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(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】2024-09-20
(54)【発明の名称】ビームグループステアリングの方法および装置
(51)【国際特許分類】
H04B 7/06 20060101AFI20240912BHJP
H01Q 25/00 20060101ALI20240912BHJP
【ＦＩ】
H04B7/06 910
H01Q25/00
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024516391
(86)(22)【出願日】2021-09-13
(85)【翻訳文提出日】2024-05-01
(86)【国際出願番号】 US2021050138
(87)【国際公開番号】W WO2023038644
(87)【国際公開日】2023-03-16
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】513180451
【氏名又は名称】ヴィアサット，インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】ＶｉａＳａｔ，Ｉｎｃ．
(74)【代理人】
【識別番号】110001302
【氏名又は名称】弁理士法人北青山インターナショナル
(72)【発明者】
【氏名】ビュアー，ケネス ヴイ．
【テーマコード（参考）】
5J021
【Ｆターム（参考）】
5J021AA06
5J021DB01
5J021DB04
5J021FA06
5J021FA13
5J021FA30
5J021GA02
5J021HA02
5J021HA07
5J021JA07
(57)【要約】
本明細書において開示されるビーム形成方法（７００）および装置（１０）は、ビームグループ（７０）のそれぞれのビーム（７２）を、前記ビームグループ（７０）の中で空間的に重複しなく、固定された空間的関係を有するものとして定義するビーム形成重み（２４）の適用、および前記ビームグループ（７０）のそれぞれの前記ビーム（７２）を共通の方向にステアリングするビームグループステアリング重み（２８）の適用を含むビーム形成への有利なアプローチを使用する。この構成により、例えば、ビーム形成器（１２）のビーム形成構造を、前記ビームグループ（７０）を定義するために必要な構造に制限し、ビームグループステアリングを使用して前記ビームグループ（７０）を様々な方向に向けてより大きな信号カバレッジを経時的に提供することができる。
【選択図】図１
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電磁信号の送受信にビーム形成を使用する装置（１０）であって、ビームグループ（７０）のそれぞれのビーム（７２）に対応するビーム信号（１４）と、前記電磁信号の送受信に使用されるアンテナ（２２）の素子（１８）に対応する素子信号（１６）との間の変換を行うように構成されているビーム形成器（１２）であって、前記ビーム形成器（１２）は、前記ビームグループ（７０）の前記それぞれのビーム（７２）を、前記ビームグループ（７０）の中で空間的に重複しなく、固定された空間的関係を有するものとして定義するビーム形成重み（２４）を適用するように構成されたビーム形成回路（２２）を備え、前記ビーム形成器（１２）は、前記ビームグループ（７０）の前記それぞれのビーム（７２）を同じ方向に共通にステアリングするビームグループステアリング重み（２８）を適用するように構成されたビームグループステアリング回路（２６）をさらに備える、ビーム形成器（１２）と、
前記ビームグループステアリング重み（２８）の制御に基づいて、前記ビームグループステアリング回路（２６）によってビームグループステアリングを制御するように構成されている制御回路（３０）と、を備える装置（１０）。
【請求項2】
前記ビーム形成回路（２２）は、前記ビーム形成重み（２４）を適用するように構成された遅延素子（５４）を備える前記ビーム形成器（１２）の固定部分（５０）を含み、前記ビームグループステアリング回路（２６）は、前記ビームグループステアリング重み（２８）を適用するように構成された遅延素子（５６）を備える前記ビーム形成器（１２）の可変部分（５２）を含む、請求項１に記載の装置（１０）。
【請求項3】
前記遅延素子（５４）は実時間遅延線（５８）であり、前記遅延素子（５６）は移相器（６０）である、請求項２に記載の装置（１０）。
【請求項4】
前記ビームグループ（７０）の各ビーム（７２）が個別のビーム方向を有し、自由空間における前記それぞれのビーム（７２）の絶対ビーム方向が、前記個別のビーム方向とビームグループ方向の組み合わせにより定義されている請求項１～３のいずれか一項に記載の装置（１０）。
【請求項5】
前記制御回路（３０）は、スケジュール（３６）が各定義された間隔においてアクティブになる前記ビームグループ方向を決定するように、定義された間隔で適用される前記位相シフトを定義する前記スケジュール（３６）に従って前記ビームグループステアリング重み（２８）として前記位相シフトを選択することによって前記ビームグループステアリングを制御するように構成されている、請求項１～４のいずれか一項に記載の装置（１０）。
【請求項6】
前記スケジュール（３６）に従ってアクティブにされる複数の異なるビームグループ方向に関して、前記異なるビームグループ方向のうちの少なくとも１つに従う前記ビームグループ（７０）内の前記それぞれのビーム（７２）は、前記異なるビームグループ方向のうちの少なくとももう１つに従う前記ビームグループ（７０）内の前記それぞれのビーム（７２）と部分的に重なり合う、請求項５に記載の装置（１０）。
【請求項7】
前記ビームグループ（７０）内には、それぞれ対応するビームカバレッジエリア（８０）内でカバレッジを提供するＮ個のビーム（７２）があり、前記装置（１０）は、それぞれのスケジューリング間隔で使用するそれぞれのビームグループステアリング方向を定義する時分割多元接続（ＴＤＭＡ）スケジュール（３６）を適用して、最大Ｍ個のビームカバレッジエリア（８０）にわたって時間多重化カバレッジを提供するように構成され、Ｎ個のビームカバレッジエリア（８０）が各スケジューリング間隔においてアクティブであり、ここで、Ｍは、それぞれのスケジューリング間隔にわたって使用される異なるビームグループステアリング方向の数に等しい、請求項１～６のいずれか一項に記載の装置（１０）。
【請求項8】
前記ビーム形成回路（２２）が、それぞれ前記ビームグループ（７０）内の前記Ｎ個のビーム（７２）のうちのそれぞれ１つを定義するビーム形成重み（２４）のそれぞれのセットを提供するＮセットの遅延素子（５４）を備え、前記ビームグループステアリング回路（２６）は、前記ビームグループステアリング重み（２８）を前記素子信号（１６）に共通に適用するように構成された一組の遅延素子（５６）を備え、前記ビームグループ（７０）のＱ個のポインティング方向を定義するＱ個のセットのビームグループステアリング重み（２８）が存在する、請求項７に記載の装置。
【請求項9】
前記ビームグループ（７０）の前記それぞれのビーム（７２）は、前記ビームグループ方向が変化するにつれて共通にシフトする対応するビームカバレッジエリア（８０）を有し、前記制御回路（３０）は、一連の間隔にわたって一連のビームグループ方向をアクティブにし、各間隔においてアクティブである前記対応するビームカバレッジエリア（８０）の集合である集合カバレッジエリア（８２、９２）にわたって時間多重化信号カバレッジを提供するように構成されている、請求項１～８のいずれか一項に記載の装置（１０）。
【請求項10】
前記一連のビームグループ方向を定義するスケジュール（３６）を記憶するように構成された記憶装置（３４）をさらに備える、請求項９に記載の装置（１０）。
【請求項11】
前記装置（１０）は、前記集合カバレッジエリア（８２、９２）内で動作する他の装置（４４、９４）に通信サービスを提供し、前記スケジュール（３６）は、通信ニーズおよび前記集合カバレッジエリア（８２、９２）内の他の装置（４４、９４）の位置に基づいて、前記装置（１０）によって、または、サポート装置（４６、９６）によって動的に決定される、請求項１０に記載の装置。
【請求項12】
前記ビームグループ（７０）がＮ個のビーム（７２）を含み、Ｍ個のビームカバレッジエリア（８０）に関して、Ｍ＞Ｎであり、前記制御回路（３０）が、前記ビームグループステアリング回路（２６）を制御して、前記Ｍ個のビームカバレッジエリア（８０）のうちＮ個の重複しないビームカバレッジエリア（８０）の異なるサブセットを異なる間隔でアクティブにするように構成されている、請求項１～１１のいずれか一項に記載の装置（１０）。
【請求項13】
前記制御回路（３０）は、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）スケジュール（３６）に従って、前記Ｍ個のビームカバレッジエリア（８０）のうちの前記Ｎ個の重複しないビームカバレッジエリア（８０）のどのサブセットがどの間隔でアクティブになるかを制御するように構成されている、請求項１２に記載の装置（１０）。
【請求項14】
前記装置（１０）は、任意の所定の時間に前記ビームグループ（７０）によりカバーされるよりも大きなエリア（９２）にわたって時間多重化信号カバレッジを提供するために前記ビームグループステアリングを使用するように構成された通信衛星（９０）のペイロードである、請求項１～１３のいずれか一項に記載の装置（１０）。
【請求項15】
前記制御回路（３０）は、前記ビームグループ方向が定義された角度範囲にわたり段階的に変化し、前記ビームグループ（７０）の対応するビームカバレッジエリア（８０）が、前記より大きなカバレッジエリア（９２）内で段階的にシフトするように、一連の間隔にわたって前記ビームグループ方向を変更するように構成されている、請求項１４に記載の装置（１０）。
【請求項16】
電磁信号の送受信のためにビーム形成を使用する装置（１０）による動作の方法（７００）であって、前記方法（７００）は、前記装置（１０）のビーム形成器（１２）において、同じ第１の方向に前記ビームグループ（７０）のそれぞれのビーム（７２）を共通にステアリングする第１のビームグループステアリング重み（２８）を適用することで、第１の間隔において第１のビームグループ方向に前記ビームグループ（７０）を向けるステップ（７０２）であって、前記装置（１０）の前記ビーム形成器（１２）は、前記ビームグループ（７０）内の前記それぞれのビーム（７２）に対応するビーム信号（１４）と、電磁信号の送受信に使用されるアンテナ（２２）の素子（１８）に対応する素子信号（１６）との間の変換を行い、前記ビーム形成器（１２）は前記ビームグループ（７０）の前記それぞれのビーム（７２）を、前記ビームグループ（７０）の中で空間的に重複しなく、固定された空間的関係を有するものとして定義するビーム形成重み（２４）を適用する、ステップ（７０２）と、
前記ビーム形成器（１２）において、同じ第２の方向に前記ビームグループ（７０）の前記それぞれのビーム（７２）を共通にステアリングする第２のビームグループステアリング重み（２８）を適用することによって、第２の間隔中に前記ビームグループ（７０）を第２のビームグループ方向に向けるステップ（７０４）と、を含む方法（７００）。
【請求項17】
前記ビームグループ（７０）の各ビーム（７２）が個別のビーム方向を有し、自由空間における前記それぞれのビーム（７２）の絶対ビーム方向が前記個別のビーム方向と前記ビームグループ方向の組み合わせによって定義される、請求項１６に記載の方法（７００）。
【請求項18】
前記第１または第２のビームグループステアリング重み（２８）の適用によって前記ビームグループ（７０）をステアリングするステップでは、すべてのそれぞれのビーム（７２）を前記同じ第１または第２の方向に共通に移動させることによって前記ビームグループ（７０）内の前記固定された空間的関係を維持する、請求項１６または１７に記載の方法（７００）。
【請求項19】
前記第１および第２の間隔は、各間隔でどのビームグループ方向が使用されるかを指定するスケジュール（３６）によって定義される複数の間隔のうちのものであり、前記方法（７００）は、前記スケジュール（３６）に従って前記ビーム形成器（１２）を制御するステップを含む、請求項１６～１８のいずれか一項に記載の方法（７００）。
【請求項20】
前記スケジュール（３６）に従って使用される複数の異なるビームグループ方向に関して、異なるビームグループ方向のうちの少なくとも１つに従う前記ビームグループ（７０）の前記それぞれのビーム（７２）が、前記異なるビームグループ方向のうちの少なくとももう１つに従う前記ビームグループ（７０）の前記それぞれのビーム（７２）と部分的に重なり合う、請求項１９に記載の方法（７００）。
【請求項21】
前記ビームグループ（７０）内には、対応するビームカバレッジエリア（８０）内でカバレッジを提供するＮ個のビーム（７２）があり、前記方法（７００）は、それぞれのスケジューリング間隔で使用するそれぞれのビームグループステアリング方向を定義する時分割多元接続（ＴＤＭＡ）スケジュール（３６）を適用して、最大Ｍ個のビームカバレッジエリア（８０）にわたって時間多重化カバレッジを提供することを含み、各スケジューリング間隔でＮ個のビームカバレッジエリア（８０）がアクティブであり、Ｍは、前記それぞれのスケジューリング間隔にわたって使用される異なるビームグループステアリング方向の数に等しい、請求項１６～２０のいずれか一項に記載の方法（７００）。
【請求項22】
Ｑ個のセットのビームグループステアリング重み（２８）があり、前記Ｑ個のセットのビームグループステアリング重み（２８）のそれぞれが、前記ビームグループ（７０）の異なる向きの方向を定義し、前記方法（７００）は、各スケジューリング間隔において前記ビーム形成器（１２）によって適用される前記Ｑ個のセットのビームグループステアリング重み（２８）のうちの１つを選択するステップを含む、請求項２１に記載の方法（７００）。
【請求項23】
前記ビームグループ（７０）の前記それぞれのビーム（７２）は、前記ビームグループ方向が変化するにつれて共通にシフトする対応するビームカバレッジエリア（８０）を有し、前記方法（７００）は、一連の間隔にわたって一連のビームグループ方向をアクティブにして、各間隔においてアクティブである前記対応するビームカバレッジエリア（８０）の集合体である集合カバレッジエリア（８２、９２）にわたって時間多重化信号カバレッジを提供するステップを含む、請求項１６～２２のいずれか一項に記載の方法（７００）。
【請求項24】
前記方法（７００）は、前記装置（１０）に記憶されたスケジュール（３６）に従って前記一連のビームグループ方向を決定するステップをさらに含む、請求項２３に記載の方法（７００）。
【請求項25】
前記装置（１０）が、前記集合カバレッジエリア（８２、９２）内で動作する他の装置（４４、９４）に通信サービスを提供し、前記スケジュール（３６）は、通信ニーズおよび前記集合カバレッジエリア（８２、９２）内の他の装置（４４、９４）の位置に基づいて動的に決定される、請求項２４に記載の方法（７００）。
【請求項26】
前記ビームグループ（７０）がＮ個のビーム（７２）を含み、Ｍ個のビームカバレッジエリア（８０）に関して、Ｍ＞Ｎであり、前記方法（７００）は、前記ビームグループステアリングを制御して、前記Ｍ個のビームカバレッジエリア（８０）のうちＮ個の重複しないビームカバレッジエリア（８０）の異なるサブセットを異なる間隔でアクティブにすることを含む、請求項１６～２５のいずれか一項に記載の方法（７００）。
【請求項27】
前記方法（７００）は、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）スケジュール（３６）に従って、前記Ｍ個のビームカバレッジエリア（８０）のうちの前記Ｎ個の重複しないビームカバレッジエリア（８０）のどのサブセットがどの間隔でアクティブになるかを制御するステップを含む、請求項２６に記載の方法（７００）。
【請求項28】
前記装置（１０）は通信衛星（９０）のペイロードであり、前記方法（７００）は、任意の所定の時間に前記ビームグループ（７０）によりカバーされるよりも大きなエリア（９２）にわたる時間多重化信号カバレッジを提供するために前記ビームグループステアリングを使用するステップを含む、請求項１６～２７のいずれか一項に記載の方法（７００）。
【請求項29】
前記方法（７００）は、前記ビームグループ方向が定義された角度範囲にわたって段階的にステップし、前記ビームグループ（７０）の対応するビームカバレッジエリア（８０）が、前記より大きなカバレッジエリア（９２）内で段階的にシフトするように、一連の間隔にわたって前記ビームグループ方向を変更させるステップを含む、請求項２８に記載の方法（７００）。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本明細書で開示される装置および方法は、電磁信号の送受信のためのビーム形成に関し、特に、ビーム形成回路の有利な構成を使用するビームグループステアリングに関する。
【背景技術】
【0002】
電磁信号の「ビーム形成」とは、アンテナからの指向性信号の送受信を指し、「指向」とは、関係するアンテナに対する水平または垂直の角度を指す。送信用の信号のビーム形成には、複数のアンテナ素子からの信号の位相と振幅を制御して、アンテナから放射される結果の波面に建設的および破壊的な干渉のパターンを作成することが含まれる。そのパターンが遠方フィールドの信号エネルギーのビームを形成する。受信でのビーム形成も同様で、所望の指向性感度に対応する重みのセットに従って、それぞれのアンテナ素子で受信された信号の重み付けに依存する。
【0003】
ビーム形成器は、ビーム信号と素子信号の間で「変換」を行うものとして理解できる。「ビーム信号」は、特定の指向性感度で送信または受信される信号を表し、各素子信号はビーム信号のそれぞれ重み付けされたバージョンであり、ビーム形成に使用されるアンテナのアンテナ素子の特定の１つに対応する。重み付けは、対応する建設的結合および破壊的結合のパターンを介して所望の指向性を引き起こすそれぞれの遅延を含む。
【0004】
ビーム形成器は、それぞれの素子ごとの重みを適用するために使用されるビーム形成素子を備えるビーム形成回路を含む。Ｎ個のアンテナ素子を含み、所定の指向性を有する所定の「第１の」ビームの形成に関する例示的なシナリオでは、第１のビームの形成をもたらすそれぞれの素子ごとの重みを適用するためのＮ個のビーム形成素子、例えば遅延素子が存在する。第１のビームと同時に第２のビームを形成するには、第２のビームの形成をもたらすそれぞれの素子ごとの重みを適用するように構成されたＮ個のビーム形成要素のさらなるセットが必要である。ここで、各「重み」は、位相と振幅を含む複素数値であってもよい。
【0005】
比較的多数の異なるビーム（例えば、異なるビーム方向に対応する数百のビーム）を必要とするシナリオでは、独自の設計および実装の課題が生ずる。このような課題が存在するコンテキストの１つは、ビーム形成を使用して多数のそれぞれのカバレッジエリアに対応するスポットビームを提供する低地球軌道（ＬＥＯ）衛星の実装など、衛星通信の分野である。
【発明の概要】
【0006】
本明細書で開示されるビーム形成方法および装置は、ビームグループのそれぞれのビームをビームグループ内で空間的に重複しなく、固定された空間的関係を有するものとして定義するビーム形成重みの適用、およびビームグループのそれぞれのビームを共通の方向にステアリングするビームグループステアリング重みの適用を含むビーム形成への有利なアプローチを使用する。この構成により、例えば、ビーム形成器のビーム形成構造を、ビームグループを定義するために必要な構造に制限し、その後、ビームグループステアリングを使用してビームグループを様々な方向に向けることで、経時的に大きな信号カバレッジを提供することができる。
【0007】
例示的な実施形態による装置は、電磁信号の送受信のためのビーム形成を使用し、ビーム形成器を備える。ビーム形成器は、ビームグループ内のそれぞれのビームに対応するビーム信号と、電磁信号の送信または受信に使用されるアンテナの素子に対応する素子信号との間の変換を行うように構成される。ビーム形成器は、素子信号に関してビーム形成重みを適用するように構成され、さらにビームグループステアリング重みを適用するように構成されたビーム形成回路を備える。ビーム形成重みは、ビームグループのそれぞれのビームをビームグループ内で空間的に重複しなく、固定された空間的関係を持つものとして定義し、一方、ビームグループステアリング重みは、共通にビームグループのそれぞれのビームを同じ方向にステアリングする。装置に含まれる制御回路は、ビームグループステアリング重みの制御に基づいて、ビーム形成器によるビームグループステアリングを制御するように構成される。
【0008】
別の例示的な実施形態は、電磁信号の送信または受信のためにビーム形成を使用する装置による動作の方法を含む。この方法は、装置のビーム形成器において、ビームグループのそれぞれのビームを同じ第１の方向に共通にステアリングする第１のビームグループステアリング重みを適用することによって、第１の間隔中にビームグループを第１のビームグループ方向に向けることを含む。この方法は、ビーム形成器において、ビームグループのそれぞれのビームを同じ第２の方向に共通にステアリングする第２のビームグループステアリング重みを適用することによって、第２の間隔中にビームグループを第２のビームグループ方向に向けることをさらに含む。これらの方法動作に関連して、ビーム形成器は、ビームグループ内のそれぞれのビームに対応するビーム信号と、電磁信号の送信または受信のために使用されるアンテナの素子に対応する素子信号との間で変換を行う。ビーム形成器は、ビームグループのそれぞれのビームをビームグループ内で空間的に重複しなく、固定された空間的関係を持つものとして定義するビーム形成重みを適用し、ビームグループステアリング重みの適用は、ビームグループ全体を、ビームグループステアリング重みの値によって決定されるポインティング方向に向ける。
【0009】
もちろん、本発明は上記の特徴および利点に限定されない。実際、当業者であれば、以下の詳細な説明を読み、添付の図面を参照すれば、さらなる特徴および利点を認識するであろう。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図3】図３Ａは、例示的な実施形態による、ビーム形成およびビームグループステアリングのための遅延素子の実装様態を示すブロック図である。図３Ｂは、例示的な実施形態による、ビーム形成およびビームグループステアリングのための遅延素子の実装様態を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
図１は、電磁信号の送信または受信のためにビーム形成を使用する装置１０を示す。装置１０は、ビームグループ内のそれぞれのビームに対応するビーム信号１４と、電磁信号の送信または受信のために使用されるアンテナ２０の素子１８に対応する素子信号１６との間で変換するように構成されたビーム形成器１２を含む。
【0012】
ビーム形成器１２のビーム形成回路２２は、ビームグループを定義するビーム形成重み２４を適用するように構成され、ビーム形成重み２４は、ビームグループに含まれるそれぞれのビームを実現するためにビーム形成回路２２によって適用される。ビーム形成重み２４は、ビームグループ内のそれぞれのビームを定義し、ビームグループ内のそれぞれのビームの相対的な空間的関係を定義する、素子ごとの振幅および／または位相値のそれぞれのセットを含む。少なくとも１つの実施形態では、ビーム形成重み２４は固定されており、ビーム形成回路２２の物理的構造によって決定される。
【0013】
ビーム形成器１２にさらに含まれるビームグループステアリング回路２６は、ビーム形成回路２２によって定義されたビームグループを「ステアリング」するビームグループステアリング重み２８を適用するように構成されている。ここで、ビームグループを「ステアリングする」とは、ビームグループ内のそれぞれのビーム間の空間的関係が維持されるように、ビームグループのすべてのビームに共通の角度方向の変更を適用することを意味する。ビームグループステアリングは、ビーム形成重み２４によって定義されるビームグループのビーム間の空間的関係、すなわちビームパターンを変更することなく、ビームグループ全体の「ポインティング方向」を変更することとみなすことができる。
【0014】
装置１０の制御回路３０は、ビーム形成器１２によるビームグループステアリングを制御するように構成されている。例示的な実装形態では、制御回路３０は、１つまたは複数のプロセッサ３２および記憶装置３４を備える。１つまたは複数のプロセッサ３２は、例えば、１つまたは複数のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、複合プログラマブルロジックデバイス（ＣＰＬＤ）、または他のデジタル処理回路を含む。
【0015】
スケジュール３６は、１つまたは複数の実施形態において記憶装置３４に保存され、ビーム形成器１２によるビームグループステアリングを制御するために１つまたは複数のプロセッサ３２によって使用される。例示的なスケジュール３６は、連続する間隔のうちの各間隔で使用されるビームグループのポインティング方向を定義する。スケジュール３６は、静的であってもよいし、経時的に変化または再決定されるように動的に決定されてもよく、記憶装置３４は、スケジュール３６を記憶するのに適した１つまたは複数のタイプのコンピュータ読み取り可能媒体を備える。
【0016】
少なくとも１つの実施形態では、記憶装置３４は、揮発性記憶装置、例えば、プログラム実行、ライブデータなどのための作業メモリと、例えば、コンピュータプログラム、プロビジョニングされた構成データなどの長期記憶装置のための不揮発性記憶装置との混合を備える。少なくとも１つのそのような実施形態では、制御回路３０は、１つまたは複数のプロセッサ３２によるコンピュータプログラム命令の実行に基づいて実現され、記憶装置３４は、そのような命令を含む１つまたは複数のコンピュータプログラムのための非一時的な記憶装置を提供する。概して、制御回路３０は、固定回路、プログラム可能に構成された回路、または固定回路とプログラム的に構成された回路の混合を備える。
【0017】
装置１０の他の素子としては電源３８が含まれ、電源３８は、装置１０に専用であってもよいし、装置１０がより大きなシステムのアセンブリまたはサブアセンブリを構成するシナリオの場合のように、他の回路と共有されてもよい。さらなる素子としては、追加の回路４０が含まれ、追加の回路４０は、１つまたは複数の実施形態において、それぞれの送信（ＴＸ）または受信（ＲＸ）信号４２とビーム信号１４のうちの対応するものとの間のマッピングまたは結合を実行するように構成されたスイッチマトリクスまたは他の回路を含む。
【0018】
この点に関して、追加の回路４０は、「ユーザトラフィック」および１つまたは複数の他の装置４４に対する関連する制御シグナリングを搬送する通信信号であり得るそれぞれのＴＸ信号またはＲＸ信号を生成または処理し、１つまたは複数のサポート装置４６とユーザトラフィックや制御信号を交換するためのトランシーバ回路を備えてもよい。例えば、少なくとも１つの実施形態では、装置１０は、１つまたは複数の地上ゲートウェイ端末（例えば、サポート装置４６）からの順方向リンクおよび戻りリンクのユーザトラフィックの中継に基づいて、地上ユーザ端末（例えば、他の装置４４）に通信サービスを提供する通信衛星の一部を備える。図中で「ＣＮＴＬ」とラベル付けされた制御信号は、追加の回路４０の動作を制御するために、１つまたは複数の実施形態において制御回路３０によって出力される。
【0019】
送信関連の例では、信号４２は個別の送信信号を含み、各送信信号は、他の装置４４のうちの特定のものを対象とするユーザトラフィックの複合体であり得る。それに対応して、制御回路３０は追加の回路４０を制御して、各送信信号をビームグループ内のビームのそれぞれに結合し、各ビームのビームカバレッジエリア内の他の装置４４にトラフィックを供給する。受信関連の例では、信号４２は個別の受信信号を含み、各受信信号は、ビームグループ内のそれぞれのビームのカバレッジエリア内の他の装置４４から発信されるユーザトラフィックの複合体であってもよい。ビームグループステアリングは、より広い地理的領域内でビームグループのそれぞれのビームカバレッジエリアをスイープ、ステッピング、または別の方法で移動させて、ビームグループの集合カバレッジエリアまたは集合カバレッジエリアを増加させるための効率的で運用上有利なメカニズムを提供する。
【0020】
図２Ａは、送信ビーム形成の例による、ビーム形成器１２の実装の例示的な詳細をハイライトする。図２Ｂは、受信ビーム形成の例を図示する。図２Ａおよび図２Ｂの詳細に対応するビーム形成器１２の実施形態は、「固定」部分５０および「可変」部分５２を特徴付ける。装置１０が送信ビーム形成と受信ビーム形成の両方を実行する実施形態では、送信ビーム形成と受信ビーム形成の両方を提供する内部構成を有する単一のビーム形成器１２を設けてもよく、送信用のビーム形成を行うものと受信用のビーム形成を行うものの２種類のビーム形成器１２を設けてもよいことに留意されたい。
【0021】
固定部分５０は、それぞれのビームでビームグループを、定義を行う役割を果たし、一方、可変部分５２は、ビームグループをステアリングする（ポインティング）役割を果たす。したがって、固定部分５０は、ビーム形成回路２２の例示的な描写であり、複数のセットの遅延素子５４が、ビームグループを定義するビーム形成重み２４を実装するために使用される。可変部分５２は、ビームグループステアリング回路２６の例示的な描写であり、該ビームグループステアリング回路２６は、ビームグループステアリング重み２８を実装するために使用される遅延素子５６、例えば単一セットの遅延素子を含む。
【0022】
固定部分５０を使用して固定された空間的関係を有する固定数のビームを有するビームグループを生成し、その後、可変部分５２を使用してビームグループをステアリングすることにより、例えば、ビームグループのポインティング方向を段階的に変更してビームグループを所望の角度範囲にわたってステアリングすることができる。このような配置により、ビームグループがステアリングされなかった場合よりも、ビームグループがより大きなカバーエリアにサービスを提供できるようになる。この配置の利点の１つは、より大きなカバレッジエリアにサービスを提供するために必要な数のビームを生成できる固定部分を実装するよりも、安価で、軽量で、消費電力が少なく、パフォーマンスが良く、信頼性が高いことである。
【0023】
ここで、「固定」とは、関係するビーム形成素子が、重みの範囲にわたって調整可能ではなく、それぞれの一定のセットの重みを実装するように設計または他の方法で構成されていることを意味する。ただし、固定されたビーム形成素子は、例えば所望の設定を達成するために、校正可能または調整可能であってもよいことに留意されたい。より広義には、ある動作期間に関してビーム形成素子が固定されていると記述することは、その期間中にビーム重みの固定されたセットを使用することを意味する。したがって、固定部分５０は、ビームグループのビーム間の関係を定義するある期間にわたって同じビーム形成重み２４を適用してもよく、一方、可変部分５２は、同じ期間にわたってビームグループステアリング重み２８を変化させ、ビームグループを様々な方向にステアリングする。
【0024】
図２Ａおよび図２Ｂの例示的なコンテキストに戻ると、Ｎがビームグループ内のビームの数を表し、Ｒがビーム形成に使用されるアンテナ素子１８の数を表すものとする。送信ビーム形成の場合、ビームのグループを構成するＮ個のビームのそれぞれで信号４２のうちの所定の１つを送信することは、信号４２のそれぞれ重み付けされたバージョンをＲ個のアンテナ素子１８のそれぞれで送信することを意味する。Ｎ個のビームを同時に送信するために、遅延素子５４のセットは、ビーム形成重み２４をＮ個のセットのビーム形成重み２４として提供するように構成されている。Ｎ個のセットのビーム形成重み２４のそれぞれは、Ｎ個のビームのそれぞれに対応し、Ｎ個のセットのビーム形成重み２４のそれぞれは、Ｒ個の重みを含む。Ｒ個の重みのそれぞれは、素子信号１６のそれぞれ１つに対応し、素子信号１６は、同様にしてアンテナ素子１８のそれぞれ１つに対応する。受信ビーム形成の例では、同じ関係がＮ個のビームの同時受信にも当てはまる。
【0025】
送信例では、Ｎ個のビームのそれぞれは、Ｒ個の素子信号のそれぞれ重み付けされたセットによって定義され、「ＤＩＶ／ＣＯＭＢ」として図示されている分割器／結合器回路５８は、これらのＲ個の素子信号のそれぞれ重み付けされたセットを組み合わせて、可変部分５２に供給されるＲ個の素子信号１６’の合成セットを形成する。遅延素子５６は、ビームグループステアリングのためにＲ個の位相遅延のセットを適用するように構成され、それにより、それぞれのアンテナ素子１８に送られるＲ個の素子信号１６の最終セットを形成する。したがって、送信ビーム形成シナリオのコンテキストにおいて、Ｒ個の素子信号１６’とＲ個の素子信号１６との違いは、Ｒ個の素子信号１６’にビームグループステアリング重み２８が適用されていないことである。
【0026】
逆のケースが受信ビーム形成シナリオに当てはまり、Ｒ個の素子信号１６にはビームグループステアリング重み２８が適用されず、Ｒ個の素子信号１６’にはビームグループステアリング重み２８が適用される。より詳細には、受信ビーム形成シナリオでは、Ｒ個の素子信号１６はＲ個のアンテナ素子１８から可変部分５２に供給され、可変部分５２は、Ｒ個の素子信号１６にビームグループステアリング重み２８を適用して、ビームグループビーム形成のために固定部分５０に供給されるＲ個の素子信号１６’を取得する。特に、受信ビーム形成のコンテキストでは、分割器／結合器回路５８は、Ｒ個の素子信号１６’を受信し、それらをＲ個の素子信号１６’のＮ個のセットに分割し、そのような各セットには、Ｒ個のビーム形成重み２４のそれぞれのセットが適用され、ビームグループ内のＮ個のビームの１つを形成する。
【0027】
図１、図２Ａ、および図２Ｂに示される実施形態のいくつかの利点のうちの１つは、ビームグループに含まれるビームの数には関係なく、ビームグループステアリングを実行するために、Ｒ個のビームグループステアリング素子の単一のセット、例えば、Ｒ個の遅延素子５６の１つのセットが必要とされることである。さらに、ビームグループステアリング重み２８を適用するために使用される遅延素子５６または他の素子は、ビームグループ自体を定義するために使用されるビーム形成重み２４を適用するために使用されるものほど洗練されている必要はない。図３Ａおよび図３Ｂに、そのような例を提供する。
【0028】
図３Ａは、１つまたは複数の実施形態によるＲ個の遅延素子５４のＮ個のセットの実装を示しており、遅延素子５４の各セットは実時間遅延線６０のセットを含む。図３Ｂは、位相シフタ６２のセットとしてのＲ個の遅延素子５６の単一のセットの相補的な実装を示す。図３Ａによるビーム形成重み２４の適用は、少なくとも部分的に、振幅重み付け素子を含み得るか、または振幅重み付け素子と関連付けられ得る、実時間遅延線６０によって提供されるそれぞれの遅延を印加することによって実現される。ビームグループステアリング重み２８の適用は、位相シフタ６２によって提供されるそれぞれの位相シフトを印加することによって実現される。
【0029】
任意の所定の固定周波数における素子ごとの遅延のコンテキストでは、波長全体の数を効果的に無視でき、これは、位相シフトと時間遅延が名目上同等であることを意味する。ただし、「ビームスクイント」現象は、ある範囲の信号周波数のビームを形成するために固定された位相シフトのみが使用される場合に発生する。つまり、従来の移相器は周波数に関係なく固定の位相シフトを適用し、これは、ビームの形成に使用される素子間の位相シフトは特定の信号周波数に適しており、信号周波数が変化するにつれて次第に不正確になることを意味する。逆に、移相器と比較すると、実時間遅延線６０は、潜在的に多くの波長の位相シフトを提供するように動作し、位相シフトは周波数に依存し、これにより、ビームグループを形成するために使用される素子間遅延が信号周波数の関数として変化し、それによってビームスクイントを回避することを可能にする。
【0030】
図３Ａの例によれば、遅延素子５４は、Ｒ個の実時間遅延線６０のＮ個のセットを備え、ここで、Ｎはビームグループ内のビームの数であり、Ｒは関与するアンテナ２０内のアンテナ素子１８の数である。それに対応して、図３Ｂの例によれば、遅延素子５６は、１つのセットのＲ個の移相器６２を備える。Ｒ個の移相器６２は、実時間遅延線６０によって印加されるすべての素子間遅延に共通に影響を及ぼす素子間位相シフト値の特定のセットを適用する。したがって、Ｒ個の移相器６２によって提供される位相シフト値は、ビームグループ内のＮ個のビームすべてを共通にステアリングする、すなわち、ビームグループ内の各ビームの相対ビーム角度に同じ変化を引き起こす。移相器６２によって適用される位相シフト値、すなわちビームグループステアリング重み２８を制御することによって、制御回路３２はビームグループのポインティング方向を制御する。
【0031】
図４Ａ～図４Ｄは、制御回路３０の制御下で動作するビーム形成器１２によって提供される有利なビームグループのステアリングまたはポインティングの例示的な例を示す。特に、図４Ａは、ビームＢ１、Ｂ２、…ＢＮとして示される複数のビーム７２を有するビームグループ７０を示す。ビームグループ７０は、それぞれのビーム７２が空間的に重複しないという点で「まばらな」ビームグループとみなされ得、「重複しない」は、３ｄＢビーム幅などの信号レベル閾値によって定義され得る。３ｄＢビーム幅は、ビームのメインローブの電力半値点の間の角度である。ビームグループ７０のそれぞれのビーム７２間で全周波数を再利用する能力は、まばらで重複しないビーム配置によって得られるいくつかの利点のうちの１つである。
【0032】
さらに強調すべき点は、ビームグループ７０内のそれぞれのビーム７２がそれらの間で固定された空間的関係を有することである。すなわち、ビームグループ７０が向けられる方向に関係なく、ビーム７２の相対角度は同じままである。ビーム形成回路２２が、そのビーム７２が固定された空間的関係を有するようにビームグループ７０を定義すると言うことは、ビーム形成回路２２が、ビームグループ７０中のビーム７２間のビーム方向の相対的な差が時間とともに意図的に変化しないように設計または他の方法で構成されていると言うことであると理解することができる。
【0033】
例示的な実施形態では、ビーム７２は衛星のスポットビームであり、各ビーム７２は地球の表面上に対応するスポットビームのフットプリントを生成する。したがって、そのような実施形態におけるビームグループ７０は、スポットビームフットプリントの固定パターンを提供するものとして理解することができ、少なくとも１つのそのような実施形態における制御回路３０は、ビームグループステアリング回路２６を制御して、地理的カバーエリア上または地理的カバーエリア内でスポットビームフットプリントの固定されたパターンを段階的にシフトまたはステップさせるように構成される。つまり、任意の所定のポインティング方向に対して、スポットビームフットプリントの固定されたパターンは地理的エリアの一部のみをカバーするが、パターンを一連の間隔にわたって移動させることで、地理的カバレッジエリア全体に時間多重化カバレッジを提供することを可能にする。
【0034】
図４Ａは、ビームグループステアリング重みの第１のセット２８－１による第１のビームグループ方向の生成を示し、図４Ｂ、図４Ｃ、および図４Ｄは、ビームグループステアリング重みの異なるセット２８－２、２８－３、および２８－４による他のビームグループ方向の生成を示す。ビームグループステアリングの別の見方では、位相ベクトルの素子値を変更するとビームグループ７０のポインティング方向が変わるという理解に基づいて、ビームグループステアリング重み２８の「セット」が１つだけ、すなわち位相ベクトルが１つだけ存在すると考える。この見方では、ビームグループステアリング重みのセット２８－１、２８－２、２８－３、および２８－４は、装置１０の動作中の異なる時間におけるビームグループステアリング重みの異なる値を表す。
【0035】
したがって、自由空間における各ビーム７２の絶対方向は、対応するビーム形成重み２４によって定義されるビーム角度、およびビームグループステアリング重み２８によって定義される対応するビームグループステアリング角度に依存する。ここでの「角度」という言葉の使用は、１つまたは複数の次元における角度、例えば方位面と仰角面の一方または両方における角度を広くカバーするものとして理解されるべきであり、１つまたは複数の実施形態におけるビームグループステアリングはビームグループ７０を定義されたステラジアン上または定義されたステラジアン内で動かす。
【0036】
ビームグループ７０のそれぞれのビーム７２を形成するために実時間遅延線６０を使用しながら、ビームグループステアリングのためにのみ移相器６２を使用することにより、複数の送信または受信周波数の使用を伴う装置１０の実施形態におけるスクイントの問題が最小限に抑えられる一方で、ビームグループ７０をステアリングするための簡素化された経済的なアプローチを実現する。もちろん、遅延素子５４がビームグループステアリング重み２８を実装するために必要な可変素子を含む場合など、別の形で実施してもよく、例えば、ビーム形成重み２４を与えるために使用される実時間遅延線は、ビームグループステアリング重み２８を表す位相シフトの共通のセットを実装するために調整可能に構成される。どのように実装しても、ビームグループステアリング重み２８の使用は、ビームグループ７０のポインティング方向が、例えば、図４Ａ～図４Ｄにて示唆されるように、個々のビーム方向または対応するビームエリアに関して、セントロイドの意味について定義されている場合、ビームグループ７０を特定の方向に向ける有利なアプローチを提供する。
【0037】
これまで説明した様々な例による例示的な装置１０は、電磁信号の送信または受信のためにビーム形成を使用するものとして広く特徴付けることができ、本開示のここや他の場所での「または」は、別段の記載がない限り、および／またはコンテキストから明らかでない限り、「および／または」を意味する。少なくとも１つの実施形態における装置１０は、ビームグループ７０内のそれぞれのビーム７２に対応するビーム信号１４と、電磁信号の送信または受信に使用されるアンテナ２０の素子１８に対応する素子信号１６との間で変換を行うように構成されたビーム形成器１２を備える。
【0038】
ビーム形成器１２は、素子信号１６に対してビーム形成重み付け２４を適用するように構成されたビーム形成回路２２を備える。ビーム形成重み２４は、ビームグループ７０のそれぞれのビーム７２を、ビームグループ７０内で空間的に重複しなく、固定された空間的関係を有するものとして定義する。ビーム形成器１２のビームグループステアリング回路２６は、ビームグループ７０のそれぞれのビーム７２を同じ方向に共通にステアリングするビームグループステアリング重み２８を適用するように構成されている。
【0039】
装置１０は、ビームグループステアリング重み２８の制御に基づいて、ビームグループステアリング回路２６によるビームグループステアリングを制御するように構成された制御回路３０をさらに備える。ビームグループステアリング重み２８を「制御する」ことは、ビームグループステアリング重み２８の値を設定または他の方法で制御することとして理解することができ、値の特定のセットがビームグループ７０の対応する特定のポインティング方向を生み出す。
【0040】
ビーム形成回路２２は、例えば、ビーム形成重み２４を適用するように構成された遅延素子５４を含む固定部分５０と、ビームグループステアリング重み２８を適用するように構成された遅延素子５６を含む可変部分５２とを備える。ビーム形成回路２２の少なくとも１つのそのような実施形態では、遅延素子５４は実時間遅延線６０であり、遅延素子５６は移相器６２である。このような場合、ビームグループステアリング重み２８は位相シフトベクトルを含み、ベクトル素子の値は、ビームグループ７０の特定のポインティング方向をもたらす素子信号１６にわたって相対的な位相シフトを定義する。
【0041】
実時間遅延線６０の例示的な実装には、デジタルまたはアナログ素子が含まれ、非限定的な例には、典型的な実装としてマイクロストリップまたはストリップライン遅延線が含まれる。他の例には、機械的に調整された構造、ＲＦオーバーファイバ配置（マイクロ波フォトニクス）、同軸遅延線またはウェーブガイド遅延線、ＣＭＯＳまたはＧａＡｓ技術に基づく様々な能動回路、または微小電気機械構造（ＭＥＭｓ）が含まれる。位相シフタ６２の例示的な実装には、最大位相シフトが１波長未満であることが理解されるものの、ＭＥＭｓデバイスまたは切り替え可能な伝送路も含まれる。少なくとも１つの実施形態では、移相器６２は、ビームグループステアリング回路２６に含まれる位相差を達成するために、切り替え型ハイパスおよびローパスＬＣフィルタ構造を備える。
【0042】
例えば図４Ａ～図４Ｄを参照すると、ビームグループ７０内のそれぞれのビーム７２は、個々のビーム方向を有する。自由空間におけるそれぞれのビーム７２の絶対ビーム方向は、個々のビーム方向とビームグループ方向との組み合わせによって定義される。もちろん、装置１０の向き、より具体的には、そのアンテナ２０の向きが、ビームグループ７０内のビーム７２の絶対ビーム方向を最終的に決定することは理解されるであろう。しかしながら、アンテナ２０の所定の向きに対して、ビーム７２は、互いに固定された空間的関係を有し、ビーム形成重み２４によって定義される相対的なビーム角度を有し、ビームグループポインティング方向はビームグループステアリング重み２８によって定義され、その後自由空間における各ビーム７２の絶対方向を制御する。
【0043】
１つまたは複数の実施形態における制御回路３０は、定義された間隔で適用される位相調整を定義するスケジュール３６に従って、前記ビームグループステアリング重み２８として位相調整を選択することによって、スケジュール３６が、定義された各間隔でアクティブ化になるビームグループの方向を決定するようにビームグループステアリングを制御するように構成されている。少なくとも１つのそのような実施形態によれば、スケジュール３６に従ってアクティブ化される複数の異なるビームグループ方向に関して、異なるビームグループ方向のうちの少なくとも１つによるビームグループ７０内のそれぞれのビーム７２は、異なるビームグループ方向のうちの少なくとも他の１つに従って、ビームグループ７０内のそれぞれのビーム７２と部分的に重なり合う。１つまたは複数の他の実施形態では、１つのビームグループポインティング方向についてビーム７２が占める空間位置は、他のビームグループポインティング方向についてビーム７２が占める空間位置と重なり合わない。
【0044】
ビームグループ７０内にＮ個のビーム７２があり、各ビーム７２が対応するビームカバレッジエリア８０内でカバレッジを提供する例示的な場合を検討する。この実施形態による装置１０は、それぞれのスケジューリング間隔で使用するそれぞれのビームグループステアリング方向を定義する時分割多重化接続ＴＤＭＡスケジュールを適用して、最大Ｍ個のビームカバレッジエリア８０にわたって時間多重化カバレッジを提供するように構成され、Ｎは、各スケジューリング間隔でアクティブなＭ個のビームカバレッジエリア８０の数であり、ここで、Ｍは、それぞれのスケジューリング間隔にわたって使用される異なるビームグループステアリング方向の数に等しい。
【0045】
ＴＤＭＡスケジュールは、図１に示されるスケジュール３６の特定の実装様態であってもよい。このコンテキストにおいて、「ビームカバレッジエリア」とは、通信サービスが受け付けることができる閾値を超えるビームを介して通信される信号の信号電力、信号対雑音比（ＳＮＲ）、または信号対干渉プラス雑音比（ＳＩＮＲ）を有する、地面または何らかの他の基準表面上に投影されるような、関連するビームの電磁放出パターンのエリアによって定義されるものであってもよい。
【0046】
少なくとも１つの実施形態におけるビーム形成回路２２は、Ｎ個のセットの遅延素子５４を備え、そのような各セットは、ビームグループ７０内のＮ個のビーム７２のそれぞれを定義するビーム形成重み２４のそれぞれのセットを提供する。さらに、ビームグループステアリング回路２６は、ビームグループステアリング重み２８を素子信号１６に共通に適用するように構成された１つのセットの遅延素子５６を備える。例示的な場合において、Ｑ個の異なるポインティング方向を定義するＱ個のセットビームグループステアリング重み２８があり、Ｑ個のビームグループステアリング重み２８のうちの選択された１つが各スケジューリング間隔において適用される。Ｑ個のセットビームグループステアリング重み２８のそれぞれは、Ｒ個のベクトル素子を有する位相ベクトルを備え、各ベクトル素子は、Ｒ個のアンテナ素子１８のそれぞれに対応する位相遅延値であり、素子信号１６に適用される位相シフトのセットを定義する位相ベクトル全体は、ビームグループ７０のビーム７２を共通にステアリングする。
【0047】
装置１０のそのような実装様態の１つの利点は、装置１０が、Ｍ個のビームを形成するために遅延素子５４のＭ個の異なるセットを必要とせずに、Ｍ個のビームカバレッジエリア８０をカバーできることである。遅延素子５４は実時間遅延線６０であってもよいため、特にアンテナ素子１８のアレイが大きい場合、その実装様態は自明ではない。本開示のアプローチは、Ｎ個のビーム７２のビームグループ７０を段階的にシフトまたはステアリングし、Ｍ個のビームカバレッジエリア８０のうちのＮ個が、定義された一連の間隔のそれぞれにおいて「アクティブ」になるようにする。
【0048】
ビームグループ７０のそれぞれのビーム７２が、ビームグループ方向が変化するにつれて共通にシフトする対応するビームカバレッジエリア８０を有する場合、１つまたは複数の実施形態における制御回路３０は、一連の間隔にわたって一連のビームグループ方向をアクティブにして、各間隔でアクティブである対応するビームカバレッジエリア８０の集合体である集合カバレッジエリアにわたって時間多重化信号カバレッジを提供するように構成される。上述したように、１つまたは複数の実施形態における装置１０は、一連のビームグループ方向を定義するスケジュール３６を記憶する記憶装置３４を含む。
【0049】
装置１０によるビームカバレッジエリア８０の時間多重化の例を示す図５Ａ～図５Ｅを検討する。図５Ａ～図５Ｅの例示的なコンテキストでは、ビームグループ７０（Ｎ＝６）内に６個のビーム７２があり、６個のビーム７２にはＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５、およびＢ６とラベル付けされている。対応して、図５Ａは、６個のビームカバレッジエリア８０を示しており、各ビームカバレッジエリア８０は、それに対応するビーム７２に従ってラベル付けされている。
【0050】
第１の時間間隔Ｔ１において、装置１０の制御回路３０は、ビーム形成器１２を制御して、ビームカバレッジエリア８０の図示の位置をもたらすビームグループステアリング重み２８を適用する。これらの位置は、例えば、地球の表面上の地理的領域であり、装置１０がビームカバレッジエリア８０内で動作する他の装置によって受信するための信号を送信したり、ビームカバレッジエリア８０内で動作する他の装置から信号を受信したりすることができるという意味で、信号カバレッジエリアとして理解することができる。
【0051】
時間間隔Ｔ２の間、制御回路３０はビームグループステアリング重み２８の値を変更し、これによりビームグループ７０内のビーム７２のグループごとのシフトが生じる。図５Ｂは、間隔Ｔ１のビームカバレッジエリア８０の位置／場所を破線で示し、間隔Ｔ２のビームカバレッジエリアの新しい位置／場所を実線で示すことによって、グループシフトを示唆する。図５Ｃは、ビームカバレッジエリア８０の以前の（Ｔ２）位置／場所を破線で示し、ビームカバレッジエリア８０の新しい（Ｔ３）位置／場所を実線で示すことによって、間隔Ｔ３に適用されるグループシフトを示唆する。図５Ｄは、間隔Ｔ３と間隔Ｔ４との間のビームグループシフトを示す。
【0052】
図５Ｅは、ビームグループ７０の前述のシフト（ビームグループステアリング）をどのように使用して、集合カバレッジエリア８２にわたって時間多重化カバレッジを提供できるかを示している。したがって、集合カバレッジエリア８２は、Ｍ個のビームカバレッジエリア８０を含むと理解され得るが、Ｍ個のビームカバレッジエリア８０のうちのＮ個の重複しないビームカバレッジエリアだけが一度にアクティブになる。Ｎ個の重複しないビームカバレッジエリア８０の各セットは、異なるビームグループポインティング方向を表し、Ｍ個のビームカバレッジエリア８０すべてに信号カバレッジを提供するには、固定または動的に決定されたスケジュールに従って異なるビームグループポインティング方向に段階的にずれる必要がある。
【0053】
図５Ａ～図５Ｅは、現在のポインティング方向についてビームグループ７０内のビーム７２によって任意の所定の間隔で「アクティブ」または「照射」されているＮ個のビームカバレッジエリア８０が重複しないことを示すものとして理解され得る。しかしながら、ビームグループステアリングは、次または後続の間隔でアクティブなＮ個のビームカバレッジエリア８０が前の間隔のビームカバレッジエリアと重なり合うように実行されてもよい。このようにして、時間多重化信号カバレッジは、連続する間隔にわたって、集合カバレッジエリア８２内のあらゆる場所に提供され得る。
【0054】
ビームグループステアリング回路２６によって適用されるビームグループステアリング重み２８の値を変更することから生じるビームグループ７０内のすべてのビーム７２に共通に与えられる角度シフトは、ビームグループ７０のすべてのビーム７２を同じ方向に移動させるが、これは、少なくとも名目上、各ビーム７２が同じビーム角度の変化を経験し、これは、公称の場合に、対応するビームカバレッジエリア８０が共通に同じ方向に同じ量だけシフトすることを意味する。公称の場合からの逸脱は、例えば、ビーム形成器１２および装置１０全体を実装するために使用される構造（複数可）内の構成素子公差または他の非理想的な挙動から生じる。
【0055】
さらなる点は、図５Ａ～図５Ｅに示されるビームカバレッジエリア８０が、ある定義された信号レベル閾値、例えば３ｄＢのビーム幅に従ったビームカバレッジを表すことである。したがって、装置１０の１つまたは複数の実施形態は、定義された信号レベル閾値に従って重複しないが、閾値未満の信号レベルで重なり合いを示し得るビーム７２を含むことを理解されたい。
【0056】
装置１０および関連する方法は、広範囲の用途およびシナリオにわたって有用であるが、衛星通信のコンテキストにおいて特定の利点を有する可能性がある。図６は、通信衛星９０の通信ペイロードである装置１０の一実施形態を示す。いくつかの実施形態では、通信衛星９０は地球低軌道（ＬＥＯ）衛星である。
【0057】
装置１０およびアンテナ２０は通信衛星９０に搭載されており、通信衛星９０は、地上ユーザ端末９４と地上ゲートウェイ局９６との間など、それぞれの地上端末間で行われる通信の中継器として機能する。順方向チャネルトラフィックは、１つまたは複数の地上ゲートウェイ局９６のそれぞれから地上ユーザ端末９４のそれぞれに送られる。地上ユーザ端末９４は、比較的広い地理的エリア９２にわたって分散することができ、この地理的エリア９２は、どのビームグループポインティング方向が定義された間隔または実行中の一連の間隔の各間隔で使用されるかを定義するＴＤＭＡスケジュール３６に従って通信衛星９０によって信号カバレッジが提供される集合カバレッジエリアとみなすことができる。地上ゲートウェイ局９６は、地理的エリア９２内のそれぞれの位置を占有し得る。
【0058】
１つまたは複数の例示的な実施形態では、通信衛星９０によってビーム形成された送信信号または受信信号は、均一な時間長の反復フレームによって定義されるタイミング構造を有し、各フレームは均一な数のサブフレームに分割されており、サブフレームはさらにタイムスロットに分割されていてもよい。個々のタイムスロットは最小のスケジューリング間隔を表し、これは、例えば、通信衛星９０がタイムスロットごとにビームポインティング方向を変更し得ることを意味する。もちろん、使用される特定のポインティング方向、およびスケジューリングサイクル、例えば、１フレームまたは１サブフレームにわたって特定のポインティング方向が使用される回数は、地上ユーザ端末９４の分布または地理的エリア９２内の通信要求を反映するために動的に制御されてもよい。他のスケジューリング間隔の定義が使用されてもよく、フレーム／サブフレーム／タイムスロットの構造化は非限定的な例である。
【0059】
概して、１つまたは複数の実施形態における装置１０は、ビームグループ７０をシフトまたは段階的に変化させて集合カバレッジエリアにわたる時間多重化カバレッジを提供するために使用されるビームグループポインティング方向を定義するスケジュール３６に基づいて、集合カバレッジエリア内で動作する他の装置に通信サービスを提供する。図５Ｅは、例示的な集合カバレッジエリア８２を示し、図６は、別の例示的な集合カバレッジエリア９２を示す。しかしながら、注目すべきことに、上述の「集合カバレッジエリア」は、装置１０の意図された使用および実装に応じて、地球の表面上のカバレッジを表してもよく、または表さなくてもよい。ただし、「カバレッジエリア」は、図６に図示するコンテキストやより広義には衛星通信での「スポットビーム」地上カバレッジとして理解され得る。スポットビームカバレッジは、「ビームフットプリント」とも呼ばれ、そのコンテキストを図５Ｅのより広い例に適用すると、衛星カバレッジコンテキストでは、図５Ｅに示されるビームカバレッジエリア８０が地球の表面上のスポットビームフットプリントとしてみなされ得ることを意味する。
【0060】
通信衛星９０において実装されるか、または別の通信コンテキストで実装されるかにかかわらず、装置１０は、スケジュール３６を動的に決定し得るか、または図１の上位概念の例に示される装置４６または図６の衛星固有の例である地上ゲートウェイ局９６などのサポート装置がスケジュール３６を動的に決定し、それを装置１０に送信する。通信コンテキストにおける特定の例として、スケジュール３６は、通信ニーズおよび集合カバレッジエリア内の他の装置の位置に基づいて動的に決定される。衛星通信のコンテキストでは、地上ゲートウェイ局９６またはサポート地上ネットワーク内の他のエンティティは、地上ゲートウェイ局９６の１つを介して飛行中の通信衛星９０にアップロードされるスケジュール更新を用いて、定期的またはトリガベースでスケジュール３６を計算し得る。
【0061】
特に図６を参照すると、カバレッジエリア９２は、地上ユーザ端末９４または地上ゲートウェイ局９６が動作する地理的領域であり、ビームグループポインティング方向は、スケジュール３６に従って多様なスポットビームカバレッジにわたって衛星信号カバレッジを提供するために使用される。地上ゲートウェイ局９６は、スケジュール３６を通信衛星９０に提供することができ、スケジュール３６は、地理的エリア９２内で動作する地上ユーザ端末９４の数、分布、および通信ニーズに基づいて動的に決定され得るか、または動的に更新され得る。例えば、いくつかのビームポインティング方向は、地理的エリア９２内のより高密度の地上ユーザ端末９４にサービスを提供するため、または特定のユーザまたは特定の通信サービスのサービス品質（ＱｏＳ）要件に対応するために、他のビームポインティング方向よりも頻繁に、またはより長時間にわたって使用され得る。
【0062】
例示的な構成では、ビームグループ７０は、Ｎ個の重複しないビーム７２を備え、Ｍ個のビームカバレッジエリア８０（Ｍ＞Ｎ）に関して、制御回路３０は、ビームグループステアリングを制御して、異なる間隔においてＭ個のビームカバレッジエリア８０の中のＮ個の重複しないビームカバレッジエリア８０のビームグループの異なるサブセットをアクティブにするように構成される。ここで、「ビーム」は、そのパワープロファイル、例えば３ｄＢビーム幅によって定義されてもよく、他の信号レベルパラメータによって定義されてもよい。例えば、３ｄＢ値を使用すると、「重複しないビーム」とは、３ｄＢビーム幅によって定義されるそれぞれのビーム領域が重なり合わないことを意味する。他の実施形態では、重複はより控えめに理解される。例えば、いくつかの実施形態では、２つのビームカバレッジエリアは、それぞれの４ｄＢビーム幅が重複しない場合にのみ重複しないとみなされ、その結果、それらの３ｄＢビーム幅がさらに離間される。いくつかの実施形態では、２つのビームが互いに許容できない干渉を生じない場合、２つのビームは重複しないとみなされる。
【0063】
制御回路３０は、Ｍ個のビームカバレッジエリア８０のうちのＮ個の重複しないビームカバレッジエリアのどのサブセットがどの間隔でアクティブになるかを、ビームグループ７０がステアリングされるビームグループポインティング方向のＴＤＭＡパターンを定義するスケジュール３６に従って制御するように構成され得る。装置１０が衛星、例えば、図６の例における通信衛星９０のペイロードである場合、ＴＤＭＡパターンの使用により、装置１０は、任意の所定の時間にビームグループ７０によりカバーされるよりも広い地理的エリア９２にわたって時間多重化信号カバレッジを提供するように構成される。
【0064】
より一般的には、１つまたは複数の実施形態では、装置１０の制御回路３０は、ビームグループ方向が定義された角度範囲にわたって段階的に変化し、ビームグループ７０の対応するビームカバレッジエリア８０が、より大きなカバレッジエリア内で段階的にシフトするように、ビームグループ方向を一連の間隔にわたって変更するように構成される。段階的な変化は、（角度）方向または段階のサイズに関して均一である必要はない。
【0065】
図７は、電磁信号の送受信のためにビーム形成を使用する装置１０による動作の方法７００を含む別の例示的な実施形態を示す。方法７００は、装置１０のビーム形成器１２において、ビームグループ７０のそれぞれのビーム７２を共通に同じ第１の方向にステアリングする第１のビームグループステアリング重み２８を適用することによって、第１の間隔中にビームグループ７０を第１のビームグループ方向に向けるステップ（ブロック７０２）を含む。ここで、装置１０のビーム形成器１２は、ビームグループ７０のそれぞれのビーム７２に対応するビーム信号１４と、電磁信号の送受信に使用されるアンテナ２０の素子１８に対応する素子信号１６との間で変換を行う。さらに、ビーム形成器１２は、ビームグループ７０のそれぞれのビーム７２を、ビームグループ７０内で空間的に重複しなく、固定された空間的関係を有するものとして定義するビーム形成重み２４を適用する。
【0066】
方法７００はさらに、ビーム形成器１２において、ビームグループ７０のそれぞれのビーム７２を共通に同じ第２の方向にステアリングする第２のビームグループステアリング重み２８を適用することによって、第２の間隔中にビームグループ７０を第２のビームグループ方向に向けるステップ（ブロック７０４）を含む。第１または第２のビームグループステアリング重み２８の適用によるビームグループ７０のステアリングは、すべてのそれぞれのビーム７２を同じ第１または第２の方向に共通に移動させることによってビームグループ７０内の固定された空間的関係を維持する。
【0067】
第１および第２の間隔は、例えば、各間隔でどのビームグループ方向が使用されるかを指定するスケジュール３６によって定義され得るような、複数の間隔のうちのものである。このような実施形態では、方法７００は、スケジュール３６に従って、例えば、ビーム形成器１２で使用されるビームグループステアリング重み２８の値を、スケジューリング間隔の間で異なるものに対して変更することによって、ビームグループステアリングを制御するステップを含む。
【0068】
例示的な構成では、ビームグループ７０には、対応するビームカバレッジエリア８０内でカバレッジを提供するＮ個のビーム７２があり、方法７００は、それぞれのスケジューリング間隔で使用するそれぞれのビームグループステアリング方向を定義するＴＤＭＡスケジュールを適用し、最大Ｍ個のビームカバレッジエリア８０にわたって時間多重化カバレッジを提供するステップを含み、ただし、Ｍ＞Ｎであり、各スケジューリング間隔でＭ個のビームカバレッジエリア８０のうちのＮ個がアクティブである。
【0069】
ビームグループ７０のそれぞれのビーム７２は、ビームグループ方向が変化するにつれて共通にシフトする対応するビームカバレッジエリア８０を有し、１つ以上の実施形態における方法７００は、一連の間隔にわたって一連のビームグループ方向をアクティブにして、各間隔でアクティブである対応するビームカバレッジエリア８０の集合体である集合ビームカバレッジエリア８２、９２にわたって時間多重化信号カバレッジを提供するステップを含む。方法７００は、装置１０に記憶されたスケジュール３６に従って一連のビームグループ方向を決定するステップをさらに含んでもよい。少なくとも１つの実施形態では、装置１０は、集合カバレッジエリア内で動作する他の装置に通信サービスを提供し、スケジュール３６は、通信ニーズおよび集合カバレッジエリア内の他の装置の位置に基づいて動的に決定される。
【0070】
ビームグループ７０は、例示的な構成ではＮ個の重複しないビーム７２を含む。Ｍ個のビームカバレッジエリア８０に関して、Ｍ＞Ｎであり、方法７００は、Ｍ個のビームカバレッジエリア８０のうちＮ個の重複しないビームカバレッジエリアの異なるサブセットを異なる間隔でアクティブにするように、ビームグループステアリングを制御することを含む。Ｍ個のビームカバレッジエリア８０のうち、Ｎ個の重複しないビームカバレッジエリアのどのサブセットがどの間隔でアクティブであるかを制御するステップは、アクティブなビームカバレッジエリア８０のＴＤＭＡパターンを定義するスケジュール３６に従って実行され得る。
【0071】
装置１０が通信衛星９０のペイロードであるシナリオでは、方法７００は、ビームグループステアリングを使用して、任意の所定の時間でビームグループ７０によってカバーされるよりも大きなエリアにわたって時間多重化信号カバレッジを提供するステップを含み、すなわち、異なる時間に異なる方向にビームグループ７０を向けることにより、時間多重化信号カバレッジにもかかわらず、よりも大きなエリアが提供される。例えば、方法７００は、ビームグループ方向が定義される角度範囲内で段階的に変化され、ビームグループ７０の対応するビームカバレッジエリア８０がより大きなカバレッジエリア内で段階的にシフトするように、一連の間隔にわたってビームグループ方向を変更するステップを含む。
【0072】
別の実施形態による動作の方法は、装置１０が、ビーム形成器１２においてビーム形成重み２４を適用して、固定された空間的関係を有するそれぞれのビーム７２を含むビームグループ７０を定義するステップを含む。ここで、ビーム形成重み２４は、ビームグループ７０内のそれぞれのビーム７２を定義する相対的な振幅および遅延を表す複素係数を含むビーム形成重みのそれぞれのセットであってもよい。この方法はさらに、装置１０が、ビームグループステアリング重みの共通のセットであるビームグループステアリング重み２８を適用することによって、ビーム形成重み２４のそれぞれのセットを効果的に修正して、ビームグループステアリング重み２８の値によって定義されるビームグループ方向にビームグループ７０を向けるステップを含む。この方法の特定の実装様態は、実時間遅延線６０として実装される遅延素子５４のそれぞれのセットを使用してビーム形成重み２４を適用するステップと、遅延素子５４のそれぞれのセットに分割または結合された素子信号１６に相対位相シフトを適用する移相器６２のセットを介して適用される位相シフトのセットとしてビームグループステアリング重み２８を適用するステップとを含む。
【0073】
図８は、サポート回路を備えた状態で示されたビーム形成器１２の例示的な実施形態を示す。ここで、ビーム形成器１２は送信ビーム形成用に構成され、送信用のそれぞれの信号４２は、無線周波数（ＲＦ）スイッチマトリクスを含み得る追加の回路４０の信号ポート１００に入力される。代替的に、追加の回路４０は、送信用のそれぞれの信号４２を生成するように構成される。したがって、追加の回路４０は、信号４２のうちの任意の１つまたは複数を、ビーム形成器１２のビームポート１０２の任意の１つまたは複数に提供するか、別の方法でマッピングする。すなわち、ビームグループ７０のビーム７２の特定の１つにおける送信信号４２の任意の所定の１つを送信するために、追加の回路４０は、その送信信号４２を特定のビーム７２に関連付けられたビームポート１０２に適用する。複数の送信信号４２が同じビームポート１０２に適用され得るため、ビームポート１０２に入る信号はビーム信号１４と呼ばれ、各ビーム信号１４は、追加の回路４０のスイッチング／マッピング構成に応じて、１つの送信信号４２または２つ以上の送信信号４２の複合を含む。
【0074】
ビームポート１０２は、ビーム信号１４を、１つまたは複数の実施形態においてバトラーマトリクスとして実装されるビーム形成回路２２に結合するものである。ビーム形成回路２２は、空間的な重複しないビーム７２を有するビームグループ７０を定義するビーム形成重み２４（振幅および遅延）を適用する。ビーム形成重み２４は、ビーム形成回路２２内で事前に構成または別の方法で固定されてもよく、または制御回路３０によって制御されてもよい。
【0075】
少なくとも１つの実施形態では、ビーム形成回路２２は、それが生成するビーム構成に関して固定されているが、校正機能または微調整の調整機能を備えていてもよい。このようなアプローチにより、ビーム形成回路２２は、ビーム形成に使用されるアンテナ２０の個々の素子１８に対応する素子信号１６’を出力し、これらの素子信号１６’は、遠方フィールドにおいてビームグループ７０のビーム７２を形成する対応するアンテナ放射信号の建設的および破壊的な波面の結合を提供する相対信号間遅延および振幅を有する。
【0076】
ビームグループステアリング回路２６は、アンテナ素子１８ごとに１つの移相器６２を含むか、または別の言い方をすれば、ビーム形成回路２２から出力される素子信号１６’ごとに１つの移相器６２を含む、図３Ｂに示される移相器６２などの移相器のセットを備えてもよい。位相シフトのセットは、ビームグループ７０を特定の方向にステアリングするために、素子信号１６’にわたる相対的な位相（位相差）を定義する位相ベクトルとしてビームグループステアリング重み２８を適用する。装置１０の制御回路３０は、１つまたは複数の実施形態では位相ベクトルをビームグループステアリング回路２６に提供し、他の実施形態では、制御回路３０は、１つまたは複数のスイッチング信号または他の制御信号をビームグループステアリング回路２６に提供して、ビームグループステアリング回路２６がどの位相ベクトルを適用するかを制御する。例えば、ビームグループステアリング回路２６は、異なる位相を提供する異なるスイッチ構成を備えたスイッチ可能なフィルタを備えてもよい。
【0077】
図示の構成から得られるいくつかの利点の中でも、ビームグループステアリング回路２６は、送信コンテキストに、ビームグループ７０内の複数のビーム７２を形成するために使用されるビーム形成重みのセットの適用後に素子信号１６’に対して動作するので、１つのセットの移相器６２のみを必要とする。
【0078】
ビームグループステアリング回路２６を介してビームグループステアリング重み２８を素子信号１６’に適用すると、素子信号１６が生成され、その後、これらの素子信号１６は、１つのセットの電力増幅器（ＰＡ）１０４を介して増幅され、それぞれのアンテナポート１０６に送られる。アンテナポート１０６は、送信ビーム形成に使用される個々のアンテナ素子１８に対応する。ビームグループステアリング回路２６によって適用されるビームグループステアリング重み２８の値を変更することによって、制御回路３０はビームグループ７０の送信ポインティング方向を制御する。
【0079】
図９は、送信ビーム形成構成ではなく受信ビーム形成構成を示して、図８と対比する。アンテナ素子受信信号は、アンテナポート１０６からそれぞれの低雑音増幅器（ＬＮＡ）１０８に入り、ＬＮＡ１０８は、ビームグループステアリング回路２６によって操作される素子信号１６を出力する。ビームグループステアリング回路２６によって適用されるビームグループステアリング重み２８は、ビームグループ７０の受信ポインティング方向を定義し、結果として得られるセットの素子１６’信号は、定義された受信ポインティング方向に対応するそれぞれの信号間位相シフトを有する。受信方向のビーム形成回路２２は、素子信号１６’に作用し、対応するビーム信号１４を出力し、各ビーム信号１４は、ビームグループステアリングによって調整されるように、ビームグループ７０のそれぞれのビーム７２のビーム角度によって定義される（角度）方向での信号受信を反映する。
【0080】
図１０は、ビーム形成器１２とそれに含まれるビーム形成回路２２が、送信ビーム形成と受信ビーム形成の両方、例えば、１つの間隔で送信ビーム形成を行い、別の間隔で受信ビーム形成を提供する別の実施形態を示す。送信／受信ビーム形成機能を提供するサポート回路には、送信信号経路または受信信号経路がアクティブであるかどうかを制御するスイッチ１１０のそれぞれのセットとともに、送信信号経路にある前述のＰＡ１０４のセットと、受信信号経路中にある前述のＬＮＡ１０８のセットとを含む。
【0081】
図１１は、送信ビーム形成および受信ビーム形成を提供する別の実施形態を示し、図１０に示される実施形態との主な違いは、全二重動作、すなわち、同時送信ビーム形成および受信ビーム形成の機能である。送信信号経路または受信信号経路を選択的に切り替えるのではなく、図１１に示される構成は、１つのセットのマルチプレクサ（「ＭＵＸＥＳ」）１１２を使用して、送信回路および受信回路のそれぞれのセットを備えた同時送信および受信信号経路を提供する。
【0082】
送信信号４２Ａは、追加の回路４０Ａ、ビーム形成回路２２Ａ、ビームグループステアリング回路２６Ａ、ＰＡ１０４、およびマルチプレクサ１１２のセットを含む、送信信号経路内の様々な素子を介して処理されるか、他の方法で渡される。マルチプレクサ１１２のセットはまた、アンテナ受信信号を、それらの信号の増幅されたバージョンをビームグループステアリング回路２６Ｂに提供されるＬＮＡ１０８に提供し、ビーム形成回路２２Ｂに供給し、さらに、受信信号４２Ｂを出力またはその他の方法で処理する追加の回路４０Ｂに供給する。送信ビーム形成に使用されるビーム形成重み２４Ａおよびビームグループステアリング重み２８Ａは、受信ビーム形成に使用されるビーム形成重み２４Ｂおよびビームグループステアリング重み２８Ｂと同じである必要はない。
【0083】
図８～図１１に示される構成のいずれも、図１で記載された装置１０に実装され得るが、装置１０はこれらの例示的な構成に限定されない。例えば、図８～図１１はビーム形成回路２２とビームグループステアリング回路２６が離間することを示しているが、ビーム形成回路２２とビームグループステアリング回路２６は統合されてもよい。例えば、ビーム形成回路２２は、固定または事前構成された素子と、ビームグループステアリング重み２８を適用するために使用される可変または調整可能な素子との混合を含んでもよい。１つまたは複数の実施形態におけるそのような素子は、ビームグループ７０の校正または調整も提供する。この点における「素子」には、実時間遅延線、移相器、またはそれらの任意の混合物が含まれる。
【0084】
装置１０の１つの属性は、その実装様態の詳細にかかわらず、ビーム７２のグループ７０全体をステアリングするための簡略化されたアプローチの使用であり、その結果、ビームグループ７０が異なる時間に異なる方向に向けられ、時間多重化方式では、１つのビームグループ７０が、一度にビームグループ７０によってカバーされるよりも大きなエリアにわたってカバレッジを提供することができる。簡略化されたアプローチは、ビーム形成に使用されるアンテナ２０のそれぞれのアンテナ素子１８に送信または受信される素子信号１６にビームグループステアリング重み２８を適用することを含む。ビームグループステアリング重み２８は、例えば、ベクトル素子がそれぞれの位相値である位相ベクトルを備え、それぞれの位相値は、所望のビームグループポインティング方向をもたらす信号間遅延を定義する。
【0085】
少なくとも１つの実施形態では、装置１０は、図６に示される通信衛星９０などの通信衛星のペイロードを備える。衛星コンテキストにおける簡略化されたビームグループステアリングの使用は、装置１０の様々な利点を強調または増幅する。増幅された利点の一例は、重量、サイズ、および出力が衛星設計において重要な要因であるが、装置１０により、時間多重化形方式にもかかわらず、より大きなエリアにわたってカバレッジを提供するために、比較的小さくまばらなビームのセットを使用できることである。その結果、衛星は、より大きなエリアをカバーするために必要なすべてのビームを個々に形成するために必要とされるビーム形成回路と比較して、低減されたセットのビーム形成回路のみを搭載する必要があり、同時に重量と消費電力も節約される。
【0086】
衛星コンテキストやその他の幅広いコンテキストに適用される運用上の柔軟性のさらなる利点または点は、ビームグループステアリングを制御するための要求駆動スケジューリングである。要求駆動スケジューリング、またはより広義には動的スケジューリングでは、ビームグループのポインティング方向は必要に応じて制御され、これは、ビームグループが特定の方向にポインティングされる頻度または長さは、その方向に関連するカバレッジニーズによることを意味する。ここで、「カバレッジニーズ」とは、通信コンテキストにおける通信需要を意味するが、レーダセンシングなどの他のコンテキストでは異なる意味を持ち、「カバレッジニーズ」とは、特定の方向でのレーダベースのセンシングに関連する重要性または優先順位を指す。
【0087】
特に、開示された発明（複数可）の修正および他の実施形態は、前述の説明および関連する図面に提示される教示の利益を有するこれらの開示が関連する当業者には思い浮かぶであろう。したがって、本発明（複数可）が開示される特定の実施形態に限定されず、修正および他の実施形態が本開示の範囲内に含まれることが意図されることを理解されたい。本明細書では特定の用語を使用することがあるが、それらは一般的かつ説明的な意味でのみ使用され、限定を目的とするものではない。
【図1】
【図2-1】
【図2-2】
【図3】
【図4】
【図5-1】
【図5-2】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【国際調査報告】