特許 7580447 衛星ＭＩＭＯシステム

(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】2024-10-31

(45)【発行日】2024-11-11

(54)【発明の名称】衛星ＭＩＭＯシステム

(51)【国際特許分類】

   H04B 7/185 20060101AFI20241101BHJP

   H04B 7/0413 20170101ALI20241101BHJP

【ＦＩ】

H04B7/185

H04B7/0413

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2022506674

(86)(22)【出願日】2020-07-28

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-10-12

(86)【国際出願番号】 US2020043896

(87)【国際公開番号】W WO2021030046

(87)【国際公開日】2021-02-18

【審査請求日】2023-07-19

(31)【優先権主張番号】62/884,951

(32)【優先日】2019-08-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/936,955

(32)【優先日】2019-11-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(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】ヤオ フイウェン

(72)【発明者】

【氏名】アヴェラン アーベル

(72)【発明者】

【氏名】ジャヤシムハ スリラム

(72)【発明者】

【氏名】ユー ジー ジョン

【審査官】麻生 哲朗

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－１４８４８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２９５０９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００７－５２９９６４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｂ ７／１８５

Ｈ０４Ｂ ７／０４１３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の端末局アンテナを有する端末局と通信するための基地局であって、
第１の衛星と通信するように構成された第１の指向性アンテナと、
第２の衛星と通信するように構成された第２の指向性アンテナと、
前記第１の衛星との間で前記第１の指向性アンテナを介して第１のデータを含む第１の信号を送信および／または受信し、前記第２の衛星との間で前記第２の指向性アンテナを介して第２のデータを含む第２の信号を送信および／または受信するように構成された処理装置であって、前記第１および第２の衛星は、前記第１および第２の信号を同一の周波数を介して前記複数の端末局アンテナに中継する、処理装置とを有し、
前記処理装置は、前記第１の衛星からの前記第１の信号と前記第２の衛星からの前記第２の信号とが前記端末局に同時に到着するように、前記端末局に割り当てられた複数の物理リソースブロック（ＰＲＢ）について前記第１の衛星および前記第２の衛星のそれぞれのタイミングアドバンスを適用するように構成されている、基地局。

【請求項2】

請求項１において、
前記処理装置は、前記第１の指向性アンテナを介して第１のデータを有する第１の信号を、ある衛星の第１のビームに対しおよび／または前記第１のビームから送信し、前記第１の指向性アンテナを介して第２のデータを有する第２の信号を、同じ衛星の第２のビームに対しおよび／または前記第２のビームから送信するように構成され、前記第１および第２の衛星ビームは、同じ周波数を介して前記第１および第２の信号を前記複数の端末局アンテナに対しおよび／またはそれらから中継する、基地局。

【請求項3】

請求項１において、
前記処理装置と前記第１の指向性アンテナとの間に接続され、前記第１の指向性アンテナを介して送受信される前記第１の信号にドップラー補償および／または遅延補償を行う第１のドップラーおよび／または遅延補償器と、前記処理装置と前記第２の指向性アンテナとの間に接続され、前記第２の指向性アンテナを介して送受信される前記第２の信号にドップラー補償および／または遅延補償を行う第２のドップラーおよび／または遅延補償器とをさらに有する、基地局。

【請求項4】

請求項１において、
前記端末局は第１のユーザ機器端末を含み、
前記処理装置は、前記第１のユーザ機器端末に割り当てられた複数の物理リソースブロック（ＰＲＢ）について前記第１の衛星および前記第２の衛星のそれぞれのタイミングアドバンスを適用するようにさらに構成されている、基地局。

【請求項5】

請求項１において、
前記処理装置は、異なるＲＦポートでのマルチインプットマルチアウトプット（ＭＩＭＯ）動作における前記端末局のためのダウンリンクタイミングアドバンスにより前記複数のＰＲＢをスケジューリングし、タイミング調整時の衝突を回避するように構成されている、基地局。

【請求項6】

請求項１において、
前記処理装置は、リンク性能を向上させるダイバーシティモード、および／またはマルチインプットマルチアウトプット（ＭＩＭＯ）機能を利用してスループットを向上させる空間多重化モードで動作するように構成されている、基地局。

【請求項7】

請求項６において、
転送（ハンドオフ）用の指向性アンテナをさらに含む、基地局。

【請求項8】

請求項１において、
前記処理装置は、前記第１の指向性アンテナおよび前記第２の指向性アンテナのそれぞれを介して複数の基地局アンテナ信号を前記第１の衛星および前記第２の衛星のそれぞれに送信して、前記複数の端末局アンテナに再送信するようにさらに構成されている、基地局。

【請求項9】

複数の端末局アンテナを有する端末局と通信するための基地局であって、
第１の衛星と通信する第１の指向性アンテナと、
第２の衛星と通信する第２の指向性アンテナと、
前記第１の衛星との間で前記第１の指向性アンテナを介して第１のデータを含む第１の信号を送信および／または受信し、前記第２の衛星との間で前記第２の指向性アンテナを介して第２のデータを含む第２の信号を送信および／または受信するように構成された処理装置であって、前記第１および第２の衛星は、前記第１および第２の信号を同一の周波数を介して前記複数の端末局アンテナに中継する、処理装置とを有し、
前記処理装置は、前記第１の指向性アンテナを介して第１のデータを有する第１の信号を、ある衛星の第１のビームに対しおよび／または前記第１のビームから送信し、前記第１の指向性アンテナを介して第２のデータを有する第２の信号を、同じ衛星の第２のビームに対しおよび／または前記第２のビームから送信するように構成され、前記第１および第２の衛星ビームは、同じ周波数を介して前記第１および第２の信号を前記複数の端末局アンテナに対しおよび／またはそれらから中継する、基地局。

【請求項10】

複数の端末局アンテナを有する端末局と通信するための基地局であって、
第１の衛星と通信する第１の指向性アンテナと、
第２の衛星と通信する第２の指向性アンテナと、
前記第１の衛星との間で前記第１の指向性アンテナを介して第１のデータを含む第１の信号を送信および／または受信し、前記第２の衛星との間で前記第２の指向性アンテナを介して第２のデータを含む第２の信号を送信および／または受信するように構成された処理装置であって、前記第１および第２の衛星は、前記第１および第２の信号を同一の周波数を介して前記複数の端末局アンテナに中継する、処理装置とを有し、
前記処理装置は、ＭＩＭＯ動作における複数のユーザ機器端末のそれぞれに関連する複数のＰＲＢにおけるダウンリンク（ＤＬ）信号の到着時間差を取得して処理するように構成され、さらに、
前記処理装置は、複数の衛星のすべてからのＭＩＭＯ信号が前記複数のユーザ機器端末に同時に到着するように、ＭＩＭＯ動作における前記複数のユーザ機器端末のそれぞれに割り当てられた複数の物理リソースブロック（ＰＲＢ）について前記複数の衛星のそれぞれにタイミングアドバンスを適用するように構成されている、基地局。

【請求項11】

請求項１０において、
前記処理装置は、異なるＲＦポートでのＭＩＭＯ動作における特定の前記複数のユーザ機器端末のためのＤＬタイミングアドバンスによりｅＮｏｄｅＢ－ＰＲＢをスケジューリングし、タイミング調整時の衝突を回避するように構成されている、基地局。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願
本出願は、２０１９年８月９日に出願された米国仮出願第６２／８８４，９５１号、および２０１９年１１月１８日に出願された米国仮出願第６２／９３６，９５５号の優先権の利益を主張するものであり、これらの内容はその全体が参照され、本明細書に組み込まれる。

【0002】

本発明は、通信システムに関するものである。より詳細には、本発明は、衛星システムに関わるＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ、マイモ）の使用に関するものである。

【背景技術】

【0003】

現在の地上ベースの通信システムを図１に示す。この通信システムは、基地局１０とユーザー装置（Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ（ＵＥ））２０とを有する。基地局１０は、ｅＮｏｄｅＢ１２のような処理装置と、複数のアンテナ１４ａ～１４ｎとを含む。ＵＥ２０は、１つまたは複数の処理装置またはＵＥ端末２２を含み、これらはユーザー端末、端末装置またはユーザーデバイスとも呼ばれ、例えばモバイルデバイス（携帯機器、例えば、スマートフォン）を含む。ＵＥ２０はまた、１つ以上のアンテナ２４ａ～２４ｎを含み、図示の実施形態では、ＵＥは、同じ周波数で動作する４つのアンテナ２４を有する。これらのアンテナ２４は、設計上、波長の約１／２またはそれ以上の間隔で配置される。

【0004】

さらに図示されているように、基地局１０とＵＥ端末２０との間で通信が行われる。データは、基地局アンテナ１４ａ～１４ｎおよびＵＥアンテナ２４ａ～２４ｎのそれぞれを介して、ｅＮｏｄｅＢとＵＥ端末２０との間で（ＵＥ端末へ／ＵＥ端末２０から）送受信（送信／受信）される。より具体的には、複数の基地局アンテナ１４ａ～１４ｎのそれぞれから、異なるそれぞれの周波数でデータが送信される。例えば、第１の基地局アンテナ１４ａからは第１の信号１６ａが送信され、第２の基地局アンテナ１４ｂからは第２の信号１６ｂが送信され、第ｎ（第ｎ番目）の基地局アンテナ１４ｎからは第ｎの信号が送信され、全て同じ周波数で送信される。第１、第２および第ｎの信号１６ａ～１６ｎは、高レートの同一データストリーム、またはそれぞれが低データレートの４つの並列データストリームとみなすことができる。

【0005】

ＵＥアンテナ２４ａ～２４ｎはそれぞれ、基地局アンテナ１４からの第１～第ｎの信号１６ａ～１６ｎを受信する。そして、ＵＥ端末２４は、それらの第１～第ｎの信号１６ａ～１６ｎのうち最も強い／最良のものを選択するか、信号１６ａ～１６ｎが同じデータストリームを含む場合には最大比合成（ＭＲＣ）を使用して受信信号品質を向上させるか、信号１６ａ～１６ｎが異なるデータストリームを含む場合には空間多重化（ＳＭ）を使用して受信データレートを向上さてもよい。

【発明の概要】

【0006】

ＵＥ２０から地上の範囲内に基地局１０がない場合に、基地局のアンテナ信号を衛星コンステレーション（衛星群）上の複数のアンテナに拡張し、ＵＥが、ＭＩＭＯを活用して、通信できるようにする方法について説明する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、先行技術による地上通信システムを示す。

【0008】

【図2】図２は、本発明の一実施例に係る衛星中継システムを示す図であり

【0009】

【図3】図３は、本発明の一実施例に係る衛星中継システムの他の実施形態を示す。

【0010】

【図4】図４は、ＵＥがセルの端で見る最悪のケースの（セルの中心で遅延とドップラーが補償されると仮定した場合の）差分遅延を示す。

【0011】

【図5】図５（ａ）、図５（ｂ）は、各衛星の視点（図３、図４で説明した場合を想定）から見た、ｅＮｏｄｅＢの差動遅延帯域の取り扱いを示す図である。

【発明の詳細な説明】

【0012】

図示された本発明の例示的かつ非限定的な実施形態を説明する際には、明確にするために特定の用語に頼ることになる。しかしながら、本発明は、そのように選択された特定の用語に限定されることを意図するものではなく、各特定の用語には、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同等物が含まれることが理解されるべきである。本発明のいくつかの実施形態は、説明のために記載されているが、本発明は、図面に特に示されていない他の形態で具現化されてもよいことが理解される。

【0013】

図面に目を向けると、図２には、本発明の非限定的な一例に係る衛星中継通信システムが示されている。この通信システムは、基地局（地上局）１００とユーザ機器（ユーザ装置、ＵＥ）２００とを含む。また、このシステムは、それぞれが地上の小さな領域（セル）をカバーする複数のビームを生成する衛星５０ａ～５０ｎなどの１つまたは複数の中継装置を利用して、基地局１００と、カバーされた領域（セル）の１つの中に位置するＵＥ２００との間で双方向の通信を行う。

【0014】

基地局１００は、ｅＮｏｄｅＢ（Evolved Node B、携帯基地局）１０２のような処理装置と、複数の指向性衛星アンテナ１０４ａ～１０４ｎとを含む。図示するように、標準的な基地局アンテナ１０１ａ～１０１ｎを基地局１００に配置することができる。また、図示するように、ｅＮｏｄｅＢ１０２と指向性アンテナ１０４ａ～１０４ｎのそれぞれとの間には、衛星の高度に関わらず、各ビームの中心でドップラー／ディレイを一定値に補正するドップラー／ディレイ補正器１０３ａ～１０３ｎを設けることができる。

【0015】

各ＵＥ２００は、モバイルデバイス（例えば、スマートフォン）などの１つまたは複数の処理デバイスまたはＵＥ端末（ＵＥターミナル）２０２と、１つまたは複数のアンテナ２０４ａ～２０４ｎとを有する。図示の実施形態では、単一のＵＥ端末２０２は、４つのアンテナ２０４を有するが、ＵＥは、より多くのまたは少ないアンテナ２０４を有することができるが、好ましくは、少なくとも２つのアンテナ２０４を有する。

【0016】

図２にさらに示されているように、基地局１００は、ここでは衛星（人工衛星）５０ａ～５０ｎとして示されている１つまたは複数の中継装置を介して複数のＵＥ（ＵＥｓ）２００と通信する。これらの衛星５０は、ＬＥＯ（地球低軌道）、ＭＥＯ（地球中軌道）、またはＧＥＯ（静止軌道）にあってもよい。各地上局／ＵＥは、４つの衛星５０ａ～５０ｎのうちの１つからの４つのビームによってカバーされる（通信する）ことができるが、本発明は、より多くまたはより少ない衛星５０で動作することができる。

【0017】

ｅＮｏｄｅＢ１０２は、（ドップラー／遅延補償器１０３による遅延およびドップラー補償（地上局の位置、視野内の各衛星のエフェメリス（天体位置、天体暦）、およびＵＥが位置するセルの中心に依存する）の後に）各指向性アンテナ１０４ａ～１０４ｎに対する／からの１つまたは複数の信号をルーティングする。各指向性アンテナ１０４は、衛星５０ａ～５０ｎの対応する１つに向けられ、通信を行う。したがって、第１の指向性アンテナ１０４ａは、第１の衛星５０ａとの間で第１の信号１０６ａを送信し、第ｎ（第ｎ番目）の指向性アンテナ１０４ｎは、第ｎの衛星５０ｎとの間で第ｎの信号１０６ｎを送信し、これらの信号１０６ａ～１０６ｎの各々は、同一の周波数または異なる周波数で、同一のデータストリームまたは異なるデータストリームを含むことができる。これらの衛星５０ａ～５０ｎは、順方向リンク経路（フォワードリンクパス）では、アップリンクでそれぞれの信号１０６ａ～１０６ｎを受信し、それらの信号をダウンリンク５２ａａ～５２ｎｎとして、複数のＵＥ２００のそれぞれの複数のＵＥアンテナ２０４のそれぞれに再送またはブロードキャストする。リターンリンクの流れは逆である。

【0018】

すなわち、ＵＥアンテナ２０４ａ～２０４ｎのそれぞれは、全ての衛星５０ａ～５０ｎからのダウンリンク信号５２ａａ～５２ｎｎを全て受信する。したがって、第１のＵＥアンテナ２０４ａは、第１～第ｎの衛星５０ａ～５０ｎからの第１～第ｎのダウンリンク信号５２ａａ～５２ｎａを受信し、第２のＵＥアンテナ２０４ｂは、第１～第ｎの衛星５０ａ～５０ｎからの第１～第ｎのダウンリンク信号５２ａｂから５２ｎｂを受信し、第ｎのＵＥアンテナ２０４ｎは、第１～第ｎの衛星５０ａ～５０ｎからの第１～第ｎのダウンリンク信号５２ａｎ～５２ｎｎを受信する。例えば、第１の衛星５０ａは、第１のＵＥアンテナ２０４ａに第１のダウンリンク信号５２ａａを送信し、第ｎのＵＥアンテナ２０４ｎに第ｎのダウンリンク信号５２ａｎを送信し、第ｎの衛星５０ｎは、第１のＵＥアンテナ２０４ａに第ｎのダウンリンク信号５２ｎａを送信し、第ｎのＵＥアンテナ２０４ｎに第ｎのダウンリンク信号５２ｎｎを送信する。そして、ＵＥ端末２０２は、受信したダウンリンク信号５２ａａ～５２ｎｎの中から最も強い／最良の信号を選択したり、信号５２ａａ～５２ｎｎが同じデータストリームを含む場合には最大比合成（ＭＲＣ）を使用して受信信号品質を向上させたり、信号５２ａ～５２ｎが異なるデータストリームを含む場合には空間多重化（ＳＭ）を使用して受信データレートを向上させたりすることができる。

【0019】

さらに、複数のＵＥ２００から基地局１００への通信もリターンリンクで行われることに留意されたい。すなわち、複数のＵＥ端末２０２は、複数のアンテナ２０４ａ～２０４ｎのそれぞれを介して、複数の衛星５０ａ～５０ｎのすべてに複数の信号を送信する。これらの衛星５０ａ～５０ｎは、それらの信号を指向性アンテナ１０４ａ～１０４ｎのそれぞれ１つに再送信する。第１の衛星５０ａは、アンテナ２０４ａ～２０４ｎのそれぞれからの信号を受信して、集約されたデータを第１の指向性アンテナ１０４ａに再送信し、第２の衛星５０ｂは、アンテナ２０４ａ～２０４ｎのそれぞれからの信号を受信して、集約されたデータを第２の指向性アンテナ１０４ｂに再送信し、第ｎの衛星５０ｎは、アンテナ２０４ａ～２０４ｎのそれぞれからの信号を受信して、集約されたデータを第ｎの指向性アンテナ１０４ｎに再送信する。

【0020】

ドップラー／遅延補償器１０３は、指向性アンテナ１０４ａ～１０４ｎのそれぞれから集約されたデータを受信する。この補償器は、ＵＥセルにサービスを提供するｅＮｏｄｅＢ１０２に送信する前に、（ＵＥのセルセンター、衛星のエフェメリス、および地上局の位置に基づいて）各アンテナ信号を遅延およびドップラー補償し、例えば、米国特許第９、９７３，２６６および／または米国公開第２０１９／０２３８２１６号に記載されており、これらは参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。すなわち、ｅＮｏｄｅＢ１０２は、次に、受信したダウンリンク信号１０４ａ～１０４ｎの中から最も強い／最良の信号を選択するか、信号２０４ａ～２０４ｎが同じデータストリームを含む場合には最大比合成（ＭＲＣ）を使用して受信信号品質を向上させるか、信号２０４ａ～２０４ｎが異なるデータストリームを含む場合には空間多重化（ＳＭ）を使用して受信データレートを向上させることができる。

【0021】

次に、図３を参照すると、本発明の別の例示的な実施形態が示されている。基地局１００は、ここでは衛星５０ｉ（ｉはａ～ｎのいずれか）として示される中継装置の１つを介して複数のＵＥ２００と通信する。各グランドセル（地上の区画、領域、範囲）は、異なる偏波、異なる位相中心、および／または任意の組み合わせのいずれかにより、同一の衛星５０ｉからの複数のビーム６０ａ～６０ｍによってカバーされ得る。異なる位相中心を有するビームは、図３に示されているように、異なる複数の物理的なアンテナによって生成されるか、または、同じフェーズドアレイアンテナの異なる部分によって形成されことができ、米国特許第９，９７３，２６６号および／または米国公開第２０１９／０２３８２１６号に開示されている。したがって、衛星５０は大きな開口を有し、各アンテナ２０４は、図示のように、同じセルをカバーする、対応するサブ開口からのすべてのビームと通信する。

【0022】

同一の衛星５０ｉからの複数のビーム６０ａ～６０ｎは複数のＵＥアンテナ２０４ａ～２０４ｎとともにＭＩＭＯ機能のための別のアプローチを提供する。フォワードリンク（送信リンク）では、ドップラー／遅延が補償（補正）された信号の全てが、同じ指向性アンテナ１０４を介して衛星５０に送信される。ドップラーは、地上局から衛星へのリンクで使用される異なる送信周波数に基づいて異なる（ただし、図１とは異なり、衛星のエフェメリスはすべてのアンテナ信号で同じである）。また、衛星のエフェメリスがすべての信号で同じであっても、アップリンクされる周波数が異なるため、各信号にドップラー補償器が設けられる。遅延は同じである（図１とは異なり）。

【0023】

リバースリンク（逆方向リンク）では、衛星５０からの集約（アグリゲート）された信号は、指向性アンテナ１０４で受信され、それぞれのドップラー／遅延補償器に（偏波（ポーラライゼイション）や位相中心の異なる、異なるビームに対してはダウンリンク周波数で）分けられる（分離される）。

【0024】

衛星システムは、ダイバーシティとＳＭ（Ｓｐａｔｉａｌ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ、空間多重方式）の２つのＭＩＭＯモードで動作可能である。ダイバーシティモードは、単一のアンテナしか持たないＵＥ端末や、スループットよりもリンクの接続性が重要なＵＥ端末に特に適している。ダイバーシティモードでは、フォワードリンクにおいて、図２に示すような複数の基地局アンテナおよび／または図３に示すような単一の基地局アンテナ１０４が、同じ情報を衛星５０に送信し、ＵＥ２００は、複数の衛星／ビームから受信した最も強い／最良の信号を使用するか、またはＭＲＣ（Ｍａｘｉｍａｌ Ｒａｔｉｏ Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ、最大比合成）を使用して受信信号品質を向上させる。また、リターンリンクでは、複数のＵＥアンテナ２０４が同じ情報を衛星５０に送信し、ｅＮｏｄｅＢ１０２は、基地局アンテナ１０４から受信した最も強い／最良の信号を使用するか、または最大比合成（ＭＲＣ）を使用して受信信号品質を向上させる。ここで、リンクの信頼性だけでなく、リンクの有用性も向上する。

【0025】

ＳＭモードは、図２および／または図３に示すように、複数のアンテナを有するＵＥ端末に特に適しており、スループットを向上させることができる。フォワードリンクのＳＭモードでは、異なるデータストリームが、１または複数のＵＥが衛星ネットワークに接続されている同じセルに、同じ周波数帯でダウンリンクされる。その後、ＵＥ端末２０２は、受信した信号５２および／または６０に対して空間多重化を行い、データストリームをまとめて集約する。リターンリンクのＳＭモードでは、異なるデータストリームが、あるＵＥの複数のアンテナ２０４を介して、同じ周波数帯で、異なるビーム６０を用いて、異なる衛星５０および／または同じ衛星にアップリンクされる。そして、ｅＮｏｄｅＢ１０２は、異なる複数の基地局アンテナ／ビーム１０４からの受信信号に対して空間多重化を行い、データストリームをまとめて集約する。このＳＭモードでは、帯域幅に関する要件を増やすことなく、最大で約ｎ倍の容量となり、スループットが向上する。

【0026】

図２または図３のコンスタレーション構成（衛星群の構成）を選択する際に考慮すべきもう１つの点は、ＭＩＭＯシステムが許容できる最大の遅延差（差動遅延、ディファレンシャルディレイ）である。例えば、ビーム径４８ｋｍの場合の最悪の遅延差（すなわち、図４に示すように、ＭＩＭＯ衛星の構成が１４０度に分かれている場合）は、最大１４０μｓとなり、２ＬＴＥシンボル（２回のＬＥＴ変調）よりも大きく、２つの衛星の経路から来るＭＩＭＯ信号で問題となり得る。このため、ＭＩＭＯシステムは、アンテナ間の大きな遅延差に対応するか（図２の衛星コンステレーション構成を利用する場合）、または「塊状の（まとまった）」衛星構成のコンステレーション（図３のような）を採用する必要がある。

【0027】

図２のケースでは、稼働中のｅＮｏｄｅＢ１０２は、衛星の１つ、例えば５０ａのダウンリンク（ＤＬ）到着時間を、他の衛星、例えば５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ（４ｘ４ＭＩＭＯの場合）の基準として決定し、それに応じて特定のＭＩＭＯ－ＵＥの複数の物理リソースブロック（ＰＲＢｓ）の送信（Ｔｘ）時間を調整し、４つの衛星からの４つのＭＩＭＯ信号すべてを、そのＵＥのために時間調整することができる。ダウンリンクの到着時間は、セルの中心においては、すべての衛星では同じであるが、セル内の他の場所（一般的な場合）では異なる。ｅＮｏｄｅＢは、ＭＩＭＯ動作においてユーザ機器端末のそれぞれに割り当てられた複数のＰＲＢｓについて各衛星のタイミングアドバンス（タイミングの繰り上げ、タイミングの前倒し、タイミングの調整）を適用し、ＭＩＭＯ動作において全ての衛星からのＭＩＭＯ信号が同時にユーザ機器端末に到着するようにする。また、ｅＮｏｄｅＢ処理装置は、異なるＲＦポートでＭＩＭＯ動作を行う特定の複数のＵＥに対し、ｅＮｏｄｅＢ－ＰＲＢｓをＤＬタイミングアドバンス（ダウンリンクのタイミングを前倒し、調整すること）によりスケジューリングし、タイミング調整時の衝突を回避する。例えば、ＬＴＥ用のＭＩＭＯでは、送信（Ｔｘ）信号の必要性はｅＮｏｄｅＢで調整され、所望のタイミングの範囲（例えば６０ｎｓ）内でＵＥのアンテナに到着するようにする。しかしながら、各ＵＥは、（同じセル内の）他のＵＥとは異なる物理リソースブロック（ＰＲＢｓ）を使用する。そのため、使用するＰＲＢｓはＵＥの位置に応じて時間調整され、そのＵＥでＭＩＭＯ処理が適用できるようになる。

【0028】

図５（ａ）、（ｂ）は、２つの衛星のＭＩＭＯ動作を示しており、複数のＵＥ（ＵＥｓ）に関するＤＬ信号の到着時間の調整をそのｅＮｏｄｅＢが行う必要がある。２ｘ２ＭＩＭＯの場合：２つの衛星がオーバーラップするセル内のＵＥはＵＬアクティビティを備えており、２つのＲＦポートを有するｅＮｏｄｅＢが、そのセルにサービスを提供する２つの衛星のビームを介して、２つのＲＦパスに、２つのタイミングアドバンス（ＴＡ）を処理（演算する、解決する、ワークアウト）する機会を提供する。２ｘ２ＭＩＭＯ動作において、ＴＡの差分（デルタＴＡ）を見つけることが可能であり、図５は、セルのセンター（中央）に対するＴＡバンドを示しており、ＴＡバンド番号は、上が左の衛星、下が右の衛星を示す。ＴＡバンドはＴＡ値を意味しており、説明のためにＴＡバンドラベルを用いている。ｅＮｏｄｅＢは、関連するＲＦポートの複数のＰＲＢ（対象となるＵＥに割り当てられたもの）にＴＡの差分の半分を割り当て、２つの衛星からのすべてのシンボルがＵＥに同時に到着するようにする。同様に、４ｘ４ＭＩＭＯについても同じことが適用できる。

【0029】

別の例示的な実施形態では、指向性アンテナ（ゲートウェイアンテナ）１０４と衛星５０との間の通信は、Ｋａバンド、Ｑバンド／Ｖバンド、および／または光であってもよく、衛星５０とＵＥ端末アンテナ２０４との間の通信は、任意の３ＧＰＰおよび５Ｇのバンドまたは帯域であってもよい。ゲートウェイでは、セルラートラフィック（携帯電話のトラフィック）がデジタル化され、カスタムｅＮｏｄｅＢ１０２へ／から（との間で）転送される。本発明は、ＵＥ端末２０２にいかなる変更も必要とせず、ローカルセルタワー（電話基地局）に接続するのと同様に複数の衛星ビームに接続する。このｅＮｏｄｅＢ１０２は、修正されていない（変更されていない）地上ベースのデバイスに標準に準拠したインターフェースを提供し、ローカルタワーに接続するのと同様に接続することを可能にする一方で非標準的な追加機能に適応させて、標準的なＵＥを、ＭＩＭＯ動作を含め；過剰な遅延やドップラーシフトなどの衛星通信システムの影響を補正（補償）するなどの期待に応えるようにしている。

【0030】

前述のとおり、（ＵＥから）見える衛星の数はｎより少なくてもよい。１つのＵＥから見える衛星が３つで、そのＵＥが４つのアンテナを持っていると仮定した場合、２ｘ２ＭＩＭＯまたは４ｘ４ＭＩＭＯに対応できるシステムでは、そのシステムが、衛星の１つから同じＵＥ（セル）をカバーする２つのビームを生成し、そのシステムでは、ＵＥからの４つのアンテナと衛星からの４つのビーム（２つの衛星からの各１つのビームと、３つ目の衛星からの２つのビーム）が見えることになる。そのｅＮｏｄｅＢとＵＥとは、チャネル状態表示（ＣＳＩ）行列を推定する。このマトリクスのランクが４であれば、システムは４ｘ４ＭＩＭＯのメリットを得ることができるが、ランクが低い場合は、メリットもそれに応じて減少する。同様の状況は、そのＵＥが見ることができる衛星が２つだけ、または１つだけの場合にも生じる。

【0031】

本発明のシステムおよび方法は、電子情報源からのデータにアクセスするコンピュータソフトウェアによって、標準的なＵＥ（ＵＥｓ）を用いて実施（実装）することができる。本発明によるソフトウェアおよび情報は、衛星またはｅＮｏｄｅＢなどにおける単一の処理装置内にあってもよいし、他のコンピュータまたは他の電子装置のグループにネットワーク接続された中央処理にあってもよい。また、ソフトウェアや情報は、メモリやデータ記憶装置などの媒体に格納されていてもよい。全体の処理は、プロセッサによって自動的に行われ、手動での操作は必要とされない。媒体には、１つまたは複数の非一時的な物理的な媒体も含まれ、そこに格納されていると記述されている内容と共に格納されてもよい。さらに、他に示されていない限り、プロセスは、遅延や手動のアクションなしに実質的にリアルタイムで発生（実行）することができる。

【0032】

前述の説明および図面は、本開示の原理を例示するものに過ぎないと考えるべきであり、本開示は様々な方法で構成することができ、本明細書に記載された実施形態によって限定されることを意図するものではない。本開示の数多くの応用は、当業者にとって容易に生じるであろう。したがって、本開示を、開示された特定の例、または、示され、説明された正確な構造および動作に限定することは望まれない。むしろ、本開示の範囲内で、すべての適切な変更および同等物に頼ることができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】