JP2006203794A

JP2006203794A - 衛星通信システム、ゲートウエイ局及び端末局

Info

Publication number: JP2006203794A
Application number: JP2005015730A
Authority: JP
Inventors: Eiji Watanabe; 栄司渡邊
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-01-24
Filing date: 2005-01-24
Publication date: 2006-08-03

Abstract

【課題】複数の非静止衛星を切り替えて通信を行う際に、複数の復調器を用いることなく、また単一の周波数で衛星切替を行うことにより、ハードウエアを小型化し、周波数を有効に利用する衛星通信システム、ゲートウエイ局及び端末局を得ることを目的とする。
【解決手段】ゲートウエイ局３は、データ多重器８により衛星切替前の送信データを繰り返して送信信号を生成する。切替制御部１０は衛星切替タイミングに従って、アンテナ６とアンテナ７とを切り替え、非静止衛星１と非静止衛星２へ送信信号を送信する。端末局４は、アンテナ５により非静止衛星１及び非静止衛星２からの送信信号を受信し、データ合成器１６により、衛星切替の前後の受信信号を合成して出力する。
【選択図】図１

Description

この発明は、衛星軌道を運行する非静止衛星と通信を行う技術に関し、特に複数の非静止衛星が軌道上の会合点で会合する際に生じる衛星切替を効率的に行う衛星通信システム、ゲートウエイ局及び端末局に関するものである。

例えば、特開２００４−０８０４６６には、非静止衛星が軌道上の会合点で会合する際の衛星切替を効率的に行う従来技術が記載されている。一方の非静止衛星から周波数ｆ１の信号を受信している状態で他方の非静止衛星に衛星切替をする場合、会合点で一時的に同一の信号を一方の非静止衛星からは周波数ｆ１で、他方の非静止衛星からは周波数ｆ２で重複して受信される。周波数ｆ２での受信同期が確立した後は、一方の非静止衛星での受信と他方の非静止衛星での受信に生じる時間遅延によって受信データ出力を補正し、一方の非静止衛星から他方の非静止衛星への切替が完了される。これにより、軌道上の会合点で会合する非静止衛星との通信切替時の受信データの瞬断が防止されるものである。

特開２００４−０８０４６６

従来技術においては、衛星切替時に軌道上で会合する２つの非静止衛星からの複数の信号を同時に受信する必要があるため、複数の復調器が必要でありハードウエア規模が大きくなるという問題点があった。また、衛星切替時に複数の周波数による受信を行うため、周波数の利用効率が低下するという問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、複数の非静止衛星を切り替えて通信を行う際に、複数の復調器を用いることなく、また単一の周波数で衛星切替を行うことにより、ハードウエアを小型化し、周波数を有効に利用する衛星通信システム、ゲートウエイ局及び端末局を得ることを目的とする。

請求項１の発明に係る衛星通信システムは、ゲートウエイ局と端末局との間で非静止衛星を介して衛星通信を行う衛星通信システムにおいて、上記ゲートウエイ局は、第１の非静止衛星を追尾する第１のアンテナと、第２の非静止衛星を追尾する第２のアンテナと、上記第１の非静止衛星と上記第２の非静止衛星との衛星切替前の送信データを衛星切替の前後で繰り返して送信信号を生成する信号生成手段と、衛星切替において、上記信号生成手段により生成した送信信号の出力を上記第１のアンテナと上記第２のアンテナとの間で切り替える切替制御部とを備え、上記端末局は、上記第１の非静止衛星及び上記第２の非静止衛星からの送信信号を受信するアンテナと、このアンテナにより受信した衛星切替の前後の受信信号を合成して出力するデータ合成器とを備えたものである。

請求項２の発明に係る衛星通信システムは、ゲートウエイ局と端末局との間で非静止衛星を介して衛星通信を行う衛星通信システムにおいて、上記端末局は、第１の非静止衛星と第２の非静止衛星との衛星切替前の送信データを衛星切替の前後で繰り返して送信信号を生成する信号生成手段と、上記第１の非静止衛星及び上記第２の非静止衛星へ上記信号生成手段により生成した送信信号を送信するアンテナとを備え、上記ゲートウエイ局は、第１の非静止衛星を追尾する第１のアンテナと、第２の非静止衛星を追尾する第２のアンテナと、衛星切替において上記第１のアンテナと上記第２のアンテナとの間で受信を切り替える切替制御部と、この切替制御部によりアンテナを切り替えて受信した衛星切替の前後の受信信号を合成して出力するデータ合成器とを備えたものである。

請求項３の発明に係るゲートウエイ局は、第１の非静止衛星を追尾する第１のアンテナと、第２の非静止衛星を追尾する第２のアンテナと、上記第１の非静止衛星と上記第２の非静止衛星との衛星切替前の送信データを衛星切替の前後で繰り返して端末局へ送信する送信信号を生成する信号生成手段と、衛星切替において、上記信号生成手段により生成した送信信号の出力を上記第１のアンテナと上記第２のアンテナとの間で切り替える切替制御部とを備えたものである。

請求項４の発明に係るゲートウエイ局は、第１の非静止衛星を追尾する第１のアンテナと、第２の非静止衛星を追尾する第２のアンテナと、衛星切替において上記第１のアンテナと上記第２のアンテナとの間で端末局からの送信信号の受信を切り替える切替制御部と、この切替制御部によりアンテナを切り替えて受信した衛星切替の前後の受信信号を合成して出力するデータ合成器とを備えたものである。

請求項５の発明に係る端末局は、第１の非静止衛星及び第２の非静止衛星との間で送受信を行うアンテナと、上記第１の非静止衛星と上記第２の非静止衛星との衛星切替前の送信データを衛星切替の前後で繰り返してゲートウエイ局へ送信する送信信号を生成する信号生成手段と、上記アンテナにより受信した衛星切替の前後のゲートウエイ局からの受信信号を合成して出力するデータ合成器とを備えたものである。

請求項１乃至請求項５に記載の発明によれば、第１の非静止衛星と第２の非静止衛星との衛星切替において衛星切替前の送信信号を繰り返して送信信号を生成して送信し、ゲートウエイ局又は端末局は衛星切替前後で受信した受信信号を合成して出力するので、複数の復調器を必要とすることなく、ハードウエアの小型化や周波数の有効利用を図ることができる。

実施の形態１

この発明の実施の形態１に係る衛星通信システム、ゲートウエイ局及び端末局を図１乃至図３により説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係わる衛星通信システムの構成を示す構成図であり、図２は、ゲートウエイ局から端末局に送信する信号のタイミング図、図３は、端末局からゲートウエイ局に送信する信号のタイミング図である。図１において、１は第１の非静止衛星（以下、「非静止衛星１」と表記する。）、２は第２の非静止衛星（以下、「非静止衛星２」と表記する。）であり、軌道上の会合点において会合する。このような衛星群としては、例えば準天頂衛星（又は、８の字衛星とも呼ばれる。）があり、軌道上に配置した３機の衛星がほぼ日本の上空に順番に飛来し、地上の端末局は常時高仰角に衛星を見込んで衛星通信を行うことができる。この非静止衛星１及び２は、複数の衛星を切り替えて通信を引き継ぐことにより、地上の端末局やゲートウエイ局との通信をほぼ常時行うものである。３はゲートウエイ局、４は端末局であり、非静止衛星１及び非静止衛星２を介して、ゲートウエイ局３と端末局４との間で通信を行う。例えば、音声や映像、情報データなどがゲートウエイ局３に集積され、ゲートウエイ局３から衛星を介して各端末局４に配信され、また端末局４からの送信信号も衛星を介してゲートウエイ局３へ伝送する。衛星切替は、非静止衛星１と非静止衛星２の会合点で行うが、このとき、端末局４のアンテナ５は同時に非静止衛星１及び非静止衛星２と通信可能であり、ゲートウエイ局３は、第１のアンテナ６（以下、「アンテナ６」と表記する。）により非静止衛星１と、第２のアンテナ７（以下、「アンテナ７」と表記する。）により非静止衛星２と通信を行う。ゲートウエイ局３において、８は送信信号を生成する信号生成手段であって、送信データを多重化するデータ多重器、９は多重化された送信データを変調する変調器、１０は送受信信号の送受信先をアンテナ６とアンテナ７とに切り替える切替制御部である。１１は受信信号を復調する復調器であり、１２は復調された受信データを合成するデータ合成器である。端末局４において、１３は送信信号を生成する信号生成手段であって、送信データを多重化するデータ多重器、１４は多重化された送信データを変調する変調器、１５は受信信号を復調する復調器であり、１６は復調された受信データを合成するデータ合成器である。

次に本発明に係る衛星通信システムの動作について説明する。端末局４は、送信データをデータ多重器１３によりデータ多重処理し、変調器１４により変調処理した後、アンテナ５から非静止衛星１及び非静止衛星２へ送信する。上記のようにアンテナ５は会合点に位置する非静止衛星１及び非静止衛星２を同時に見込むことにより１つの送信信号（１つの周波数）によって非静止衛星１及び非静止衛星２へ送信する。非静止衛星１及び非静止衛星２は、端末局４からの送信信号を受信し、同じ周波数の送信信号によりゲートウエイ局３へ送信するが、ゲートウエイ局３のアンテナ６は非静止衛星１を追尾し、アンテナ７非静止衛星２を追尾し、アンテナ６及びアンテナ７による受信信号はそれぞれ切替制御部１０に入力される。切替制御部１０は、衛星切替タイミングに従って、アンテナ６とアンテナ７を切り替え、受信信号を復調器１１に出力する。復調器１１は復調信号をデータ合成器１２に出力し、データ合成器１２によりデータ合成して出力する。一方、ゲートウエイ局３は、送信データをデータ多重器８によりデータ多重処理し、変調器９で変調処理した後、切替制御部１０に出力する。切替制御部１０は衛星切替タイミングに従って、変調器１７出力をアンテナ６又はアンテナ７に切り替える。ゲートウエイ局３からの送信信号はアンテナ６又はアンテナ７から送信される。アンテナ６から送信しているときには、アンテナ６が追尾している非静止衛星１がゲートウエイ局３からの送信信号を受信し、アンテナ７から送信しているときには、アンテナ７が追尾している非静止衛星２がゲートウエイ局３からの送信信号を受信し、非静止衛星１及び非静止衛星２は同じ周波数の送信信号により、ゲートウエイ局３からの送信信号を端末局４へ送信する。端末局４はアンテナ５により非静止衛星１及び非静止衛星２からの信号を同時に受信し、復調器１５により復調処理した後、データ合成器１６によりデータ合成して出力する。

次にゲートウエイ局３のデータ多重器８及び端末局４のデータ多重器１３の動作について説明する。データ多重器８及びデータ多重器１３は、衛星切替時に、衛星切替直前の一定時間Ｔ１分の送信データを繰返し送信する。このためにデータ多重器８及び１３は、送信データのクロック周波数よりも高い周波数で信号出力するが、周波数の増分は一定時間Ｔ１を衛星切替周期で割った値であり一般には非常に小さい。例えば、準天頂衛星３機を順次衛星切替して通信サービスを提供する場合、衛星切替間隔は８時間であり、一定時間Ｔ１を２秒とすると７０ｐｐｍ以下である。図２に示すように、ゲートウエイ局３に入力された送信データであるＤＡＴＡ＃１、ＤＡＴＡ＃２、ＤＡＴＡ＃３について、データ多重器８はＤＡＴＡ＃２を繰り返しＤＡＴＡ＃２’を出力する。変調器９は送信データを変調して出力する。切替制御部１０は衛星切替時に変調器９出力をアンテナ６からアンテナ７へ切り替える制御を行う。即ち、衛星切替前には、アンテナ６をオン、アンテナ７をオフに制御して、アンテナ６からＤＡＴＡ＃１及びＤＡＴＡ＃２を送信し、衛星切替後には、アンテナ６をオフ、アンテナ７をオンに制御して、アンテナ７からＤＡＴＡ＃２’及びＤＡＴＡ＃３を送信する。端末局４は、アンテナ５により、非静止衛星１及び非静止衛星２からの信号を同一周波数により受信するが、衛星が切り替わることによって生じる伝送遅延差等のために、ＤＡＴＡ＃２とＤＡＴＡ＃２’との間に空白時間１７が生じ、また、逆にＤＡＴＡ＃２とＤＡＴＡ＃２’とが若干重なって受信されることとなる。復調器１５にはアンテナ５により受信信号が入力されるが、キャリア周波数やクロック周波数の変動、又は位相ずれ等による引き込み動作のために、ＤＡＴＡ＃２とＤＡＴＡ＃２’の出力の間に受信同期時間Ｔ２が発生する。この受信同期時間Ｔ２の期間、受信データが欠落してデータ合成器１６に入力される。データ合成器１６は、衛星切替タイミング前後の復調データの相関値を計算し、ＤＡＴＡ＃２とＤＡＴＡ＃２’とからＤＡＴＡ＃２を合成して出力する。したがって、端末局４のデータ合成器１６から、ＤＡＴＡ＃１、ＤＡＴＡ＃２、ＤＡＴＡ＃３が受信信号として出力することができる。

同様に、図３に示すように端末局４に入力された送信データであるＤＡＴＡ＃１、ＤＡＴＡ＃２、ＤＡＴＡ＃３について、データ多重器１３はＤＡＴＡ＃２を繰り返しＤＡＴＡ＃２’を出力する。変調器１４は送信データを変調して出力し、アンテナ５からＤＡＴＡ＃１、ＤＡＴＡ＃２、ＤＡＴＡ＃２’、ＤＡＴＡ＃３を送信する。アンテナ６及びアンテナ７はそれぞれ非静止衛星１及び非静止衛星２を受信しており、ともにＤＡＴＡ＃１、ＤＡＴＡ＃２、ＤＡＴＡ＃２’、ＤＡＴＡ＃３を受信する。切替制御部１０は衛星切替時に変調器９へ入力する信号をアンテナ６受信信号からアンテナ７受信信号へ切り替える制御を行う。即ち、衛星切替前には、アンテナ６をオン、アンテナ７をオフに制御し、衛星切替後には、アンテナ６をオフ、アンテナ７をオンに制御する。復調器１１には衛星切替前にはアンテナ６から、衛星切替後にはアンテナ７からの受信信号が入力されるが、アンテナ７からの受信信号が入力された直後には、キャリア周波数やクロック周波数の変動、又は位相ずれ等による引き込み動作のために受信同期時間Ｔ２が発生する。復調器１１は、この受信同期時間Ｔ２の期間、ＤＡＴＡ＃２とＤＡＴＡ＃２’の一部において復調処理ができず、復調器１１出力は、受信同期時間Ｔ２分の受信データに欠落が生じた出力となる。データ合成器１２は、衛星切替タイミング前後の復調データの相関値を計算し、ＤＡＴＡ＃２とＤＡＴＡ＃２’とからＤＡＴＡ＃２を合成して出力する。したがって、ゲートウエイ局４のデータ合成器１２から、ＤＡＴＡ＃１、ＤＡＴＡ＃２、ＤＡＴＡ＃３を受信信号として出力することができる。

以上のように、この発明によれば、ゲートウエイ局３及び端末局４において、複数の復調器を必要とすることなく、単一の周波数で衛星切替を行ない、データを合成してシームレスに復元することができるとともに、ハードウエアを小型化し、周波数を有効に利用することができる。

この発明の実施の形態１に係わる衛星通信システムの構成を示す構成図である。ゲートウエイ局から端末局に送信する信号のタイミング図である。端末局からゲートウエイ局に送信する信号のタイミング図である。

符号の説明

１、２非静止衛星
３ゲートウエイ局
４端末局
５、６，７アンテナ
８、１３データ多重器（信号生成手段）
１０切替制御部
１２、１６データ合成器

Claims

ゲートウエイ局と端末局との間で非静止衛星を介して衛星通信を行う衛星通信システムにおいて、上記ゲートウエイ局は、第１の非静止衛星を追尾する第１のアンテナと、第２の非静止衛星を追尾する第２のアンテナと、上記第１の非静止衛星と上記第２の非静止衛星との衛星切替前の送信データを衛星切替の前後で繰り返して送信信号を生成する信号生成手段と、衛星切替において、上記信号生成手段により生成した送信信号の出力を上記第１のアンテナと上記第２のアンテナとの間で切り替える切替制御部とを備え、上記端末局は、上記第１の非静止衛星及び上記第２の非静止衛星からの送信信号を受信するアンテナと、このアンテナにより受信した衛星切替の前後の受信信号を合成して出力するデータ合成器とを備えたことを特徴とする衛星通信システム。
ゲートウエイ局と端末局との間で非静止衛星を介して衛星通信を行う衛星通信システムにおいて、上記端末局は、第１の非静止衛星と第２の非静止衛星との衛星切替前の送信データを衛星切替の前後で繰り返して送信信号を生成する信号生成手段と、上記第１の非静止衛星及び上記第２の非静止衛星へ上記信号生成手段により生成した送信信号を送信するアンテナとを備え、上記ゲートウエイ局は、第１の非静止衛星を追尾する第１のアンテナと、第２の非静止衛星を追尾する第２のアンテナと、衛星切替において上記第１のアンテナと上記第２のアンテナとの間で受信を切り替える切替制御部と、この切替制御部によりアンテナを切り替えて受信した衛星切替の前後の受信信号を合成して出力するデータ合成器とを備えたことを特徴とする衛星通信システム。
第１の非静止衛星を追尾する第１のアンテナと、第２の非静止衛星を追尾する第２のアンテナと、上記第１の非静止衛星と上記第２の非静止衛星との衛星切替前の送信データを衛星切替の前後で繰り返して端末局へ送信する送信信号を生成する信号生成手段と、衛星切替において、上記信号生成手段により生成した送信信号の出力を上記第１のアンテナと上記第２のアンテナとの間で切り替える切替制御部とを備えたことを特徴とするゲートウエイ局。
第１の非静止衛星を追尾する第１のアンテナと、第２の非静止衛星を追尾する第２のアンテナと、衛星切替において上記第１のアンテナと上記第２のアンテナとの間で端末局からの送信信号の受信を切り替える切替制御部と、この切替制御部によりアンテナを切り替えて受信した衛星切替の前後の受信信号を合成して出力するデータ合成器とを備えたことを特徴とするゲートウエイ局。
第１の非静止衛星及び第２の非静止衛星との間で送受信を行うアンテナと、上記第１の非静止衛星と上記第２の非静止衛星との衛星切替前の送信データを衛星切替の前後で繰り返してゲートウエイ局へ送信する送信信号を生成する信号生成手段と、上記アンテナにより受信した衛星切替の前後のゲートウエイ局からの受信信号を合成して出力するデータ合成器とを備えた端末局。