卫星通信系统
阅读：511发布：2020-05-21
专利汇可以提供卫星通信系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 申请 涉及卫星通信系统，该卫星通信系统(100)可以包括：通信卫星(102)，该通信卫星(102)绕地球轨道运行；用户终端(106)，该用户终端(106)通过用户链路(110)与通信卫星(102)无线电通信；通信中继设备(118)，该通信中继设备(118)在大致65000英尺的高度操作，且通过馈送链路(120)与通信卫星(102)光通信；以及网关站(112)，该网关站(112)通过网关链路(114)与通信中继设备(118)无线电通信。，下面是卫星通信系统专利的具体信息内容。
1.一种卫星通信系统(100)，该卫星通信系统(100)包括：
通信卫星(102)，该通信卫星(102)绕地球轨道运行；
用户终端(106)，该用户终端(106)通过用户链路(110)与所述通信卫星(102)无线电通信；
通信中继设备(118)，该通信中继设备(118)通过馈送链路(120)与所述通信卫星(102)光通信；以及
网关站(112)，该网关站(112)通过网关链路(114)与所述通信中继设备(118)无线电通信。
2.根据权利要求1所述的系统(100)，其中，所述用户链路(110)包括射频通信信号。
3.根据权利要求2所述的系统(100)，其中，所述用户链路(110)的所述射频通信信号包括：在大致1GHz至大致40GHz之间的操作频率。
4.根据权利要求1或2所述的系统(100)，其中，所述网关链路(114)包括射频通信信号。
5.根据权利要求4所述的系统(100)，其中，所述网关链路(114)的所述射频通信信号包括如下各项中的至少一个：在大致12GHz至大致18GHz之间的操作频率，以及在大致19GHz至大致31GHz之间的操作频率。
6.根据权利要求1或2所述的系统(100)，其中，所述馈送链路(120)包括光通信信号。
7.根据权利要求6所述的系统(100)，其中，所述通信中继设备(118)在大致39000英尺至大致180000英尺之间的高度操作。
8.根据权利要求1或2所述的系统(100)，其中，所述通信中继设备(118)包括无人机。
9.根据权利要求6所述的系统(100)，其中，所述通信中继设备(118)包括：
射频终端(148)，该射频终端(148)通过所述网关链路(114)发送和接收射频通信信号；
以及
光终端(154)，该光终端(154)通过所述馈送链路(120)发送和接收光通信信号。
10.根据权利要求9所述的系统(100)，其中，所述射频终端(148)向所述网关站(112)发送网关下行链路射频通信信号(114b)，并且其中，所述射频终端从所述网关站(112)接收网关上行链路射频通信信号(114a)。
11.根据权利要求10所述的系统(100)，其中，所述光终端(154)向所述通信卫星(102)发送馈送上行链路光通信信号(120a)，并且其中，所述光终端(154)从所述通信卫星(102)接收馈送下行链路光通信信号(120b)。
12.根据权利要求11所述的系统(100)，其中，所述通信中继设备(118)还包括信号处理器(160)，其中，所述信号处理器(160)将所述馈送下行链路光通信信号(120b)转换成所述网关下行链路射频通信信号(114b)，并且其中，所述信号处理器(160)将所述网关上行链路射频通信信号(114a)转换成所述馈送上行链路光通信信号(120a)。
13.根据权利要求12所述的系统(100)，其中，所述信号处理器(160)将多个网关上行链路射频通信信号组合到组合网关上行链路射频通信信号(114a)上。
14.根据权利要求12所述的系统(100)，其中，所述信号处理器(160)形成点波束(174)，所述点波束(174)包括所述网关下行链路射频通信信号(114b)。
15.一种用于提供卫星通信的方法(200)，所述方法包括以下步骤：
生成(202)用于通信卫星(102)与用户终端(106)之间的第一无线电通信的用户链路；
生成(204)用于所述通信卫星(102)与通信中继设备(118)之间的光通信的馈送链路，所述通信中继设备(118)在大致39000英尺至大致180000英尺之间的高度操作；以及生成(204)用于所述通信中继设备(118)与网关站(112)之间的第二无线电通信的网关链路(114)。
卫星通信系统
技术领域
[0001] 本公开总体涉及卫星通信，更具体地涉及一种将光中继链路用于卫星与地面站之间的通信的卫星通信系统。
背景技术
[0002] 高吞吐量卫星(“HTS：High-throughput satellite”)在同一轨道谱上提供比传统固定卫星服务卫星(“FSS:fixed-satellite service satellite”)显著更多的吞吐量。容量的显著增大由高级频率复用和点波束技术来实现，高级频率复用和点波束技术诸如在蜂窝网络中跨多个窄聚焦的点波束(通常为数百千米级)启用频率复用。然而，随着对卫星通信的需求不断加大，持续需要卫星被构造为提供增大的吞吐量。由于该对带宽不断增加的需要和射频(“RF”)频谱的限制，需要在更大区域上分布的越来越多的网关地面站，这可能将网关地面站置于不期望的地理位置中。
[0004] 在一个示例中，所公开的卫星通信系统可以包括：通信卫星，该通信卫星绕地球轨道运行(orbiting Earth)；用户终端，该用户终端通过用户链路与通信卫星无线电通信；通信中继设备，该通信中继设备通过馈送链路与通信卫星光通信；以及网关站，该网关站通过网关链路与通信中继设备无线电通信。
[0006] 在又一个示例中，所公开的用于提供卫星通信的方法可以包括以下步骤：(1)生成用于通信卫星与用户终端之间的第一无线电通信的用户链路；(2)生成用于通信卫星与通信中继设备之间的光通信的馈送链路，通信中继设备在大致39000英尺至大致180000英尺之间的高度操作；以及(3)生成用于通信中继设备与网关站之间的第二无线电通信的网关链路。
附图说明
[0008] 图1是所公开的卫星通信系统的一个示例的示意图；
[0009] 图2是所公开的卫星通信系统的一个示例的示意图；
[0010] 图3是所公开的卫星通信系统的一个示例的示意图；
[0011] 图4是卫星通信系统的所公开的通信卫星的一个示例的示意框图；
[0012] 图5是卫星通信系统的所公开的通信中继设备的一个示例的示意框图；
[0013] 图6是所公开的用于提供卫星通信的方法的一个示例的流程图；
[0015] 图8是飞行器的示意图。
具体实施方式
[0016] 以下具体实施方式涉及附图，附图例示了由本公开描述的具体示例。具有不同结构和操作的其他示例不与本公开的范围偏离。同样的附图标记在不同附图中可以涉及相同的特征、元件、部件或特性。
[0017] 这里对“示例”、“一个示例”、“另一个示例”或类似语言的参照意指关于示例描述的一个或更多个特征、结构、元件、部件或特性包括在至少一个实施方式或实施方案中。由此，贯穿本公开的短语“在一个示例中”、“作为一个示例”以及类似语言可以(但不是必须)涉及同一示例。进一步地，以任意一个示例为特征的主题可以(但不是必须)包括以任意其他示例为特征的主题。
[0018] 下面提供根据本公开的主题的、可以(但不是必须)要求保护的例示性非详尽示例。
[0019] 参照图1，公开了卫星通信系统(通常被称为系统100)的一个示例。系统100还可以被称为卫星通信网络。系统100包括绕地球(未明确例示)轨道运行的至少一个通信卫星(通常被称为卫星102)。系统100还包括至少一个网关中枢122和至少一个用户区108。如图2例示，在一个示例中，多个卫星102形成卫星阵列104。
[0020] 卫星102可以为在任意卫星椭圆轨道中的任意对象，并且被构造为向和从地球发送和/或接收通信。作为一个示例，卫星102可以处于地球静止轨道中。作为另一个示例，卫星102可以处于地球同步轨道中。作为另一个示例，卫星102可以处于闪电(Molniya)轨道中。
[0021] 系统100可以特别良好地适于且有利于高地球轨道(“HEO：High Earth orbit”)(例如，处于超过大致35000千米(22000英里)的高度)中的卫星102。然而，系统100还可以与其它类型轨道(例如，低地球轨道(“LEO：Low Earth orbit”)(例如，处于低于大致2000千米(1200英里)的高度)或中地球轨道(“MEO：Medium Earth orbit”)(例如，处于大致2000千米至35000千米之间的高度))中的卫星102一起使用。
[0022] 作为一个具体非限制性示例，卫星102可以为高吞吐量卫星(“HTS：high-throughput satellite”)。作为一个非限制性示例，卫星102可以被构造为发送和/或接收覆盖在大致1.0GHz至大致90GHz之间微波频率范围的无线电波。
[0023] 在一个示例中，网关中枢122包括至少一个网关站112(还俗称为地面站或远程埠)。网关站112可以包括：用于与卫星102(或卫星阵列104)(图2)通信的一个或更多个发送和/或接收天线。作为一个一般示例，网关中枢122可以为音频、视频和/或数据服务供应商中的一个或更多个。作为一个示例，网关中枢122可以为因特网服务供应商。作为一个示例，网关中枢122可以为电话、语音、和/或数据服务。作为一个示例，网关中枢122可以为电视、视频、和/或音频广播商。
[0024] 网关站112可以联接到地面网络116。作为一个示例，网络116可以包括远程通信网络，诸如因特网。由此，网关站112可以通过卫星102和通信中继设备118来提供用户终端106与网络116之间的连接。
[0025] 虽然未明确例示，但各网关站112可以包括或连接到控制网关中枢122上的信号通信的网关站控制器。网关站控制器可以包括：处理器、存储装置(例如，存储器)、输入装置和/或显示器。网关控制器可以用网关站112远程定位或与网关站112位于一处(例如，集成到网关站112)。
[0026] 在一个示例中，用户区108定义包括可以与卫星102通信的多个用户终端106的地理区域(为了清楚例示，各用户区内仅示出一个用户终端)。作为一个示例，用户区108可以表示从卫星102到地球表面的辐射点(radiated spot)波束的足迹。点波束可以包括预定信号强度(例如，功率)，使得点波束将仅覆盖由用户区108表示的、地球上的有限地理区域。
[0027] 用户终端(这里也被称为用户终端106)中的每一个包括：用于与卫星102通信的一个或更多个发送和/或接收天线。用户终端106可以包括：由最终用户使用的任意通信装置(例如，音频、视频或数据通信装置)。由此，音频、视频和/或数据服务供应商可以服务位于用户区108内的用户终端106。
[0028] 虽然在图1和图2中未明确例示，但在另一个示例中，用户区108还可以包括：一个或更多个地面通信网络站点或塔。通信网络站点可以包括：用于与卫星102和用户终端106通信的一个或更多个发送和/或接收天线。换言之，通信网络站点可以充当卫星102与用户终端106之间，和/或用户终端106之间的地面通信链路或中继。
[0029] 虽然未明确例示，但各用户终端106可以包括或连接到控制用户区108上的信号通信的用户终端控制器。用户终端控制器可以包括处理器、存储装置(例如，存储器)、输入装置、和/或显示器。用户终端控制器可以用用户终端106远程定位，或与用户终端106位于一处(例如，集成到用户终端106)。
[0030] 在一个示例中，系统100还包括至少一个通信中继设备(通常被称为设备118)。设备118充当卫星102与一个或更多个网关站112之间的通信链路、节点、或中继。换言之，设备118可以服务一个或更多个网关中枢122。
[0031] 在一个示例中，设备118为能够在高空操作的移动平台。通常，设备118的操作高度可以在任意大气干扰之上。作为一个示例，设备118可以在大致39000英尺(12km)至大致180000英尺(55km)(例如，平流层)之间的高度操作。作为另一个示例，设备可以在55000英尺(16km)至大致164000英尺(50km)之间的高度操作。作为另一个示例，设备118可以在大致
65000英尺(20km)的高度操作。作为又一个示例，设备118可以在至少大致65000英尺(20km)的高度操作。作为一个示例，设备118可以为无人机(“UAV”)。设备118可以在地球上的给定地理区域上方(诸如在一个或更多个网关中枢122上方)的预定飞行路线中飞行。设备118能够在操作高度长时间段(例如，数月)飞行。作为一个示例，设备118可以是太阳能供电的电动UAV。
65000英尺(20km)的高度操作。作为又一个示例，设备118可以在至少大致65000英尺(20km)的高度操作。作为一个示例，设备118可以为无人机(“UAV”)。设备118可以在地球上的给定地理区域上方(诸如在一个或更多个网关中枢122上方)的预定飞行路线中飞行。设备118能够在操作高度长时间段(例如，数月)飞行。作为一个示例，设备118可以是太阳能供电的电动UAV。
[0032] 参照图1，卫星102与用户终端106(例如，直接或经由地面通信网络站点)通信。卫星102可以被构造为向和从用户终端106发送和/或接收射频(“RF”)通信信号。类似地，用户终端106可以被构造为向和从卫星102发送和/或接收RF通信信号。卫星102与用户终端106之间的任意RF通信信号在这里被称为用户链路110。由此，用户链路110为RF(RF通信)链路。各用户终端106可以接收从卫星102辐射的多点波束模式的关联点波束(未明确例示)内的RF通信信号。多点波束模式可以复用跨限定用户区108的多个窄聚焦点波束(例如，大约为数百千米级)的频率。
[0033] 卫星102还与设备118通信。卫星102可以被构造为向和从设备118发送和/或接收光通信信号。类似地，设备118可以被构造为向和从卫星102发送和/或接收光通信信号。卫星102与设备118之间的任意光通信信号在这里被称为馈送链路120。由此，馈送链路(feeder link)120是光(光通信)链路。
[0034] 设备118与网关站112通信。设备118可以被构造为向和从网关站112发送和/或接收RF通信信号。类似地，网关站112可以被构造为向和从设备118发送和/或接收RF通信信号。设备118与网关站112之间的任意RF通信信号在这里被称为网关链路114。由此，网关链路114为RF(RF通信)链路。
[0035] 参照图3且参照图1和图2，卫星102和设备118被构造为，提供如下各项之间的双向通信：用户区108(例如，用户终端106)中的每一个，与网关中枢122(例如，网关站112)中的每一个。作为一个示例且如图3例示，用户区108向卫星102发送作为RF信号(还被称为用户上行链路射频通信信号)的用户上行链路110a(例如，用户上行链路信号)。卫星102向设备118发送作为光信号(还被称为馈送下行链路光通信信号)的馈送下行链路120b(例如，用户上行链路信号的重发)。设备118然后向网关站112发送作为RF信号(还被称为网关站下行链路射频通信信号)的网关下行链路114b(例如，用户上行链路信号的另一个重发)。
[0036] 类似地，作为一个示例，网关站112向设备118发送作为RF信号(还被称为网关上行链路射频通信信号)的网关上行链路114a(例如，网关上行链路信号)。设备118向卫星102发送作为光信号(还被称为馈送上行链路光通信信号)的馈送上行链路信号120a(例如，网关上行链路信号的重发)。卫星102然后向用户终端106发送作为RF信号(还被称为用户下行链路射频通信信号)的用户下行链路110b(例如，网关上行链路信号的另一个重发)。
[0037] 在一个示例实施方案中，用户链路110(例如，用户上行链路110a和/或用户下行链路110b)可以在大致1GHz至大致40GHz之间的频率范围(例如，操作频率或操作频率范围)内操作。在另一个示例实施方案中，用户链路110(例如，用户上行链路110a和/或用户下行链路110b)可以在大致20GHz至大致40GHz之间(例如，K频带)的频率范围(例如，操作频率或操作频率范围)内操作。在另一个示例实施方案中，用户链路110(例如，用户上行链路110a和/或用户下行链路110b)可以在大致19.0GHz至大致31GHz之间(例如，Ka频带)的频率范围内操作。在另一个示例实施方案中，用户链路110(例如，用户上行链路110a和/或用户下行链路110b)可以在大致12GHz至大致18GHz之间(例如，Ku频带)的频率范围内操作。在又一个示例实施方案中，用户链路110(例如，用户上行链路110a和/或用户下行链路110b)可以在各种其他频率范围(例如，大致8GHz至大致12GHz之间(例如，X频带)、大致500MHz至大致1000MHz之间(例如，C频带)、大致1GHz至大致2GHz之间(例如，L频带)等)内操作。
[0038] 在一个示例实施方案中，网关链路114(例如，网关上行链路114a和/或网关下行链路114b)可以在大致12GHz至大致18GHz之间(例如，Ku频带)的频率范围内操作。在另一个示例实施方案中，网关链路114(例如，网关上行链路114a和/或网关下行链路114b)可以在大致19GHz至大致31GHz之间(例如，Ka频带)的频率范围内操作。在又一个示例实施方案中，网关链路114(例如，网关上行链路114a和/或网关下行链路114b)可以在各种其他频率范围内操作。
[0039] 在一个示例实施方案中，馈送链路120(例如，馈送上行链路120a和/或馈送下行链路120b)可以在大致100THz至大致400THz之间的频率范围内操作。在其他示例实施方案中，馈送链路120(例如，馈送上行链路120a和/或馈送下行链路120b)可以在各种其他频率范围内操作。
[0040] 参照图4且参照图3，在一个示例中，卫星102包括卫星RF终端124，该卫星RF终端124被构造为，向和从用户终端106发送和/或接收RF通信信号(例如，用户链路110)。作为一个示例，卫星RF终端124可以包括：被构造为发送RF信号的卫星发送天线126，和被构造为接收RF信号的卫星接收天线128。作为一个示例，卫星RF终端124(例如，卫星发送天线126和/或卫星接收天线128)可以为相控阵天线。作为一个示例，卫星RF终端124可以包括：用于通过用户链路110与用户终端106通信的高增益天线。虽然卫星RF终端124被例示为具有独立的卫星发送天线和卫星接收天线，但在另一个示例中，卫星RF终端124可以具有能够既发送又接收RF信号的单个卫星天线。
[0041] 在一个示例中，卫星102包括卫星光终端130，该卫星光终端130被构造为，向和从设备118发送和/或接收光通信信号(例如，馈送线路120)。作为一个示例，卫星光终端130可以包括：被构造为从卫星102发送光信号的卫星光发送器132，和被构造为从设备118接收光信号的卫星光接收器134。虽然卫星光终端130被例示为具有独立的卫星光发送器和卫星光接收器，但在另一个示例中，卫星光终端130可以具有能够既发送又接收光信号的单个卫星发送器/接收器。
[0042] 参照图4且参照图3，在一个示例中，卫星102包括卫星信号处理器136，该卫星信号处理器136被构造为处理由卫星102发送和/或接收的通信信号。作为一个示例，卫星信号处理器136可以(可以被构造为)将RF信号转换成光信号，和/或将光信号转换成RF信号。
[0043] 作为一个示例，由卫星RF终端124通过用户链路110(例如，用户上行链路110a)接收的RF信号包括：注定经由设备118向网关站112重发的数据。通过卫星信号处理器136来路由RF信号，在卫星信号处理器136中，RF信号被转换成光信号并通过馈送链路120(例如，馈送下行链路120b)发送到设备118。
[0044] 作为一个示例，由卫星光终端130通过馈送链路120(例如，馈送上行链路120a)接收的光信号包括：注定重发到用户设备106的数据。通过卫星信号处理器136来路由光信号，在卫星信号处理器136中，光信号被转换成RF信号并通过用户链路110(例如，用户下行链路110b)发送到用户终端106。
[0045] 作为一个示例，卫星信号处理器136可以(可以被构造为)将例如从多个用户终端106通过用户链路110接收的许多(例如，多个)RF信号组合成单个光信号。
[0046] 作为一个示例，卫星信号处理器136可以(可以被构造为)放大由卫星102发送和/或接收的RF信号和/或光信号。
[0047] 作为一个示例，卫星信号处理器136可以(可以被构造为)过滤由卫星102发送和/或接收的RF信号和/或光信号。
[0048] 作为一个示例，卫星信号处理器136可以(可以被构造为)形成：包括由卫星102发送的RF信号的一个或更多个点波束(该点波束限定一个或更多个用户区108)。作为一个示例，卫星信号处理器136可以将RF信号对应于特定用户区108的部分，路由到对应于该用户区108的特定点波束。作为一个示例，卫星信号处理器136可以形成对应于具体频率范围的各点波束，该具体频率范围例如取决于总带宽、信道带宽、和/或复用因子。
[0049] 因此，作为一个示例，卫星信号处理器136可以包括：卫星信号转换器138、卫星信号组合器140、卫星信号放大器142、卫星信号滤波器144、和/或卫星波束形成器146。卫星信号处理器136可以包括：被构造为促进上述功能的硬件、软件、或其组合。虽然未明确例示，但卫星信号处理器136可以包括：处理器、存储装置(例如，存储器)、输入装置、和/或显示器。卫星信号处理器136还可以包括未清楚例示的其他部件。
[0050] 参照图5且参照图3，在一个示例中，设备118包括设备RF终端148，该设备RF终端148被构造为，向和从网关站112发送和/或接收RF通信信号(例如，网关链路114)。作为一个示例，设备RF终端148可以包括：被构造为发送RF信号的设备发送天线150，和被构造为接收RF信号的设备接收天线152。作为一个示例，设备RF终端148(例如，设备发送天线150和/或设备接收天线152)可以为相控阵天线。虽然设备RF终端148被例示为具有独立的设备发送天线和设备接收天线，但在另一个示例中，设备RF终端148可以具有能够既发送又接收RF信号的单个设备天线。
[0051] 在一个示例中，设备118包括设备光终端154，该设备光终端154被构造为向和从卫星102发送和/或接收光通信信号(例如，馈送链路120)。作为一个示例，设备光终端154可以包括：被构造为从设备118发送光信号的设备光发送器156，和被构造为从卫星102接收光信号的设备光接收器158。虽然设备光终端154被例示为具有独立的设备光发送器和设备光接收器，但在另一个示例中，设备光终端154可以具有能够既发送又接收光信号的单个设备发送器/接收器。
[0052] 参照图5且参照图3，在一个示例中，设备118包括设备信号处理器160，该设备信号处理器160被构造为处理由设备118发送和/或接收的通信信号。作为一个示例，设备信号处理器160可以(可以被构造为)将RF信号转换成光信号，和/或将光信号转换成RF信号。作为一个示例，设备信号处理器160可以将馈送下行链路光通信信号转换成网关下行链路射频通信信号。
[0053] 作为一个示例，由设备RF终端148通过网关链路114(例如，网关上行链路114a)接收的RF信号包括：注定经由卫星102向用户终端106重发的数据。通过设备信号处理器160来路由RF信号，在设备信号处理器160中，RF信号被转换成光信号并通过馈送链路120(例如，馈送上行链路120a)发送到卫星102。作为一个示例，设备信号处理器260可以将网关上行链路射频通信信号转换成馈送上行链路光通信信号。
[0054] 作为一个示例，由设备光终端154通过馈送链路120(例如，馈送下行链路120b)接收的光信号包括：注定重发到网关站112的数据。通过设备信号处理器160来路由光信号，在设备信号处理器160中，光信号被转换成RF信号并通过网关链路114(例如，网关下行链路114b)发送到网关站112。
[0055] 在一个示例中，设备118可以包括：能够与一个或更多个网关站112(如图5例示)通信的单个设备RF终端148。在另一个示例(未明确例示)中，设备118可以包括：多于一个设备RF终端148，各个设备RF终端148能够与特定网关站112通信。
[0056] 作为一个示例，设备信号处理器160可以(可以被构造为)将例如从多个网关站112通过网关链路114接收的许多(例如，多个)RF信号组合成单个光信号。
[0057] 作为一个示例，设备信号处理器160可以(可以被构造为)放大由设备118发送和/或接收的RF信号和/或光信号。
[0058] 作为一个示例，设备信号处理器160可以(可以被构造为)过滤由设备118发送和/或接收的RF信号和/或光信号。
[0059] 作为一个示例，设备信号处理器160可以(可以被构造为)形成：包括由设备118发送的RF信号的一个或更多个点波束174(图3)(该点波束限定一个或更多个网关中枢122)。作为一个示例，设备信号处理器160可以将RF信号对应于特定网关站112的部分，路由到对应于该网关中枢122的特定点波束174。作为一个示例，设备信号处理器160可以形成对应于具体频率范围的各点波束174，该具体频率范围例如取决于总带宽、信道带宽、和/或复用因子。
[0060] 因此，作为一个示例，设备信号处理器160可以包括：设备信号转换器162、设备信号组合器164、设备信号放大器166、设备信号滤波器168、和/或设备波束形成器170。设备信号处理器160可以包括：被构造为促进上述功能的硬件、软件、或其组合。虽然未明确例示，但设备信号处理器160可以包括：处理器、存储装置(例如，存储器)、输入装置、和/或显示器。设备信号处理器160还可以包括未清楚例示的其他部件。
[0061] 参照图5，在一个示例中，设备118可以包括控制单元172。控制单元172可以(可以被构造为)向设备118提供命令和控制。作为非限制性示例，控制单元172可以控制设备118的飞行路线、设备118的飞行持续时间、设备118的高度、设备118与哪一个或更多个网关站通信、设备118与哪一个或更多个卫星通信等。控制单元172可以包括被构造为促进上述功能的硬件、软件、或其组合。虽然未明确例示，但控制单元可以包括：处理器、存储装置(例如，存储器)、输入装置、和/或显示器。
[0062] 参照图1和图2，所公开系统100可以以各种不同方式来实施。作为一个实例且如图1例示，系统100可以包括光联接到一个设备118的一个卫星102。作为一个示例且如图2例示，系统100可以包括光联接到一个设备118的多个卫星102。作为另一个示例且如图2例示，系统100可以包括光联接到多个设备118的多个卫星102。
[0063] 参照图6且参照图1至图5，公开了通常指定的方法200的一个示例。方法200为用于例如使用所公开系统100提供卫星通信的方法的示例实施方案。可以在不偏离本公开的范围的情况下对方法200进行修改、添加或省略。方法200可以包括更多、更少、或其他步骤。另外，步骤可以以任意合适的顺序来执行。
[0064] 在一个示例实施方案中，如块202所示，方法200包括以下步骤：生成用于通信卫星102与一个或更多个用户终端106之间的第一无线电通信的用户链路110(例如，射频通信信号)。
[0065] 在一个示例实施方案中，如块204所示，方法200包括以下步骤：生成用于通信卫星102与通信中继设备118之间的光通信的馈送链路120(例如，光通信信号)。在一个示例中，通信中继设备118可以在大致39000英尺(12km)至大致180000英尺(例如，55km)之间的高度(例如，大致(例如，至少)65000英尺(20km))的高度操作。
[0066] 在一个示例实施方案中，如块206所示，方法200包括以下步骤：生成用于通信中继设备118与一个或更多个网关站112之间的第二无线电通信的网关链路114(例如，射频通信信号)。
[0067] 除非另外指示，术语“第一”、“第二”等在这里仅用作标签，并且不旨在对这些术语所涉及的项强加顺序、位置、或分层要求。而且，对“第二”项的参照不需要或排除更低编号项(例如，“第一”项)和/或更高编号项(例如，“第三”项)的存在。
[0068] 因此，所公开系统100经由在卫星102与设备118之间的馈送链路120(光链路)，和在设备118与网关站112之间的网关链路114(RF链路)，来提供卫星102与一个或更多个网关站112之间的通信信号中继。通过使用设备118来切分(split)卫星102与网关站112之间的通信信号，系统100能够提高通信效率。馈送链路120(例如，光通信链路)与在通信卫星与网关站之间的标准RF通信链路相比，可以提供显著更大的可用带宽，提供更高的数据传送速率，并且提高链路效率。
[0069] 进一步地，凭借在足够高的高空(例如在任意大气干扰以上)操作的设备118，降低(如果不能消除)天气和大气对馈送链路120的影响。进一步地，设备118处(例如，高空)生成的网关链路(例如，RF通信链路)可以不受天气和大气影响，并且RF频谱可以通过允许网关站112以更密切的空间关系定位，来更有效地复用。由此，在卫星102与设备118之间的馈送链路120和在设备118与网关站112之间的网关链路114的组合，能够承载来自所有用户终端106的所有用户链路110的容量。
[0070] 甚至进一步地，设备118可以执行通常将在卫星102上执行的一个或更多个任务和/或功能，包括但不限于完整或部分波束形成、信号处理等。
[0071] 所公开设备118的示例可以在如图7所示的飞行器制造和服务方法1100和如图8所示的飞行器1200的语境中描述。飞行器1200可以是设备118的一个示例(例如，UAV)。
[0072] 在预生产期间，例示性方法1100可以包括如块1102所示的、飞行器1200的规范和设计，该规范和设计可以包括设备RF终端148、设备光终端154和/或设备信号处理器160的设计；和如块1104所示的材料采购206。在生产期间，如块1106所示的、飞行器1200的部件和子组件制造和如块1108所示的系统集成进行。如这里所述的设备RF终端148、设备光终端154、和/或设备信号处理器160可以作为生产、部件和子组件制造步骤(块1106)的一部分和/或作为系统集成(块1108)的一部分并入。其后，飞行器1200可以经受认证和交付(如块
1110所示)，以便投入运行(如块1112所示)。当运行时，可以对于日常维护和保养(如块1114所示)调度飞行器1200。日常维护和保养可以包括飞行器1200的一个或更多个系统的修改、重新配置、翻新等
1110所示)，以便投入运行(如块1112所示)。当运行时，可以对于日常维护和保养(如块1114所示)调度飞行器1200。日常维护和保养可以包括飞行器1200的一个或更多个系统的修改、重新配置、翻新等
[0073] 例示性方法1100的各个过程可以由系统集成商、第三方和/或运营商(例如，客户)来执行或进行。为了该描述的目的，系统集成商可以没有限制地包括任意数量的飞行器制造商和主系统转包商；第三方可以没有限制地包括任意数量的卖主、转包商以及供应商；并且运营商可以为航空公司、租赁公司、军事实体、服务组织等。
[0074] 如图8所示，由例示性方法1100生产的飞行器1200可以包括机身1202以及多个高级系统1204和内部1206。高级系统1204的示例包括推进系统1208、电气系统1210、液压系统1212和/或环境系统1214中的一个或更多个。可以包括任意数量的其他系统。
[0075] 这里示出或描述的设备和方法可以在制造和服务方法1100的阶段中的任意一个或更多个期间采用。例如，对应于部件或子组件制造(块1106)的部件或子组件可以以类似于在飞行器1200在运行(块1112)中时生产的部件或子组件的方式来制造。同样，可以在生产阶段(块1108和1110)期间采用设备的一个或更多个示例。类似地，可以在飞行器1200在运行(块1112)中时且在维护和保养阶段(块1114)期间例如且没有限制的使用设备的一个或更多个示例。
[0076] 进一步地，本公开包括根据以下条款的实施方式：
[0077] 条款1.一种卫星通信系统，该卫星通信系统包括：
[0078] 通信卫星，该通信卫星绕地球轨道运行；
[0079] 用户终端，该用户终端通过用户链路与所述通信卫星无线电通信；
[0080] 通信中继设备，该通信中继设备通过馈送链路与所述通信卫星光通信；以及[0081] 网关站，该网关站通过网关链路与所述通信中继设备无线电通信。
[0082] 条款2.条款1的系统，其中，所述用户链路包括射频通信信号。
[0083] 条款3.条款2的系统，其中，所述用户链路的所述射频通信信号包括在大致1GHz至大致40GHz之间的操作频率。
[0084] 条款4.条款1、条款2或条款3的系统，其中，所述网关链路包括射频通信信号。
[0085] 条款5.条款4的系统，其中，所述网关链路的所述射频通信信号包括如下各项中的至少一个：在大致12GHz至大致18GHz之间的操作频率，与在大致19GHz至大致31GHz之间的操作频率。
[0086] 条款6.条款1、条款2、条款3、条款4或条款5的系统，其中，所述馈送链路包括光通信信号。
[0087] 条款7.条款6的系统，其中，所述通信中继设备在大致39000英尺至大致180000英尺之间的高度操作。
[0088] 条款8.条款1、条款2、条款3、条款4、条款5、条款6或条款7的系统，其中，所述通信中继设备包括无人机。
[0089] 条款9.条款6、条款7或条款8的系统，其中，所述通信中继设备包括：
[0090] 射频终端，该射频终端通过所述网关链路发送和接收射频通信信号；以及[0091] 光终端，该光终端通过所述馈送链路发送和接收光通信信号。
[0092] 条款10.条款9的系统，其中，所述射频终端向所述网关站发送网关下行链路射频通信信号，并且其中，所述射频终端从所述网关站接收网关上行链路射频通信信号。
[0093] 条款11.条款10的系统，其中，所述光终端向所述通信卫星发送馈送上行链路光通信信号，并且其中，所述光终端从所述通信卫星接收馈送下行链路光通信信号。
[0094] 条款12.条款11的系统，其中，所述通信中继设备还包括信号处理器，其中，所述信号处理器将所述馈送下行链路光通信信号转换成所述网关下行链路射频通信信号，并且其中，所述信号处理器将所述网关上行链路射频通信信号转换成所述馈送上行链路光通信信号。
[0095] 条款13.条款12的系统，其中，所述信号处理器将多个网关上行链路射频通信信号组合到组合网关上行链路射频通信信号上。
[0096] 条款14.条款13的系统，其中，所述信号处理器将所述组合网关上行链路射频通信信号转换成所述馈送上行链路光通信信号。
[0097] 条款15.条款12、条款13或条款14的系统，其中，所述信号处理器形成点波束，所述点波束包括所述网关下行链路射频通信信号。
[0098] 条款16.一种卫星通信中继设备，该卫星通信中继设备包括：
[0099] 射频终端，该射频终端通过网关链路向和从网关站发送和接收射频通信信号；以及
[0100] 光终端，该光终端通过馈送链路向和从通信卫星发送和接收光通信信号。
[0101] 条款17.条款16的设备，其中，
[0102] 所述射频终端向所述网关站发送网关下行链路射频通信信号，
[0103] 所述射频终端从所述网关站接收网关上行链路射频通信信号，
[0104] 所述光终端向所述通信卫星发送馈送上行链路光通信信号，以及
[0105] 所述光终端从所述通信卫星接收馈送下行链路光通信信号。
[0106] 条款18.条款17的设备还包括信号处理器，其中，所述信号处理器进行如下操作：
[0107] 将所述馈送下行链路光通信信号转换成所述网关下行链路射频通信信号；
[0108] 将所述网关上行链路射频通信信号转换成所述馈送上行链路光通信信号；以及[0109] 形成包括所述网关下行链路射频通信信号的点波束。
[0110] 条款19.条款16、条款17或条款18的设备，其中，所述设备包括无人机，该无人机在大致39000英尺至大致180000英尺之间的高度操作。
[0111] 条款20.一种用于提供卫星通信的方法，所述方法包括以下步骤：
[0112] 生成用于通信卫星与用户终端之间的第一无线电通信的用户链路；
[0113] 生成用于所述通信卫星与通信中继设备之间的光通信的馈送链路，所述通信中继设备在大致39000英尺至大致180000英尺之间的高度操作；以及
[0114] 生成用于所述通信中继设备与网关站之间的第二无线电通信的网关链路。
[0115] 虽然已经示出并描述了所公开系统、设备以及方法的各种示例，但本领域技术人员在阅读规范时将想到修改。本申请包括这种修改仅受权利要求的范围限制。
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