特表 2024-505189 衛星無線アクセスネットワーク（衛星ＲＡＮ）のビームおよびゲートウェイのシームレスなハンドオーバー

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-02-05

(54)【発明の名称】衛星無線アクセスネットワーク（衛星ＲＡＮ）のビームおよびゲートウェイのシームレスなハンドオーバー

(51)【国際特許分類】

   H04W 36/04 20090101AFI20240129BHJP

   H04W 16/28 20090101ALI20240129BHJP

   H04W 36/38 20090101ALI20240129BHJP

   H04W 84/06 20090101ALI20240129BHJP

【ＦＩ】

H04W36/04

H04W16/28

H04W36/38

H04W84/06

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023544512

(86)(22)【出願日】2022-01-25

(85)【翻訳文提出日】2023-08-30

(86)【国際出願番号】 US2022013713

(87)【国際公開番号】W WO2022159894

(87)【国際公開日】2022-07-28

(31)【優先権主張番号】63/141,218

(32)【優先日】2021-01-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【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】ユー ジー ジョン

(72)【発明者】

【氏名】ファウジ フェデリコ ペドロ

(72)【発明者】

【氏名】アヴェラン アーベル

【テーマコード（参考）】

5K067

【Ｆターム（参考）】

5K067AA13

5K067AA23

5K067DD11

5K067EE02

5K067EE07

5K067EE10

5K067EE56

5K067JJ39

(57)【要約】

ＬＥＯ衛星通信システムは、第１の複数のセルを含む第１の視野を有する第１の沈みゆく衛星と、第２の複数のセルを含む第２の視野を有する第２の昇りゆく衛星と通信する。第１および第２の衛星は、重複する視野を有し、その中に重複する複数のセルが位置する。第１の処理装置は、第１のビームを介し、第１のアンテナを介して第１の複数のセルの第１のセルと通信する第１の通信ポートと、第２のビームを介し、第２のアンテナを介して重複する複数のセルの重複するセルと通信する第２の通信ポートとを有する。第１の処理装置は、前記第１の複数のセルの第１のセルが重複する視野に移動することに応答して、第１の通信ポートから第２の通信ポートに切り替える。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の視野を有する第１の沈みゆく衛星、および第２の視野を有する第２の昇りゆく衛星と通信する衛星通信ハンドオーバーシステムであって、前記第１の視野は第１の複数のセルを含み、その中には前記第１の沈みゆく衛星と直に通信しているアクティブなユーザー機器（ＵＥ）が配置されており、さらに、前記第１および第２の衛星は、前記第１の視野が前記第２の視野と重複する、重複する視野と、前記重複する視野に配置された重複する複数のセルとを有し、当該衛星通信ハンドオーバーシステムは、
前記第１の複数のセルに直にサービスを提供する前記第１の沈みゆく衛星を介してアクティブな複数のＵＥと通信するように構成された第１のフィーダーリンクおよび第１の追跡アンテナと、前記第２の複数のセルにおいて前記アクティブな複数のＵＥに直にサービスを提供する前記第２の昇りゆく衛星と通信するように構成された第２のフィーダーリンクおよび第２の追跡アンテナと、
前記アクティブな複数のＵＥと通信し、前記アクティブな複数のＵＥを前記第２の昇りゆく衛星と直に通信するように制御するように構成された処理装置とを有する、衛星通信ハンドオーバーシステム。

【請求項2】

請求項１において、
前記処理装置は、前記第１の沈みゆく衛星および前記第２の昇りゆく衛星からの指示信号に応答して、ビームハンドオーバーを開始または終了するように構成されている、衛星通信ハンドオーバーシステム。

【請求項3】

請求項１または２において、
前記アクティブなＵＥは、第１のサービスリンクビームを介して前記第１の沈みゆく衛星と直に通信し、さらに、
前記アクティブなＵＥは、第２のサービスリンクビームを介して前記第２の昇りゆく衛星と直に通信する、衛星通信ハンドオーバーシステム。

【請求項4】

請求項３において、
前記第１のアンテナは、第１のフィーダーリンクビームを介して前記第１の沈みゆく衛星と通信し、
前記第２のアンテナは、第２のフィーダーリンクビームを介して前記第２の昇りゆく衛星と通信する、衛星通信ハンドオーバーシステム。

【請求項5】

請求項４において、
前記処理装置は、前記アクティブなＵＥを前記第１の沈みゆく衛星との通信を停止するように制御するようにさらに構成されている、衛星通信ハンドオーバーシステム。

【請求項6】

請求項４において、
前記第１のアンテナは、前記第１の沈みゆく衛星との通信を停止する、衛星通信ハンドオーバーシステム。

【請求項7】

請求項１ないし６のいずれかにおいて、
前記処理装置は、前記アクティブなＵＥと第１の物理セルＩＤ（ＰＣＩ）とで、前記第１の沈みゆく衛星を介して通信し、さらに、
前記アクティブなＵＥが前記重複する視野に入ると、前記アクティブなＵＥと第２のＰＣＩで、前記第２の昇りゆく衛星を介して通信する、衛星通信ハンドオーバーシステム。

【請求項8】

請求項１ないし７のいずれかにおいて、
当該システムは、デスティネーションビームで前記複数のＵＥのＣＦＲＡを取得する前に、前記昇りゆく衛星のＢＨＯ前記デスティネーションビームに必要な、アクティブなＵＥそれぞれのＴＡを、２つのフィーダーリンクとオーバーラッピングサービスリンクとが受信した各ＵＥのアップリンクＲＢの信号の受信時間の相関により決定し、多くのアクティブなＵＥのＢＨＯの効率を達成し、さらに、
当該システムは、旧来の複数のＵＥに変更を加えることなく、２Ｇ、４Ｇ、５Ｇに適用でき、さらに、
前記ＣＦＲＡ（ＭＳＧ１）は、ターゲットビームで必要なときに、さらなるＴＡ追跡のために使用される、通信衛星ハンドオーバーシステム。

【請求項9】

請求項１ないし８のいずれかにおいて、
前記第１の沈みゆく衛星および前記第２の昇りゆく衛星はトランスパレントであり、変更された基地局の低ＰＨＹおよび変更されていない標準３ＧＰＰ準拠の複数のＵＥと直に通信する、衛星通信ハンドオーバーシステム。

【請求項10】

請求項１ないし９のいずれかにおいて、
複数のスマート衛星のレイヤー０は、地上の多数のセルを追跡するための電子的にステア可能なビームを形成する大規模な位相アレイと中継する、衛星通信ハンドオーバーシステム。

【請求項11】

請求項１ないし１０のいずれかにおいて、
前記第１のフィーダーリンクおよび前記第１のトラッキングアンテナは基地局にあり、衛星が固定された複数のセルを高速（７～８ｋｍ／ｓ）で動的に通過する間、前記固定された複数のセルを追跡することにより、前記基地局とサービス中のセルとの１対１のマッピングが維持される、衛星通信ハンドオーバーシステム。

【請求項12】

請求項１ないし１１のいずれかにおいて、
ゲートウェイの配置は、複数のゲートウェイの複数のセルにサービスを提供する複数の衛星が、円滑なＧＷＨＯのために、それらのゲートウェイへのＬＯＳを有する、衛星通信ハンドオーバーシステム。

【請求項13】

請求項１ないし１２のいずれかにおいて、さらに、
各セルの中心に対する遅延正規化とドップラー補正を動的に実行するように構成されたゲートウェイを有する、衛星通信ハンドオーバーシステム。

【請求項14】

請求項１ないし１３のいずれかにおいて、さらに、
セルの中心におけるＵＥのタイミングアドバンス（ＴＡ）が中間点のＴＡ値と等しくなるように、遅延正規化を実行するように構成されたゲートウェイを有する、衛星通信ハンドオーバーシステム。

【請求項15】

請求項１ないし１４のいずれかにおいて、
当該システムは、再構成可能な固定往復遅延をサポートし、長いＲＦ経路遅延に関連する様々なタイマーを適宜設定する、衛星通信ハンドオーバーシステム。

【請求項16】

請求項１ないし１５のいずれかにおいて、
前記第１のフィーダーリンクおよび前記第１のトラッキングアンテナは基地局にあり、当該システムは、
第１および第２の通信ポートまたは複数のセルとしてそれぞれ機能する２つの無線周波数（ＲＦ）ポートに割り当てられた２つの物理セル識別子（ＰＣＩ）を使用して、シームレスなビームハンドオーバを実行し、
２つの無線周波数（ＲＦ）ダウンリンク信号を生成して、それぞれが２つのＰＣＩのうちの割り当てられた１つを伝送し、さらに、
前記第１の沈みゆく衛星および前記第２の昇りゆく衛星を介して、２つのビームを形成し、ビームまたはセルのハンドオーバーのために、前記２つのビームを重複するセルに重ね合わせるように構成されており、
２つのＰＣＩは、干渉を避けるために互いに直交するように、近隣セルのＰＣＩ配置と同様の方法で選択され、さらに、ＭＩＭＯの原則が適用され、２つの重複するハンドオーバービームが互いに干渉することなく協働し、
２つのＰＣＩは、同じセル帯域幅または異なるセル帯域幅のＰＣＩであり、同じセル帯域幅、および異なるセル帯域幅でのビームハンドオーバーの両方をサポートし、
前記アクティブな複数のＵＥの前記ビームハンドオーバーでは、標準的なＵＥのＨＯ手順が使用され、同期されたシームレスなハンドオーバーが１つずつ実現され、複数のＵＥや基地局が、どの衛星とどのゲートウェイがそれらのサービス中のエンティティであるかを処理することなく、この機能は衛星ネットワークコントロールセンターによって処理され、
アクティブなＵＥのないアイドルセルに対してハードＢＨＯを実行し、ＰＣＩを変更することなく、同じアイドルセルにサービスを提供するために、同じビーム／ＰＣＩ／ＲＦポートが、あるフィーダーリンクから別のフィーダーリンクにシフトし、さらに、
軌道に沿った複数のビームハンドオーバーにより、セル単位でゲートウェイのハンドオーバーを実現する、衛星通信ハンドオーバーシステム。

【請求項17】

請求項１ないし１６のいずれかにおいて、
基地局ソフトウェアをミラーリングして、前記アクティブなＵＥ、組み込みＧＷＨＯ、ＧＷ／基地局コアネットワークにトランスパレントなものとし、トラッキングエリアコード、ページング、およびシステム情報Ｘ２リンクに関する適切なサポートを、３ＧＰＰ仕様に適合するようにＧＷＳの変更によるフェーズおよびタイミングの変更を含めて行う、衛星通信ハンドオーバーシステム。

【請求項18】

請求項１ないし１７のいずれかにおいて、
ゲートウェイ間のリンクは、音声通話およびデータ通話の両方について前記アクティブなＵＥのモビリティをサポートする、衛星通信ハンドオーバーシステム。

【請求項19】

請求項１ないし１８のいずれかにおいて、
複数のゲートウェイは、数１００ｋｍから１０００ｋｍを超える、地上ネットワークで使用されるものより遥かに長距離のフロントホール光ファイバーによってリンクされ、複数のゲートウェイサイトのハンドオーバーを可能にすると共に、ＧＷＳダイバーシティとカバレッジの効率を向上する、衛星通信ハンドオーバーシステム。

【請求項20】

請求項１ないし１９のいずれかにおいて、
当該衛星通信ハンドオーバシステムが、
３ＧＰＰダウンリンクおよびアップリンク信号を、前記第１のフィーダーリンクおよび前記第１のトラッキングアンテナと、ユーザー機器との間で中継し、通常の電話を変更することなく衛星電話とし、世界規模で通常の複数のＵＥに届くようにし、
ＬＥＯ衛星のコンステレーションでカバーされていない遠隔地への３ＧＰＰＲＡＮカバレッジを、地上ベースのインフラ構築のための莫大なコストを掛けずに提供する、衛星通信ハンドオーバーシステム。

【請求項21】

請求項１６において、
基地局の変更は、ＵＥと基地局とが衛星とゲートウェイとの接続を管理することなく、３ＧＰＰ仕様を再利用することにより衛星ＲＡＮを可能にするための、衛星ＲＡＮの新機能の要件によるものであり、
前記衛星ＲＡＮシステムは、衛星とゲートウェイとの管理を、それらに対して完全にトランスパレントなものとし、基地局を変更することで前記ＲＡＮ機能を実行させる、衛星通信ハンドオーバーシステム。

【請求項22】

請求項１ないし２１のいずれかにおいて、
当該衛星通信ハンドオーバーシステムは、前記アクティブな複数のＵＥに変更を加えることなく、標準３ＧＰＰのＨＯプロセスによって、前記通常のアクティブな複数のＵＥにサービスを提供するためのＢＨＯを実現する、衛星通信ハンドオーバーシステム。

【請求項23】

請求項１ないし２２のいずれかにおいて、
前記第１のフィーダーリンクおよび前記第１の追跡アンテナは、基地局に設けられ、
前記基地局は、ビームハンドオーバー（ＢＨＯ）をサポートするために、交互に使用できる複数のセルＩＤを持つように変更され、
２つの前記セルＩＤは交互に使用され、コアネットワークが対応する変更をサポートし、
前記基地局は、前記２つのビームのＲＦレベルを変更するか、またはＮＷがＵＥのＨＯを開始することにより、ネットワーク側からＢＨＯが開始されるように変更され、
ＬＥＯ衛星ＲＡＮのビームハンドオーバーは、地理的な衛星ＲＡＮのセルごとにファントムセルをフェイクし、
前記ＢＨＯの衛星ＲＡＮのセルごとに、互いに干渉しない２つのＰＣＩを割り当て、
前記アクティブな複数のＵＥに別のセルがあると思わせることで、前記ＢＨＯは合理化され、前記アクティブな複数のＵＥが自然にサービングビームを変更することにより、標準的なＵＥモビリティハンドオーバーに置き換える、衛星通信ハンドオーバーシステム。

【請求項24】

請求項１ないし２３のいずれかにおいて
ゲートウェイサイトのダイバーシティを可能にし、ゲートウェイのＦｏＶとフットプリントとを拡大するために、長距離フロントホールはファイバーリンクを使用し、
前記ファイバーの遅延は遅延補償にカプセル化され、通常の地上ネットワークのフロントホールに比べて遥かに長い、数１００キロから１０００キロ以上のフロントホールをサポート可能とする、衛星通信ハンドオーバーシステム。

【請求項25】

請求項１ないし２４のいずれかにおいて、
衛星ビームハンドオーバーを実現するために標準的なＨＯメカニズムを使用する、衛星通信ハンドオーバーシステム。

【請求項26】

請求項１ないし２５のいずれかにおいて、
前記衛星通信システムは、標準のＵＥハンドオーバーモビリティ手順と互換性のある方法で衛星モビリティを処理し、衛星モビリティによる衛星ＲＡＮビームハンドオーバー（ＢＨＯ）のために標準的なＵＥモビリティハンドオーバー手順を使用する、衛星通信ハンドオーバーシステム。

【請求項27】

請求項１ないし２６のいずれかにおいて、
前記第１のフィーダーリンクおよび前記第１のトラッキングアンテナは基地局にあり、前記基地局は、ＢＴＳ、ｅＮｏｄｅＢ、およびｇＮｏｄｅＢの少なくとも１つを含む、衛星通信ハンドオーバーシステム。

【請求項28】

請求項１ないし２７のいずれかにおいて、
前記第１の沈みゆく衛星および前記第２の昇りゆく衛星の各々は、数１００のセルにサービスを提供するために数１００の電子的にステアリング可能なビームを形成する大きな位相アレイを有する、衛星通信ハンドオーバーシステム。

【請求項29】

請求項１ないし２８のいずれかにおいて、
当該衛星通信ハンドオーバーシステムは、地上ゲートウェイサイト（ＧＷＳ）、前記第１および第２の衛星、ならびに複数のセルがどこにあっても、遅延を一定量に正規化するために、各ビームに対して遅延およびドップラー補償を実行するように構成されている、衛星通信ハンドオーバーシステム。

【請求項30】

請求項１ないし２９のいずれかにおいて、
当該衛星通信ハンドオーバーシステムは、基地局、地上ゲートウェイサイト、および前記第１および第２の衛星を指揮する衛星ネットワーク制御センター（ＮＣＣ）を有する、衛星通信ハンドオーバーシステム。

【請求項31】

請求項１ないし３０のいずれかにおいて、
衛星ＲＡＮ基地局のＲｘスケジューリングが遅延を伴って変更される、衛星通信ハンドオーバーシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願との相互参照
本出願は、２０２１年１月２５日に出願された米国仮出願第６３／１４１，２１８号の優先権の利益を主張するものであり、その内容は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

【背景技術】

【0002】

携帯電話でカバーできる範囲を１００％にすることは世界的に求められており、移動体通信事業者（ＭＮＯ）は、特にこれまでカバーされてこなかった遠隔地において、非常に低いリターンまたはノーリターンの要求に対して、バックボーン接続やインフラを展開する高いコストを正当化するのに苦労している。２Ｇ、３Ｇ、４Ｇ、５Ｇサービスなどの現在の無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）では、携帯電話などのユーザー機器（ＵＥ、ＵＥｓ）から衛星（ＳＡＴ ＲＡＮ）に直に接続するものは存在しない。

【0003】

一方、膨大な数のＵＥが存在し、アップリンクの信号が弱いため、衛星通信は通常の３ＧＰＰ（登録商標）仕様に準拠したＵＥとは直に通信したことはない。これまでのところ、衛星通信はｅＮｏｄｅＢ、バックホール（ｂａｃｋｈｈａｕｌ）などの基地局で使用されているが、小型バッテリーで電力を供給する通常の複数のＵＥと直接通信する際の課題は、主電源を持つ固定ポイントや顧客構内設備（ＣＰＥ）よりも遥かに高い。２０１９年、ＡＴＩＳは、３ＧＰＰリリース１７仕様に向けたＮＲの非地上ネットワーク（ＮＴＮ）の研究項目（ＳＩ）と作業項目（ＷＩ）とを開始したが、それは５ＧＮＲのＵＥとｇＮｏｄｅＢとの両方を変更することになる。これは、旧来の４ＧＬＴＥ、５ＧＮＲのＵＥ、および旧２Ｇの電話はカバーせず、それらは広範囲で使用され、いまだに長期間にわたり使用されており、そのため、世界には、衛星通信用に変更できないＧＳＭ（２Ｇ）、ＬＴＥ（４Ｇ）、ＮＲ（５Ｇ）のＵＥが数十億台存在することとなり、それらには新しいＮＴＮアプローチを適用できない。２Ｇ、４Ｇ、５ＧのＵＥに直接対応する衛星通信ソリューションはない。加えて、標準的なＢＴＳ（２Ｇ基地局）、ｅＮｏｄｅＢ、またはｇＮｏｄｅＢが、衛星を介した通信には機能しないというのは、最初の３０年間、衛星通信は３ＧＰＰ仕様の動作を前提であったことがないためである。現在進行中のＮＴＮのＳＩとＷＩとはまだ終了していない。そのため、３ＧＰＰ仕様では、商業的な衛星ＲＡＮは今のところ存在せず、ＮＴＮがＷＩを完成させるまでは、非常に高価でユーザーの脳への放射線量が高い特殊な衛星電話があるだけで、ほとんどの人はそのような電話に触れたことすらない。さらに、その機能は２Ｇ携帯電話以下であり、最もシンプルなＬＴＥ携帯電話とは比較にならない。

【発明の概要】

【0004】

しかしながら、この出願は２つの変更をもたらすであろう。１つは、地上ネットワーク（ＴＮ）の複数のタワーや、それらのタワーを接続するインフラなしで、衛星ＲＡＮが遠隔地をカバーできるようにすることであり、もう１つは、２Ｇ、４Ｇ、および現在の５ＧのＵＥを含む通常の３ＧＰＰのＵＥを、何の変更も加えることなく、実際に衛星電話に変えることである。この出願は、この衛星ＲＡＮの革新的なアプローチの重要な部分、特に低軌道（ＬＥＯ）衛星ＲＡＮ向けの特定のビームハンドオーバー（ＢＨＯ）とゲートウェイハンドオーバー（ＧＨＯ）について説明している。

【図面の簡単な説明】

【0005】

添付の図面は、アクティブな複数のＵＥおよびそのサービングゲートウェイサイト（ＧＷＳ）の両方を含む衛星モビリティを説明する本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する。図面は、本開示のいくつかの例のみを示しており、具体的に図示されていない他の例または様々な例の組み合わせは、依然として本開示の範囲内に含まれ得ることを理解されたい。次に、実施例について、図面を用いてさらに詳細に説明する。

【0006】

【図1】図１は、２つのＧｅ１０（仰角１０°（１０度）以上で定義される衛星に対しサービスするゲートウェイ）と３つのＳｅ２０（仰角２０°（２０度）以上で定義されるフットプリントの衛星）によってサービスを提供される複数のセルの説明図である。特に、ＬＥＯ衛星通信のフットプリント（到達範囲）と、２つの衛星（沈む衛星と上昇する衛星）との間でビームのハンドオーバーが起こるオーバーラップ状況（重複する状況）を示している。ここでいうフットプリントとは、ＲＡＮ（無線アクセスネットワーク）をサポートする衛星またはゲートウェイの視野（ＦｏＶ）内のエリアを意味する。フットプリントは変化する可能性があり、例えば、海の大部分は衛星のＦｏＶ内にあり、最初はフットプリントがなくとも、後に衛星ＲＡＮのフットプリントになり、例えば、いくつかの小さな島や、オイルリグが複数の衛星やゲートウェイの最初のフットプリントとなり得る。

【0007】

【図2】図２は、１Ｇ２Ｓの（１つのＧＷＳが２つの隣接する衛星と同時にリンクする）ケースの説明図であり、２つの衛星のフットプリントのオーバーラップエリア（重複する領域）の複数のセルの１つがビームハンドオーバーを行うことを示しており、また、１Ｓ２Ｇの（１つの衛星が２つのＧＷＳと同時にＲＦリンクする）ケースのゲートウェイハンドオーバーを示している。

【0008】

【図3(a)】図３（ａ）は、このシステムの制御プレーンにおけるＢＨＯとＧＨＯの動作概念を示すフロー図である。

【図3(b)】図３（ｂ）は、上記に続くこのシステムの制御プレーンにおけるＢＨＯとＧＨＯの動作概念を示すフロー図である。

【図3(c)】図３（ｃ）は、上記に続くこのシステムの制御プレーンにおけるＢＨＯとＧＨＯの動作概念を示すフロー図である。

【0009】

図４は、ハンドオーバーの例を示す図である。

【0010】

【図4(a)】図４（ａ）は、１Ｇ１Ｓまたは１Ｓ１Ｇ（１つの衛星のみとリンクする１つのゲートウェイ）の図である。

【0011】

【図4(b)】図４（ｂ）は、１Ｇ２Ｓまたは２Ｓ１Ｇの図である。

【0012】

【図4(c)】図４（ｃ）は、２Ｇ１Ｓまたは１Ｓ２Ｇの図である。

【0013】

【図5】図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、ＵＥモビリティケースのゲートウェイ相互接続リンクを示すブロック図である。

【詳細な説明】

【0014】

図面に図示された例示的で非限定的な実施形態を説明する際に、明確さのために特定の用語に頼る。しかしながら、本開示は、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、各特定の用語は、同様の目的を達成するために同様の方法で動作する全ての技術的等価物を含むことを理解されたい。いくつかの実施形態が例示の目的で記載されているが、本明細書および特許請求の範囲は図示された実施形態に限定されるものではなく、図面に具体的に示されていない他の実施形態も本開示の範囲内にあり得ることが理解される。

【0015】

旧来の２Ｇ、４Ｇ、５Ｇの複数のＵＥに直接サービスを提供するように設計された衛星ＲＡＮシステムは、次の４つの基本的なメカニズムが必要であり、そうでなければ、スターリンクやＮＴＮ３ＧＰＰワークアイテム（ＷＩ）からわかるように、不必要な量の衛星や新しいＵＥ、基地局が必要になる。

【0016】

１．数１００のセルに対応するために数１００の電子的に可動できる（操作可能な、ステアリング可能な、ステアブルな）ビームを形成できる大型位相アレイ。

【0017】

２．地上ゲートウェイサイト（ＧＷＳ）、衛星（ｓａｔ）および複数のセルがどこにあっても、遅延を一定に正規化し、普通の基地局に簡易な変更をするだけで衛星ＲＡＮとして稼働可能にするための、各ビームの遅延およびドップラーの補正。

【0018】

３．複数のＬＥＯ衛星に必要なビームハンドオーバ（ＢＨＯ）とゲートウェイハンドオーバ（ＧＨＯ）のプロセスまたはシーケンス。

【0019】

４．基地局と、地上ゲートウェイサイトや複数の衛星を含む宇宙設備などのＲＡＮ設備を統括する衛星ネットワーク制御センター（ＮＣＣ）。

【0020】

本願は、３番目の項目であるＢＨＯとＧＨＯに焦点を当てる。

【0021】

ここで使用されるハンドオーバーまたはハンドオフ（ＨＯ）という用語は、一般に、沈みゆく（下降する）稼働中の（サービス中の、サービング）衛星から昇りゆく（上昇する）稼働中の（サービス中の、サービング）衛星のセル／ビームの変更を指す。ハンドオーバーにはいくつかのタイプがあり、第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ）仕様のＵＥモビリティＨＯについては、本開示では、３ＧＰＰ仕様のプレリリース１６（ＮＴＮ以前）の範囲外であるが、衛星のビームＨＯおよびＧＷＳのＨＯに関連する追加ＨＯ（エクストラＨＯ）を提供する。本開示の革新的な部分は、ＢＨＯおよびＧＨＯのための標準プロトコルを再利用し、新しいものを追加するのではなく、衛星ＲＡＮで必要なＢＨＯおよびＧＨＯを合理化することを含む。

【0022】

図１および図２を参照すると、低軌道（ＬＥＯ）衛星２０Ａおよび２０Ｂは、個々の電子的にステアリング可能なビーム１６および１７によってサービスされているそれらの一般的なセル５１および５２を追跡している。衛星軌道２２上を約７．５ｋｍ／ｓで地球を周回している間、衛星２０Ａは、そのフットプリント（またはＦＯＶ）５０Ａに入ってくる新しいセルを取り込むと共に、ある期間、重複する領域５０ＡＢにいた古いセル５１ｈを離すが、その期間内に、上昇する衛星２０Ｂが、新しいビームを提供することにより、セル５１ｈ内の複数のＵＥのためのサービスを継続する必要がある。同じことが、衛星ＲＡＮコンステレーション内のすべての衛星で行われる。

【0023】

複数のＵＥのサービスビームを１つの衛星１６ｈから別の衛星１７ｈに変更することが、ビームＨＯ（ＢＨＯ）であり、同じＧＷＳ３１または異なるＧＷＳ（３１、３２など）のゲートウェイ追跡ディッシュ（パラボラアンテナ）１３、１４、１５の複数の衛星のフィーダーリンク間で変更することが、ゲートウェイＨＯ（ＧＨＯ）である。複数のＬＥＯ衛星は、複数のセル５１ｈまたはＧＷＳ３１、３２上を周回する際に、それらがサービスしている複数のＧＷおよびそれらがサービスしている複数のセルを変更するために、ＢＨＯおよびＧＨＯを必要とする。ＢＨＯは、多数のアクティブなＵＥが、ある１つのセル用のサービスリンクを変更するプロセスであり、ＧＨＯは、多数のビームがフィーダーリンクを変更するプロセスであり、例えば、１つのＧＷＳ内で、１つのゲートウェイ追跡アンテナ（ディッシュ）１４Ａから同じＧＷＳ３１の別のゲートウェイ追跡アンテナ（ディッシュ）１４Ｂに変更するか、または、ある１つのＧＷＳ３１の１つのゲートウェイ追跡ディッシュ１４Ａから別のＧＷＳ３２の別のゲートウェイ追跡ディッシュ１１Ｂに変更するプロセスである。

【0024】

ＢＨＯは、ＬＥＯ衛星が軌道周回中に、ある１つのセルと通信状態に入りまた出る際に必要となり、ＧＨＯは、衛星が軌道周回中に、ある１つのＧＷＳと通信できるスペースに出入りする際に必要となる。ＢＨＯは一般的にセル５１ｈが通信する衛星を変更することを指し、これは、そのセルが衛星との通信に利用するビームを変更することを意味する。これは、セルが１Ｇ２Ｓ状態の沈みゆく衛星２０Ａと昇りゆく衛星２０Ｂの２つの衛星視野（ＦｏＶ）の重複する領域（重複領域）５０ＡＢにあるときに起こり、２つのＨＯビーム１６ｈおよび１７ｈが、ＢＨＯセル５１ｈに重なる。ＢＨＯの前に、複数のセル（５１など）は、降下または沈みゆく衛星２０Ａのための第１の追跡ビーム１６を介して通信する。ハンドオーバーの間、複数のセル（５１ｈなど）は、沈みゆく衛星２０Ａのビーム１６ｈから、上昇中または昇りゆく衛星２０Ｂのビーム１７ｈに切り替わる。例えば、ｅＮｏｄｅＢ（例えばｅＮｏｄｅＢ１２（Ａ））は、セル５１ｈのＵＥと通信して、セル５１ｈのそのＵＥが第２の昇りゆく衛星２０Ｂと直接通信するように制御すべく構成されていてもよい。ＢＨＯは、アクティブな複数のＵＥに対して、ＵＥごとに行われる。したがって、ＢＨＯの後、それらのセルは、ビーム１７を介して上昇する衛星２０Ｂと通信し、それらのセル５２の１つとしてサービスを受ける。それぞれのｅＮｏｄｅＢ（例えば１２（Ａ））は、そのインタフェース（例えばゲートウェイアンテナ）を１４Ａから１４Ｂに切り替えてもよく、それにより、対応するセルのダウンリンク（ＤＬ）データおよびアップリンク（ＵＬ）データは、フィーダーリンク１４から１５に変更されてもよい。ＧＨＯは多くのＢＨＯを介して行われるため、これはＧＨＯを形成する上で重要な手順（処置、プロセデュア）である。

【0025】

ｅＮｏｄｅＢ（ｅＮＢ）は、１つまたは複数の４Ｇセルにサービスを提供できる４Ｇ基地局である。この説明では、ｅＮｏｄｅＢは、１つのセルの基地局であってもよく、複数のセルの基地局であってもよく、適宜判断される。また、これは２ＧＢＴＳおよび５ＧｇＮｏｄｅＢ（２Ｇおよび５Ｇ基地局）とも互換性がある。

【0026】

いくつかの例では、衛星ＲＡＮのゲートウェイは、ある１つの衛星にサービスを提供する１つのトラッキングディッシュ（パラボラ）アンテナを備えていてもよい。複数の衛星は地上の通常の複数のＵＥと直接通信するため、ＭＥＯ（中軌道）やＧＥＯ（静止軌道）衛星よりもＬＥＯ（低軌道）衛星が必要であり、複数の衛星はそれらのビームを使用してそれらがサービスを提供する地上の地理的な複数のセルを追跡する。ＧＨＯは衛星フィーダーリンクを１４から１５へ変更することとして参照することができ、これはセルの粒度であるため、「セル単位」であり、これに対しＢＨＯはＵＥ単位である。そのため、ＧＨＯは１つまたは複数のＧＷＳのＧＷトラッキングディッシュ（アンテナ）の間で行われる。

【0027】

１つのＧＷＳ内のＧＨＯは、セルの信号が、同じＧＷＳ３１内の１つの追跡アンテナ１４Ａから別の追跡アンテナ１４Ｂに移動することを示してもよく、一方、２つのＧＷＳ３１および３２間のＧＨＯは、衛星２０Ａが軌道または経路２２上を周回している間に、衛星がＧＷＳと衛星との間（ＧＷ－ＳＡＴ）のフィーダーリンクを、フィーダーリンク１４からフィーダーリンク１３に変更することを指してもよい。ＧＨＯの前に、衛星２０Ａは、第１のＧＷＳ－ＳＡＴリンク（ＧＷＳ－衛星リンク）１４を介して第１のＧＷＳ３１と通信する。ＧＨＯの間、衛星２０Ａは、図２に１Ｓ２Ｇの状態で示すように、第２のＧＷＳ－ＳＡＴリンク１３を介して第２のＧＷＳ３２とも通信する。

【0028】

ＧＨＯは、衛星が、ＧＷＳに属する複数のｅＮＢファームによってサービスされる複数のセルをカバーする期間にわたって、セル単位（セルごと）に実行される。ＧＨＯの後、衛星２０Ａは、第２のＧＷ－ＳＡＴリンク１３を介して第２のＧＷＳ３２と通信する。

【0029】

ＧＨＯは、１Ｓ２Ｇ状態（１つの衛星が２つのＧＷＳと通信している状態）および１Ｇ２Ｓ状態で実施することができる。Ｓｅ２０は、衛星のフットプリントが最小仰角２０°（２０度）で規定される衛星を指す。ＧＷｅ１０は、最小仰角１０°（１０度）のゲートウェイディッシュアンテナを指す。仰角とは、地球上の注目する地点の水平面と、対象とする意図的な方向とのなす角度をいう。ＧＷ仰角とは、ＧＷが設置されているポイントの水平面に対するトラッキングディッシュ（アンテナ）の角度を指し、衛星仰角とは、観測ポイント（例えばセルの中央）の水平面に対する衛星から降りてくるビームの角度を指す。

【0030】

ＨＯ障害（ＨＯＦ）とは、ハンドオーバー障害を示す（Ｒ１２エンハンスメントが使用される）。１Ｇ１Ｓ（１つの衛星と通信する１つのゲートウェイ）とは、ＧＷＳが１つの衛星と１つのリンクしか持っていないという、衛星とＧＷＳとの相対的な位置関係を示し、サービングエリア（サービス中のエリア）が衛星のフットプリントよりも小さく、その間、衛星ビームはサービングエリア内の複数のセルを追跡するだけでよく、それらのセル用の複数のｅＮＢが１つのＧＷサイトにホストされている（受け入れられている、支配されている）。

【0031】

この２種類のＧＨＯはどちらも、多くのＢＨＯから構成されるセル単位で、一定期間をかけて行われる。

【0032】

本開示は、ＢＴＳ／ｅ／ｇＮｏｄｅＢの拡張機能（追加の機能）として、変更されていないＧＳＭ／ＬＴＥ／ＮＲの複数のＵＥと送受信するＧＳＭ（２Ｇ）、ＬＴＥ（４ＧなどのＬｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）、および５Ｇ新無線（ニューレイディオ、ＮＲ）信号を中継する衛星モビリティ（衛星の流動性、流動的運用）を扱う。衛星モビリティ管理（衛星の機動的または流動的な管理）は３ＧＰＰ仕様の範囲外であり、標準的なＵＥハンドオーバー手順を含む新しい基地局のバックグラウンドアクティビティとなり、衛星とゲートウェイとの調整（連係、調和）はあるが、どの衛星とＧＷとをリンクする必要があるかを管理するような複雑さはない。ＲＦ経路は衛星の地上局によって処理される。フィーダーリンクもサービスリンクの詳細も、ｅＮＢとＵＥ（２Ｇ／４Ｇ／５Ｇ用の３ＧＰＰ機器）では取り扱われない。ここで開示される衛星ＲＡＮ設計は、これらの衛星の複雑さを、基地局とＵＥとに対して完全にトランスパレント（透過的、意識不要）とすると共に、それらのＲＦ接続を維持する。

【0033】

本開示は、ＨＯＦを低くして、同期されたＨＯ、効率的なｅＮｏｄｅＢとＧＷＳの分配、体感品質（ＱｏＥ）を達成し、音声通話およびデータ通話の中断を低減または最小化し、良好なユーザー体験（ユーザーエクスペリエンス）を提供する。

【0034】

図では、赤道直下のような単一の衛星軌道面を示しているが、任意の適切な軌道を扱うことができる。このアプローチは軌道面間の（Ｉｎｔｅｒ－ｐｌａｎｅ）ＨＯにも適用できる。
ビームハンドオーバー

【0035】

図を参照すると、図２は、本開示の一実施形態によるゲートウェイサイトまたは地上局３１を示す。ゲートウェイサイト（ゲートウェイの拠点）３１は、衛星を追跡する指向性アンテナである２つのアンテナ１４Ａおよび１４Ｂに対応するための正しいチャネル信号を提供するゲートウェイチャネルルーティングブロック１０と、地理的セルごとに１２（Ａ）および１２（Ｂ）のような複数のｅＮｏｄｅＢとを含む。ゲートウェイサイト３１は、沈みゆく衛星２０Ａおよび昇りゆく衛星２０Ｂを介して複数のユーザー機器（ＵＥ）と通信する。衛星２０Ａ、２０Ｂは、それぞれの沈みゆくＴＲｘ（トランシーバ）ビーム１６および昇りゆくＴＲｘビーム１７を介して複数のＵＥと通信する。複数のＵＥはアイドル状態であってもよく、それらのＵＥは複数のセルをモニタし、必要なとき（例えば、ページングのため）にセルの再選択およびトラッキングエリアの更新を実行するだけであり、複数のｅＮｏｄｅＢがＢＨＯでそれらの面倒を見る必要はない。ＢＨＯはアクティブなＵＥのみを対象とする。複数のアクティブなＵＥは、通話中のＵＥであるか、または通話中のＵＥを含み、沈みゆく衛星のビームから昇りゆく衛星のビームに移動するためにｅＮｏｄｅＢ専用の制御を必要とする。ゲートウェイチャネルルーティングブロック１０は、衛星２０Ａ、２０Ｂがスケジュールされたサービスを動的に意図されたセルに提供するように、衛星２０Ａ、２０Ｂに必要な複数のチャネルを管理する。ある１つの衛星によって提供される全てのチャネル／セル信号は、一緒にパックされ、フィーダーリンク（ＭＮＯのＬＴＥスペクトルとは異なる）ビーム１４、１５を介してＧＷと衛星との間で渡され、衛星によって提供される各セルは、電子的にステアラブルなビームを介してＭＮＯ（移動体通信事業者、Ｍｏｂｉｌｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｏｐｅｒａｔｏｒ）のスペクトルを使用する。ゲートウェイサイト３２は、ゲートウェイアンテナ１１Ａ、１１Ｂと、それぞれにサービスを行う複数のｅＮｏｄｅＢ（セル５３用の複数のＢＢＵ（ベースバンドユニット）など）とを含む。フィーダーリンクビーム１４および１５は、例えば、周波数が４０～５０ＧＨｚの広帯域幅を有していてもよい。そして、サービスリンクビームは、ネットワークモバイルオペレータ（ＮＭＯ）によって制御される。

【0036】

図１は、衛星２０Ａ、２０ＢのＲＡＮ（無線アクセスネットワーク、例えば、ＧＳＭ、ＬＴＥおよび５ＧＮＲ）信号の地球表面上のフットプリントまたは視野（ＦｏＶ）５０Ａ、５０Ｂを示す。沈みゆく（降下中の）衛星２０Ａは、沈みゆく衛星ＦｏＶ５０Ａを有し、昇りゆく（上昇中の）衛星２０Ｂは、昇りゆく衛星ＦｏＶ５０Ｂを有する。これら沈みゆく衛星ＦｏＶ５０Ａおよび昇りゆく衛星ＦｏＶ５０Ｂでは、複数の衛星がダウンリンク（ＤＬ）およびアップリンク（ＵＬ）のサービングビームで、それらのセル内の複数のＵＥと直接通信する。沈みゆくＦｏＶ５０Ａおよび昇りゆくＦｏＶ５０Ｂは、重複領域５０ＡＢにおいて重複する（または少なくとも部分的に重複する）。一実施形態に従って、ＢＨＯは、重複したＦｏＶエリア５０ＡＢの内側に位置する複数のセル５１ｈに対して発生する。

【0037】

図２は、ゲートウェイチャネルルーティングブロック１０にリンクされている２つの衛星２０Ａ、２０Ｂによって提供される複数の地上のセルを示しており、これらの衛星２０Ａおよび２０Ｂは、これらの地上セルにサービスを提供するそれぞれの処理デバイス（すなわち、ｅＮｏｄｅＢ）１２とインターフェースするゲートウェイアンテナ１４Ａ、１４Ｂとを介して、ゲートウェイチャネルルーティングブロック１０にリンクされている。これらの処理デバイス１２は、複数の衛星２０、２０Ａ、２０Ｂを介して複数のＵＥとの通信を制御する（図１も参照）。特に、図２は、１Ｇ２Ｓ（１つのＧａｔｅｗａｙが２つの衛星とリンクする）移動通信システム５を含むシステムの一実施形態を示しているが、他の構成を取り扱うことも可能である。図示されているように、衛星通信システム５は、２つの衛星２０Ａ、２０Ｂを介して通信するファーム（ｅＮｏｄｅＢファームなど）３およびＧＷチャネルルーティングブロック１０を含む基地局または地上局３１と、衛星重複領域５０ＡＢ内のビームＨＯセル５１ｈ内の複数のＵＥ３０とを含む（ここでは、重複する地上セルを５１ｈと表示し、重複しないセルを５１、５２と表示する。複数のセル５１は、衛星が経路２２で地球の周りを周回するにつれて複数のセル５２に変化する）。特定の例では、ゲートウェイは、ゲートウェイアンテナ１４Ａ、１４Ｂおよびゲートウェイチャネルルーティングブロック１０を含んでいてもよい。

【0038】

幾つかの実施例では、地上局３１は、多くの基地局ＢＢＵ、例えばｅＮＢファームと、少なくとも２つの指向性アンテナ１４Ａ、１４Ｂとを有し、ゲートウェイ－衛星フィーダーリンク１４、１５を介し、それぞれにより、それらのフットプリント５０Ａ、５０ＢのためのＢＴＳ／ＬＴＥ／５Ｇダウンリンク（ＤＬ）およびアップリンク（ＵＬ）信号を搬送する。図では、ＢＨＯが発生する場所を説明するために、重複領域５０ＡＢ内のＨＯセル５１ｈの１つを強調している。１つまたは複数のＵＥがＢＨＯセル５１ｈ内にある。処理デバイス１２は、例えば、ＬＴＥ信号を送信（Ｔｘ）および受信（Ｒｘ）し、地上局に配置されるＧＷＳデバイスと通信することができる、ＧＳＭ用のＢＴＳ、ＬＴＥ用のｅＮｏｄｅＢ、および５Ｇ用のｇＮｏｄｅＢなどのＲＡＮ基地局形態などのサーバまたはコンピュータであってもよい。衛星２０Ａ、２０Ｂは、地上局のアンテナ１４Ａ、１４Ｂと通信している。第１の衛星２０Ａは沈み中（降下中）であり、地上局アンテナ１４Ａ用の現在のフットプリント５０Ａから離脱し始めており、第２の衛星２０Ｂは、昇り中、すなわち、上昇中であり、地上局アンテナ１４Ｂ用のフットプリント５０Ｂにサービスを提供している。

【0039】

ＧＷＳ３１は、ゲートウェイ衛星フィーダーリンク１４、１５のために、例えば、Ｑ／Ｖ帯のフィーダーリンク追跡アンテナ１４Ａ、１４Ｂを使用することができる。衛星２０Ａおよび２０Ｂは、それらのフットプリント内のそれぞれのセル用のＲＦビーム、例えば１６、１７のように、複数のＵＥ用のサービスリンクとして通信事業者（オペレータ）のＬＴＥスペクトルを使用できる。

【0040】

図１、２において、重複エリア５０ＡＢ内の複数のセルについて、サービング（サービス中の）ＢＢＵは、衛星ＲＡＮ制御センターから、例えば、１つまたはそれ以上のＨＯセル５１ｈのポラリティ（極性）の、アクティブな複数のＵＥに対しＢＨＯのための期間を教えられる。すなわち、複数のセル５１が重複領域５０ＡＢに入ると、それらの重複セル５１ｈの通信を沈みゆく衛星ビーム１６ｈから昇りゆく衛星ビーム１７ｈに切り替えるために、衛星ビームハンドオーバプロセスが開始される。ビーム１６ｈとビーム１７ｈは、ＢＨＯでは同じｅＮｏｄｅＢからのビームであり、沈みゆく衛星２０Ａに関連付けられていたが、ビームＨＯではそのｅＮｏｄｅＢは沈みゆく衛星２０Ａと昇りゆく衛星２０Ｂの両方に関連付けられているので、ビーム１６ｈとビーム１７ｈは他のビーム１６とビーム１７とは若干異なることに注意されたい。ビーム１６ｈは、最初のＰＣＩ（物理セルＩＤ）１３Ａ（１）を保持するビーム１６と同じあるが、ＢＨＯの間、最優先事項はデータトラフィックではなく、ビーム１７ｈへのアクティブな複数のＵＥのＨＯであり、複数のセルのＭＩＭＯＲＦポートの１つ、または同じサービングｅＮｏｄｅＢによって新しく開始されたＢＢＵ／セルであってもよく、１６ｈと１７ｈはＭＩＭＯ信号のようにコヒーレントなＲｘ信号を形成してもよい。他のＲＦポートまたはＢＢＵには、昇りゆく衛星２０Ｂを介して異なるＰＣＩ１３Ａ（２）が入り、ＰＣＩの対の選択はそれらを干渉しないようにすることが可能であり、それらがＭＩＭＯのように働くことを可能とし、相互に拡張できる。そのため、ビーム１７ｈは新たに昇りゆく衛星のビームに追加され、ＢＨＯ期間中は１６ｈと１７ｈが共存する。従って、ＢＨＯは、沈みゆく衛星２０Ａと昇りゆく衛星２０Ｂの衛星が重複するセルでのみ発生する。ＨＯビーム１７ｈは、ユーザトラフィックのために同じ構成を維持し、複数のビーム１７の１つとなる。３ＧＰＰ仕様は、セル間を移動する複数のＵＥのモビリティ管理しか有しない。衛星中継とそのモビリティは、３ＧＰＰ仕様の一部ではない。ＨＯビームまたはセル内のほとんどのアクティブＵＥは、沈みゆく衛星２０Ａから昇りゆく衛星２０Ｂへのインスタントハードスイッチングが使用された場合、ＨＯが成功しないと無線リンク障害（ＲＬＦ）になる。

【0041】

衛星モビリティ（衛星の移動性、流動性）を可能にするために、本開示は、ＢＨＯを達成するための既存の３ＧＰＰのＨＯ手順を適用するＢＨＯ条件または方法を提供する。３ＧＰＰ仕様によれば、各ｅＮｏｄｅＢは、デフォルトで、最低２つのＲＦポートを有し、それらの信号は、２つの別個のＴＲｘＧＷＳ－衛星フィーダーリンク１４、１５を経由し、その後、衛星は、複数のビームのためにＭＮＯのスペクトルを使用し、２つの衛星２０Ａ、２０Ｂからのサービスリンク１６ｈ、１７ｈ（ＤＬおよびＵＬの両方）があり、さらに、１６ｈおよび１７ｈは、ＢＨＯ期間中、重複領域５０ＡＢ内のＢＨＯセル５１ｈ上にオーバーレイされる（重ねられる、重複される）。図２では、ある１つのセルのｅＮｏｄｅＢ１２（Ａ）が２つのＲＦポート１２Ａ（１）および１２Ａ（２）を有し、２つの衛星２０Ａ、２０Ｂにサービスを提供する２つのＧＷアンテナ１４Ａおよび１４Ｂを介してＤＬおよびＵＬのＬＴＥ信号を配信し、セルの各ベースバンドユニット（ＢＢＵ）が、ｅＮｏｄｅＢ３ＢＢＵ１２（Ａ）上の２つのＲＦポート１２Ａ（１）および１２Ａ（２）への２つのＴＲｘ経路のためのフィーダーリンク１４／１５を介してＨＯサービスリンク１６ｈ／１７ｈのためのビーム信号を提供する様子を示す。新しく追加されたビーム１７ｈは、細い線で示されたインターフェース１２１４ＢのターゲットＧＷアンテナ１４Ｂとの通信を開始し、これは、純粋に２０Ａから２０ＢへのＢＨＯのためのターゲット衛星２０Ｂからの新しいビーム１７ｈによってＢＨＯセル５１ｈに新しく適用された新しいＢＨＯ信号であることに留意されたい。ソースセルのＰＣＩ１３Ａ（１）とは対照的に、１２１４Ｂが別のＰＣＩ１３Ａ（２）を使用するため、ＵＥにはこれが新しいセルとして見える。ＢＨＯ期間中、２つのビーム１６ｈおよび１７ｈはそれぞれサービングセル（サービス中のセル）およびネイバーセル（隣り合うセル）として機能し、１６ｈはソースセルとしてシステム情報にアクセス禁止状態（アクセスが発生しない状態）を設定し、ＵＥ（複数可）にできるだけ早くそのセルから離れるように通知し（アイドル状態のＵＥはセルの再選択を行い、ＢＨＯを終えたばかりのＵＥがそのセルには戻らないようにし、新しく電源が投入されたＵＥはそのセルにはＲＡＣＨしないようにする）、それにより１６ｈは５１ｈへのサービスを放棄し、１７ｈに最終的にＨＯされる。２０Ｂ側では、すべてのアクティブなＵＥが１７ｈに移動すると、そのセルのＢＨＯ手順が終了し、セル５１ｈは２０ＢのＦｏＶ内の一般的なセル１７になる。新しいターゲットセルが誕生し、コアネットワークが同じトラッキングエリアコード／ロケーションエリアコード（ＴＡＣ／ＬＡＣ）を維持することにより、新しいセルに移動した複数のＵＥは、ＢＨＯ後の１６ｈではもはやＵＥにサービスを提供できないため、１６ｈではなくビーム１７ｈを介してページングされる（呼び出される）。

【0042】

各セルには２つのＰＣＩ（または２Ｇのセルカラーコード、ＢＴＳカラーコード、トレーニングシーケンスコード）が割り当てられ、各ＢＨＯインスタンスで交互に使用される。ＰＣＩの展開では、参照信号のＲＥ位置を注意深く考慮する必要があり、ソースセルとターゲットセルについて、参照信号が同じＲＥ上にならず、ＵＥ側で干渉しないようにする必要がある。２つのセルはＭＩＭＯセットアップにおける２つのレイヤーのように動作し、互いに問題を起こすのではなく、助け合うようにする必要がある。

【0043】

ＢＨＯは主にＰＲＡＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｈａｎｎｅｌ）チャネルのための手順であり、すべてのトラフィックチャネルＰＤＳＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｓｈａｒｅｄ ＣＨａｎｎｅｌ）とＰＵＳＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｕｐｌｉｎｋ Ｓｈａｒｅｄ ＣＨａｎｎｅｌ）とは標準的なＨＯがそうであるように継続することができるので、ＢＨＯがシームレスであることは言及する価値がある。

【0044】

さらに、ＢＨＯ後、ビーム１７ｈがビーム１７の１つになると、５０Ｂの現在の複数のセルと一緒にパックされ、ｅＮｏｄｅＢ１２（Ｂ）の一部に組み込まれ、ＩＱストリームのゲートウェイアンテナ１４Ｂインターフェースに供給され、そのような信号は、ｅＮｏｄｅＢ１２（Ａ）からｅＮｏｄｅＢ１２（Ｂ）へ、ＧＷアンテナ１４ＡからＧＷアンテナ１４Ｂへ、フィーダーリンク１４からフィーダーリンク１５へ引き渡され、衛星２０Ａから衛星２０ＢへのＢＨＯが達成される。ＢＨＯセルのデータは、２０Ａからはもはや必要なく、２０Ｂから供給される。これは２セルＨＯとしても同様に扱うことができる。デフォルトでは、各セルに２つのＲＦポートがあり、ＢＨＯはそのうちの１つを短期間借用するだけなので、余分なハードウェアは必要ないことに留意すべきであり、グローバルスケールのカバレッジを提供する最初の衛星ＲＡＮが１Ｔ１Ｒを使用するとすれば、フィーダーリンク帯域幅を節約できる。ＭＩＭＯ運用では、１つのポートを一時的にＢＨＯに使用することができる。

【0045】

沈みゆく衛星と昇りゆく衛星とを経由する２つのＲＦポート（例えば２つの通信ポート）１２Ａ（１）と１２Ａ（２）とからの電力レベルは同様であり、地上ネットワークのようなＨＯセルエッジ条件は存在しない。ＢＨＯでは、このようなビームの重ね合わせが行われるため、セル全体では２つの衛星の対称的なビームにより等しく良好な信号が得られる。重なり合うエリアの形状は、ほとんどのＲＦパス（またはビーム）１６ｈ、１７ｈがセルに対して対称であるようなものであるが、地形が凸凹している場合、局所性によって多少の違いが生じる可能性がある。しかしながら、遠隔のエリアをカバーするという点では、統計的にはほとんど同じである。そのため、片側、例えばビーム１７ｈの側が（山などで）経路をブロックしている場合を除けば、ＢＨＯの大部分はスムーズである。このような事態を避けるためにセルプランニングで対処すべきであるが、例外的なケースは常にあり、全てのワイヤレス通信と同様に、トンネルやビルなどが該当する。

【0046】

動作において、各衛星２０Ａ、２０ＢのＦｏＶ内のセル５１、５２は、指定されたＲＦポートを介してそれぞれのｅＮｏｄｅＢのＢＢＵ１２（Ａ）、１２（Ｂ）と通信する。具体的には、沈みゆく衛星２０ＡのＦｏＶ内のセル５１は、沈みゆく衛星２０Ａを介し、第１のビーム１６を介して通信する。次いで、沈みゆく衛星２０Ａは、第１のＧＷアンテナ１４Ａを介し、第１の（プライマリ）ＲＦ送受信（ＴＲｘ）ポート１２Ａ（１）を介して、ゲートウェイサイト３１におけるクラスタ１２（ＣＡ）のｅＮｏｄｅＢファームの１つまたは複数の第１のＢＢＵ１２（Ａ）と通信する。そして、昇りゆく衛星２０ＢのＦｏＶ内のセル５２は、昇りゆく衛星２０Ｂを介し、第２のビーム１７を介して通信する。そして、昇りゆく衛星２０Ｂは、第２のアンテナ１４Ｂを介し、第１のＲＦＴＲｘポート１２Ｂ（１）を介して、クラスタ１２（ＣＢ）のｅＮｏｄｅＢファームの１つまたは複数の第２のＢＢＵ１２（Ｂ）と通信する。各ｅＮｏｄｅＢは、単一のセル５１、５２と通信する。

【0047】

複数のセルがオーバーラップ領域（重複領域、重複する領域）５０ＡＢに入ると、スムーズでシームレスなＢＨＯがトリガーされる。ビームＨＯの瞬間には、２つのＲＦポート（例えば、１２Ａ（１）および１２Ｂ（１））が別々に利用されるが、単純化のために、両方の衛星についてＳＩＭＯ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）構成だけを図示する。非重複領域内のセル５１、５２の全ては、２つのＲＦＴＲｘポート１２Ａ（１）または１２Ｂ（１）のうちの１つだけがそれぞれ使用さており、各フットプリントは、通常のユーザデータトラフィックの動作のために、それら独自のビーム１６、１７を有する。

【0048】

しかしながら、重複領域５０ＡＢ内では、複数のセル５１ｈは、ビームＨＯおよびゲートウェイハンドオーバに従事している。図２および３の例示的な実施形態では、ビームハンドオーバは、第１のセット（組）のｅＮｏｄｅＢ１２（Ａ）から第２のセット（組）のｅＮｏｄｅＢ１２（Ｂ）に移動し、衛星２０Ａから衛星２０Ｂに切り替えるためのプロセスを指す。ゲートウェイハンドオーバ（ＧＨＯ）は、第１のアンテナ１４Ａから第２のアンテナ１４Ｂへ移動するためのプロセスを指してもよい。

【0049】

当初、セル５１は、第１のＧＷアンテナ１４Ａを介してＰＣＩ１３Ａ（１）を用いてプライマリポート１２Ａ（１）を介して衛星２０Ａ用のクラスタ１２（ＣＡ）の第１のｅＮｏｄｅＢファーム３のＢＢＵ１２（Ａ）と通信している。これらのセル５１が重複領域５０ＡＢに入ると、これらのセル５１は、昇りゆく衛星２０ＢおよびＧＷアンテナ１４Ｂを介して、同じｅＮｏｄｅＢファーム３のＢＢＵ１２（Ａ）のセカンダリポート１２Ａ（２）とも通信するが、異なるＰＣＩ１３Ａ（２）を用いる。この時点で、ｅＮｏｄｅＢ１２（Ａ）は、セカンダリＴＲｘポート１２Ａ（２）を有効にし、第２のＧＷアンテナ１４Ｂを介し、ビーム１５を介して昇りゆく衛星２０Ｂと通信し、新たなビーム１７ｈを介してセルとも通信する。このようにして、衛星２０Ａからのビームは、サービングビーム１６ｈからサービングビーム１７ｈへのＨＯを開始することができる。

【0050】

このように、沈みゆく衛星２０Ａが下降を続け、昇りゆく衛星２０Ｂが上昇を続けると、複数のセル５１は、沈みゆくＦｏＶ５０Ａから重複領域５０ＡＢに移動し、さらに、昇りゆくＦｏＶ５０Ｂに移動する。それらが重複領域５０ＡＢに入ると、ＢＨＯ処理が実行され、複数の地上セル５１は５１ｈに変更される。ＢＨＯの本質的な部分は、昇りゆく（上昇する）衛星２０Ｂにおいては新しいターゲットとなるセルであるが、地理的には同じセル５１ｈに対して、昇りゆく衛星２０Ｂが異なるＰＣＩを持つ別の「偽のセル」を提供することである。新しいセルには、ｅＮＢファーム３内にベースバンドユニット（ＢＢＵ）と呼ばれる別のプロセスデバイスが必要となり、一般にデフォルトでは、各セルに、プライマリＴＲｘとセカンダリＴＲｘのＲＦポートを持つ２つのＢＢＵが設けられる。以下の説明では、１つのセルに２つのＴＲｘを使用するが、ｅＮＢファームの他のＢＢＵリソースを、新しいＢＨＯセル１７ｈを提供するために使用してもよい。

【0051】

例えば、ｅＮｏｄｅＢファーム３内のＢＢＵ－ｐ１２（Ａ）はセル５１にサービスを提供しており、衛星ネットワーク制御センタ（ＮＣＣ）は、５１が５１ｈになることをｅＮＢおよびＢＢＵ－ｐに通知し、それによりｅＮＢは、１２（Ａ）のｅＮｏｄｅＢのプライマリＲＦポート１２Ａ（１）に加えて、セカンダリＢＢＵ－ｓおよびＲＦポート１２Ａ（２）をターゲットセルにスイッチオンまたはターンする（向ける）。第１のアンテナ１４Ａは、依然としてＢＨＯ目的のための設定ビーム１６を搬送し、ＢＨＯプロセスにおいて１６ｈとラベル付けされ、一方、同じｅＮｏｄｅＢ１２（Ａ）のセカンダリＲＦポート１２Ａ（２）は、ターゲットビームのルート、すなわち、第２のアンテナ１４Ｂ（これは、その上昇する衛星２０Ｂを追跡する）を取得する。第２のアンテナ１４Ｂおよび上昇中の衛星２０Ｂを介し、セカンダリポート１２Ａ（２）を介してセル５１ｈ内のアクティブな複数のＵＥとの通信を開始すると、プライマリポート１２Ａ（１）および第１のアンテナ１４Ａを介した通信は停止する。それらのセルは、セカンダリＲＦポート１２Ａ（２）および第２のアンテナ１４Ｂを介してｅＮｏｄｅＢ１２（Ａ）との通信を継続し（ここで、それぞれのＢＢＵ１２（Ａ）は、ＢＢＵ１２（Ｂ）となってもよく、そして、ＢＢＵ１２（Ａ）のそれぞれのセカンダリＲＦポート１２Ａ（２）は、ＢＢＵ１２（Ｂ）のプライマリＲＦポート１２Ｂ（１）となるか、見做されてもよい）、新しい昇りゆく衛星がやってくるまでその状態が続き、新しい昇りゆく衛星が来た時点で、第１のアンテナ１４Ａおよび第１のＢＢＵ１２（Ａ）のポート１２Ａ（１）を介して、その新しい昇りゆく衛星と通信することに切り替わる。ＢＢＵ１２（Ａ）と１２（Ｂ）は、それぞれそれらのクラスタ１２（ＣＡ）と１２（ＣＢ）の信号処理ユニットの１つであり、ＧＷ追跡アンテナ１４Ａと１４Ｂと、それらのＦｏＶ内のほとんどのセルとにそれぞれ動的にサービスする処理デバイスを例示しているが、ＢＨＯセルは除かれ、各ＨＯセルに対して２つのＲＦポートがあり、したがって、ソースセルは、複数のＢＢＵに示されているように、２つのＲＦポートｐとｓとを介して１４Ａと１４Ｂの両方を同時に使用する。ＢＨＯの後、セルのＢＢＵは概念的に１２（ＣＡ）から１２（ＣＢ）に移行する。衛星がその軌道の下で異なる地上セルにサービスを提供するため、追跡ディッシュ（追跡アンテナ）にサービスを提供するＢＢＵのプール（共同体）は静的ではなく、ＧＷチャネルルーティングブロック１０はＮＣＣの監督の下でチャネルルーティング機能を実行する。ゲートウェイサイト３１におけるゲートウェイチャネルルーティングブロック１０は、ポート１２Ａ（１）、１２Ａ（２）を、それぞれビーム１６ｈ、１７ｈに、適切なアンテナ１４Ａ、１４Ｂでルーティングまたは接続し、ここで、ＧＷアンテナ１４Ｂ上のビーム１７ｈ信号は、ＧＷまたはＧＷアンテナ１４ＢのＩＱインターフェースストリーミングにおける別個の細線１２１４Ｂ（例えば、別個の細線インターフェース）として示され（または対応し）、対応するｅＮＢがそのセル５１ｈのＢＨＯを処理し始めることを意味する。

【0052】

デフォルトでは、１つのｅＮＢ（すなわち、ｅＮｏｄｅＢ）１２は２つのＲＦポートを持ち、地上波ネットワーク（ＴＮ）では１つのセル（同じＰＣＩ）の信号を送信する。ビームＨＯでは２つのポートを使用し、２つのポートのそれぞれは（１）および（２）とラベル付けされ、同じｅＮＢから信号を送信するが、２つの異なる物理セルＩＤのＰＣＩ（１３Ａ（１）、１３Ａ（２））を使用する。ただし、１つのｅＮＢからの同じセルであっても、運用上は異なるセルに関連付けられ、１つのＰＣＩが衛星２０Ｂとゲートウェイアンテナ１４Ｂとに対応する必要がある。したがって、そのビームは、昇りゆく衛星２０Ｂから導くことができ、異なるＰＣＩは、別の隣接セルが利用可能であるとＵＥをだますことになり、ＨＯ手順およびプロトコルは、１２Ａ（１）の現在のビームを１２Ａ（２）にＨＯさせるために使用することができ、それは同じｅＮＢからの同じセルであってもよく、しかしながら、２つのＧＷを介してその２つのＲＦポートを使用することで、２つの衛星は、ビームＨＯの目的のために「Ｎｃｅｌｌ」となる。

【0053】

各ｅＮＢの複数のＲＦポートは、任意のＧＷアンテナ（１４Ａまたは１４Ｂ）に切り替えることができ、図２の２つのＧＷアンテナ１４Ａ、１４Ｂに関連する項目は、それぞれＡおよびＢで区別され、１２（Ａ）は、ＧＷアンテナ１４Ａに信号を送信するｅＮＢの１つであり、１２（Ｂ）は通常、ＧＷアンテナ１４Ｂに信号を送信する別のｅＮＢである。しかしながら、ビームＨＯの間、１２Ａ（２）は、ＨＯのステップとして、ＧＷアンテナ１４Ｂへのストリーミングを開始することができ、ポート（１）と（２）とは、ＡとＢへのマッピングを開始することができ、それらは衛星／ＧＷアンテナのラベリングであり、それは、ＵＥがスムーズなＨＯを持つためのＢＨＯメカニズムの革新的な部分を反映している。

【0054】

つまり、１２（Ｂ）は、フットプリント５０Ｂ内の複数のセル５２にサービスを提供するそれらのｅＮＢを指し、ＲＦポート１２Ａ（２）は、第２のＲＦポート１２Ａ（２）を介して、フットプリント５０Ａ内のセル５１からフットプリント５０Ｂ内のセル５２への遷移中のＢＨＯセル５１ｈに対応し、ＢＨＯセル５１ｈがセル５２であると仮定する。ＲＦポート１２Ａ（１）は、フットプリント５０Ａ内のセル５１に対応し、ＧＷアンテナ１４Ａを介して通信する。ＲＦポート１２Ａ（２）は、それぞれのセル５１ｈが重複領域５０ＡＢにある場合に、ＢＨＯ用ＧＷアンテナ１４Ｂに１つずつ追加される。未変更のＵＥを取り扱うために、ＲＦポート１２Ａ（２）は、ＢＨＯ中に使用される。

【0055】

図３は、アクティブな複数のＵＥ３０、ｅＮｏｄｅＢ１２（Ａ）、およびゲートウェイチャネルルーティングブロック１０間の相互作用と、それらがＢＨＯのためにどのように協働または動作するかを示している。ＢＨＯは、スムーズでシームレスなＢＨＯを実現するために、複数のｅＮｏｄｅＢの制御下でＣＦＲＡ（Ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ Ｆｒｅｅ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ、競合のないランダムアクセス）を使用する。アイドル状態の複数のＵＥは、このようなｅＮｏｄｅＢの支援を必要としない。ＢＨＯ後、アイドル状態の複数のＵＥは前述のようにセルの再選択を行い、必要なときにＣＢＲＡ（Ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ Ｂａｓｅｄ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ、競合ベースのランダムアクセス）を使用してｅＮｏｄｅＢからサービスを受ける。

【0056】

３ＧＰＰ仕様でＣＦＲＡが複数のセル間のＵＥのＨＯのために意図しているのと同様に、矢印の図は、ＣＦＲＡが事前にスケジューリングされ、ＭＳＧ１からＭＳＧ２が、ＢＨＯ中の各ＵＥに対して適切なＴＡを持つように十分に準備され、ＨＯが完全な同期ＨＯとして実行されるように、どのような条件が形成されるかを示している。

【0057】

特定の例では、２つのＨＯビーム１６ｈおよび１７ｈをＢＨＯセル５１ｈにオーバーレイ（重複）させる場合、２つのＲＦポートのＰＣＩ値は、ＣＲＳＲＥオーバーレイを回避し、互いの干渉を最小化または低減するように選択され、２つのビームフレーム構造は、ＭＩＢ、ＳＳＳ、ＰＳＳＳＳＢ（５Ｇ用）、およびＳＩＢが重複するのを回避するために、１．５ｍｓなどの時間オフセットが与えられ、それにより、アクティブな複数のＵＥがそれらを容易に区別し、２つのセルの詳細を区別できるようになる。

【0058】

他の例では、ゲートウェイサイト３１は、例えば、ｅＮｏｄｅＢ１２（Ａ）を介して、重複エリア５０ＡＢ内のセル５１ｈ内のアクティブなユーザー機器（ＵＥ）を識別し（または重複エリア５０ＡＢ内のセル５１ｈ内にアクティブなユーザー機器（ＵＥ）が存在するか否かを判定し）、アクティブなＵＥが識別できないときは、沈みゆく衛星２０Ａから昇りゆく衛星２０Ｂへのハードビームハンドオーバを適用する（例えば、ソースビーム、例えば１６ｈをオフにすると同時に、ターゲットビーム、例えば１７ｈをオンにする）。
１つのゲートウェイサイトが同時に２つの衛星にリンク（１Ｇ２Ｓ）

【0059】

図１、図２は、１つのゲートウェイサイト３１と２つの衛星２０Ａ、２０Ｂを示している。２つの衛星２０Ａ、２０Ｂは、同じＧＷＳによってサービスされ（１Ｇ２Ｓ）、ゲートウェイサイト３１は、複数の衛星にサービスする複数のゲートウェイアンテナ（追跡ディッシュアンテナ）１４Ａ、１４Ｂを有することができる。衛星２０Ａから衛星２０ＢへのＢＨＯは、そのサービング（サービス中の）衛星２０Ａ、２０Ｂをそれぞれ追跡するために、２つのディッシュアンテナ１４Ａ、１４Ｂをそれぞれ使用することができる。ビーム１６は、衛星２０ＡのＦｏＶ（またはフットプリント）５０Ａ内の複数のセルにサービスを提供し、ビーム１７は、衛星２０ＢのＦｏＶ（またはフットプリント）５０Ｂ内の複数のセルにサービスを提供する。図示された実施形態では、各衛星（例えば、２０Ａ、２０Ｂ）は、ｅＮｏｄｅＢファーム３と通信し、各衛星が、ｅＮｏｄｅＢファーム３内の１つまたは複数のｅＮｏｄｅＢ１２（Ａ）のクラスタ、または１つまたは複数のｅＮｏｄｅＢ１２（Ｂ）のクラスタ（例えば、ＧＷアンテナ１４Ａ、１４Ｂと同位置に設置され、ＧＷＳ３１を形成する）と常に通信し、またはする必要があり、それによりＬＴＥサービスを提供し、各セルが、ｅＮｏｄｅＢのそれぞれのクラスタ内のｅＮｏｄｅＢによってサービスされる。沈みゆく衛星ＦｏＶ５０Ａ内の複数のセル５１は、衛星２０Ａが通過する間、衛星２０Ａを介してｅＮｏｄｅＢ１２（Ａ）のクラスタによってサービスが提供されている。衛星２０Ａのサービスの終了間際（それらのセルがそのＦｏＶから外れる前）に、それらのセル５１は、衛星が重複する領域５０ＡＢ上にあり、以下に説明するように、例示的なプロセスによりＢＨＯを通過することができる。

【0060】

１．ＢＨＯセルには、２つのオーバーラップビーム（重複ビーム）１６ｈと１７ｈを適用することができ、ＢＨＯセルのラベルは５１ｈとなる。

【0061】

２．サービングビーム（サービス中のビーム）１６はＨＯソーシングビーム（ＨＯ用のビーム）１６ｈに変更される。ＨＯソーシングビーム１６ｈはビーム１６とほぼ同じで、ＰＣＩ１３Ａ（１）の使用を継続するが、ビーム１６ｈの優先順位はＢＨＯ用となる。図３は、ビーム１６ｈの主な機能を示しており、ビーム１６ｈは、ＢＨＯを円滑に達成するために、対応するビーム１７ｈと協働することができる。

【0062】

３．ターゲットＨＯビーム１７ｈもビーム１６と同様であるが、代替（異なる）ＰＣＩ１３Ａ（２）を有し、同じｅＮｏｄｅＢ１２（Ａ）の別のＲＦポートから提供される。

【0063】

図２に示すように、ビーム１６ｈは、ＰＣＩ１３Ａ（１）を用いてｅＮｏｄｅＢ１２（Ａ）の１次（プライマリ）ＴＲｘポート１２Ａ（１）から通常通り供給され、ターゲットビーム１７ｈは、同じｅＮｏｄｅＢ１２（Ａ）からの新たなＨＯビームであるが、ターゲット衛星２０Ｂを介して新たなＰＣＩ１３Ａ（２）を用いて２次（セカンダリ）ＴＲｘポート１２Ａ（２）から供給される。ＨＯの後、同じＢＢＵの第２のＲＦポートからのビーム１７ｈ（セルＢＷが同じであれば、ここではｅＮｏｄｅＢのＨＯは行わず、ビームＨＯを行う。これは衛星のモビリティであり、ＵＥのモビリティ処理ではないため、同じｅＮｏｄｅＢを維持する）は、新しいターゲットビーム１７となる。さらに、同じサービング（サービス中の）ｅＮｏｄｅＢのＢＢＵは、ＢＢＵ１２（Ａ）のためにクラスタ１２（ＣＡ）を離れ、ＢＢＵ１２（Ｂ）のためにクラスタ１２（ＣＢ）に加わり、上昇する衛星２０ＢにサービングするＢＢＵの１つになることができる。ＢＨＯは、ソースＨＯビーム１６ｈによって現在カバーされているセルと同じセルにターゲットＨＯビーム１７ｈを重ねることによって達成される。セルＢＷが変更される必要がある場合、ＢＨＯは、新たに要求されたセルＢＷ（ＣＢＷ）のために構成された別のＢＢＵを使用する良い機会であり、上記の同じＣＢＷのプライマリＲＦポートおよびセカンダリＲＦポートの例は、新しいＣＢＷに適合する必要がある。しかしながら、ピンポン（ｐｉｎｇ－ｐｏｎｇ）ＰＣＩの展開とメカニズムは同じである。

【0064】

ビーム１６ｈ、１７ｈは、ダウンリンク（ＵＥ Ｒｘ）およびアップリンク（ＵＥ Ｔｘ）の両方に使用される。５０ＡＢのあるＨＯセルでは、一対のピンポンＰＣＩ１３Ａ（１）、１３Ａ（２）が２つのＴｘＲＦパスに割り当てられ、同じｅＮｏｄｅＢによって同じセル５１ｈに配信される。ＵＥは同じＰＣＩを持つセルにＨＯしないため、ＢＨＯが発生すると異なるＰＣＩが使用される。したがって、各セルは２つのＰＣＩを有し、例えば、１と４であり、ＢＨＯごとに異なるＰＣＩが存在する。あるセルのＰＣＩが１であった場合、ＨＯビームはＰＣＩが４となり、次のビームのＨＯはＰＣＩが１に戻ってもよい。このように、１つのセルのＰＣＩは、１－４－１－４－１－４のように交互になってもよく、ピンポンＰＣＩの設計により、複数のｅＮｏｄｅＢと複数のＵＥとは、ＢＨＯに対して３ＧＰＰで定義されたＨＯ手順を使用して、衛星モビリティの問題を解決できる。

【0065】

上昇する衛星からのオーバーラップ（重複）ビーム１７ｈは、１６ｈとほぼ同じであるが、ＰＣＩが異なる。最初に、オーバーラップビーム１７ｈのＰＣＩが異なるのは、ＵＥにサービスを提供するソースビーム１６ｈの指令により、衛星２０Ｂからのターゲットビームに対して、ＵＥがＣＦＲＡを行うためである。ＢＨＯビーム１６ｈおよび１７ｈは、同じｅＮｏｄｅＢから来る。ＵＥが新しいビーム１７ｈに同期すると、アクティブなＵＥはブロードキャスト情報を読み取り、適切なセルを選択する。これらのＵＥはシステム情報ブロック（ＳＩＢ）を使用して、ＰＲＡＣＨがいつどこで発生すべきかを理解する。さらに、ソースビーム１６ｈはＲＲＣ（Ｒａｄｉｏ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）のコネクション再構成（ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ＿ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）を送信し、アクティブな複数のＵＥに昇りゆく衛星５０ＢのＰＣＩでターゲットビームを測定するよう命令する。ターゲットビームのＲＳＲＰ（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ Ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ Ｐｏｗｅｒ、電波強度）とＲＳＲＱ（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ Ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ Ｑｕａｌｉｔｙ、受信品質）が測定され、ｅＮｏｄｅＢに報告されるため、ｅＮｏｄｅＢはＢＨＯの条件が正しいことを知ることができる。

【0066】

セル５１ｈのｅＮｏｄｅＢ１２（Ａ）では、ターゲット衛星２０Ｂが別のＰＣＩを持つ新しいターゲットＨＯビーム１７ｈを送出する一方、ソースＨＯビーム１６ｈ上のＴｘ信号は、ターゲットビーム１７ｈのＰＣＩをＵＥに提供して、そのＵＥが測定し、それに応じてＵＥはターゲットビーム１７ｈと同期することができる。ターゲットビーム上のＲｘは、ＣＦＲＡのランダムアクセスレスポンス（ＲＡＲ）に必要なタイミングアドバンス（ＴＡ）値をｅＮｏｄｅＢに提供する。ソース衛星のＴｘは、ＣＦＲＡのためにターゲットＰＣＩ１３Ａ（２）を複数のＵＥに送信する。複数のセルのｅＮｏｄｅＢ１２（Ａ）は、オーバーラップ領域５０ＡＢのＨＯタスクを分担して、ＨＯセル５１ｈの各々に対してこれらの処理を並行して実行することができる。ＢＨＯは、ＵＥモビリティ（の移動性）を含め、通常のｅＮｏｄｅＢのスケジューリングおよびタスクのトップにあり、複数のＵＥがそれらの間を移動するときに必要に応じて複数のビームおよび複数のセルを変更する。
１つの衛星が２つのゲートウェイサイトにリンク（１Ｓ２Ｇ）

【0067】

図２の左側に示すように、衛星２０ＡのＦｏＶは２つまたはそれ以上のＧＷのフットプリント（ＧＦＰ）を持ち、両方のＧＦＰからサービスが必要な場合、１Ｓ２ＧがＧＨＯの条件となる。ｅＮｏｄｅＢが別のゲートウェイサイト３２上にある複数のセル５３（ダッシュ線を引いたセル）にサービスを提供するために、５０Ａの第１のセル５３が衛星２０Ａからのサービスを要求し、第２のＧＷ－ＳＡＴ（ＧＷ衛星）リンク１３が必要になったときにＧＨＯが開始される。したがって、衛星２０Ａには１Ｓ２Ｇ条件が必要である。

【0068】

図５はさらに、互いにリンクされたＧＷ、および２つのＧＷＳを含むＧＨＯに関連するコアネットワークを示し、図２に示された異なるＧＷＳによってサービスされるセル５１とセル５３の間のＵＥモビリティケースを含む。
オペレーション

【0069】

複数のｅＮｏｄｅＢファームは何１０００ものセルをホストし、何１００ものｅＮｏｄｅＢが地表に固定された対応するセルにサービスを提供する。衛星は高速なので、いくつかのセルが動的に衛星フットプリントに入ってくる一方で、他のセルが動的に衛星フットプリントから出ていく。つまり、衛星にサービスを提供するＧＷＳは、衛星の移動に伴ってｅＮｏｄｅＢのクラスタを変更し、複数のｅＮｏｄｅＢはＧＷ－衛星リンクも変更する。このような動的なセル変更の課題に対応するために、場合によっては、ｅＮｏｄｅＢのファームハードウェア上で実行されるｅＮｏｄｅＢソフトウェアは他のハードウェア（ＨＷ）にフロートする必要があり、そのハードウェアは数１００ｋｍ離れ（ＧＷＳダイバーシティ設計の場合）、ＧＷＳとそのｅＮｏｄｅＢファームハードウェアが、セルにサービスを提供するソフトウェアに対して最適な構成（または適切な構成）であるときにｅＮｏｄｅＢのミラーイメージを迅速に取り込んでもよい。例えば、ＧＷＳダイバーシティ設計（ＧＷＳの多様性のある設計）では、２つのＧＷＳが数１００ｋｍ離れていてもよく、冗長サイトがＧＷＳのミラーリングを迅速に実行することで、ユーザーエクスペリエンスを向上させることができる。どの固定セルも、異なるホスト上で動作する固定セル用のソフトウェアのコンテキストを維持しながら、どのＧＷＳロケーションのどのｅＮｏｄｅＢハードウェアでもサービスを提供することができ、これをここではｅＮｏｄｅＢミラーリングと称する。一部の例では、固定セルにサービスを提供するためのｅＮｏｄｅＢハードウェアを、第１のｅＮｏｄｅＢハードウェアから第２のｅＮｏｄｅＢハードウェアに変更でき、ソフトウェアのコンテキストは第１のｅＮｏｄｅＢハードウェアから第２のｅＮｏｄｅＢハードウェアに移動できる。コアネットワークは、サービングｅＮＢの変更に応じて、ページングやシステム情報を配信するために、対応する変更を行う必要がある。これは、特定の例外的な場合に特に有効である。

【0070】

ｅＮＢのＨＷを二重化せずにＧＷＳの多様性（ダイバーシティ）を利用するもう１つの方法は、ＧＷＳ間の長距離フロントホールファイバーリンクを使用することである。これは安価なオプションであるが、ファイバーＴＲｘの遅延を計算する必要があり、通常、ファイバーリンクが設定され、期待通りに動作すれば、遅延は固定され安定する。

【0071】

図３を参照すると、システムの動作（処理）２００が示されており、具体的には、複数のＵＥ３０において、それらのサービングｅＮｏｄｅＢ１２（Ａ）、およびゲートウェイチャネルルーティングブロック１０を含む関連するサービングゲートウェイにおける動作（処理）が示されている。ＢＨＯは、１つのｅＮｏｄｅＢ１２（Ａ）によってサービスされるアクティブセルで始まり、アクティブな複数のＵＥ３０は、ＤＬおよびＵＬ用のＧＷアンテナ１４ＡのＩＱストリーミングでサービスを取得し、衛星２０Ａは、そのＦｏＶ内の５１のような全てのセルを追跡する。すなわち、ステップ２６０で、ゲートウェイ１０は、１つまたは複数またはすべてのＧＷＳ上で、それらのｅＮｏｄｅＢおよび衛星への接続を確立する。１つのＧＷＳ（例えば３１、３２）は、来るべき衛星および関連するＧＷが、いつでも任意の衛星との必要なリンクの準備ができていることを知っているか、または認識しており、ＧＨＯのニーズを満たす。これは、事前にスケジューリングされ、複数のＧＷＳと複数の衛星の経路の位置に関連している。ステップ２６２で、ＧＷ（例えば、ＧＷチャネルルーティングブロック１０）は、セル５１、５２、５３に対して遅延補償（または遅延正規化）およびドップラー補償を実行し、衛星２０Ａ、２０Ｂによって引き起こされる遅延変動およびドップラー効果がｅＮｏｄｅＢで処理する要因でなくなるようにする、すなわち、各セルの中心に対して遅延およびドップラーを補償して、例えば、動的にゼロに近い差分遅延およびドップラーを提供する。この補正（補償）はセル中心に対して行われ、セルの端では残留遅延とドップラー効果はＵＥの引き込み範囲（同調範囲）内であり、ＬＴＥサービスを受けることができる。いくつかの例では、ＧＷ（例えばＧＷ１０）は、セル中心においてＵＥがそのタイミングアドバンス（ＴＡ）を中間点（すなわち、ミッドポイント）のタイミングアドバンス（ＴＡ）値と等しくなるように、遅延正規化を実行するように構成されてもよい。すなわち、例えば、セル中心（例えば、ビーム中心）において、ＵＥは、そのタイミングアドバンスを、ＴＡ値の範囲の中点値である中間のタイミングアドバンス（ＴＡ）値と等しくなるようにすることができる。

【0072】

ステップ２２０でアクティブセルが重複領域５０ＡＢに入ると、衛星通信システムはｅＮｏｄｅＢにＢＨＯを開始するように伝える（または指示する）。例えば、ｅＮｏｄｅＢは、アクティブセルが重複領域５０ＡＢに入ったときに、サットコムシステム（衛星通信システム）から送信された開始指示信号を受信したことに応答して、ＢＨＯを開始してもよい。ステップ２２２および２６４は、ＩＱストリームを正しい衛星と正しいＧＷに切り替えるためのサブフレームごとの調整のためのｅＮｏｄｅＢおよびＧＷのハンドシェイク信号および動作である。

【0073】

ある時点で、セル５１は重複領域５０ＡＢ、つまり２つの衛星５０Ａ、５０ＢのＦｏＶ（またはフットプリント）の重複領域にある。ＢＨＯはオンであり、セルはＢＨＯセル５１ｈとなる。ＢＨＯはエリア５０ＡＢで起こらなければならない。全てのアクティブなＵＥを沈みゆく衛星のビーム１６から昇りゆく衛星のビーム１７に移動させるプロセスが開始される。この時点で、ゲートウェイ１０およびｅＮｏｄｅＢ１２は、ステップ２６４で、ビーム１６を１６ｈおよび１７ｈに変更してビームハンドオーバーを開始することを通知され、ｅＮｏｄｅＢがＢＨＯ機能を実行することになる。ステップ２２２、２６６で、ｅＮｏｄｅＢ１２（Ａ）とゲートウェイ１０は、ｅＮｏｄｅＢ１２（Ａ）の２番目の（セカンド）ＲＦポート１２Ａ（２）をビーム１７ｈのためにオンに切り替え、１６ｈは１６と同じままで、新たに追加されたビーム１７ｈの処理を開始する。２０Ａから２０ＢへのＢＨＯが終了し、両衛星（２０Ａ、２０Ｂ）がその上空を周回しているが、セル５１ｈは、もはや沈みゆく衛星２０ＡのＦｏＶ５０Ａには含まれず、昇りゆく（上昇中の）衛星２０ＢのＦｏＶ５０Ｂに含まれる。したがって、セル５１ｈは、上昇中の衛星２０Ｂの配下に新たに追加されたセルであり、衛星２０Ｂの配下のセル５２と同様になり、ビーム１７ｈはビーム１７に変更される。

【0074】

ＢＨＯの手順を以下に示す。目的のＴＲｘビーム１７ｈをビームＨＯセル５１ｈに送出する。ＧＷＳ３１は、余分なＲＦポート１２Ａ（２）の中間周波数（ＩＦ）信号を用いて、衛星２０Ｂ用のＧＷ－衛星リンク１５にマッピングし、新たなビーム１７ｈを供給し、セル５１ｈにオーバーレイ（重複）するようにする。セル５１ｈ（両方の衛星２０Ａ、２０Ｂの重複領域５０ＡＢ内）は、ソース衛星２０Ａからのビーム１６ｈとターゲット衛星２０Ｂからのビーム１７ｈの２つを持ち、アクティブなＵＥ（ＲＲＣ＿ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ状態）がターゲットビーム１７ｈでＢＨＯ手順（コマンドまたはステップ２２６）がｅＮｏｄｅＢから開始されることを把握する。ＲＲＣには、アイドル中、切断された、および接続された、の３つの状態がある。接続されている場合は、基本的にｅＮｏｄｅＢとＵＥ間の接続が確立され、ＵＥにサービスを提供する準備が整っていることを意味する。ＵＥが一定期間、サービスを受ける必要がない場合、非アクティブの時間が経過してＵＥはアイドル状態になり、ｅＮｏｄｅＢはそのＵＥの複数の無線リソース（複数のＲＲ）のサービス予約を行う（すなわち、その無線リソースは他のアクティブなＵＥに割り当てられる）。

【0075】

ソースビーム１６ｈとターゲットビーム１７ｈは、地上に固定された同一の物理セル５１ｈに、２つの異なるＰＣＩ１３Ａ（１）と１３Ａ（２）とをそれぞれに用いて重ね合わされる（オーバーレイされる）。したがって、セル５１ｈ内の複数のＵＥ３０は、ビーム１６ｈおよび１７ｈを２つの異なるセルに対応するものとして認識することができ、ＰＣＩを交互に使用することによって衛星ＢＨＯを実現することができる。ｅＮｏｄｅＢの２つのＲＦポート１２Ａ（１）、１２Ａ（２）は、２つの衛星２０Ａ、２０Ｂから２つのＲＦ経路１６ｈ、１７ｈを介してセル５１ｈにピンポンＰＣＩを配信する。

【0076】

ゲートウェイ１０は、ｅＮｏｄｅＢと連携して、ステップ２６０から２６６の間の適切なタイミングで、これらのＲＦ経路をルーティングまたは切り替える。ステップ２２４のＴＲｘ動作により、衛星ＢＨＯが円滑に開始され、ｅＮｏｄｅＢの制御下で図３のステップにより良好なユーザー体験（ユーザーエクスペリエンス）が維持される。いくつかの例では、ステップ２２４のＴＲｘアクションは、新しいＰＣＩを送信すること、およびＢＨＯスケジューリングに対するＵＥの応答を受信することを含んでもよい。複数のＵＥがビーム１７ｈに完全にＨＯされ、ＢＨＯが終了し、それらのＵＥが衛星２０Ｂのサービス下にあるか、または衛星２０Ｂのサービス下のセルの１つに含まれると、サービス中のビームはビーム１７の１つとなる。ＢＢＵは、同じＣＢＷに対して同じものであることに変わりはないが、ＧＷＳ３１の異なるＣＢＷに対して（例えば、ハードウェア的に）異なるものであってもよく、概念的にクラスタ１２（ＣＡ）からクラスタ１２（ＣＢ）に変更され、それに応じて、ｅＮｏｄｅＢ（またはそのラベリング）は、ｅＮｏｄｅＢ１２（Ａ）からｅＮｏｄｅＢ１２（Ｂ）に変更されてもよい。衛星は、重複領域がセル５１ｈを残して前進し、そのセルがセル５２の１つになる前に、衛星２０Ａから衛星２０Ｂに変更される。５０ＡＢのすべてのセルは、サービス中のｅＮｏｄｅＢと並行してこのＢＨＯ手順を実行するが、そのための十分な時間（多くの秒数）はある（衛星コンステレーションの設計によって十分な時間があるはずである）。

【0077】

また、図３において、ｅＮｏｄｅＢ１２（Ａ）は、ソースｅＮｏｄｅＢとして、ＰＣＩの準備と共に開始し、ステップ２２２でハンドオーバーが開始する。さらに、ステップ２２４において、ｅＮｏｄｅＢ１２（Ａ）は、１つのＲＦポート１２Ａ（１）上でソースセルＰＣＩ１３Ａ（１）（例えば、値は１）を使用し、別のＲＦポート１２Ａ（２）を準備し、別のＰＣＩ１３Ａ（２）を送信する。

【0078】

アクティブな複数のＵＥ３０側では、それらのＵＥ３０は複数のＴＮセルの複数のＵＥと同様にサービスを開始する。ステップ２０５は、ＢＨＯおよびＧＨＯに関するＵＥの一般的な開始点を示す。ステップ２２６でｅＮｏｄｅＢは、ステップ２１０で示すように、ＲＲＣ＿ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ状態の複数のＵＥのスケジューリングを開始し、ＵＥにターゲットビームＰＣＩ１３Ａ（２）を見つけてＢＨＯの測定を報告するように伝達または指示する。

【0079】

複数（Ｍ個）のＵＥは、さらに測定レポート２１２を送信する（効率化のために複数のＵＥをスケジューリングすることができる）。クラスタ１２（ＣＡ）内のＢＨＯのｅＮｏｄｅＢ１２（Ａ）は測定レポートを受信し、ビーム１７ｈがＨＯ条件を満たし、引き継ぎを行うのに適した状態であることを知る。同時に、ＵＬ信号２１２（例えば、測定レポート）により、ｅＮｏｄｅＢ１２（Ａ）は、ステップ２３０において、（ＷＲＴ）ビーム１７ｈに関してバッチ内のＭ個のＵＥの各々の新しいＲＦパスＴＡを取得することができる。次に、ｅＮｏｄｅＢ１２（Ａ）は、ビーム１６ｈ上で進行中のユーザープレーンのトラフィックを一時停止し、ＢＨＯのコンテンションフリーランダムアクセス（無競合ランダムアクセス、ＣＦＲＡ）のためのプリアンブル（前文）を割り当てる。次に、ＢＨＯのｅＮｏｄｅＢは、ステップ２３２において、Ｍ個のＣＦＲＡのプリアンブルを、Ｍ個のＵＥ３０に送信し、複数のＣＦＲＡがビーム１７ｈに発生し、ｅＮｏｄｅＢが、割り当てられたプリアンブルによって各ＵＥを知るか、または認識することができる。ステップ２３４で、ＢＨＯの複数のｅＮｏｄｅＢ１２（Ａ）は、また、バッチ中のすべてのＵＥについて正しいＴＡを有するＲＡＲを準備し、２３６でスケジュールされたように、ＭＳＧ１を取得する前にそれらを送信する。ハンドオーバービーム１７ｈのＢＨＯの複数のＵＥの複数のＴＡを取得する方法は、沈みゆく衛星のサービス中のビームの複数のＴＡに基づく。これらの２つのビームは両方とも同じｅＮＢのベースバンド信号処理ユニットによって処理され、ＵＬグラントコマンドによってどのＵＥに対するどのＲＢであるかを知ることができ、それらのＲＢの２つの受信信号を相関させることによって、ＣＦＲＡでＲＡＣＨを待つことなく、昇りゆく衛星のビームの新しいＴＡを事前に計算することができ、事前にＲＡＲ（ＭＳＧ２）を送信し、ＭＳＧ２に対するＵＥの予定（予想）に合わせることができる。ＴＡに新たなエラーが発生した場合、ＭＳＧ２の後に受信されるＭＳＧ１からＴＡの変更を追跡できる。これは、多くのアクティブなＵＥが数分ごとにＢＨＯを通過する場合の課題である、ＢＨＯの速度を解決するための重要な革新的追加機能である。

【0080】

ステップ２１４において、複数のＵＥ３０は、信号２３２に応答して、ＰＲＡＣＨのためにビーム１７ｈにＣＦＲＡを含むＭＳＧ１を送信し（例えば、仕様で定義された手順で）、ＵＥ３０がソースＨＯビーム１６ｈからターゲットＨＯビーム１７ｈに移動しようとしていることをｅＮｏｄｅＢ１２（Ａ）に通知する。プリアンブルが使用されるか、または含まれており、ビーム１７ｈが複数のＵＥ３０を識別および区別するのを助ける。したがって、複数のＵＥ３０は、ステップ２１６において、Ｍ個のＭＳＧ１のＣＦＲＡをクラスタ１２（ＣＡ）のｅＮｏｄｅＢ１２（Ａ）に送信する。さらに、クラスタ１２（ＣＡ）のｅＮｏｄｅＢ１２（Ａ）は、ステップ２３６で、Ｍ個のＭＳＧ２のＲＡＲを複数のＵＥ３０に送信する。

【0081】

ＭＳＧ２に応答して、ステップ２１８において、Ｍ個のＵＥ３０は、ビーム１７で使用する新しいＴＡを知るか、または識別し、ユーザプレーン（すなわち、データトラフィック）が再開される。そして、ＭＳＧ１に応答して、ステップ２４０において、Ｍ個のＵＥのユーザプレーン（ＢＨＯのｅＮｏｄｅＢ１２（Ａ）共に）は、ＰＣＩ１３Ａ（２）（値が４）で再開され、次のＢＨＯは、ＰＣＩ１３Ａ（１）（値が１）を使用し、このセルＰＣＩは、次の昇りゆく衛星がサービスを受けるときに、周期的に、例えば、数分ごとに［１，４，１，４・・・］と変更される。

【0082】

さらに、ステップ２３８において、ｅＮｏｄｅＢ１２（Ａ）は、全てのＲＲＣで接続された（ＲＲＣ＿ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）ＵＥのＨＯが終了すると、セルＨＯ状態の更新をゲートウェイ１０に送信する。次に、ゲートウェイ１０は、ＢＨＯのためのＰＣＩ１３Ａ（１）を有するｅＮｏｄｅＢのＲＦポート１２Ａ（１）をオフにし、衛星２０Ｂのサービス下で進行中のユーザプレーンのためのＲＦポート１２Ａ（２）およびＰＣＩ１３Ａ（２）を使用する。２つのＧＷアンテナ１４Ａ、１４Ｂおよび２つの衛星２０Ａ、２０Ｂを介した２つのＲＦポート１２Ａ（１）、１２Ａ（２）からの共存するビーム１６ｈ、１７ｈにより、ＢＨＯの信頼性が向上し、一部のＵＥについてＣＦＲＡが失敗した場合、スケジュールされたすべてのＣＦＲＡが正常に処理されるまで、上記の手順を繰り返すことができる。ステップ２３８から、ｅＮｏｄｅＢおよびＧＷＳインターフェースの制御チャネルを介して、２つの重複するビームの後ろにある複数のＢＢＵは、すべてのアクティブなＵＥが新しいビーム１７ｈ／１７にＨＯされ、古いビーム１６／１６ｈを持つ必要がないことを知り、ステップ２６８でそれらを終了する。また、ｅＮｏｄｅＢは古いポートからの信号の送信を停止する。これによりＢＨＯが終了し、ＢＨＯのｅＮｏｄｅＢは、ステップ２４２および２７０で、クラスタ１２（ＣＢ）内のｅＮｏｄｅＢ１２（Ｂ）としてｅＮｏｄｅＢファームおよびＧＷＳに登録され、ステップ２７２で衛星２０Ｂを介した通常通りのユーザプレーンのトラフィックデータ処理に戻る。いくつかの例では、ｅＮｏｄｅＢは、衛星通信システムから送信された終了指示信号を受信したことに応答して、ＢＨＯを終了することができる。

【0083】

各ＬＥＯ衛星は、それらのサービス中のＧＷやｅＮｏｄｅＢと共に初期化から初めるかによるが、そのＦｏＶ内のセルに対してサービスを提供できることは言及する価値がある。１つのＬＥＯ衛星は、サービスを提供する複数のセルと常に一定の相対的な移動があるため、既存の複数のセルを追跡するために常にビームをステアリングするだけでなく、複数のセルがそのＦｏＶに入ってきたり、出ていくときに、常に近隣の衛星との間でＢＨＯを行う。図３のステップ２４４は、衛星－セルダイナミクスの処理における全体的な進行中の手順を示している。各衛星は、ＢＨＯのポイントオブビュー（ＰｏＶ）から見て、同時にソースでありターゲットであり、ｅＮｏｄｅＢおよびＧＷＳの切替と協調して、古いビームを放棄し、新しいビームを開始する。
赤道上の７００ｋｍのＬＥＯの１８のＳｅ２０用のＧＷｅ１０

【0084】

図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を参照すると、ＧＷＳと衛星との密度が十分であることが望ましい。そこで、ＢＨＯとＧＨＯとについて、ここでは、本開示の非限定的な例示として３つのケースを考える。図４（ａ）は、１Ｇ１Ｓ（１つのゲートウェイ、１つの衛星）シナリオを表している。この場合、１つの衛星は１つのゲートウェイにしか接続できない。図４（ｂ）は、２つの衛星が同時に１つのゲートウェイ局に接続できる１Ｇ２Ｓの場合を表す。

【0085】

図４（ｃ）は、２Ｇ１Ｓを示しており、例えば衛星が広い国を通過する場合、ゲートウェイＨＯ（ＧＨＯ）を実現するために２つのゲートウェイが１つの衛星に接続される。ｅＮｏｄｅＢファームは各ゲートウェイに配置されるか、ゲートウェイ間のデータセンターに配置され、雨などの状況に対応するＧＷＳダイバーシティ（ＧＷＳの多様性）を可能にする。これを実現するために、両方のＧＷの両方のＧＷＳ（または両方のＧＷ）は、高帯域幅のＣＰＲＩまたはｅＣＰＲＩファイバーリンク（フロントホール）を介して接続され、２つのＧＷＳに必要とされる両方のゲートウェイの数１００セルのＤＬおよびＵＬのＩＱデータを渡す。そうしないと、２つのＧＷＳの間にある複数のセルは、それらのセルにサービスを提供するために、両方のＧＷサイトに重複したｅＮｏｄｅＢが必要になる。

【0086】

衛星が重複する領域では、ＣＵおよびＤＵの再ルーティングの手配に加え、アクティブな複数のＵＥ、ＢＨＯの複数のビーム、衛星、ＧＷＳ、ｅＮｏｄｅＢ、ＢＨＯのスケジューリング、昇りゆく衛星およびＧＷＳの異なる複数のｅＮｏｄｅＢの、ターゲットセルに対する複数のＵＥのＴＡを通過するＧＷＳ間ｅＮｏｄｅＢゲートウェイ相互接続リンク（Ｘ２など）を使用したアクションアライメントが必要である。ＧＷＳ間の１０～１５ｍｓのゲートウェイ相互接続リンク（ＧＩＬ）の遅延は遅延正規化の一部として考慮され、事前スケジューリングが行われ、ＵＥは新しいＤＬフレームを認識できる。システムは主な時間遅延を補正し、ＴＡはセル内のＵＥの位置に関連する残余部分を処理する。Ｘ２はＬＴＥで一般的に使用されており、ここではＧＩＬの例として使用される。ＧＩＬはゲートウェイ間の通信を可能にし、ハンドオーバーのケースをサポートする。

【0087】

図４（ｂ）は１Ｇ２Ｓの場合を示しており、衛星は、例えば図２に示したような、同じＧＷＳを維持したままビームＨＯする。ＨＯスキームでは、標準的な３ＧＰＰ手順でＵＥのモビリティＨＯのニーズを実現するために、ＵＥのＨＯ手順のゲートウェイ相互接続リンクｅＮｏｄｅＢリンクに２つの単純な情報要素（ＩＥ）を導入する。この２つの重要な変更点は、セルｅＮｏｄｅＢの２つのＲＦポートに対するピンポンＰＣＩである。

【0088】

本開示のＢＨＯの実施形態（または例）は、ＰＣＩを偽造することによって、ＢＨＯが各ＵＥに対する標準的なＵＥのＨＯイベントに変わることを含み、これにより、通常のＵＥは、どの衛星およびゲートウェイがそれにサービスを提供しているかを気にする必要がなく、ｅＮｏｄｅＢにおいても同様である。この手順により、複数のＵＥおよび基地局に対する衛星ＲＡＮの要件が大幅に簡素化され、衛星の複雑さがＲＡＮの複数の当事者の両方に対してトランスパレント（透過的、例えば、完全にトランスパレント）になり、すべての通常の電話が衛星電話（例えば、衛星と通信できる衛星電話）に変わり、トランスパレントな衛星が有効になり、変更された基地局の低ＰＨＹ（すなわち、下層の物理層）および変更されていない標準の３ＧＰＰ準拠の複数のＵＥと直接通信できる。いくつかの例では、基地局は衛星ＲＡＮと連携する機能を実装するように構成される。実際のところセルを変更するわけではないので、コアネットワークはデータフローを流用する必要がなく、現実的なセルＨＯも発生せず、システムに余分な負荷もかからない。

【0089】

このような変更は、システムアーキテクチャの初見としては、２つのセル間のハンドオーバーとして扱うことができ、余分なハードウェアを追加することなく、１つのセルの２つのＲＦポートを使用して行うことができることには言及する価値がある。デフォルトでは、各セルに２つのＲＦポートが用意されているため、ＢＨＯを実行する複数のＵＥのＭＩＭＯ動作は、ＢＨＯのために数フレーム中断し、ＢＨＯ後にＭＩＭＯが再開される。

【0090】

上記の機能は、基地局（２ＧではＢＴＳ、４ＧではｅＮＢ、５ＧではｇＮＢ）で必要となるＳＷの変更である。ＢＨＯ手順に関連するＳＷの変更に加えて、一般的な衛星ＲＡＮのＳＷの変更もある。ＢＨＯに関する主なベースラインの変更を簡単にまとめると、以下の通りである：
１．フィーダーリンクとサービスリンクのＲＦパスは１０００ｋｍ以上あるため、ＤＬ信号とＵＬ信号に余分な遅延が発生するが、適当な値に正規化することが可能であり、その遅延関数は上述した通りである。これは基地局のＲｘに影響を与えるが、システム構成では既知であるため、衛星ＲＡＮ基地局のＲｘスケジューリングはこのような遅延を考慮して変更される。
２．ＬＴＥのＰＲＡＣＨのように時間に敏感な手続き（プロシージャ）では、ＣＦＲＡを可能な限り使用し（本開示の説明を参照）、ＣＢＲＡが最初のランダムアクセスに使用され、ＵＥの要求に合致するような高い確率の、先制するＭＳＧ２のセットが必要であり、ＣＢＲＡの限定されたプレアンブルの使用を含めることにより、複数のＰＲＡＣＨを送る前にＴＡを予想することができ、２Ｇについて、これはＲｘ時間を調整するために必要となる。
３．長いラウンドトリップタイム（ＲＴＴ）に敏感なタイマーを持つシステム構成はすべて、より多くのＲＴＴに耐えられるように変更する必要がある。
４．ＣＮは、１つの地理的セルに対して２つのセルを収容するために変更し、２つの同じパラメータセットを、２つのＰＣＩに対して割り当てられるようにし、実際にＢＢＵが変更されない場合はユーザーデータの出力先が変更されないようにする。ＣＮは、各リアルセルに対して追加の偽のセルが存在するという事実を理解している。

【0091】

図４ａ、図４ｂ、図４ｃは、それぞれ１Ｇ１Ｓ、１Ｇ２Ｓ、２Ｇ１Ｓで実施されるシステムのケースを示している。それぞれ異なるケースに適している。ただし、ゲートウェイ間の情報は、衛星を経由せず、ＧＩＬを経由して流れる。これは、衛星間中継をなくし、その地域のデータセキュリティ法規に抵触しないようにするためである。図４（ａ）の１Ｇ１Ｓ期間やケースでは、ビームＨＯは不要である。例えば、衛星のＦｏＶが、サービスを提供する必要がある地域よりも遥かに大きい場合、１Ｓは、地域を完全にカバーすることができる。より具体的な例として、英国や日本のような島国は、ある期間、１つの衛星のＦｏＶでカバーすることができる。しかしながら、その地域がＦｏＶの端に近い場合、サービスを継続するためにはＢＨＯが必要となるため、図４（ｂ）の１Ｇ２Ｓが必要となる場合がある。ＦｏＶエッジがカバーする領域に近づくと、このエッジ上のセルを別の衛星が引き継ぐ必要があるため、１Ｓ１Ｇは終了して１Ｇ２Ｓに遷移する。図４（ｃ）は、次の瞬間または別のケースを示している。また、衛星がそのＦｏＶ内を飛行する際に、新しいセルをカバーする必要がある。新しいセルをホストするＧＷＳは、追加的なサービスを提供するために１Ｓ２Ｇを必要とする。したがって、１Ｇ１Ｓは一時的なものであり、例えば１Ｇ２Ｓや１Ｓ２Ｇが続くことになる。
バックホーリング（Ｂａｃｋｈａｕｌｉｎｇ、返送）

【0092】

図５（ａ）、図５（ｂ）、図５（ｃ）を参照すると、ゲートウェイ相互接続リンクのバックホーリング（返送）が示されており、ゲートウェイ相互接続リンク（例えば、ゲートウェイ間リンク）は、ＬＴＥ無線アクセスネットワークによって導入されるインターフェースの１つのタイプである。ここで、バックホーリングとは、コアネットワークへの接続性を意味し、基本的にＵＥからどこにトラフィックが行くか、どこからＵＥへトラフィックが来るかである。ＧＩＬは、隣接する複数のｅＮｏｄｅＢをピアツーピアで接続し、ＵＥのモビリティハンドオーバー（ＵＥがセルをまたいで移動することによる従来のＴＮセルＨＯ）を支援し、無線リソースを迅速に調整する手段を提供する。ゲートウェイ相互接続リンクは、ｅＮｏｄｅＢ間の専用の物理接続を必要としない。ゲートウェイ相互接続リンクは、既存のＩＰトランスポートネットワークを通過できる論理インターフェースである。ゲートウェイ相互接続リンクはＬ３ルーティングを必要としない。可能な場合、スイッチングを使用することができ、より高いパフォーマンスを得るためにはスイッチングが望ましい。

【0093】

ゲートウェイ相互接続リンクインターフェースは、ＴＮ（Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ、地球上のネットワーク）内のすべてのｅＮｏｄｅＢ間で必要とされるものではなく、ＮＴＮビームＨＯは、ターゲットの複数のＵＥの情報を渡すために、近隣の複数のＧＷＳのｅＮｏｄｅＢゲートウェイ相互接続リンクのためのゲートウェイ相互接続リンクを必要とする。ｅＮｏｄｅＢファーム間のゲートウェイ相互接続リンクの明確化が必要であり、開始される。

【0094】

ゲートウェイ相互接続リンクインターフェースは、隣接する複数のｅＮｏｄｅＢ間（すなわち、１Ｇ２Ｓ＋１Ｇ１Ｓ＋１Ｇ２Ｓにおいてカバーするエリアが重複する複数のセルを制御するもの）でのみ必要となる。ハンドオーバーが発生したり、干渉の調整が必要になるのは、隣接するものの間だけである。

【0095】

図５（ａ）、図５（ｂ）、図５（ｃ）は、１つの衛星によってサービスを提供される２つのセル間のＵＥモビリティハンドオーバーのケースを示しているが、ソースセルおよびターゲットセルは、それぞれ２つのゲートウェイによってサービスが提供される。コアネットワーク３５は、このようなアクティブＵＥセルハンドオーバーにおいて、ＧＷＳ３１のソースｅＮＢからＧＷＳ３２のターゲットｅＮＢへのユーザデータフローを処理する必要がある。

【0096】

幾つかの例では、ゲートウェイサイトのハンドオーバーがセル粒度で行われ、または実行され、１つのセルが１つのＧＷＳに関連付けられ、衛星が軌道周回中に１つのゲートウェイカバレッジエリア（または１つのゲートウェイサイトカバレッジエリア）から別のゲートウェイカバレッジエリアに移動する。複数の衛星は、１Ｇ２Ｓ状態（図２を参照）において、ソース衛星２０Ａからターゲット衛星２０Ｂに通信を転送（またはスイッチ）することができ、および／または、ゲートウェイアンテナ１１Ｂおよび１４Ａがそれぞれ２つのＧＷＳ３２、３１に属する１Ｓ２Ｇ状態においては、衛星２０Ａに対して、ゲートウェイサイト３１のゲートウェイアンテナ１４Ａからゲートウェイサイト３２のゲートウェイアンテナ１１Ｂに通信を転送することができる。したがって、ＧＨＯはＢＨＯに埋め込まれ、ソフトＨＯはＢＨＯに適用され、ＧＨＯは、ＵＥの粒度で、遥かに長い時間（何秒）をかけて、各アクティブＵＥのシームレスＨＯを含め、ｅＮＢの制御下で１つずつ、それぞれのセルで並列に実行される。ＧＨＯは衛星の機能であり、衛星（例えば、図２の２０Ａ）が１つのＧＷＳ上を通り過ぎると、別のＧＷＳがその衛星にサービスを提供し、それが次々と、自然に、多くのＢＨＯと共に発生する。

【0097】

すなわち、ＧＨＯはＢＨＯの粒度で行われる。ある１つのＧＷＳからのすべてのビームが衛星（例えば、図２の２０Ａ）から別の衛星（例えば、図２の２０Ｂ）に移動されると、衛星（例えば、２０Ａ）は、新しいセルを別のＧＷＳ（例えば、３２）に取り込むためのリソースの余裕ができる。ＢＨＯおよびＧＨＯは共にアクティブなＵＥそれぞれにおいて「ブレークする前に行われる」ものである。ｅＮｏｄｅＢは、１７ｈが引き継いだときにのみ１６ｈをオフにし、さらに重要なことに、ＢＨＯはセルのｅＮＢを変更しないため、すべてのアクティブなＵＥのコンテキストが保持され、必要に応じてシームレスに有効になり、ＢＨＯの前後で同じｅＮＢであるため、１７ｈから１７への移行が非常にスムーズに行われる（例えば、図２に示すＢＨＯ）。

【0098】

衛星のフットプリントは前縁と後縁とを有する。ＢＨＯは２つの半円のエッジで起こる。衛星の前縁は、衛星の前にいる別の衛星がそのセルを、その衛星にＨＯすることで、新しいセルを獲得することができる。衛星の後方のエッジは、その衛星がそのセルを後方の別の衛星にＨＯすることにより、セルを手放すことができる。これらの縁（エッジ）は一般的に仰角２０度以上で定義されるが、必要であれば仰角の低い複数のセルをカバーするように拡張してもよい。

【0099】

いくつかの例では、ＧＷＳはフットプリントも持ち、それはそのＦｏＶよりも小さいか、あるいは遥かに小さくてもよい。ＧＷＳのＦｏＶとは、ＧＷＳがカバーまたは到達できる領域を意味する。しかしながら、オペレータは、通常、コストを節約するために、ＦｏＶのすべての部分ではなく、ＦｏＶのいくつかの部分をカバーするように選択または設定することができる（ただし、可能である）。オペレータがＧＷＳのｅＮＢにＦｏＶをカバーまたは到達するように割り当てる領域がフットプリントと呼ばれ、ＧＷＳが到達できるだけでなく、その「ｆｏｏｔ、（足、歩兵）」を持つ領域でもある。

【0100】

ＧＨＯプロセスの１つは、前述したように、図２に示すように、セル５１からセル５３へのＵＥの移動（モビリティ）のためのものである。これは、準備（図５（ａ））、実行（図５（ｂ））、および完了（図５（ｃ））の３つのフェーズを有する。準備フェーズ（図５（ａ））の間、ＵＥ３０は、ＧＷＳ３１内のソースｅＮｏｄｅＢに接続され、そこからコアネットワーク３５（例えば、コアは複数のノードによって形成され、これらのノードは、モビリティ管理、認証、セッション管理、ベアラ（運搬）の設定、および異なるＱｏＳの適用などの複数の機能を提供する）に接続される。ある時点で、ＵＥが、ターゲットｅＮｏｄｅＢがＧＷＳ３２内にあるセル５３に移動すると、ｅＮｏｄｅＢはビームＨＯのハンドオーバー通知を受信する。実行フェーズ（図５（ｂ））では、ＵＥ３０はＧＷＳ３２内のターゲットｅＮｏｄｅＢに接続されるが、トラフィックはゲートウェイ相互接続リンク（フォワードリンク）３４を介してソースＧＷＳ３１にルーティングされ、その後コア３５にルーティングされる。最後に、完了フェーズ（図５（ｃ））では、ＵＥ３０はターゲットＧＷＳｅＮｏｄｅＢ３２に接続され、そこからコア３５に接続される。このように、衛星２０とコア３５との間の通信は、最初は、ソースゲートウェイサイトのＧＷＳ３１のｅＮｏｄｅＢを介して行われ、ターゲットゲートウェイサイトのＧＷＳ３２のｅＮｏｄｅＢに転送される。

【0101】

図示の実施形態では、ゲートウェイ（またはゲートウェイサイト）は、ｅＮｏｄｅＢ１２など、本発明に従って様々な機能および動作を実行する処理デバイスを含むことができる。処理デバイスは、例えば、コンピュータ、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などのコンピューティングデバイスとすることができる。処理デバイスは、例えば、有線もしくは無線通信リンク、および／またはアナログもしくはデジタルメモリもしくはデータベースなどの記憶デバイス（複数可）を含む多種多様なコンポーネントもしくはサブシステムのうちの１つ以上を備えることができる。本発明で利用されるシステム、プロセス、および／またはデータのすべてまたは一部は、記憶装置上に格納されるか、または記憶装置から読み出され得る。処理装置は、記憶装置上に記憶され得るソフトウェアを実行することができる。別段の記載がない限り、プロセスは、好ましくは、プロセッサによって実質的にリアルタイムで遅延なく自動的に実施される。本開示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を使用して実施（実装）することができる。上述したコンテンツが格納する、または格納するとされたコンテンツを共に記憶する１つまたは複数の非一過性の物理的媒体を含む。

【0102】

ある実施例では、本開示の衛星通信システムでは、衛星が高速（７～８ｋｍ／ｓ）で動的に通過する間、固定セルの追跡を介して、基地局とそのサービス中のセルとの１対１のマッピングが維持される。ある実施例では、本開示の衛星通信システムでは、ゲートウェイの配置は、ゲートウェイのセルにサービスを提供する衛星が、スムーズなＧＷのＨＯのためにゲートウェイへの見通し線（Ｌｉｎｅ ｏｆ ｓｉｇｈｔ、ＬＯＳ）を有するようになされる。

【0103】

一例では、衛星通信システムはミラーになるように構成され、基地局ソフトウェアは、ＵＥ、組み込みＧＷＨＯ、ＧＷ／基地局（ＢＴＳ、ｅＮｏｄｅＢ、ｇＮｏｄｅＢ）コアネットワークにトランスパレント（透過的）であり、トラッキングエリアコード、ページング、およびシステム情報Ｘ２リンクに関する適切なサポートを行い、３ＧＰＰ仕様を満たすためにＧＷＳ変更による位相およびタイミングの変更を含めてサポートし、位相およびタイミングは、フィーダーリンクおよびサービスリンクに起因した大きな遅延を参照（それらに関連、または呼応）してもよい。システムを動作させ、変更されていないＵＥで動作できるようにするには、これらの調整または設定を行う必要がある。特定の例では、コアネットワークの適切なサポートは、ｅＮＢの修正およびＰＣＩ割り当ての変更を参照したり、またはそれを含んでもよく、位相およびタイミングは、フィーダーリンクおよびサービスリンクによって生じる長い遅延を参照してもよい。システムを、変更されていないＵＥと共に動作できるように、これらの調整を行うことができる。

【0104】

いくつかの例では、基地局は、設定可能な固定往復遅延をサポートし、長いＲＦ経路遅延に関連する様々なタイマーを適宜設定するようにしてもよい。

【0105】

特定の例では、アクティブな複数のＵＥのビームハンドオーバーは、標準的なＵＥのＨＯ手順を使用して、同期されたシームレスなハンドオーバーを、１つずつ実現し、複数のＵＥや基地局が、どの衛星およびどのゲートウェイがサービスを提供しているかをハンドリングすることなく、この機能は衛星ネットワークコントロールセンターによる。セル単位でのゲートウェイのハンドオーバーは、軌道上の多くのビームハンドオーバーを経由して達成される場合がある。

【0106】

特定の例では、本開示の衛星通信システムでは、複数のゲートウェイが、数１００ｋｍから１０００ｋｍ以上といった、地上ネットワークで使用されるものより遥かに長い長距離フロントホール光ファイバーによってリンクされ、ゲートウェイサイトのハンドオーバーを、ＧＷＳダイバーシティ、カバレッジ効率と共に可能としている。

【0107】

本開示では、衛星ＲＡＮにおける最も困難な問題の１つを解決するためにＵＥのハンドオーバー手順を再利用することによって衛星モビリティを解決し、旧来の通常のＵＥを衛星電話に変えることができるＬＥＯ衛星通信システムは、第１の複数のセルを含む第１の視野を有する第１の沈みゆく衛星と、第２の複数のセルを含む第２の視野を有する第２の昇りゆく衛星と通信する。第１および第２の衛星は重複する視野（重複した視野、重複視野、オーバーラッピング視野、オーバーラップした視野）を有し、その中に重複する複数のセルが位置する。第１の処理装置は、第１のビームを介し、前記第１のアンテナを介して前記第１の複数のセルの第１のセルと通信する第１の通信ポートと、第２のビームを介し、前記第２のアンテナを介して前記重複する複数のセルの重複するセルと通信する第２の通信ポートとを有する。前記第１の処理装置は、前記第１の複数のセルの第１のセルが前記重複する視野（オーバーラップする視野）に移動することに応答して、前記第１の通信ポートから前記第２の通信ポートに切り替える。

【0108】

したがって、上記に開示されるように、衛星通信ハンドオーバーシステムは、第１の沈みゆく衛星と直接通信しているアクティブなユーザ機器（ＵＥ）が位置する第１の複数のセルを含む第１の視野を有する第１の沈みゆく衛星と、第２の視野を有する第２の昇りゆく衛星と通信しており、第１および第２の衛星は、第１の視野が第２の視野と重複する視野と、重複する視野内に位置する重複する複数のセルとを有する。衛星通信ハンドオーバーシステムは、第１の複数のセルに直接サービスを提供する第１の沈みゆく衛星を介してアクティブな複数のＵＥと通信するように構成された第１のフィーダーリンクおよび第１のトラッキングアンテナと、第２の複数のセルにおいてアクティブな複数のＵＥに直接サービスを提供する第２の昇りゆく衛星と通信するように構成された第２のフィーダーリンクおよび第２のトラッキングアンテナとを有する。このシステムはまた、アクティブな複数のＵＥと通信し、アクティブな複数のＵＥを制御して、第２の昇りゆく衛星と直接通信するように構成された処理デバイスを備える。

【0109】

処理デバイスはまた、第１の沈みゆく衛星および第２の昇りゆく衛星からの指示信号に応答して、ビームハンドオーバーを開始または終了するように構成され得る。アクティブなＵＥは、第１のサービスリンクビームを介して第１の沈みゆく衛星と直接通信し、そのアクティブなＵＥは、第２のサービスリンクビームを介して第２の昇りゆく衛星と直接通信する。第１のアンテナは、第１のフィーダーリンクビームを介して第１の沈みゆく衛星と通信し、第２のアンテナは、第２のフィーダーリンクビームを介して第２の昇りゆく衛星と通信する。処理装置はさらに、アクティブなＵＥが第１の沈みゆく衛星との通信を停止する制御をするように構成される。第１のアンテナは、第１の沈みゆく衛星との通信を停止する。処理デバイスは、アクティブなＵＥが重複する視野に入ると、アクティブなＵＥと第１の物理セルＩＤ（ＰＣＩ）で第１の沈みゆく衛星を介して通信し、そのアクティブＵＥと第２のＰＣＩで第２の昇りゆく衛星を介して通信するように構成される。

【0110】

衛星通信ハンドオーバーシステムは、複数のＵＥがデスティネーションビームでＣＦＲＡを取得する前に、２つのフィーダーリンクと重複サービスリンクとにより信号が受け取られるときの各ＵＥのアップリンクのＲＢ受信時間の相関により、昇りゆく衛星のＢＨＯデスティネーションビームに必要な各アクティブＵＥのＴＡを決定することにより、、多数のアクティブなＵＥのＢＨＯを効率よく行うことができる。このシステムは、レガシー（旧来の）ＵＥに変更を加えることなく、２Ｇ、４Ｇ、５Ｇに適用でき（での利用が可能であり）、ＣＦＲＡ（ＭＳＧ１）はターゲットビームで必要なときにさらなるＴＡトラッキングに使用される。第１の（最初の）沈みゆく衛星と第２の昇りゆく衛星はトランスパレント（透過的）であり、変更された基地局の低ＰＨＹ（下層の物理層）および変更されていない標準３ＧＰＰ準拠のＵＥと直接通信できる。

【0111】

スマート衛星のレイヤー０は、地上の多数のセルを追跡するための電子的にステア（操舵）可能なビームを形成する大規模な位相アレイと中継する。衛星が高速（７－８ｋｍ／ｓ）で動的に固定セルを通過する間、固定セルを追跡することにより、基地局とそのサービス中のセルの１対１のマッピングが維持される。ゲートウェイの配置は、複数のゲートウェイの複数のセルにサービスを提供する衛星がそれらのゲートウェイに対するＬＯＳ（見通し線、Ｌｉｎｅ ｏｆ ｓｉｇｈｔ）を有し、スムーズなＧＷＨＯを可能とする。ゲートウェイは、各セルの中心に対して遅延正規化とドップラー補正を動的に実行するように構成される。ゲートウェイは、セル中心のＵＥがそのタイミングアドバンス（ＴＡ）を中間点のＴＡ値と等しくなるように遅延正規化を実行するように構成することができる。システムは、変更（再構成）可能な固定ラウンドトリップ遅延（固定往復遅延）をサポートするように適合され、長いＲＦパス遅延（ＲＦ経路遅延）に関連する様々なタイマーを適宜設定する。本システムは、第１および第２の通信ポートまたは複数のセルとしてそれぞれ機能する２つの無線周波数（ＲＦ）ポートに割り当てられた２つの物理セル識別子（ＰＣＩ）を用いてシームレスにビームハンドオーバーを実行し、割り当てられた２つのＰＣＩのうちの１つをそれぞれ搬送する２つの無線周波数（ＲＦ）ダウンリンク信号を生成し、２つのビームを形成し、第１の沈みゆく衛星および第２の昇りゆく衛星を介して、ビームまたはセルハンドオーバーのために、重複するセル（オーバーラップセル）上に２つのビームを重ね合わせる（オーバーレイする）。

【0112】

２つのＰＣＩは、隣接セルＰＣＩの配置（展開）と同様の方法で選択され、干渉を避けるために互いに直交し、ＭＩＭＯの原則が適用されるため、２つのオーバーラップする（重複する）ハンドオーバービームは互いに干渉することなく動作する。アクティブな複数のＵＥのビームハンドオーバーでは、標準的なＵＥのＨＯ手順が使用され、１つずつ同期されたシームレスなハンドオーバーが実現され、複数のＵＥや基地局が、どの衛星とどのゲートウェイがサービングエンティティ（サービス中のもの）であるかを処理することなく、この機能は衛星ネットワークコントロールセンターが担当する。また、アクティブなＵＥのないアイドルセルに対してハードＢＨＯを実行し、ＰＣＩを変更することなく、同じアイドルセルにサービスを提供するために、同じビーム／ＰＣＩ／ＲＦポートを、あるフィーダーリンクから別のフィーダーリンクにシフトする。ゲートウェイハンドオーバーは、セル単位で、軌道に沿った複数のビームハンドオーバーによって実現される。

【0113】

衛星通信ハンドオーバーシステムは、基地局ソフトウェアをミラーリングしており、アクティブなＵＥ、組み込みＧＷＨＯ、ＧＷ／基地局コアネットワークに透過的（トランスパレント）であり、トラッキングエリアコード、ページング、およびシステム情報Ｘ２リンクに、ＧＷＳの変更による位相およびタイミングチェンジを含めて適切なサポートを行う。ゲートウェイ間リンクは、音声通話とデータ通話の両方でアクティブなＵＥの移動性（モビリティ）をサポートする。複数のゲートウェイは、数１００ｋｍから１０００ｋｍ以上と、地上ネットワークで使用されるものより遥かに長い長距離フロントホール光ファイバーによってリンクされ、複数のゲートウェイサイトのハンドオーバーを可能にすると共に、ＧＷＳの多様性（ダイバーシティ）と、カバレッジの効率を向上する。このシステムは、基地局とユーザー機器間の３ＧＰＰダウンリンクおよびアップリンク信号を中継し、通常の電話を変更（改造）することなしに衛星電話とし、世界規模で通常の複数のＵＥに届くようにする。また、ＬＥＯ衛星のコンステレーションでカバーされていない遠隔地に、地上ベースのインフラストラクチャを構築するような莫大なコストを掛けずに、３ＧＰＰＲＡＮカバレッジを提供する。

【0114】

基地局への変更は、ＵＥや基地局が衛星やゲートウェイとの接続を管理することなく、３ＧＰＰ仕様を再利用することにより衛星ＲＡＮを実現するための衛星ＲＡＮの新しい機能要件によるものであり、衛星ＲＡＮシステムは、衛星とゲートウェイの管理を完全に透過的（トランスパレント）なものにし、基地局を変更することでＲＡＮ機能を実行させる。衛星通信ハンドオーバーシステムは、アクティブな複数のＵＥに全く変更（改良）を加えることなく、標準的な３ＧＰＰのＨＯプロセスにより、通常のアクティブＵＥにサービスを提供するためのＢＨＯを実現する。基地局は、ビームハンドオーバー（ＢＨＯ）をサポートするための複数の代替セルＩＤを持つように変更（改造）される。２つのセルＩＤが交互に使用され、コアネットワークは対応する変更をサポートする。基地局は、２つのビームのＲＦレベルを変更するか、ＮＷがＵＥのＨＯを開始することにより、ネットワーク側からＢＨＯが開始されるように変更される。また、ＬＥＯ衛星ＲＡＮビームハンドオーバーは、地理的な衛星ＲＡＮのセルごとにファントムセル（実体のないセル、見せかけのセル）をフェイクする（ふりをする、用いる）ことにより標準的なＵＥモビリティハンドオーバーに置き換えられ、その際、ＢＨＯのために各衛星ＲＡＮセルにお互いに干渉しない２つのＰＣＩを割り当て、アクティブな複数のＵＥに別のセルがあると思わせることで、ＢＨＯがシームレスに行われ、アクティブな複数のＵＥは自然にそれらのサービス中のビームを変更することができる。

【0115】

衛星通信ハンドオーバーシステムは、ファイバーリンクを用いた長距離フロントホールを有し、ゲートウェイサイトのダイバーシティ（多様性）を可能にし、ゲートウェイのＦｏＶとフットプリントとを拡大する。ファイバーの遅延（レイテンシ）は、遅延補償に封入（カプセル化）されることで地上のネットワークのフロントホールよりも遥かに長い、例えば、数１００ｋｍから１０００ｋｍを超える長さのフロントホールをサポートできる。衛星通信ハンドオーバーシステムは、標準的なＨＯメカニズムを使用して衛星ビームハンドオーバーを実現できる。このシステムは、標準的なＵＥハンドオーバーモビリティ手順と互換性のある方法によって衛星モビリティを処理し、衛星モビリティによる衛星ＲＡＮビームハンドオーバー（ＢＨＯ）のために標準的なＵＥモビリティハンドオーバー手順を使用する。基地局は、ＢＴＳ、ｅＮｏｄｅＢ、またはｇＮｏｄｅＢの少なくとも１つを含む。

【0116】

さらに、本開示のシステムおよび方法は、例えば米国特許第１０９７９１３３号および同第１１１２１７６４号に開示されているような大型フェーズドアレイに使用できることに留意されたく、それらの全内容は参照により本明細書に組み込まれる。

【0117】

前述の説明および図面は、本開示の原理を例示するものとしてのみ考慮されるべきであり、本開示は、様々な方法で構成され得、本明細書に記載される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。当業者には、本開示の多数の応用が容易に想到されるであろう。したがって、本開示を、開示された特定の例、または図示され記載された正確な構造および動作に限定することは意図していない。むしろ、全ての好適な変更および等価物になるかもしれないものは本開示の範囲内に入る。

【図1】

【図2】

【図3(a)】

【図3(b)】

【図3(c)】

【図4(a)】

【図4(b)】

【図4(c)】

【図5】

【国際調査報告】