置としての遠隔衛星３０２を、広く、一般的に、互換的に表していることに留意されたい。上記の好ましい実施形態では、プロセッサ３０４、受信機（複数可）／送信機（複数可）、および最大４つのアンテナ３０５を含むものとして説明されているが、他の実施形態では、これらの構成要素のいずれかを含む必要はない。さらに、一実施形態では、衛星または衛星モジュールは、それらの構成要素のうちの１つだけで構成することができる。例えば、衛星または衛星モジュールは、アンテナ、アンテナの一部、または、他の要素、対象物、装置または部材であって宇宙空間に配置できるもの、典型的には、例えば、他の衛星、地上局、および／またはエンドユーザ装置との通信をサポートするためのものであってもよい。

【0086】

図１～２が示す実施形態では、リモートコントローラおよび／または中央コントローラ（中央制御装置）は、地上局７００における、および基地局７０２～７０６への入力７１０～７１６を含む、本発明による様々な機能および動作を実行する処理装置（processing device）を含んでよい。処理装置は、例えば、コンピュータ装置、プロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、またはコントローラであってよい。処理装置は、１つまたは複数の様々なコンポーネントまたはサブシステムを備えてよく、例えば、補助プロセッサ（コプロセッサ）、レジスタ、データ処理装置およびサブシステム、有線または無線通信リンク、および／または、メモリ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、アナログまたはデジタルメモリもしくはデータベースなどの記憶装置を含んでもよい。本発明で用いられるシステム、プロセス、および／またはデータのすべて、またそれらの一部は、記憶装置に記憶したり、記憶装置から読み取ることができる。この記憶装置は、本発明のプロセスを実行するためのマシン実行可能命令を記憶してもよい。処理装置は、記憶装置に記憶することができるソフトウェアを実行してもよい。特段の表示がない限り、そのプロセスは、プロセッサによって、遅滞なく、自動的に、実質的にリアルタイムで実施されることが好ましい。
上記には、衛星または衛星編隊との間で経路遅延を有する信号を送受信するための地上局を有し、前記地上局は、前記経路遅延に基づいて遅延を可変して前記信号に対し、均等化された最終一定の経路遅延を提供するように構成されている、システムが開示されている。前記地上局は、前記衛星または前記衛星編隊によるドップラー周波数シフトに対して、衛星歴およびビーム中心の経緯度に基づいて事前に補償されているビームを、前記衛星または前記衛星編隊と形成してもよい。前記地上局は、前記地上局と前記衛星または前記衛星編隊との間の通信遅延を考慮した、遅延型の伝送通信プロトコルを提供するように構成されていてもよい。
上記には、高スループットのシステムであって、衛星または衛星編隊とビームを形成する地上局であって、前記衛星または前記衛星編隊によるドップラー周波数シフトに対して、衛星歴およびビーム中心の緯経度に基づいて事前に補償された前記ビームを形成する地上局を有する、システムが開示されている。上記のシステムにおいて、各ビーム中心において、前記地上局における全体的な遅延が一定であってもよい。上記のシステムは、複数の仮想基地局と、前記複数の仮想基地局のそれぞれから信号を受信してコンポジット信号を形成する周波数分割マルチプレクサ（多重化）とをさらに有していてもよい。上記システムは、前記周波数分割マルチプレクサから前記コンポジット信号を受信し、アップコンバートされたコンポジット信号を前記衛星または衛星編隊に送信するアップコンバータをさらに有していてもよい。
上記システムは、複数の仮想基地局と、前記衛星または前記衛星編隊からコンポジット信号を受信し、ダウンコンバートされた信号を提供するダウンコンバータとをさらに有していてもよい。上記システムは、前記ダウンコンバートされた信号を受信し、前記複数の仮想基地局のそれぞれに、デマルチプレクス（分離、逆多重化）されダウンコンバートされた信号を提供するデマルチプレクサをさらに有していてもよい。上記システムは、さらに、複数の仮想基地局と、前記複数の仮想基地局のそれぞれから信号を受信して地上局コンポジット信号を形成する周波数分割マルチプレクサおよびデマルチプレクサと、前記周波数分割マルチプレクサから前記地上局コンポジット信号を受信してアップコンバートされたコンポジット信号を前記衛星または前記衛星編隊に送信し、前記衛星または前記衛星編隊から衛星コンポジット信号を受信してダウンコンバートされた信号を提供する、アップおよびダウンコンバータとを有し、前記マルチプレクサおよびデマルチプレクサは、ダウンコンバートされた信号を受信してデマルチプレクスされダウンコンバートされた信号を複数の仮想基地局のそれぞれに提供するものであってもよい。
上記システムは、ドップラー効果をキャンセルするために逆ドップラーを適用して、ドップラーを均等化してほぼゼロにすることと、経路遅延に基づいて遅延を可変して、均等化された最終一定の経路遅延を提供することとをさらに含むものであってもよい。前記地上局は、前記地上局と前記衛星または前記衛星編隊との間の通信遅延に対応するための遅延型の伝送通信プロトコルを提供するように構成されていてもよい。上記システムは、前記衛星または前記衛星編隊は、前記地上局および／または地上のエンドユーザ装置と前記衛星または前記衛星編隊との間の通信遅延に対応するための遅延型の伝送通信プロトコルを提供するように構成されていてもよい。
上記には、衛星または衛星編隊に対し信号を送受信するための地上局であって、ドップラー効果をキャンセルするために逆ドップラーを前記信号に適用して、ドップラーを均等化してほぼゼロにするように構成されている地上局を有する、通信システムが開示されている。上記システムは、前記信号は経路遅延を有し、前記地上局は、前記経路遅延に基づいて遅延を可変させて、前記信号に対し、均等化された最終一定の経路遅延を提供するようにさらに構成されていてもよい。前記地上局は、前記地上局と前記衛星または前記衛星編隊との間の通信遅延に対応するための遅延型の伝送通信プロトコルを提供するように構成されていてもよい。前記衛星または前記衛星編隊は、前記衛星または前記衛星編隊と前記地上局および／または地上のユーザ装置との間の通信遅延に対応するための遅延型の伝送通信プロトコルを提供するように構成されていてもよい。
上記には、高スループットの衛星システムであって、単一の軌道傾斜で単一の開口部を有するフェーズドアレイを形成する複数の衛星モジュールであって、前記複数の衛星モジュールの少なくとも一部は、太陽からの太陽エネルギーを電気エネルギーに変換して前記複数の衛星モジュールに電力を供給する光起電力材料で形成されている、衛星システムが開示されている。
また、上記には、衛星システムであって、単一の軌道傾斜で単一の開口部を有する大規模なフェーズドアレイを形成する独立した複数の衛星モジュールであって、前記複数の衛星モジュールのそれぞれが前記複数の衛星モジュールの少なくとも１つと隣接している、複数の衛星モジュールと、前記複数の衛星モジュールのそれぞれを、前記複数の衛星モジュールの中の少なくとも１つの隣接する衛星モジュールの少なくとも１つに接続する機械的機構であって、前記複数の衛星モジュールが、前記機械的機構を中心に、前記複数の衛星モジュールの前記少なくとも１つの隣接する衛星モジュールの前記少なくとも１つに接続された衛星モジュールに折り畳まれ、前記複数の衛星モジュールが、展開されたときの動作位置と、折り畳まれたときのコンパクトな収納位置とに配置可能である機械的機構とを有する、衛星システムが開示されている。前記機械的機構はヒンジを含み、それによって、前記複数の衛星モジュールは、前記ヒンジを中心に、前記複数の衛星モジュールの前記少なくとも１つの隣接する衛星モジュールの前記少なくとも１つの接続された衛星モジュールに折り畳まれてもよい。前記複数の衛星モジュールは、ミクロンアンテナ、または衛星を含んでもよい。前記複数の衛星モジュールは、単一の軌道傾斜で単一の開口部を有するフェーズドアレイを形成しており、前記複数の衛星モジュールは、少なくとも部分的に、太陽からの太陽エネルギーを電気エネルギーに変換して前記複数の衛星モジュールに電力を供給する光起電力材料で形成されていてもよい。

【0087】

本明細書において提供する本発明の説明および図面は、本発明の本質、基本的概念の例示に過ぎないと考えられるべきである。本発明は、様々な方法で構成することができ、好ましい実施形態に限定されるものではない。当業者には、本発明の多数の応用が容易に思い浮かぶであろう。したがって、本発明を、開示された特定の実施例、または図示し説明した構成および動作そのものに限定することは望ましくない。むしろ、全ての適切な改変および均等物は、本発明の範囲内に含まれ得る。

【図1(a)】

【図1(b)】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8(a)】

【図8(b)】

【図8(c)】

【図9】

【図10】

【図11】