灵活容量的卫星星座制造技术

实施例提供卫星通路的飞行中配置，以灵活地服务非处理卫星的星座中地面链路业务和交叉链路业务，例如以促进卫星通信系统中的灵活的前向信道容量和返回信道容量。例如，星座中的每个卫星可以包括一个或多个可动态地配置的通路，并且可以使用切换和/或波束形成来根据通路配置调度表在多个时隙的每个中将每个通路配置为前向信道通路或返回信道通路。可以进一步在每个时隙中将至少一些通路选择性地配置为将“地面链路”业务承载至地面终端和/或从地面终端承载，并且将“交叉链路”业务承载至星座的一个或多个其他卫星和/或从星座的一个或多个其他卫星承载。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】灵活容量的卫星星座
实施例一般涉及卫星通信系统，并且更具体地涉及在弯管卫星星座中提供灵活的容量。
技术介绍
在卫星星座中，多个卫星一起工作以提供比任何卫星本身可以覆盖的区域更大的覆盖范围。例如，近地轨道(LEO)卫星通常可以在大约100英里的高度绕地球轨道运行，轨道周期大约为100分钟，而地球同步卫星通常在大约26,200英里的高度绕地球轨道运行，轨道周期大约为24小时(一个恒星日)，基本上与地球自转相匹配。因此，LEO卫星通常可以以相对较高的链路预算(例如，由于卫星与地面终端相对接近)以及相对低的延迟(例如，对于LEO卫星大约为1-4毫秒，而不是地球同步卫星的大约125毫秒)来操作。然而，LEO卫星与地球相对接近也可以减少其覆盖面积。因此，LEO卫星的星座可用于显示共同增加的覆盖面积，由此允许卫星服务更大的区域，同时利用较低轨道提供的增加的链路预算和减少的延迟。LEO星座可导致系统容量在整个地球表面上稀疏地散布，大部分容量只能在需求相对较少的海洋上可用。对于LEO卫星组要提供有用和经济的通信服务，存在一些挑战。例如，如果期望超出单个卫星范围的通信，这可涉及星座的多个卫星之间的交叉链路(cross-link)。交叉链路在航天器上使用额外的功率和质量，因此可能效率低下。此外，交叉链路协调以确保随着卫星移动的连接性增加了复杂性。为了维持这种交叉链路，LEO卫星星座通常部署有“处理的”卫星，使得星座中的每个卫星包括其自己的星上处理，用于处理与地面终端的通信以及与星座中的其他卫星的协调。所述处理涉及对在上行链路上传送到卫星的数据进行解调，以允许要确定的数据的目的地。然后，数据被重新调制并路由到适当的目的地。这种处理可以为卫星增加可观的复杂性、重量和费用。
技术实现思路
其中，描述了系统和方法，其用于提供卫星通路的飞行中配置，以灵活地服务非处理卫星的星座中的地面链路业务和交叉链路业务，例如以促进卫星通信系统中的灵活的容量分布。实施例在非地球同步(例如近地轨道(LEO)、中地球轨道(MEO)等)、非处理(例如弯管)卫星的星座的情况下操作，每个卫星具有至少一个可动态地配置的通路(例如应答器)，用于选择性地承载前向信道业务或返回信道业务。例如，星座中的每个卫星可以包括多个通路，并且可以使用切换和/或波束形成来根据通路配置调度表在多个时隙的每个中将每个通路配置为前向信道通路或返回信道通路。星座中至少一个(例如全部)卫星可以具有天线系统，所述天线系统可以与一个或多个地面终端通信(作为“地面链路”(terra-link)通信)，以及与星座的一个或多个其他卫星通信(作为“交叉链路”通信)；并且卫星的至少一个通路可以在每个时隙中被动态地配置为通过地面链路或交叉链路通信。例如，在每个时隙中，星座的每个卫星的每个通路可以被选择性地(按照调度表)配置为承载前向信道地面链路业务、返回信道地面链路业务、前向信道交叉链路业务或返回信道交叉链路业务。在一些实施方式中，可将星座中的一些卫星(飞行前和/或飞行中)配置为仅承载地面链路业务业务，仅承载交叉链路业务等。附图说明图1示出了根据各种实施例的说明性卫星通信环境；图2示出了根据各种实施例的为通路的飞行中配置使用切换的说明性通路配置环境；图3A和3B示出了根据各种实施例的前向通路的示例；图3C和3D示出了根据各种实施例的返回通路的示例；图4示出了根据各种实施例的为通路的飞行中配置使用波束形成的说明性通路配置环境；图5示出了用于实现各种波束形成实施例的说明性卫星体系结构；图6A至6C分别示出了在三个后续时间的每个中第一通信场景中的说明性卫星通信环境；图7A至7C分别示出了在多个后续时间的第二通信场景中的说明性卫星通信环境，其中每个时间包括多个时隙；图8A至8D分别示出了在多个后续时间的第三通信场景中的说明性卫星通信环境；图9示出了根据各种实施例的包括与星座的至少一个卫星通信的地面终端的卫星通信系统的说明性部分；图10示出了根据各种实施例的包括与回程网络和多个卫星通信的多个网关终端的卫星通信系统的另一说明性部分；以及图11示出了根据各种实施例的用于星座中卫星通路的飞行中配置的说明性方法的流程图。在附图中，类似的部件和/或特征可以具有相同的参考标号。此外，可以通过跟随所述参考标号的区分类似部件的第二标号来区分相同类型的各种部件。如果在说明书中仅使用第一参考标号，该描述适用于具有相同第一参考标号的任何一个相似部件，而不考虑第二参考标号。具体实施方式在下面的描述中，阐述了许多具体细节以提供对本专利技术的全面理解。然而，本领域的技术人员应当认识到，本专利技术可以在没有这些具体细节的情况下实施。在一些情况下，没有详细示出电路、结构和技术，以免使本专利技术模糊不清。图1示出了根据各种实施例的卫星通信系统100的简化图。卫星通信系统100包括卫星105的星座，每个卫星105跟随地球周围的轨道路径110。每个卫星105可以是任何合适类型的通信卫星，包括例如近地轨道(LEO)卫星、中地球轨道(MEO)卫星等。例如，在LEO卫星的说明性星座中，每个卫星105可以每90分钟沿着其轨道路径110绕地球轨道运行。卫星105可以通过与地面终端150通信来提供通信服务。地面终端150可以包括网关终端和用户终端，尽管也可以考虑其他类型的地面终端150。例如，虽然地面终端150总体上参照“在地面上”的终端来示出和描述，但是地面终端150的一些实施方式可以包括位于地球表面之上或之下的终端(例如，部分地在地下，部分或完全机载的用户终端等，尽管与卫星105的高度相比仍然相对接近地球表面)。地面终端150可以包括适用于卫星通信的通信硬件和功能(例如一个或多个天线等)，以及用于与其他相关装置、网络等进行通信的通信硬件和功能。例如，地面终端150可以根据诸如由DVB(例如DVB-S、DVB-S2、DVB-RCS)标准、WiMAX标准、LTE标准、DOCSIS标准和/或其他标准以其本地或改编(修改)的形式所定义的一个或多个协议或格式进行通信。用户终端可以包括与卫星通信服务的最终消费者相关联的任何合适类型的终端。例如，用户终端可以包括天线，所述天线用于与星座的卫星105(例如任何当前照射用户终端的卫星105，如下所述)通信，以及与各种消费者驻地设备(CPE)通信，例如计算机、局域网(例如包括集线器或路由器)、互联网设备、无线网络、卫星调制解调器、卫星电视接收器等。在一个实施例中，天线和用户终端一起包括甚小孔径终端(VSAT)，天线的直径大约为0.75米，并具有大约2瓦的发射功率。网关终端有时被称为集线器或地面站。每个网关终端可以将通信链路提供到星座的卫星105(例如任何目前照射网关终端的任何卫星105，如下所述)和网络160(例如回程网络等)。网关终端可以格式化与网络160、卫星105、用户终端等通信的通信(例如数据包、帧等)。网关终端的一些实施方式也可以调度对用户终端的连接性。如下所述，调度连接性可以包括调度跨越卫星105的星座的连接性和业务。例如，连接性的调度可动态地重新配置天线馈源之间的电通路等，以在每个时隙物理地显示终端和卫星之间的信号路径；并且业务的调度可以确定在每个时隙通过那些信号路径发送哪个前向信道业务和/或返回信道业务。可选地，可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在多卫星星座中提供通信网络的卫星系统，所述卫星包括：天线系统，其包括多个点波束，所述点波束包括第一地面链路波束和第二地面链路波束以及交叉链路波束；弯管通路，其与所述多个点波束相关联；存储器，其与所述弯管通路耦合，并具有存储在其上的通路配置调度表；以及通路配置系统，其根据通路配置调度表在多个时隙的每个中将通路顺序地配置为形成所选择的点波束对之间的信号路径，使得通路在第一时隙中被配置为建立第一地面链路波束和第二地面链路波束之间的连接性，并且通路在第二时隙中被配置为建立第一地面链路波束和交叉链路波束之间的连接性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.31 US 62/199,8001.一种用于在多卫星星座中提供通信网络的卫星系统，所述卫星包括：天线系统，其包括多个点波束，所述点波束包括第一地面链路波束和第二地面链路波束以及交叉链路波束；弯管通路，其与所述多个点波束相关联；存储器，其与所述弯管通路耦合，并具有存储在其上的通路配置调度表；以及通路配置系统，其根据通路配置调度表在多个时隙的每个中将通路顺序地配置为形成所选择的点波束对之间的信号路径，使得通路在第一时隙中被配置为建立第一地面链路波束和第二地面链路波束之间的连接性，并且通路在第二时隙中被配置为建立第一地面链路波束和交叉链路波束之间的连接性。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述通路是多个通路之一，每个通路被分配给多个点波束的相应子集，并且可根据通路配置调度表在每个时隙中将每个通路顺序地配置为形成所选择的点波束的相应子集对之间的信号路径。3.根据权利要求1所述的系统，其中卫星是近地轨道卫星。4.根据权利要求1所述的系统，其中卫星是中地球轨道卫星。5.一种卫星星座系统，其包括：多个弯管卫星，每个卫星包括具有多个点波束的天线系统，所述多个点波束包括第一地面链路波束和第二地面链路波束以及交叉链路波束，并且每个卫星包括通路，可根据通路配置调度表在多个时隙的每个中将所述通路顺序地配置为形成卫星的所选择的点波束对之间的信号路径，使得对于每个卫星：所述通路在至少一个时隙期间建立第一地面链路波束和第二地面链路波束之间的连接性；以及所述通路在至少另一时隙期间建立第一地面链路波束和交叉链路波束之间的连接性。6.根据权利要求5所述的系统，其中每个卫星沿着星座的多个轨道路径中相应的一个行进。7.根据权利要求6所述的系统，其中每个地面点波束覆盖区跟随地面轨迹路径，所述地面轨迹路径对应于照射地面点波束覆盖区的卫星的轨道路径。8.一种用于在卫星通信系统中调度连接性切换的系统，所述卫星通信系统具有促进多个地面终端之间的通信的多卫星星座，所述系统包括：数据存储器，在其上存储有星座的多个卫星的轨道参数、与星座通信的多个地面用户终端的通信资源需求参数，以及与星座通信的多个地面网关终端的通信资源供应参数；以及通路配置子系统，其与数据存储器通信地耦合，并操作为将通路配置调度表计算为轨道参数、通信资源需求参数和通信资源供应参数的函数，从而限定多个时间帧的每个中多个卫星的弯管通路的顺序配置，以通过建立多个波束之间的连接性来形成多个地面终端之间的信号路径，每个卫星包括天线系统，所述天线系统包括多个波束的相应部分，从而根据通路配置调度表在一个时间帧中将至少一个通路配置为建立其相应卫星所提供的相应地面链路波束对之间的连接性，并在另一时间帧中建立其相应卫星所提供的相应地面链路波束和交叉链路波束之间的连接性。9.根据权利要求8所述的系统，进一步包括：包括多个卫星的多卫星星座，每个卫星包括具有多个点波束的天线，至少一个点波束为地面链路波束，而至少另一点波束为交叉链路波束，并且每个卫星包括至少一个弯管通路，可根据通路配置调度表在多个时间帧的每个中将所述弯管通路顺序地配置为建立其点波束之间的连接性。10.根据权利要求8所述的系统，进一步包括：地面段网络，其具有与多个卫星星座通信的多个地面终端，其中数据存储器和通路配置子系统设置在地面段网络中。11.根据权利要求10所述的系统，其中通路配置子系统进一步操作为将通路配置调度表传送到多卫星星座中的至少一个卫星。12.根据权利要求11所述的系统，其中通路配置子系统操作为通过带外通信链路将通路配置调度表传送到至少一个卫星。13.根据权利要求10所述的系统，其中通路配置调度表导致卫星和地面终端之间的时变互联性。14.根据权利要求10所述的系统，其中至少一个地面终端是与回程网络通信地耦合的网关终端。15.根据权利要求10所述的系统，其中至少一个地面终端是固定位置终端、移动终端或机载终端。16.根据权利要求1、5或8所述的系统，其中通路配置系统根据通路配置调度表在多个时隙的每个中将通路顺序地配置为形成物理回路，所述物理回路耦合所选择的点波束对。17.根据权利要求1、5或8的系统，其中：通路具有与接收器耦合的接收侧；以及通路具有与发射器耦合的发射侧。18.根据权利要求1、5或8所述的系统，其中天线系统包括多个固定的馈源喇叭，所述馈源喇叭服务地面链路波束和交叉链路波束。19.根据权利要求1、5或8所述的系统，其中通路配置系统包括接收切换器以根据通路配置调度表在多个时隙的每个中将通路的接收侧选择性地耦合到天线系统的多个接收馈源之一，以建立接收馈源和与通路的发射侧耦合的发射馈源之间的连接性，从而根据通路配置调度表在多个时隙的每个中将通路顺序地配置为形成所选择的点波束对之间的信号路径。20.根据权利要求1、5或8所述的系统，其中通路配置系统包括发射切换器以根据通路配置调度表在多个时隙的每个中将通路的发射侧选择性地耦合到天线系统的多个发射馈源之一，以建立发射馈源和与通路的接收侧耦合的接收馈源之间的连接性，从而根据通路配置调度表在多个时隙的每个中将通路顺序地配置为形成所选择的点波束对之间的信号路径。21.根据权利要求1、5或8所述的系统，其中通路配置系统包括：接收切换器以根据通路配置调度表在多个时隙的每个中将通路的接收侧选择性地耦合到天线系统的多个接收馈源之一；以及发射切换器以根据通路配置调度表在多个时隙的每个中将通路的发射侧选择性地耦合到天线系统的多个发射馈源之一，从而根据通路配置调度表在每个时隙中通过接收馈源、通路和发射馈源建立接收点波束和发射点波束之间的连接性。22.根据权利要求1、5或8所述的系统，其中天线系统包括相控阵天线，所述相控阵天线服务地面链路波束和交叉链路波束。23.根据权利要求22所述的系统，其中通路配置系统包括耦合在相控阵天线与通路的接收侧之间的接收波束形成网络，所述接收波束形成网络可操作为在多个时隙的每个中调节波束权重，以形成接收波束和通路的接收侧之间的信号耦合，从而根据通路配...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克·丹克伯格，
申请(专利权)人：维尔塞特公司，
类型：发明
国别省市：美国,US