(12)發(fā)明專利(65)同一申請的已公布的文獻(xiàn)號申請公布號CN116318351A(43)申請公布日2023.06.23(30)優(yōu)先權(quán)數(shù)據(jù)(62)分案原申請數(shù)據(jù)(73)專利權(quán)人維爾塞特公司地址美國加利福尼亞州(74)專利代理機(jī)構(gòu)深圳鷹翅知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司44658專利代理師王怡瑾高杰H04W56/00(2009.01)審查員李曉曼(54)發(fā)明名稱端到端波束成形系統(tǒng)、衛(wèi)星及其通信方法本發(fā)明公開了一種端到端波束成形系統(tǒng)(500),該端到端波束成形系統(tǒng)包括端到端中繼器(503,1202,3403)和地面網(wǎng)絡(luò)(502),以向位于用戶波束覆蓋區(qū)域(519)中的用戶終端(517)提供通信。地面段可包括在地理上分布的接入節(jié)點(diǎn)(515)和中央處理系統(tǒng)(505)。從用戶終端傳輸?shù)姆祷厣闲墟溌沸盘?525)具有由多個接收/傳輸信號路徑(1702)在端到端中繼器中引發(fā)的多路徑并且被中繼到地面網(wǎng)絡(luò)。地面網(wǎng)絡(luò)使用波束成形器(513,531)恢復(fù)由用戶終端從返回下行鏈路信號(527)傳輸?shù)挠脩魯?shù)據(jù)流。地面網(wǎng)絡(luò)使用波束成形器(513,529)根據(jù)用戶數(shù)據(jù)流的適當(dāng)加權(quán)組合來生成前向上行鏈路信號(521),所述用戶數(shù)據(jù)流在由端到端中繼器中繼后，產(chǎn)生前向下行鳥3勉21.一種衛(wèi)星通信系統(tǒng)的操作方法，所述方法包括：接收多個合成返回下行鏈路信號，每個合成返回下行鏈路信號從多個在地理上分布的接入節(jié)點(diǎn)中的相應(yīng)一個提供，每個合成返回下行鏈路信號是由所述衛(wèi)星通信系統(tǒng)的衛(wèi)星的多個配合接收或傳輸路徑中的相應(yīng)一個傳輸?shù)姆祷叵滦墟溌沸盘柕奈ㄒ凰邮盏寞B加，由所述衛(wèi)星傳輸?shù)拿總€返回下行鏈路信號是由對應(yīng)接收或傳輸路徑接收的合成返回上行鏈路信號的中繼版本，并且每個合成返回上行鏈路信號是位于邏輯上細(xì)分為多個返回用戶波束覆蓋區(qū)域的用戶覆蓋區(qū)域內(nèi)的多個用戶終端中的相應(yīng)用戶終端傳輸?shù)姆祷厣闲墟溌沸盘柕奈ㄒ凰邮盏寞B加；根據(jù)從所述接入節(jié)點(diǎn)接收到的已知信號的相位和幅度估計的端到端返回增益計算返回波束權(quán)重，其中每個返回用戶波束覆蓋區(qū)域中的一個或多個指定終端傳輸所述已知信號中的相應(yīng)一個用于經(jīng)由所述衛(wèi)星的多個接收或傳輸信號路徑中繼傳輸?shù)蕉鄠€接入節(jié)點(diǎn)；將所述返回波束權(quán)重應(yīng)用于所述多個合成返回下行鏈路信號，以獲得多個返回用戶波束信號，每個返回用戶波束信號對應(yīng)于所述返回用戶波束覆蓋區(qū)域中的相應(yīng)一個并且增加來源于對應(yīng)返回用戶波束覆蓋區(qū)域中的用戶終端的所述返回上行鏈路信號的信噪比；以及從對應(yīng)于所述返回用戶波束覆蓋區(qū)域的所述返回用戶波束信號中恢復(fù)來源于每個返回用戶波束覆蓋區(qū)域中的相應(yīng)用戶終端的返回用戶業(yè)務(wù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中將所述返回波束權(quán)重應(yīng)用于所述多個合成返回下行鏈路信號以獲得所述多個返回用戶波束信號，包括將每個返回用戶波束信號形成為所述多個合成返回下行鏈路信號的對應(yīng)加權(quán)組合。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括在組合所述多個合成返回下行鏈路信號之前同步所述多個合成返回下行鏈路信號。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中同步所述多個合成返回下行鏈路信號包括考慮所述多個在地理上分布的接入節(jié)點(diǎn)中相對于所述衛(wèi)星的相應(yīng)路徑延遲差。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，還包括根據(jù)一個或多個所述接入節(jié)點(diǎn)從所述衛(wèi)星接收到的信標(biāo)信號，確定所述多個在地理上分布的接入節(jié)點(diǎn)中的所述相應(yīng)路徑延遲差。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中計算所述返回波束權(quán)重包括計算一組返回波束權(quán)重，所述一組返回波束權(quán)重考慮通過所述衛(wèi)星從每個指定終端到每個接入節(jié)點(diǎn)的多路徑返回信道。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述衛(wèi)星包括L個配合接收或傳輸路徑，其中有K個指定終端，每個指定終端對應(yīng)于K個返回用戶波束覆蓋區(qū)域中的相應(yīng)一個，其中有M個分布式接入節(jié)點(diǎn)，并且其中計算所述返回波束權(quán)重包括計算M×K返回信道矩陣，所述返回信道矩陣對從所述K個指定終端中的每一個到所述M個分布式接入節(jié)點(diǎn)中的每一個建模L個端到端返回信道，并且從所述M×K返回信道矩陣計算所述返回波束權(quán)重。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述M×K返回信道矩陣被計算為C×Eret×A,其中Ere是表示L個配合接收或傳輸路徑的L×L有效載荷矩陣，A是L×K返回上行鏈路輻射矩陣，其將所述K個指定終端中的每一個與所述L個配合接收或傳輸路徑中的每一個相關(guān)聯(lián)，并且C是M×L返回下行鏈路輻射矩陣，其將所述L個配合接收或傳輸路徑中的每一個與所述M個分布式接入節(jié)點(diǎn)中的每一個相關(guān)聯(lián)。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述返回波束權(quán)重包括K×M返回波束權(quán)重矩陣，每3應(yīng)所述K×M返回波束權(quán)重矩陣的第k行中的矩陣元素并組合所得的M個加權(quán)合成返回下行鏈路信號從所述M個分布式接入節(jié)點(diǎn)中的每一個對所述合成返回接口，其被配置為接收多個合成返回下行鏈路信號，每個合成返回下行鏈路信號由多衛(wèi)星傳輸?shù)拿總€返回下行鏈路信號是由對應(yīng)接收或傳輸路徑接收的合成返回上行鏈路信蓋區(qū)域的用戶覆蓋區(qū)域內(nèi)的多個用戶終端中的相應(yīng)用戶終端傳輸?shù)姆祷厣闲墟溌沸盘柕母鶕?jù)從所述接入節(jié)點(diǎn)接收到的已知信號的相位和幅度估計的端到端返回增益計算返所述返回波束權(quán)重應(yīng)用于所述多個合成返回下行鏈路信號，以獲得多個返回用戶波束信從對應(yīng)于所述返回用戶波束覆蓋區(qū)域的所述返回用戶波束信號中恢復(fù)來源于每個返11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的CPS,其中關(guān)于將所述返回波束權(quán)重應(yīng)用于所述多個合成返12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的CPS,其中所述處理電路被配置為在組合所述多個合成返回13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的CPS,其中所述處理電路被配置為同步所述多個合成返回下行鏈路信號以考慮所述多個在地理上分布的接入節(jié)點(diǎn)中相對于所述衛(wèi)星的相應(yīng)路徑延遲14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的CPS,其中所述處理電路被配置為根據(jù)一個或多個所述接入15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的CPS,其中為了計算所述返回波束權(quán)重，所述處理電路被配16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的CPS,其中所述衛(wèi)星包括L個配合接收或傳輸路徑，其中有K4點(diǎn)中的每一個建模L個端到端返回信道，并且從所述M×K返回信道矩陣計算所述返回波束權(quán)重。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的CPS,其中所述M×K返回信道矩陣被計算為C×Eret×A,其中Ere是表示L個配合接收或傳輸路徑的L×L有效載荷矩陣，A是L×K返回上行鏈路輻射矩陣，其將所述K個指定終端中的每一個與所述L個配合接收或傳輸路徑中的每一個相關(guān)聯(lián)，并且C是M×L返回下行鏈路輻射矩陣，其將所述L個配合接收或傳輸路徑中的每一個與所述M個分布式接入節(jié)點(diǎn)中的每一個相關(guān)聯(lián)。18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的CPS,其中所述返回波束權(quán)重包括K×M返回波束權(quán)重矩陣，每一行對應(yīng)于所述K個返回用戶波束中的第k個，并且每一列對應(yīng)于所述M個分布式接入節(jié)點(diǎn)中的第m個，并且其中為了獲得對應(yīng)于第k個返回用戶波束覆蓋區(qū)域的返回波束信號，所述處理電路被配置為通過對應(yīng)所述K×M返回波束權(quán)重矩陣的第k行中的矩陣元素并組合所得的M個加權(quán)合成返回下行鏈路信號從所述M個分布式接入節(jié)點(diǎn)中的每一個對所述合成返回下行鏈路信號進(jìn)行加權(quán)。5技術(shù)領(lǐng)域[0001]本發(fā)明所公開的系統(tǒng)、方法和設(shè)備涉及在系統(tǒng)中使用端到端中繼器的端到端波束成形。背景技術(shù)[0002]無線通信系統(tǒng)諸如衛(wèi)星通信系統(tǒng)提供了可以將包括音頻、視頻和各種其他種類數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)從一個位置傳送到另一個位置的方式。信息源自于第一站點(diǎn)諸如第一基于地面的站點(diǎn)，并且被傳輸?shù)綗o線中繼器諸如通信衛(wèi)星。由無線中繼器所接收的信息被重新傳輸?shù)降诙军c(diǎn)諸如第二基于地面的站點(diǎn)。在一些無線中繼通信系統(tǒng)中，第一站點(diǎn)或第二站點(diǎn)(或兩者)被安裝在運(yùn)輸工具諸如空中運(yùn)輸工具、水上運(yùn)輸工具或陸上運(yùn)輸工具上?？蓛H在一個方向上(例如，僅從第一基于地面的站點(diǎn)向第二基于地面的站點(diǎn))傳輸信息，或者可在兩個方向上(例如，還從第二基于地面的站點(diǎn)向第一基于地面的站點(diǎn))傳輸信息。[0003]在其中無線中繼器為衛(wèi)星的無線中繼通信系統(tǒng)中，衛(wèi)星可為對地靜止衛(wèi)星，在這種情況下，衛(wèi)星的軌道與地球的旋轉(zhuǎn)同步，從而使衛(wèi)星的覆蓋區(qū)域相對于地球保持基本上靜止。在其他情況下，衛(wèi)星在圍繞地球的軌道上，這導(dǎo)致衛(wèi)星的覆蓋區(qū)域在衛(wèi)星穿過其軌道路徑時在地球表面上移動。[0004]可以通過使用被成形為將信號聚焦成窄波束的天線來導(dǎo)引針對第一站點(diǎn)導(dǎo)入或?qū)С龅男盘枴４祟愄炀€通常具有拋物面形狀的反射器以聚焦波束。[0005]在一些情況下，可以通過調(diào)節(jié)從相控陣列天線的若干元件傳輸、接收或其兩者的信號的增益和相位(或時間延遲)來以電子方式形成波束?？梢酝ㄟ^適當(dāng)?shù)剡x擇由相控陣列天線的每個元件傳輸和/或接收的相對相位和增益來導(dǎo)引波束。在大多數(shù)情況下，所有從基于地面的站點(diǎn)傳輸?shù)哪芰慷贾荚谟蔁o線中繼器接收。類似地，由第二站點(diǎn)接收的信息通常同時從一個無線中繼器接收。因此，形成為向無線中繼器傳輸信息的發(fā)射波束(無論是通過使用電子波束成形還是通過使用具有成形反射器的天線)通常相對窄，以允許盡可能多的傳輸能量被導(dǎo)引到無線中繼器。同樣，形成為從無線中繼器接收信息的接收波束通常窄，以在來自其他源的干擾最小的情況下從無線中繼器的方向收集能量。[0006]在許多感興趣的情況下，從無線中繼器傳輸?shù)降谝徽军c(diǎn)和第二站點(diǎn)的信號并不被導(dǎo)引到單個站點(diǎn)。相反，無線中繼器能夠在相對大的地理區(qū)域內(nèi)傳輸信號。例如，在一個衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，衛(wèi)星可以服務(wù)于整個美國大陸。在這種情況下，衛(wèi)星被稱為具有包括整個美國大陸的衛(wèi)星覆蓋區(qū)域。然而，為了增加可通過衛(wèi)星傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的量，由衛(wèi)星傳輸?shù)哪芰勘痪劢钩刹ㄊ?。波束可以被?dǎo)引到地球上的地理區(qū)域。附圖說明[0007]附圖僅僅是為了說明的目的而提供的，并且僅僅描繪了示例。提供這些附圖以便于讀者理解本發(fā)明所公開的方法和設(shè)備。它們不限制受權(quán)利要求書保護(hù)的本發(fā)明的廣度、范圍或適用性。為了清楚和易于說明，這些附圖不一定按比例繪制。6[0008]圖1是衛(wèi)星通信系統(tǒng)的示例的圖示。[0009]圖2是示出覆蓋美國大陸的示例性波束圖案的示意圖。[0010]圖3是衛(wèi)星通信系統(tǒng)的前向鏈路的示例的圖示，其中衛(wèi)星具有相控陣列每束多饋星載波束成形能力。[0011]圖4是具有基于地面的波束成形的衛(wèi)星通信系統(tǒng)的前向鏈路的示例的圖示。[0012]圖5是示例性端到端波束成形系統(tǒng)的圖示。[0013]圖6是在返回方向上的信號的示例性信號路徑的圖示。[0014]圖7是來自用戶終端的在返回方向上的示例性信號路徑的圖示。[0015]圖8是示例性端到端返回信道矩陣模型的簡化圖示。[0016]圖9是在前向方向上的示例性信號路徑的圖示。[0017]圖10是針對位于用戶波束覆蓋區(qū)域內(nèi)的用戶終端的在前向方向上的示例性信號路徑的圖示。[0018]圖11是示例性端到端返回信道矩陣模型的簡化圖示。[0019]圖12是支持前向數(shù)據(jù)和返回數(shù)據(jù)的示例性端到端中繼器衛(wèi)星的圖示。[0020]圖13是上行鏈路頻率范圍被分成兩個部分的示例的圖示。[0021]圖14是示例性端到端中繼器在前向數(shù)據(jù)與返回數(shù)據(jù)之間時分多路復(fù)用的圖示。[0022]圖15是實(shí)現(xiàn)為衛(wèi)星的示例性端到端中繼器的部件的框圖。[0023]圖16是包括相移器的示例性應(yīng)答器的框圖。[0024]圖17是若干天線元件的示例性信號強(qiáng)度圖案的曲線圖。[0025]圖18是若干天線元件的示例性3dB信號強(qiáng)度輪廓的圖示。[0026]圖19是若干天線元件的示例性重疊信號強(qiáng)度圖案的圖示。[0027]圖20A至圖20E是若干天線元件的示例性重疊3dB信號強(qiáng)度輪廓的圖示。[0028]圖21是16個天線元件及其重疊3dB信號強(qiáng)度輪廓的示例性枚舉的圖示。[0029]圖22是示出了接收天線元件通過16個應(yīng)答器到發(fā)射天線的示例性映射的表。[0030]圖23是拋物面天線反射器和在拋物線的焦點(diǎn)處居中的元件陣列的橫截面的圖示。[0031]圖24是拋物面天線反射器和遠(yuǎn)離拋物線的焦點(diǎn)放置的元件陣列的橫截面的圖示。[0032]圖25是示例性中繼器覆蓋區(qū)域(用單個交叉陰影示出)和由中繼器覆蓋區(qū)域內(nèi)的也包含在六個天線元件覆蓋區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)限定的區(qū)域(用雙交叉陰影示出)的圖示。[0033]圖26是其中中繼器覆蓋區(qū)域內(nèi)的所有點(diǎn)也包含在至少四個天線元件覆蓋區(qū)域內(nèi)的示例性中繼器天線圖案的圖示。[0034]圖27是接入節(jié)點(diǎn)(AN)和用戶波束覆蓋區(qū)域的示例性分布的圖示。[0035]圖28是標(biāo)準(zhǔn)化前向鏈路和返回鏈路容量隨所部署AN的數(shù)量變化而變化的示例性曲線圖。[0036]圖29是端到端波束成形系統(tǒng)的示例性地面段502的框圖。[0037]圖30是示例性前向/返回波束成形器的框圖。[0038]圖31是包括具有時域解復(fù)用和多路復(fù)用的多個返回時間片波束成形器的示例性前向波束成形器的框圖。[0039]圖32是示出了前向時間片波束成形器的操作的簡化的示例性地面段的圖示。[0040]圖33是包括具有時域解復(fù)用和多路復(fù)用的多個返回時間片波束成形器的示例性7返回波束成形器的框圖。[0041]圖34是示出了采用時域多路復(fù)用的返回波束成形器的操作的簡化的示例性地面段的圖示。[0042]圖35是采用了子帶解復(fù)用和多路復(fù)用的示例性多帶前向/返回波束成形器的框[0043]圖36和圖37是前向鏈路的示例性定時對準(zhǔn)的圖示。[0045]圖39是AN的示例的一部分的框圖。[0046]圖40是其中單獨(dú)處理多個頻率子帶的示例性AN515的框圖。[0047]圖41是用于實(shí)現(xiàn)不同的用戶鏈路和饋電鏈路覆蓋區(qū)域的示例性端到端波束成形系統(tǒng)的圖示。[0048]圖42是在端到端返回鏈路上承載返回數(shù)據(jù)的信號的信號路徑的示例性模型的圖[0049]圖43是在端到端前向鏈路上承載前向數(shù)據(jù)的信號的信號路徑的示例性模型的圖[0050]圖44A和圖44B分別是示例性前向信號路徑和返回信號路徑的圖示。[0051]圖45是端到端中繼器可見地球覆蓋區(qū)域的示例的圖示。[0052]圖46是端到端中繼器北美洲覆蓋區(qū)域的示例的圖示。[0053]圖47A和圖47B分別是示例性前向信號路徑和返回信號路徑的框圖，各自具有多個用戶鏈路天線子系統(tǒng)的選擇性激活。[0054]圖48A和圖48B是包括多個選擇性地激活的用戶覆蓋區(qū)域的端到端中繼器覆蓋區(qū)域的示例的圖示。[0055]圖49是具有多個用戶鏈路天線子系統(tǒng)和多個饋電鏈路天線子系統(tǒng)的選擇性激活的示例性前向信號路徑的框圖。[0056]本文中使用參考標(biāo)號(例如，100)來指代附圖的各方面。類似的或相同的方面通常使用相同的數(shù)字來示出。可由單個參考標(biāo)號(例如，200)統(tǒng)一地指代一組相似或相同元件，同時可由具有附加字母的參考標(biāo)號(例如，200a,200b)指代該組的各個元件。[0057]附圖并非旨在是窮舉性的或?qū)⒁蟊Ｗo(hù)的發(fā)明局限于本發(fā)明所公開的精確形式。本發(fā)明所公開的方法和設(shè)備可以通過修改和變更來實(shí)踐，并且本發(fā)明僅受到權(quán)利要求及其等效物的限制。具體實(shí)施方式[0058]具體實(shí)施方式組織如下。首先，描述了對使用衛(wèi)星通信和波束成形的無線中繼通信系統(tǒng)的介紹。第二，一般而言并且在使用衛(wèi)星端到端波束成形作為示例的系統(tǒng)級下描述了端到端波束成形，但端到端波束成形的應(yīng)用并不限于衛(wèi)星通信。第三，在端到端波束成形的情況下描述了前向數(shù)據(jù)和返回數(shù)據(jù)的操作。第四，使用通信衛(wèi)星作為示例描述了端到端中繼器及其天線。接下來，描述了用于形成端到端波束的地面網(wǎng)絡(luò)，包括諸如延遲均衡、饋電鏈路損傷消除和波束權(quán)重計算的相關(guān)方面。最后，描述了具有不同的用戶鏈路覆蓋區(qū)域和饋電鏈路覆蓋區(qū)域的端到端波束成形，以及具有多個覆蓋區(qū)域的系統(tǒng)。8[0060]圖1是輪轂和輪輻式衛(wèi)星通信系統(tǒng)100的示例的圖示。衛(wèi)星充當(dāng)無線中繼器的示例。雖然在整個公開內(nèi)容中就衛(wèi)星或衛(wèi)星通信系統(tǒng)而言描述了許多示例，但此類示例并非旨在限于衛(wèi)星；可以使用任何其他合適的無線中繼器并以類似的方式操作。系統(tǒng)100包括基于地面的地球站101、通信衛(wèi)星103和地球發(fā)射源諸如用戶終端105。衛(wèi)星覆蓋區(qū)域可以廣泛地定義為地球發(fā)射源或地球接收器諸如基于地面的地球站或用戶終端可以從其中和/或向其通過衛(wèi)星進(jìn)行通信的區(qū)域。在一些系統(tǒng)中，每個鏈路的覆蓋區(qū)域(例如，前向上行鏈路覆蓋區(qū)域、前向下行鏈路覆蓋區(qū)域、返回上行鏈路覆蓋區(qū)域和返回下行鏈路覆蓋區(qū)域)可以不同。前向上行鏈路覆蓋區(qū)域和返回上行鏈路覆蓋區(qū)域被統(tǒng)稱為上行鏈路衛(wèi)星覆蓋區(qū)域。類似地，前向下行鏈路覆蓋區(qū)域和返回下行鏈路覆蓋區(qū)域被統(tǒng)稱為下行鏈路衛(wèi)星覆蓋區(qū)域。盡管衛(wèi)星覆蓋區(qū)域僅對在服務(wù)中(例如，在服務(wù)軌道中)的衛(wèi)星有效，但衛(wèi)星可被認(rèn)為具有(例如，可被設(shè)計為具有)與衛(wèi)星相對于地球的相對位置無關(guān)的衛(wèi)星天線圖案也就是說，衛(wèi)星天線圖案是從衛(wèi)星天線傳輸(或者從衛(wèi)星天線傳輸或者由衛(wèi)星天線接收)的能量的分布圖案。當(dāng)衛(wèi)星在服務(wù)軌道上時，衛(wèi)星天線圖案照射(傳輸至或接收自)特定的衛(wèi)星覆蓋區(qū)域。衛(wèi)星覆蓋區(qū)域由衛(wèi)星天線圖案、衛(wèi)星針對其設(shè)計的軌道位置和軌道姿態(tài)以及給定的天線增益閾值限定。一般來講，天線圖案與感興趣的特定物理區(qū)域(例如，地球表面之上或附近的區(qū)域)的相交(以相對于峰值增益的特定有效天線增益，例如3dB、4dB、6dB、10dB)限定天線的覆蓋區(qū)域。天線可以被設(shè)計為提供特定的天線圖案(和/或覆蓋區(qū)域)并且可以計算方式(例如，通過分析或模擬)來確定和/或以實(shí)驗(yàn)方式(例如，在天線測試范圍內(nèi)或在實(shí)際使用中)來測量此類天線圖案。[0061]雖然為了簡單起見在圖中僅示出了一個用戶終端105,但系統(tǒng)中通常存在許多用戶終端105。衛(wèi)星通信系統(tǒng)100作為點(diǎn)到多點(diǎn)系統(tǒng)操作。也就是說，衛(wèi)星覆蓋區(qū)域內(nèi)的地球站101可以向衛(wèi)星覆蓋區(qū)域內(nèi)的任何用戶終端105發(fā)送信息以及從其接收信息。然而，用戶終端105僅與地球站101通信。地球站101從通信網(wǎng)絡(luò)107接收前向數(shù)據(jù)、使用饋電鏈路調(diào)制解調(diào)器109對數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，并在前向饋電上行鏈路111上向衛(wèi)星103傳輸數(shù)據(jù)。衛(wèi)星103將該前向數(shù)據(jù)在前向用戶下行鏈路(有時稱為前向服務(wù)下行鏈路)113上中繼到用戶終端105。在一些情況下，來自地球站101的前向方向通信旨在用于若干用戶終端105(例如，信息被多播給用戶終端105)。在一些情況下，來自地球站101的前向通信旨在用于僅一個用戶終端105(例如，單播給特定的用戶終端105)。用戶終端105在返回用戶上行鏈路(有時稱為返回服務(wù)上行鏈路)115上向衛(wèi)星103傳輸返回數(shù)據(jù)。衛(wèi)星103在返回饋電下行鏈路117上將返回數(shù)據(jù)中繼到地面站101。饋電鏈路調(diào)制解調(diào)器109解調(diào)被中繼到通信網(wǎng)絡(luò)107的返回數(shù)據(jù)。該返回鏈路功能通常由多個用戶終端105共享。[0062]圖2是示出了服務(wù)美國大陸的衛(wèi)星的波束覆蓋區(qū)域的一個配置的示例的圖。在示例性配置中示出了七十個波束。第一波束201覆蓋華盛頓州的約三分之二。與第一波束201相鄰的第二波束203覆蓋緊鄰第一波束201東邊的區(qū)域。第三波束205大致覆蓋第一波束201南邊的俄勒岡州。第四波束207覆蓋第一波束201大致東南邊的區(qū)域。通常，相鄰波束之間存在四色圖案的示例中，波束201、203,205,207被單獨(dú)地分配頻率(例如，一個或多個頻率范圍或一個或多個信道)和/或天線極化(例如，在一些情況下，天線可以被配置為利用右旋圓9極化(RHCP)或左旋圓極化(LHCP)傳輸信號；其他極化技術(shù)也是可用的)的唯一組合。因此，在不同波束201,203,205,207上傳輸?shù)男盘栔g可能存在相對較少的相互干擾。隨后在重可以通過使用單一顏色來實(shí)現(xiàn)期望的通信容量。在一些情況下，可以使用波束間的分時和/或其他干擾減輕技術(shù)。[0063]在一定限度內(nèi)，將波束聚焦到較小的區(qū)域中且因而增加波束的數(shù)量，通過允許更多的頻率再利用機(jī)會來增大衛(wèi)星的數(shù)據(jù)容量。然而，增加波束數(shù)量可能會增加系統(tǒng)的復(fù)雜[0064]衛(wèi)星設(shè)計的復(fù)雜性通常導(dǎo)致尺寸更大、重量更大且功率消耗更大。發(fā)射衛(wèi)星進(jìn)入軌道費(fèi)用高昂。發(fā)射衛(wèi)星的成本部分地取決于衛(wèi)星的重量及尺寸。此外，如果要使用目前可用的火箭技術(shù)發(fā)射衛(wèi)星，則對衛(wèi)星的重量和尺寸存在絕對的限制。這導(dǎo)致可以為衛(wèi)星設(shè)計和功率消耗是衛(wèi)星設(shè)計中要考慮的參數(shù)。[0065]在整個公開內(nèi)容中，術(shù)語接收天線元件是指將電磁信號轉(zhuǎn)換為電信號的物理換能器，并且術(shù)語發(fā)射天線元件是指當(dāng)由電信號激勵時，發(fā)射電磁信號的物理換能器。天線元件可以包括喇叭天線、隔膜極化喇叭天線(例如，其可以用作具有不同極化的兩個組合元件)、多端口多帶喇叭天線(例如，雙帶20GHz/30GHz與雙極化LHCP/RHCP)、背腔式縫隙天線、倒F件的組合的任何其他配置。天線元件具有對應(yīng)的天線圖案，該對應(yīng)的天線圖案描述了天線增益隨著方向(或角度)的變化而變化的方式。天線元件還具有對應(yīng)于天線元件提供期望增表面的一部分)或體積(例如，地球表面的一部分加上表面上方的空間)的覆蓋區(qū)域。可以通過諸如反射器、頻率選擇表面、透鏡、天線罩等的各種結(jié)構(gòu)來些衛(wèi)星，包括本文描述的衛(wèi)星，可以具有若干應(yīng)答器，這些應(yīng)答器各自能夠獨(dú)立地接收和傳輸信號。每個應(yīng)答器耦接至天線元件(例如，接收元件和發(fā)射元件)以形成接收/傳輸信號路徑，其具有與其他接收/傳輸信號路徑不同的輻射圖案(天線圖案),從而產(chǎn)生可以分配給不同的波束覆蓋區(qū)域的唯一波束。通常使用輸入和/或輸出多路復(fù)用器跨多個波束來共享單個接收/傳輸信號路徑。在這兩種情況下，可以形成的同步波束的數(shù)量通常受到部署在衛(wèi)星上的接收/傳輸信號路徑的數(shù)量的限制。[0067]可以通過調(diào)節(jié)由具有重疊覆蓋區(qū)域的一個或多個天線陣列的多個元件傳輸和/或接收的信號的信號相位(或時間延遲)以及有時信號幅度來執(zhí)行通信鏈路的波束成形。在一些情況下，一些或所有天線元件被布置為接收和/或發(fā)射組成元件的陣列，這些元件配合以實(shí)現(xiàn)端到端波束成形，如下所述。對于傳輸(從一個或多個天線陣列的發(fā)射元件)來說，調(diào)節(jié)所傳輸信號的相對相位以及有時幅度，使得由發(fā)射天線元件傳輸?shù)哪芰繉⒃谄谕恢锰幭嚅L地疊加。這種相位/幅度調(diào)節(jié)通常被稱為向所傳輸?shù)男盘枴皯?yīng)用波束權(quán)重”。對于接收(由一個或多個天線陣列的接收元件)來說，調(diào)節(jié)所接收的信號的相對相位以及有時幅度(即，應(yīng)用相同或不同的波束權(quán)重),使得由接收天線元件從期望位置接收的能量將在那些接收天線元件處相長地疊加。在一些情況下，波束成形器計算期望的天線元件波束權(quán)重。在一些情況下，術(shù)語波束成形可以是指波束權(quán)重的應(yīng)用。自適應(yīng)波束成形器包括動態(tài)地計算波束權(quán)重的功能。計算波束權(quán)重可能需要直接或間接地發(fā)現(xiàn)通信信道特征。波束權(quán)重計算和波束權(quán)重應(yīng)用的過程可以在相同或不同的系統(tǒng)元件中執(zhí)行。[0068]可以通過應(yīng)用不同的波束權(quán)重來操縱、選擇性地形成和/或以其他方式重新配置參數(shù)可以隨時間而變化。在某些情形下，這種通用性是期望的。波束成形天線通?？梢孕纬上鄬φ牟ㄊＵㄊ梢栽试S在一個波束上傳輸?shù)男盘柵c在其他波束上傳輸?shù)男盘枀^(qū)分開來(例如，以避免干擾)。因此，窄波束可以允許在形成較大波束時，在更大程度上復(fù)用頻率和極化。例如，狹窄地形成的波束可以服務(wù)不重疊的兩個不連續(xù)的覆蓋區(qū)域。每個波束可以使用右旋極化和左旋極化兩者。更多的復(fù)用可以增加所傳輸?shù)暮?或所接收的數(shù)據(jù)的量。[0069]一些衛(wèi)星使用星載波束成形(OBBF)來以電子方式操縱天線元件陣列。圖3是其中衛(wèi)星302具有相控陣列每束多饋(MFPB)星載波束成形能力的衛(wèi)星系統(tǒng)300的圖示。在該示例中，在基于地面的計算中心處計算波束權(quán)重，然后將其傳輸?shù)叫l(wèi)星或預(yù)先存儲在衛(wèi)星中以供應(yīng)用(未示出)。在圖3中示出前向鏈路，盡管這種架構(gòu)可以用于前向鏈路、返回鏈路或者前向鏈路和返回鏈路兩者?？梢栽谟脩翩溌?、饋電鏈路或兩者上使用波束成形。所示的前向鏈路是從多個網(wǎng)關(guān)(GW)304中的一個到一個或多個點(diǎn)波束覆蓋區(qū)域306內(nèi)的多個用戶終端中的一個或多個的信號路徑。衛(wèi)星302具有接收天線陣列307、發(fā)射天線陣列309、向下轉(zhuǎn)換器(D/C)和增益模塊311、接收波束成形器313和發(fā)射波束成形器315。衛(wèi)星302可以在饋電鏈路308和用戶鏈路310兩者上形成波束。接收陣列307的L個元件中的每個從K個GW304中接收K個信號。對于將產(chǎn)生的K個饋電鏈路波束中的每個來說(例如，每個GW304一個波束),由接收波束成形器313將不同的波束權(quán)重應(yīng)用(例如，進(jìn)行了相位/幅度調(diào)節(jié))到由(接收天線陣列307的)L個接收天線陣列元件中的每個接收的每個信號。因此，對于將使用具有L個接收天線元件的接收天線陣列307形成的K個波束來說，將長度為L的K個不同的波束權(quán)重矢量應(yīng)用于由L個接收天線陣列元件接收的L個信號。衛(wèi)星302內(nèi)的接收波束成形器313調(diào)節(jié)由L個接收天線陣列元件接收到的信號的相位/幅度，以產(chǎn)生K個接收波束信號。K個接收波束中的每個被聚焦以從一個GW304接收信號。因此，接收波束成形器313將K個接收波束信號輸出到D/C和增益模塊311.對于從每個發(fā)射GW304接收到的信號形成一個此類接收波束信號。[0070]D/C和增益模塊311對K個接收波束信號中的每個進(jìn)行向下轉(zhuǎn)換并適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)增益。將K個信號從D/C和增益模塊311輸出并耦接到發(fā)射波束成形器315.發(fā)射波束成形器315將L個權(quán)重的矢量應(yīng)用于K個信號中的每個，用于總共L×K個發(fā)射波束權(quán)重，以在用戶下行鏈路310上形成K個波束。[0071]在一些情況下，在衛(wèi)星內(nèi)可能需要顯著的處理能力來控制用于形成波束的每個天線元件的相位和增益。此類處理能力增加了衛(wèi)星的復(fù)雜性。在一些情況下，衛(wèi)星可以利用基于地面的波束成形(GBBF)進(jìn)行操作，以減小衛(wèi)星的復(fù)雜性，同時仍然提供電子地形成窄波束的優(yōu)點(diǎn)。[0072]圖4是具有前向GBBF的衛(wèi)星通信系統(tǒng)400的一個示例的圖示。在前向用戶鏈路317上經(jīng)由與上述類似的L元件陣列來執(zhí)行GBBF。在用戶鏈路317上傳輸?shù)男盘柕南辔?幅度被加權(quán)，使得形成波束。饋電鏈路319使用每束單饋(SFPB)方案，其中天線324的每個接收和發(fā)射天線元件專用于一個饋電鏈路波束。11路317形成K個前向波束。在饋電上行鏈路319上，L個不陣列的L個元件中的一個傳輸。數(shù)字信道處理器328將這些信號輸出到數(shù)模轉(zhuǎn)換器(D/A)331,以轉(zhuǎn)換回模擬形式。D/A331的模擬輸出由向上轉(zhuǎn)換器(U/C)和增益級330向上轉(zhuǎn)換和直到端到端中繼器的無線信號上行鏈路路徑；(2)穿過端到端中繼器的接收/傳輸信號路[0076]由于端到端波束成形考慮到用戶鏈路和饋電鏈路兩者(以及端到只需要單個波束權(quán)重集即可在特定方向上形成所需的端到端用戶波束(例如，前向用戶波過端到端中繼器和返回下行鏈路傳輸?shù)男盘柧哂卸说蕉朔祷夭ㄊ鴻?quán)重(以下稱為返回波束權(quán)重),這些端到端返回波束權(quán)重被應(yīng)用以形成端到端返回用戶波束(以下稱為返回用戶波的饋電鏈路波束、所形成的用戶波束方向性和單獨(dú)的上行鏈路和下行鏈路載波干擾比(C/I)可能在系統(tǒng)設(shè)計中不再具有其傳統(tǒng)作用，而上行鏈路和下行鏈路信噪比(Es/No)和端到端C/I的概念可能仍然是相關(guān)的。[0077]圖5是示例性端到端波束成形系統(tǒng)500的圖示。系統(tǒng)500包括：地面段502;端到端中繼器503;以及多個用戶終端517。地面段502包括M個AN515,這些AN在地理上分布在AN覆蓋區(qū)域內(nèi)。AN515和用戶終端517可以根據(jù)所討論的特定功能被統(tǒng)稱為地球接收器、地球發(fā)射器或地球收發(fā)器，因?yàn)樗鼈兾挥诘厍蛑匣蚋浇⑶壹葌鬏斝盘栍纸邮招盘枴Ｔ谝恍┣闆r下，用戶終端517和/或AN515可以被定位在空中運(yùn)輸工具、水上運(yùn)輸工具中或安裝在陸上運(yùn)輸工具上等等。在一些情況下，用戶終端517可在地理上分布。AN515可以是在地理上分布的。AN515通過分配網(wǎng)絡(luò)518向地面段502內(nèi)的CPS505提供信號。CPS505連接到數(shù)據(jù)源(未示出),諸如互聯(lián)網(wǎng)、視頻頭端或其他此類實(shí)體。[0078]用戶終端517可以與附近的其他用戶終端517成組(例如，如用戶終端517a和517b所示)。在一些情況下，此類用戶終端組517由相同的用戶波束提供服務(wù)，因此駐留在相同的地理前向和/或返回用戶波束覆蓋區(qū)域519內(nèi)。如果用戶終端517在由用戶波束服務(wù)的覆蓋區(qū)域內(nèi)，則用戶終端517在該用戶波束內(nèi)。盡管僅一個此類用戶波束覆蓋區(qū)域519在圖5中示為具有多于一個用戶終端517,但在一些情況下，用戶波束覆蓋區(qū)域519可以具有任何合適數(shù)量的用戶終端517。此外，圖5中的描繪不旨在指示不同的用戶波束覆蓋區(qū)域519的相對尺寸。也就是說，用戶波束覆蓋區(qū)域519可以全部具有大致相同區(qū)域519可以具有不同的尺寸，其中一些用戶波束覆蓋區(qū)域519比其他用戶波束覆蓋區(qū)域大[0079]端到端中繼器503在用戶終端517與多個網(wǎng)絡(luò)接入節(jié)點(diǎn)(諸如，圖5中所示的AN515)之間無線地中繼信號。端到端中繼器503具有多個信號路徑。例如，每個信號路徑可以包括至少一個接收天線元件、至少一個發(fā)射天線元件和至少一個應(yīng)答器(如以下詳細(xì)論述)。在一些情況下，多個接收天線元件被布置為接收由接收反射器反射的信號以形成接收天線陣列。在一些情況下，多個發(fā)射天線元件被布置為傳輸信號并因此形成發(fā)射天線陣列。[0080]在一些情況下，端到端中繼器503設(shè)置在衛(wèi)星上。在其他情況下，端到端中繼器503設(shè)置在空中運(yùn)輸工具、軟式飛艇、塔臺、水下結(jié)構(gòu)或端到端中繼器503可以駐留于其中的任何其他合適的結(jié)構(gòu)或運(yùn)載工具中。在一些情況下，該系統(tǒng)針對上行鏈路和下行鏈路使用不同的頻率范圍(在相同或不同的頻帶內(nèi))。在一些情況下，饋電鏈路和用戶鏈路在不同的頻率范圍內(nèi)。在一些情況下，端到端中繼器503充當(dāng)無源或有源反射器。[0081]如本文所述，端到端中繼器503的各種特征實(shí)現(xiàn)了端到端波束成形。一個特征是端到端中繼器503包括多個應(yīng)答器，所述多個應(yīng)答器在端到端波束成形系統(tǒng)的情況下在AN515與用戶終端517之間引發(fā)多路徑。另一個特征是端到端中繼器503的天線(例如，一個或多個天線子系統(tǒng))有助于端到端波束成形，使得當(dāng)適當(dāng)波束加權(quán)的信號通過由端到端中繼器503引發(fā)的多路徑而被傳送時，形成前向和/或返回用戶波束。例如，在前向通信期間，多個應(yīng)答器中的每個從多個(例如，全部)AN515接收(波束加權(quán)的)前向上行鏈路信號521的相應(yīng)的疊加合成(在本文中稱為合成輸入前向信號),并且應(yīng)答器輸出對應(yīng)的合成信號(在本文中稱為前向下行鏈路信號)。前向下行鏈路信號中的每個可以是波束加權(quán)的前向上行鏈路信號521的唯一合成，這些前向上行鏈路信號在由端到端中繼器503的發(fā)射天線元件傳輸時，疊加以便在期望位置(例如，在這種情況下，前向用戶波束內(nèi)的恢復(fù)位置)形成用戶波束519。返回端到端波束成形被類似地實(shí)現(xiàn)。因此，端到端中繼器503可以導(dǎo)致發(fā)生多個疊加，從而在引發(fā)的多路徑信道上實(shí)現(xiàn)端到端波束成形。[0083]圖6是在端到端返回鏈路上承載返回數(shù)據(jù)的信號的信號路徑的示例性模型的圖示。返回數(shù)據(jù)是從用戶終端517流向AN515的數(shù)據(jù)。圖6中的信號從右向左流動。這些信號源自于用戶終端517。用戶終端517將返回上行鏈路信號525(其具有返回用戶數(shù)據(jù)流)傳輸?shù)蕉说蕉酥欣^器503.來自K個用戶波束覆蓋區(qū)域519中的用戶終端517的返回上行鏈路信號525由L個接收/傳輸信號路徑1702的陣列接收。在一些情況下，端到端中繼器503的上行鏈路覆蓋區(qū)域由全部L個接收天線元件406可從中接收信號的點(diǎn)集合限定。在其他情況下，中繼器覆蓋區(qū)域由L個接收天線元件406的子集(例如，大于一個但是少于全部的期望數(shù)量)可以從中接收信號的點(diǎn)集合限定。類似地，在一些情況下，下行鏈路覆蓋區(qū)域由全部L個發(fā)射天線元件409可以向其可靠地發(fā)送信號的點(diǎn)集合限定。在其他情況下，端到端中繼器503的下行鏈路覆蓋區(qū)域由發(fā)射天線元件409的子集可以向其可靠地發(fā)送信號的點(diǎn)集合限定。在一些情況下，接收天線元件406或發(fā)射天線元件409的子集的大小為至少四個。在其他情況[0084]為了簡單起見，一些示例被描述和/或示出為所有L個接收天線元件406從上行鏈路覆蓋區(qū)域中的所有點(diǎn)接收信號和/或所有L個發(fā)射天線元件409向下行鏈路覆蓋區(qū)域中的所有點(diǎn)傳輸信號。此類描述并不旨在要求所有L個元件在重要信號電平上接收和/或傳輸信517接收返回上行鏈路信號525或從AN515接收前向上行鏈路信號521),使得接收天線元件406的子集在接近上行鏈路信號的峰值接收信號電平的信號電平下接收上行鏈路信號(例如，不顯著小于對應(yīng)于具有最高信號電平的上行鏈路信號的信號電平);L個接收天線元件406中的不在子集中的其他接收天線元件在顯著較低的電平下接收上行鏈路信號(例如，遠(yuǎn)低于上行鏈路信號的峰值接收信號電平)。在一些情況下，由子集的每個接收天線元件接收的上行鏈路信號處于由任何接收天線元件406接收的最大信號電平的10dB內(nèi)的信號電平下。在一些情況下，子集包括接收天線元件406的至少10%。在一些情況下，子集包括至少10個接收天線元件406。[0085]類似地，在傳輸側(cè)上，L個發(fā)射天線元件409的子集向地球接收器傳輸下行鏈路信號(例如，向AN515傳輸返回下行鏈路信號527或向用戶終端517傳輸前向下行鏈路信號522),使得發(fā)射天線元件409的子集在接近下行鏈路信號的峰值傳輸信號電平的接收信號電平下向接收器傳輸下行鏈路信號(例如，不顯著小于對應(yīng)于具有最高接收信號電平的下行鏈路信號的信號電平);L個發(fā)射天線元件409中的不在子集中的其他發(fā)射天線元件傳輸下行鏈路信號，使得在顯著較低的電平下接收該下行鏈路信號(例如，遠(yuǎn)低于下行鏈路信號的峰值傳輸信號電平)。在一些情況下，信號電平在對應(yīng)于發(fā)射天線元件409的峰值增益的信號電平的3dB內(nèi)。在其他情況下，信號電平在對應(yīng)于發(fā)射天線元件409的峰值增益的信號電平的6dB內(nèi)。在其他情況下，信號電平在對應(yīng)于發(fā)射天線元件409的峰值增益的信號電平[0086]在一些情況下，由每個接收天線元件406接收的信號由于每個接收天線元件的接收天線圖案中的重疊而源自于同一源(例如，用戶終端到端中繼器覆蓋區(qū)域內(nèi)可能存在多個點(diǎn)，用戶終端位于這些點(diǎn)處并且不是所有的接收天線元件都能從中接收信號。在一些這樣的情況下，可能存在顯著量的接收天線元件并不(或不能)從位于端到端中繼器覆蓋區(qū)域內(nèi)的用戶終端接收信號。然而，如本文所述，由端到端中繼器503引發(fā)多路徑可以依靠由至少兩個接收元件來接收信號。[0087]如圖6所示且如下文更詳細(xì)論述，在一些情況下，接收/傳輸天線路徑1702包括接收天線元件406、應(yīng)答器410和發(fā)射天線元件409。在這樣的情況下，返回上行鏈路信號525是由多個應(yīng)答器410中的每個經(jīng)由相應(yīng)接收天線元件406接收的。每個接收/傳輸信號路徑1702的輸出為對應(yīng)于所接收的返回上行鏈路信號的相應(yīng)合成的返回下行鏈路信號527。返回下行鏈路信號是由接收/傳輸信號路徑1702產(chǎn)生的。返回下行鏈路信號527被傳輸?shù)組個AN515的陣列。在一些情況下，AN515貫穿端到端中繼器覆蓋區(qū)域而放置在地理分布的位置(例如，接收或恢復(fù)位置)處。在一些情況下，每個應(yīng)答器410將接收天線元件406中的相應(yīng)一個與發(fā)射天線元件409中的相應(yīng)一個耦接。因此，存在L種不同的方式來使信號從定位在用戶波束覆蓋區(qū)域519中的用戶終端517到達(dá)特定的AN515。這在用戶終端517與AN515之間產(chǎn)生了L條路徑。一個用戶終端517與一個AN515之間的L條路徑被統(tǒng)稱為端到端返回多路徑信道1908(參見圖8)。因此，從用戶波束覆蓋區(qū)域519內(nèi)的傳輸位置通過L個應(yīng)答器410接收返回上行鏈路信號525產(chǎn)生L個返回下行鏈路信號527,各自是從應(yīng)答器410之一傳輸?shù)?即，穿過L個并置的通信路徑)。每個端到端返回多路徑信道1908與上行鏈路輻射矩陣A、有效載荷矩陣E中的矢量和下行鏈路輻射矩陣C中的矢量相關(guān)聯(lián)。需注意，由于天線元件覆30dB或小于其他路徑的任何其他合適的功率比)。在每個AN515處接收到返回下行鏈路527信號的疊加1706(例如，在M個在地理上分布的接收或恢復(fù)位置處)。每個返回下行鏈路信號527包括多個傳輸返回下行鏈路信號527的疊加，從而產(chǎn)生相應(yīng)的合成返回信號。相應(yīng)的合成返回信號耦接到返回波束成形器531(參見圖5和圖29)。[0088]圖7示出了從位于用戶波束覆蓋區(qū)域519內(nèi)的一個用戶終端517到AN515的示例性端到端返回鏈路523.從用戶終端517傳輸?shù)姆祷厣闲墟溌沸盘?25由端到端中繼器503上的L個接收天線元件406的陣列接收(例如，或被L個接收天線元件406的子集接收)。[0089]Ar為L×K返回上行鏈路輻射矩陣。返回上行鏈路輻射矩陣模型的值對從用戶波束覆蓋區(qū)域519中的參考位置到端到端中繼器接收天線元件406的信號路徑進(jìn)行建模。例如，Ar.,是返回上行鏈路輻射矩陣的一個元素的值(即，路徑的幅度和相位),路徑從第1用戶波束覆蓋區(qū)域519中的參考位置到第L個接收天線元件。在一些情況下，返回上行輻射矩陣Ar中的所有值可為非零(例如，存在從參考位置到接收天線陣列的每個接收天線元件的顯著信號路徑)。[0090]E(維數(shù)L×L)為有效載荷矩陣，并且提供從接收天線元件406到發(fā)射天線元件409的路徑的模型(幅度和相位)。如本文所使用的端到端中繼器503的“有效載荷”通常包括端到端中繼器503的部件集，所述部件集在由端到端中繼器503接收信號通信、通過端到端中繼器503中繼信號通信以及從端到端中繼器503傳輸信號通信時影響信號通信和/或受信號繼器還可以包括電池、太陽能電池、傳感器和/或本文中不被認(rèn)為是有效載荷的一部分的其他部件(因?yàn)樗鼈冊谡＿\(yùn)行時不影響信號)。將部件集視為有效載荷能夠?qū)⒍说蕉酥欣^器的整體影響用數(shù)學(xué)方法建模為單個有效載荷矩陣E)。從每個接收天線元件406到每個對應(yīng)發(fā)射天線元件409的主要路徑由位于有效載荷矩陣E的對角線上的值來建模。假設(shè)在接收/Ct的所有值可以是非零的。在一些情況下，下行鏈路輻射矩陣Ct的一些值基本上為零(例端到端返回多路徑信道是L個不同路徑之和。端到端返回多路徑信道具有由穿過端到端中[0093]圖8是從用戶波束覆蓋區(qū)域519到AN515的所有端到端返回多路徑信道的示例性個用戶波束覆蓋區(qū)域519中的每個的M個端到端返回多路徑信道)。信道1908將一個用戶波束覆蓋區(qū)域519中的用戶終端通過L條不同的接收/傳輸信號路徑1702連接到一個AN515,每條路徑穿過中繼器的L個接收/傳輸信號路徑(和相關(guān)聯(lián)的應(yīng)答器)中的不同的一個接收/接收/傳輸信號路徑有意地引發(fā)的(并且如本文所述受到這些信號路徑的影響)。源于特定用戶波束覆蓋區(qū)域519內(nèi)的用戶終端517的M×K個端到端返回多路徑信道中的每個可由端到端返回多路徑信道建模。每個此類端到端返回多路徑信道是從用戶波束覆蓋區(qū)域519內(nèi)每個矢量對相應(yīng)K個用戶波束覆蓋區(qū)域中的一個中的參考位置與M個AN515之間的多路徑在一些情況下，用戶波束的數(shù)量K大于端到端返回多路徑信道的信號路徑中的應(yīng)答器的數(shù)器的數(shù)量L。在一個示例中，返回信道矩陣Hret的元素Hret4,2與從第二用戶波束覆蓋區(qū)域1903中的參考位置到第四AN1901的信道相關(guān)聯(lián)。矩陣Hret將端到端信道建模為矩陣積Ct×E×Ar(參見圖6)。Hret中的每個元素對一個端到端返回多路徑信道1908的端到端增益建模。由于信道的多路徑性質(zhì)，信道可能會經(jīng)受深衰落。返回用戶波束可由CPS505形成。CPS505基于這些M×K個信道路徑的模型來計算返回波束權(quán)重，并且通過向多個合成返回信號應(yīng)用返回波束權(quán)重來形成返回用戶波束，每個權(quán)重都是針對將一個用戶波束覆蓋區(qū)域中的用戶終端517與多個AN515中的一者耦接的每個端到端返回多路徑信道進(jìn)行計算的。在一些情況下，在接收到合成返回信號之前計算返回波束權(quán)重。從K個用戶波束覆蓋區(qū)域519中的每個到M個AN515存在一個端到端返回鏈路。由M個AN515接收的每個信號的加權(quán)(即，復(fù)雜的相對相位/幅度)允許使用地面段502內(nèi)的CPS505的波束成形能力來組合這些信號以形成返回用戶波束。波束權(quán)重矩陣的計算用于確定如何對每個端到端返回多路徑信道1908加權(quán)以形成多個返回用戶波束，如下面更詳細(xì)描述。用戶波束不是通過相對于由其他端到端中繼天線元件傳輸?shù)男盘柕南辔缓头戎苯诱{(diào)節(jié)由一個端到端中繼天線元件傳輸?shù)男盘柕南鄬ο辔缓头榷纬傻?。相反，通過將與M×K信道矩陣相關(guān)聯(lián)的權(quán)重應(yīng)用于M個AN信號來形成用戶波束。正是所述多個AN提供接收路徑分集(單個反射器(用戶終端)到多個接收器(AN)),以使得能夠在存在有意引發(fā)的多路徑信道的情況下，從任何用戶終端成功傳輸信息。[0095]前向數(shù)據(jù)[0096]圖9是在端到端前向鏈路501上承載前向數(shù)據(jù)的信號的信號路徑的示例性模型的圖示。前向數(shù)據(jù)是從AN515流向用戶終端517的數(shù)據(jù)。該圖中的信號從右向左流動。信號源自于位于端到端中繼器503的覆蓋區(qū)中的M個AN515。存在K個用戶波束覆蓋區(qū)域519.來自每個AN515的信號由L個接收/傳輸信號路徑2001中繼。[0097]接收/傳輸信號路徑2001向用戶波束覆蓋區(qū)域519中的用戶終端517傳輸所中繼的信號。因此，可能存在L種不同的方式使信號從特定的AN515到達(dá)位于用戶波束覆蓋區(qū)域519中的用戶終端517。這在每個AN515與每個用戶終端517之間產(chǎn)生L個路徑。需注意，天線元件覆蓋圖案，L個路徑中的一些可具有比其他路徑少的能量。[0098]圖10示出了將多個接入節(jié)點(diǎn)在地理上分布的位置處與用戶波束中的用戶終端517 (例如，位于用戶波束覆蓋區(qū)域519內(nèi)的恢復(fù)位置處)經(jīng)由端到端中繼器503耦接的示例性端到端前向鏈路501。在一些情況下，前向數(shù)據(jù)信號是在生成前向上行鏈路信號之前在波束成形器處接收的。多個前向上行鏈路信號在波束成形器處生成并且被傳送到多個AN515。例如，每個AN515接收根據(jù)對應(yīng)于該AN515的波束權(quán)重而生成的唯一(波束加權(quán))前向上行鏈路信號。每個AN515具有經(jīng)由M個上行鏈路之一傳輸前向上行鏈路信號的輸出端。每個前向上行鏈路信號包括與前向用戶波束相關(guān)聯(lián)的前向數(shù)據(jù)信號。前向數(shù)據(jù)信號與前向用戶波束“相關(guān)聯(lián)”,因?yàn)樗荚诒挥捎脩舨ㄊ?wù)的用戶終端517接收。在一些情況下，前向數(shù)據(jù)信號包括兩個或更多個用戶數(shù)據(jù)流。用戶數(shù)據(jù)流可通過時分或頻分多路復(fù)用等來被多路復(fù)用在一起。在一些情況下，每個用戶數(shù)據(jù)流用于傳輸?shù)较嗤跋蛴脩舨ㄊ鴥?nèi)的多個用戶終端中的一者或多者。[0099]如下面更詳細(xì)地討論的，每個前向上行鏈路信號通器410經(jīng)由端到端中繼器503上的接收天線元件406接收。從在地理上分布的位置接收到的輸入前向信號545.然而，由于與每個應(yīng)答器401相關(guān)聯(lián)的接收天線元件406的位置中的差每個接收天線元件406穿過多個應(yīng)答器中的對應(yīng)的一個應(yīng)答器到每個對應(yīng)的發(fā)射天線元件器410中的每個經(jīng)由發(fā)射天線元件409傳輸?shù)?參見圖9),使得前向下行鏈路信號522形成前向用戶波束(通過在期望地理恢復(fù)位置中相長地和相消地疊加以形成波束)。在一些情況線元件409a(參見圖10)到第一用戶波束覆蓋區(qū)域519中的參考(或恢復(fù))位置的路徑。如關(guān)于返回鏈路所指出的，該端到端波束成形系統(tǒng)針對從任何AN515到任復(fù)的用戶波束覆蓋區(qū)域519中的參考或恢復(fù)位置)接收多個前向下行鏈路信號522,并且恢復(fù)來自所接收的多個前向下行鏈路信號522的前向數(shù)據(jù)信號的至少一部分。所傳輸?shù)那跋蛳滦墟溌沸盘?22可以由用戶終端517在由子集內(nèi)的發(fā)射天線元件409傳輸?shù)娜魏纹渌盘栕蛹ㄖ辽?0個發(fā)射天線元件，而不管端到端中繼器503中存在多少個發(fā)射天線元件[0101]圖11是從M個AN515到K個用戶波束覆蓋區(qū)域519的全部端到端前向多路徑信道到每個用戶波束覆蓋區(qū)域519.從一個AN515到一個用戶波束覆蓋區(qū)域519的每個信道2208具有由于從AN515穿過多個應(yīng)答器到用戶波束覆蓋區(qū)域519的L個唯一路徑而引發(fā)的多路使得每個矢量對M個AN515中的相應(yīng)一個與K個前向用戶波束覆蓋區(qū)域中的參考(或恢復(fù))位置之間的多路徑通信的端到端前向增益進(jìn)行建模。每個端到端前向多路徑信道將M個[0102]Hfwd可以將端到端前向鏈路表示為矩陣積At×E×Cr。Hfwd中的每個元素為由于個AN515的集到每個用戶波束覆蓋區(qū)域51徑信道的情況下成功地向任何用戶終端517傳輸信息。[0104]圖12示出了支持前向通信和返回通信兩者的示例性端到端中繼器。在一些情況下，端到端前向鏈路501和端到端返回鏈路523都可以使用相同的端到端中繼信號路徑(例系統(tǒng)1200具有多個AN和用戶終端，它們位于相同的一般地理區(qū)域1208中(該一般地理區(qū)域端到端中繼器1202(設(shè)置在衛(wèi)星或任何其他合適的端到端中繼器上)從AN接收前向上行鏈繼器1202還從用戶終端接收返回上行鏈路幀的第一時間間隔期間傳輸前向數(shù)據(jù)，同時在幀的最后一個時間間隔期間傳輸返回數(shù)據(jù)。天線元件陣列以及將接收天線元件連接到發(fā)射天線元件的多個應(yīng)答器。這些陣列具有大量帶有重疊天線元件覆蓋區(qū)域的天線元件，與傳統(tǒng)的單鏈路相控陣列天線類似。正是發(fā)射天線元件和接收天線元件兩者上的重疊天線元件覆蓋區(qū)域產(chǎn)生了先前描述的多路徑環(huán)境。在一些情況下，由對應(yīng)的天線元件建立的天線圖案與產(chǎn)生重疊天線元件覆蓋區(qū)域的天線圖案的給定點(diǎn)集合上基本上遵循相同的功率分布，從而使天線元件作為用于定位空間中的點(diǎn)的參考點(diǎn)。但是很難完全相同。因此，從一個圖案到另一個圖案的偏差相對較小的圖案在“相同”圖案的范圍內(nèi)。在其他情況下，接收分量波束天線圖案可以不相同，并且實(shí)際上可能顯著不同。此類天線圖案還可能導(dǎo)致天線元件覆蓋區(qū)域的重疊，然而，所得的覆蓋區(qū)域?qū)⒉幌郲0109]天線類型包括但不限于陣列饋電反射器、共焦陣列、直接輻射陣列和其他形式的天線陣列。每個天線可為一種包括有助于接收和/或傳輸信號的附加光學(xué)部件諸如一個或多個反射器的系統(tǒng)。在一些情況下，衛(wèi)星包括幫助系統(tǒng)定時對準(zhǔn)和波束成形校準(zhǔn)的部件。[0110]圖15是可以用作端到端中繼器503的示例性衛(wèi)星1502的圖。在一些情況下，衛(wèi)星1502具有陣列饋電反射器發(fā)射天線401和陣列饋電反射器接收天線402。接收天線402包括接收反射器(未示出)和接收天線元件406的陣列。接收天線元件406由接收反射器照射。發(fā)射天線401包括發(fā)射反射器(未示出)和發(fā)射天線元件409的陣列。發(fā)射天線元件409被布置成照射發(fā)射反射器。在一些情況下，同一反射器用于接收和傳輸。在一些情況下，天線元件的一個端口用于接收，并且另一個端口用于傳輸。一些天線能夠區(qū)分具有不同極化的信號。例如，天線元件可以分別包括分別用于右旋圓極化(RHCP)接收、左旋圓極化(LHCP)接收、他情況下，單極化可用于減少干擾(例如，利用使用了不同極化的其他系統(tǒng))。[0111]示例性衛(wèi)星1502還包括多個應(yīng)答器410。應(yīng)答器410將來自一個接收天線元件406的輸出連接到發(fā)射天線元件409的輸入。在一些情況下，應(yīng)答器410放大所接收的信號。每個接收天線元件輸出唯一的接收信號。在一些情況下，接收天線元件406的子集從地球發(fā)射器接收信號，該地球發(fā)射器為諸如在返回鏈路信號的情況下的用戶終端517或在前向鏈路信號的情況下的AN515。在其中一些情況下，對于所接收信號，子集中的每個接收天線元件的號源自地球發(fā)射器，使得接收天線元件406的子集在基本上不小于對應(yīng)于接收天線元件406的峰值增益的信號電平的信號電平下接收通信信號。[0112]在一些情況下，至少10個應(yīng)答器410設(shè)置在衛(wèi)星1502內(nèi)。在另一種情況下，至少10064、128、256、512、1024的范圍內(nèi)或者可以是介于它們之間或比況下，應(yīng)答器410包括低噪聲放大器(LNA)412、頻率轉(zhuǎn)換器和相關(guān)聯(lián)的濾波器414和功率放大器(PA)420。在其中上行鏈路頻率和下行鏈路頻率相同的一些情況下，應(yīng)答器不包括頻率轉(zhuǎn)換器。在其他情況下，多個接收天線元件以第一頻率操作。每個接收天線元件406均與一應(yīng)答器410相關(guān)聯(lián)的接收天線元件提供的唯一的接收信號。在一些情況下，LNA412的輸出端耦接到頻率轉(zhuǎn)換器414。頻率轉(zhuǎn)換器414將放大的信號轉(zhuǎn)換為第二頻率。[0113]應(yīng)答器的輸出端耦接到發(fā)射天線元件中的相關(guān)聯(lián)的一個發(fā)射天線元件。在這些示例中，在應(yīng)答器410、相關(guān)聯(lián)的接收天線元件406和相關(guān)聯(lián)的發(fā)射天線元件409之間存在一對一的關(guān)系，使得每個接收天線元件406的輸出端連接到一個且僅一個應(yīng)答器的輸入端，并且該應(yīng)答器的輸出端連接到一個且僅一個發(fā)射天線元件的輸入端。[0114]圖16是示例性應(yīng)答器410的圖示。應(yīng)答器410可以是如上所述端到端中繼器503的應(yīng)答器的示例(例如，圖15的衛(wèi)星1502)。在該示例中，除了低噪聲放大器(LNA)412、頻率轉(zhuǎn)換器和相關(guān)聯(lián)的濾波器414以及應(yīng)答器410的功率放大器(PA)之外，應(yīng)答器還包括相移器418.如圖16所示，示例性應(yīng)答器410還可以與相移控制器427耦接。例如，相移控制器427可以與端到端中繼器503的一些或所有應(yīng)答器中的每個(直接地或間接地)耦接，使得相移控制器427可以單獨(dú)設(shè)置每個應(yīng)答器的相位。相移器可例如有助于校準(zhǔn)，如下所述。[0116]為了產(chǎn)生多路徑環(huán)境，天線元件覆蓋區(qū)域可以與具有相同的極性、頻率和類型(分別為傳輸或接收)的至少一個其他天線元件的天線元件覆蓋區(qū)域重疊。在一些情況下，可以相同的接收極化和接收頻率(例如，接收頻率的至少一部分是共同的)操作的多個接收分量波束天線圖案彼此重疊。例如，在一些情況下，可以相同的接收極化頻率的至少一部分是共同的)操作的接收分量波束天線圖案的至少25%與接收天線元件的至少五個其他的接收分量波束天線圖案重疊。類似地，在一些情況下，可以相同的發(fā)射極化和發(fā)射頻率(例如，發(fā)射頻率的至少一部分是共同的)操作的發(fā)射分量波束天線圖案的至少25%與至少五個其他的發(fā)射分量波束天線圖案重疊。重疊的量將因系統(tǒng)而異。在一些情況下，接收天線元件406中的至少一個具有與可以相同的接收頻率(例如，接收頻率的至少一部分是共同的)和相同的接收極化操作的其他接收天線元件406的天線圖案重疊的分量波束天線圖案。因此，多個接收天線元件中的至少一些接收天線元件能夠從相同的源接收相同的信號。類似地，發(fā)射天線元件409中的至少一個具有與可以相同的發(fā)射頻率(例如，接收頻率的至少一部分是共同的)和發(fā)射極化操作的其他發(fā)射天線元件409的天線圖案重疊的分量波束天線圖案。因此，多個發(fā)射天線元件中的至少一些發(fā)射天線元件能夠向相同的接收器以相同的極化來傳輸具有相同頻率的信號。在一些情況下，重疊分量波束天線圖案可具有在共同地理區(qū)域內(nèi)相差小于3dB(或任何其他合適值)的增益。天線元件(無論是接收還是傳輸)可以具有寬分量波束天線圖案，并且因此具有相對寬的天線元件覆蓋區(qū)域。在一些情況下，由諸如用戶終端517或接入節(jié)點(diǎn)515的地球發(fā)射器傳輸?shù)男盘栍啥说蕉酥欣^器(例如，衛(wèi)星)的所有接收天線元件406接收。在一些情況下，元件406的子集從地球發(fā)射器接收信號。在一些情況下，子集包括發(fā)射天線元件的至少50%。在其他情況下，子集包括發(fā)射天線元件的至少75%。在其他情況下，子集包括接收天線元件的至少90%(例如，多達(dá)且包括全部)。接收天線元件406的不同子集可以從不同的地球發(fā)射器接收信號。類似地，在一些情況下，元件409的子集傳輸可由用戶終端517接收的信號。在一些情況下，子集包括發(fā)射天線元件的至少50%。在其他情況下，子集包括發(fā)射天線元件的至少75%。在其他情況下，子集包括發(fā)射天線元件的至少90%(例如，多達(dá)且包括全部)。元件409的不同子集可傳輸由不同用戶終端接收的信號。此外，用戶終端可在所形成的若干用戶波束覆蓋區(qū)域519內(nèi)。為了本公開的目的，天線圖案是傳輸?shù)教炀€或從天線接收的能量的分布圖案。在一些情況下，能量可以從天線元件直接輻射/直接輻射到天線元件。在其他情況下，來自一個或多個發(fā)射天線元件的能量可以由使天線元件圖案成形的一個或多個反射器反射。類似地，接收元件可以直接接收能量，或在能量反射離開一個或多個反射器后接收能量。在一些情況下，天線可以由若干元件組成，元件各自具有建立了對應(yīng)天線元件覆蓋區(qū)域的分量波束天線圖案。類似地，接收和傳輸信號到AN515的接收和發(fā)射天線元件的全部或子集可以重疊，使得多個接收天線元件從同一AN515接收信號和/或多個發(fā)射天線元件向同一AN515傳輸信號。[0117]圖17是由若干天線元件(接收天線元件406或發(fā)射天線元件409)產(chǎn)生的在3dB點(diǎn)處相交的分量波束天線圖案的圖示。第一天線元件的分量波束天線圖案1301沿著視軸1303具有峰值分量波束天線增益。分量波束天線圖案1301被示為在與分量波束天線圖案1305相交之前衰減約3dB。由于每對兩個相鄰的分量波束天線圖案僅在分量波束天線圖案的相對小的部分上圍繞3dB線1307重疊，因此認(rèn)為產(chǎn)生這些分量波束天線圖案的天線元件不重疊。[0118]圖18示出了具有用字母‘x標(biāo)記的峰值增益的若干元件406,409的理想化的3dB天線輪廓3901,3902,3903。輪廓3901,3902,3903在本文中被稱為是“理想化的”,因?yàn)闉榱撕唵纹鹨?，輪廓被示為圓形。然而，輪廓3901,3902,3903不一定是圓形的。每個輪廓指示所傳輸?shù)幕蛩邮盏男盘柋确逯惦娖降?dB的位置。在輪廓外，信號比峰值低超過3dB。在輪廓內(nèi)，信號比峰值低小于3dB(即，在峰值的3dB以內(nèi))。在其中接收分量波束天線圖案的覆蓋區(qū)域是接收分量波束天線增益在峰值接收分量波束天線增益的3dB內(nèi)的所有點(diǎn)的系統(tǒng)中，輪廓內(nèi)的區(qū)域被稱為天線元件覆蓋區(qū)域。每個元件406,409的3dB天線輪廓是不重疊的。也就是說，只有3dB天線輪廓3901內(nèi)的區(qū)域的相對較小的一部分與相鄰3dB天線圖案3902,3903內(nèi)的區(qū)域重疊。[0119]圖19是若干天線元件(接收天線元件406或發(fā)射天線元件409)的天線圖案1411,1413,1415的圖示。與圖17的分量波束天線圖案相比，圖19所示的分量波束天線圖案與1417在3dB線1307上方相交。[0120]圖20A至圖20E示出了波束中心點(diǎn)(峰值增益)用字母‘x'標(biāo)記的若干天線元件406,409的3dB天線輪廓。圖20A示出了第一天線元件406的特定天線輪廓1411。圖20B示出了兩個特定元件406的3dB天線輪廓1411,1413。圖20C示出了三個元件406的3dB天線輪廓。圖20D示出了四個天線元件406的3dB天線輪廓。圖20E示出了16個天線元件406的陣列的3dB天線輪廓。3dB天線輪廓被示為與1418重疊(例如，示出了16個此類3dB天線輪廓)。接收天線或發(fā)射天線中的天線元件可以若干不同配置中的任何一種布置。例如，如果元件具有大致圓形饋電喇叭，則元件可以蜂窩配置來布置以將元件緊密地封裝在少量空間中。在一些情況下，天線元件以水平行和垂直列的方式對準(zhǔn)。[0121]圖21是與接收天線元件406相關(guān)聯(lián)的接收天線3dB天線輪廓的相對位置的示例性圖示。元件406的波束中心被編號為1到16,其中元件406?由波束中心指示符x的左上角的圖21中僅示出了16個。發(fā)射天線元件409及其相關(guān)聯(lián)的3dB天線輪廓的對應(yīng)陣列看起來類似于圖21。因此，為了簡單起見，僅示出了接收天線元件406的陣列有天線元件覆蓋區(qū)域重疊的位置。[0122]在一些情況下，中繼器覆蓋區(qū)域(例如，衛(wèi)星覆蓋區(qū)域)內(nèi)的至少一個點(diǎn)落在若干天線元件406的分量波束的3dB天線輪廓內(nèi)。在一個這樣的情況下，至少一個點(diǎn)在至少100個不同天線元件406的3dB天線輪廓內(nèi)。在另一種情況下，中繼器覆蓋區(qū)域的至少10%位于至少30個不同的天線元件的3dB天線輪廓內(nèi)。在另一種情況下，中繼器覆蓋區(qū)域的至少20%位于至少20個不同的天線元件的3dB天線輪廓內(nèi)。在另一種情況下，中繼器覆蓋區(qū)域的至少30%位于至少10個不同的天線元件的3dB天線輪廓內(nèi)。在另一種情況下，中繼器覆蓋區(qū)域的至少40%位于至少八個不同的天線元件的3dB天線輪廓內(nèi)。在另一種情況下，中繼器覆蓋區(qū)域的至少50%位于至少四個不同的天線元件的3dB天線輪廓內(nèi)。然而，在一些情況下，這些關(guān)系中的一個以上可以為真。[0123]在一些情況下，端到端中繼器具有中繼器覆蓋區(qū)域(例如，衛(wèi)星覆蓋區(qū)域),其中上行鏈路中繼器覆蓋區(qū)域中的至少25%的點(diǎn)在至少六個接收天線元件406的重疊覆蓋區(qū)域內(nèi)(例如，橫跨這些重疊覆蓋區(qū)域)。在一些情況下，上行鏈路中繼器覆蓋區(qū)域內(nèi)的25%的點(diǎn)在至少四個接收天線元件406的重疊覆蓋區(qū)域內(nèi)(例如，橫跨這些重疊覆蓋區(qū)域)。在一些情況下，端到端中繼器具有覆蓋區(qū)域，其中下行鏈路中繼器覆蓋區(qū)域中的至少25%的點(diǎn)在至少六個發(fā)射天線元件409的重疊覆蓋區(qū)域內(nèi)(例如，橫跨這些重疊覆蓋區(qū)域)。在一些情況下，下行鏈路中繼器覆蓋區(qū)域內(nèi)的25%的點(diǎn)在至少四個發(fā)射天線元件409的重疊覆蓋區(qū)域內(nèi)[0124]在一些情況下，接收天線402可以與發(fā)射天線401一樣大致指向同一覆蓋區(qū)域，使得一些接收天線元件覆蓋區(qū)域可以自然地對應(yīng)于特定發(fā)射天線元件覆蓋區(qū)域。在這些情況下，接收天線元件406可以經(jīng)由應(yīng)答器410映射到它們的對應(yīng)發(fā)射天線元件409,從而為每個接收/傳輸信號路徑產(chǎn)生類似的發(fā)射和接收天線元件覆蓋區(qū)域。然而，在一些情況下，將接收天線元件406映射到不對應(yīng)于同一分量波束覆蓋區(qū)域的發(fā)射天線元件409可能是有利的。因此，接收天線402的元件406到發(fā)射天線401的元件409的映射可以隨機(jī)(或以其他方式)排列。此類排列包括導(dǎo)致接收天線元件406不被映射到位于陣列內(nèi)的同一相對位置或具有相同覆蓋區(qū)域的發(fā)射天線元件409的情況。例如，接收天線元件陣列內(nèi)的每個接收天線元件406可以和與位于發(fā)射天線元件陣列的鏡像位置中的發(fā)射天線元件409相同的應(yīng)答器410相關(guān)聯(lián)?？梢允褂萌魏纹渌帕衼韺⒔邮仗炀€元件406根據(jù)排列映射到發(fā)射天線元件409(例如，將每個接收天線元件406與耦接有相關(guān)聯(lián)的發(fā)射天線元件409的同一應(yīng)答器根據(jù)接收天線元件406和發(fā)射天線元件409的特定排列來配對)。[0125]圖22是示出了接收天線元件406通過16個應(yīng)答器410到發(fā)射天線元件409的示例性映射的表4200。每個應(yīng)答器410具有唯一地耦接到相關(guān)聯(lián)的接收天線元件406的輸入端和唯一地耦接到相關(guān)聯(lián)的發(fā)射天線元件409的輸出端(例如，在每個接收天線元件406、一個應(yīng)答器410與一個發(fā)射天線元件409之間存在一對一的關(guān)系)。在一些情況下，其他接收天線元件、應(yīng)答器和發(fā)射天線元件可以存在于未被配置為一對一關(guān)系的端到端中繼器(例如，衛(wèi)星)上(并且不作為端到端波束成形系統(tǒng)的一部分操作)。[0126]表4200的第一列4202識別應(yīng)答器410。第二列4204識別耦接有第一列的應(yīng)答器410的接收天線元件406。表4200的第三列4206識別耦接有應(yīng)答器410的輸出端的相關(guān)聯(lián)的發(fā)射天線元件409。每個接收天線元件406耦接到在表4200的同一行中識別出的應(yīng)答器410的輸入端。類似地，每個發(fā)射天線元件409耦接到在表4200的同一行中識別出的應(yīng)答器410的輸出端。表4200的第三列示出了直接映射的一個示例，其中接收天線陣列的每個接收天線元件406與發(fā)射天線陣列內(nèi)的相同相對位置中的發(fā)射天線元件409一樣被耦接到同一應(yīng)答器410。表4200的第四列4208示出了交錯映射的示例，其中第一接收天線元件406耦接到第一應(yīng)答器410和第十發(fā)射天線元件409.第二接收天線元件406耦接到第二應(yīng)答器410和第九發(fā)射天線元件409,等等。一些情況具有其他排列，包括隨機(jī)映射，其中接收天線元件406和發(fā)射元件409與應(yīng)答器410的特定配對是隨機(jī)選擇的。[0127]試圖使發(fā)射天線元件覆蓋區(qū)域和接收天線元件覆蓋區(qū)域?qū)τ诿總€接收/傳輸信號路徑來說盡可能相似的直接映射通常產(chǎn)生系統(tǒng)的最高總?cè)萘?。隨機(jī)排列和交織排列通常產(chǎn)生略微更小的容量，但在面對AN故障、陸地網(wǎng)絡(luò)中的光纖故障或由于端到端中繼器上(例如，一個或多個應(yīng)答器中)的電子失效而導(dǎo)致的接收/傳輸信號路徑的丟失時，提供更穩(wěn)健的系統(tǒng)。隨機(jī)排列和交織排列允許使用成本較低的非冗余AN。隨機(jī)排列和交織排列也使得性能最佳的波束中的容量與性能最差的波束中的容量之間的變化較小。隨機(jī)排列和交織排列也可能更可用于一開始僅利用一小部分AN來操作系統(tǒng)，從而導(dǎo)致總?cè)萘恐挥幸恍〔糠挚捎?，但覆蓋區(qū)域無損失。這種情況的一個示例是AN的漸進(jìn)式調(diào)出，其中系統(tǒng)一開始在僅部署了50%的AN的情況下操作。這可提供小于全部容量的容量，同時仍允許在整個覆蓋區(qū)域內(nèi)現(xiàn)全部容量。在一些情況下，AN的組成的變化導(dǎo)致重新計算波束權(quán)重。組成的變化可以包括改變一個或多個AN的數(shù)量或特征。這可能需要重新估計端到端前向和/或返回增益。[0128]在一些情況下，天線為具有拋物面反射器的陣列饋電反射器天線。在其他情況下，反射器不具有拋物面形狀。接收天線元件406的陣列可以被布置成接收由反射器反射的信號。類似地，發(fā)射天線元件409的陣列可以被布置成形成用于照射反射器的陣列。一種提供具有重疊分量波束天線圖案的元件的方式是使元件406,409由于反射器的焦平面位于元件406,409的陣列的后面(或前面)而散焦(不聚焦)(即，接收天線陣列被定位在接收反射器的焦平面之外)。[0129]圖23是中心饋電拋物面反射器1521的橫截面的圖示。焦點(diǎn)1523位于與反射器1521的中心軸線1527垂直的焦平面1525上。所接收的平行于中心軸線1527撞擊反