JP7747005B2 - Communication device, communication method, and communication system - Google Patents

Communication device, communication method, and communication system

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Description

本明細書で開示する技術(以下、「本開示」とする)は、地上の端末から無線送信されたフレームを受信する通信装置及び通信方法、並びに、端末と受信局からなる通信システムに関する。 The technology disclosed in this specification (hereinafter referred to as "the present disclosure") relates to a communication device and communication method for receiving frames wirelessly transmitted from a terrestrial terminal, as well as a communication system consisting of a terminal and a receiving station.

無線センサネットワークにおいて、人や物に無線センサー端末を付与し、センサーから取得した情報を定期的に送信することで、新たなサービスの創出が可能になる。例えば、GPS(Global Positioning System)付きの無線センサー端末を高齢者や子供に装着し、位置情報を定期的に送信することで見守りサービスが可能となる。In a wireless sensor network, attaching wireless sensor terminals to people and objects and periodically transmitting information acquired from the sensors makes it possible to create new services. For example, by attaching wireless sensor terminals with GPS (Global Positioning System) to elderly people or children and periodically transmitting location information, it becomes possible to provide a monitoring service.

このようなIoT(Internet of Things)向けの無線通信システムでは、さまざまな人・物に付与された多くの無線センサー端末との通信を可能にする必要があり、広域通信を可能にする長距離伝送と基地局1台あたりで多くの端末と通信可能にする多端末収容が重要となる。近年、IoT向け無線通信方式として有力視されているLPWA(Low Power Wide Area)では、長距離伝送・多端末収容を実現可能にしており、端末と地上に設置した受信局間で数km~数百kmの長距離伝送を実現している(例えば、特許文献1を参照のこと)。しかし、受信局の設置は用地確保やクラウド接続のためのネットワーク敷設などが必要であり、コスト及び時間がかかるため、通信サービスの低コスト化や通信エリア拡大の妨げとなっている。Wireless communication systems for the Internet of Things (IoT) must enable communication with many wireless sensor terminals attached to various people and objects. Therefore, long-distance transmission, which enables wide-area communication, and multi-terminal accommodation, which allows a single base station to communicate with many terminals, are important. In recent years, Low Power Wide Area (LPWA), which has been considered a promising wireless communication method for IoT, has made long-distance transmission and multi-terminal accommodation possible, achieving long-distance transmissions of several kilometers to several hundred kilometers between terminals and ground-based receiving stations (see, for example, Patent Document 1). However, installing receiving stations requires securing land and laying a network for cloud connection, which is costly and time-consuming, hindering efforts to reduce the cost of communication services and expand communication areas.

一方、近年、民間企業による宇宙開発が盛んに行われており、従来は衛星の打ち上げに数百億円が必要であったが、10分の1~100分の1にコスト削減を目指して開発が進んでいる。また、衛星の小型化も進んでおり、これにより複数の衛星を一度に打ち上げ、コンステレーションを構築することで、地球全体を網羅するようなサービスの実現が検討されている。Meanwhile, in recent years, private companies have been actively engaged in space development, and while launching a satellite previously required tens of billions of yen, development is underway with the aim of reducing costs to one-tenth to one-hundredth of that amount. Satellites are also becoming increasingly smaller, and as a result, it is being considered to launch multiple satellites at once to create constellations and provide services that cover the entire globe.

衛星サービスの実現に伴い、LPWAの通信エリアを拡大する方法として、衛星に受信機を搭載し、地上の端末が送信した電波を衛星上で受信する方法が考えられる。LPWAは、地上でも数百kmの通信を実現しており、低軌道衛星であれば十分に通信可能であると考えられる。また、低軌道衛星は地球上を周回するので、IoTのような数分~数日に1回データを送信するようなユースケースでは、少ない衛星数で地球全体を網羅することが可能である。したがって、地上に多くの受信局を設置するよりも、衛星に受信機を搭載する方がコスト削減となり、通信サービスの低コスト化や素早い通信エリア拡大が期待できる。また、地上では受信局を設置困難な海洋からも情報を取得可能となり新たなサービスの提供も可能となる。 As satellite services become a reality, one possible way to expand the LPWA communication area is to install a receiver on a satellite and receive radio waves transmitted from a terrestrial terminal on the satellite. LPWA has achieved communication over distances of several hundred kilometers on the ground, and it is believed that low-earth orbit satellites would be sufficient for communication. Furthermore, since low-earth orbit satellites orbit the Earth, it is possible to cover the entire globe with a small number of satellites in use cases such as IoT, where data is transmitted once every few minutes to several days. Therefore, installing receivers on satellites is more cost-effective than installing many receiving stations on the ground, and this is expected to reduce the cost of communication services and rapidly expand the communication area. Furthermore, it would be possible to obtain information from the ocean, where it is difficult to install receiving stations on the ground, enabling the provision of new services.

特開2019-193306号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2019-193306

3GPP TR 38.811 V15.1.03GPP TR 38.811 V15.1.0

本開示の目的は、所定の軌道で地球上を周回して地上の端末からフレームを受信する衛星受信局として動作する通信装置及び通信方法、並びに、地上の端末と衛星受信局からなる通信システムを提供することにある。 The object of this disclosure is to provide a communication device and communication method that operates as a satellite receiving station that orbits the Earth in a predetermined orbit and receives frames from a terrestrial terminal, as well as a communication system consisting of a terrestrial terminal and a satellite receiving station.

本開示の第1の側面は、所定の軌道で地球上を周回し、地上の端末からフレームを受信する衛星受信局の1つとして動作し、
前記端末からフレームを受信処理する受信部と、
前記端末からフレーム受信時のフレーム受信情報と、前記端末のフレーム送信間隔と、周辺の衛星受信局の位置関係に基づいて、前記端末が次に送信するフレームの受信に適した衛星受信局を判定する判定部と、
を具備する通信装置である。
A first aspect of the present disclosure provides a system for receiving frames from a ground terminal, the system comprising: a satellite receiving station that orbits the Earth in a predetermined orbit and operates as one of the satellite receiving stations;
a receiving unit that receives and processes frames from the terminal;
a determination unit that determines a satellite receiving station suitable for receiving the next frame transmitted by the terminal based on frame reception information when a frame is received from the terminal, a frame transmission interval of the terminal, and the positional relationship of surrounding satellite receiving stations;
The communication device is provided with:

フレーム受信情報は、フレーム受信時の周波数誤差推定結果及び伝搬遅延推定結果を含む。または、フレーム受信情報は、前記端末の位置情報を含む。 The frame reception information includes a frequency error estimation result and a propagation delay estimation result at the time of frame reception. Alternatively, the frame reception information includes location information of the terminal.

また、第1の側面に係る通信装置は、周辺の衛星受信局とフレーム受信情報を交換する。この場合、前記判定部は、さらに周辺の衛星受信局からのフレーム受信情報に基づいて、前記端末が次に送信するフレームの受信に適した衛星受信局を判定する。 Furthermore, the communication device according to the first aspect exchanges frame reception information with surrounding satellite receiving stations. In this case, the determination unit further determines, based on the frame reception information from the surrounding satellite receiving stations, a satellite receiving station that is suitable for receiving the next frame transmitted by the terminal.

第1の側面に係る通信装置は、周辺の衛星受信局からのフレーム受信情報に基づいて前記受信対象端末リストに追加した端末の情報を、前記周辺の衛星受信局に通知する。また、第1の側面に係る通信装置は、周辺の衛星受信局からの前記通知に基づいて、自局の受信対象端末リストから該当する端末の情報を削除する。 A communication device according to a first aspect notifies a nearby satellite receiving station of information about a terminal added to the target terminal list based on frame reception information from the nearby satellite receiving station. Furthermore, based on the notification from the nearby satellite receiving station, the communication device according to the first aspect deletes the information about the corresponding terminal from its own target terminal list.

第1の側面に係る通信装置は、前記判定部が前記端末から次に送信されるフレームの受信に適していると判定した周辺の衛星受信局に対して受信対象端末登録を通知するとともに、前記周辺の衛星受信局に対して受信対象端末登録を通知した端末を自局の受信対象から外す。また、第1の側面に係る通信装置は、周辺の衛星受信局から受信対象端末登録が通知された端末を自局の受信対象とする。 A communication device according to a first aspect notifies a nearby satellite receiving station that the determination unit has determined to be suitable for receiving the next frame transmitted from the terminal of the registration of the target terminal, and removes the terminal that has notified the nearby satellite receiving station of the registration of the target terminal from the reception targets of the own station. Furthermore, the communication device according to the first aspect sets the terminal that has been notified of the registration of the target terminal by the nearby satellite receiving station as a reception target of the own station.

フレーム受信情報が前記端末から通知されるフレーム送信間隔を含む場合、前記判定部は、フレーム送信間隔とフレーム受信時の周波数誤差推定結果に基づいて、前記端末から次に送信されるフレームの受信予想時刻を推定し、フレームの受信予想時刻と周辺の衛星受信局の位置関係に基づいて、前記端末が次に送信するフレームの受信に適した衛星受信局を判定する。 If the frame reception information includes the frame transmission interval notified by the terminal, the determination unit estimates the expected reception time of the next frame transmitted from the terminal based on the frame transmission interval and the frequency error estimation result at the time of frame reception, and determines the satellite receiving station that is suitable for receiving the next frame transmitted by the terminal based on the expected reception time of the frame and the positional relationship of surrounding satellite receiving stations.

また、本開示の第2の側面は、所定の軌道で地球上を周回し、地上の端末からフレームを受信する衛星受信局として動作する通信方法であって、
前記端末からフレームを受信処理する受信ステップと、
前記端末からフレーム受信時のフレーム受信情報と、前記端末のフレーム送信間隔と、周辺の衛星受信局の位置関係に基づいて、前記端末が次に送信するフレームの受信に適した衛星受信局を判定する判定ステップと、
を有する通信方法である。
A second aspect of the present disclosure is a communication method that operates as a satellite receiving station that orbits the Earth in a predetermined orbit and receives frames from a terrestrial terminal, the method comprising:
a receiving step of receiving and processing frames from the terminal;
a determination step of determining a satellite receiving station suitable for receiving the next frame transmitted by the terminal based on frame reception information at the time of receiving a frame from the terminal, a frame transmission interval of the terminal, and the positional relationship of surrounding satellite receiving stations;
It is a communication method having the following.

また、本開示の第3の側面は、地上に設置された端末と、それぞれ所定の軌道で地球上を周回する複数の衛星受信局からなり、
前記複数の衛星受信局はそれぞれ、前記端末からフレームを受信処理する受信部と、前記端末からフレーム受信時のフレーム受信情報と前記端末のフレーム送信間隔と、周辺の衛星受信局の位置関係に基づいて前記端末が次に送信するフレームの受信に適した衛星受信局を判定する判定部を具備する、
通信システムである。
A third aspect of the present disclosure provides a system including a terminal installed on the ground and a plurality of satellite receiving stations each orbiting the Earth in a predetermined orbit;
Each of the plurality of satellite receiving stations comprises a receiving unit that receives and processes frames from the terminal, and a determining unit that determines a satellite receiving station that is suitable for receiving the next frame transmitted by the terminal based on frame reception information when frames are received from the terminal, a frame transmission interval of the terminal, and a positional relationship between neighboring satellite receiving stations.
It is a communication system.

但し、ここで言う「システム」とは、複数の装置(又は特定の機能を実現する機能モジュール)が論理的に集合した物のことを言い、各装置や機能モジュールが単一の筐体内にあるか否かは特に問わない。 However, the term "system" here refers to a logical collection of multiple devices (or functional modules that realize specific functions), and it does not matter whether each device or functional module is contained within a single housing.

本開示によれば、衛星受信局として動作して、地上の端末の無線リソースの情報を効率的に取得し不要な受信及び復調処理を抑制して端末からフレームを受信する通信装置及び通信方法、並びに、地上の端末と、不要な受信及び復調処理を抑制して端末からフレームを受信する衛星受信局からなる通信システムを提供することができる。 The present disclosure provides a communication device and communication method that operates as a satellite receiving station, efficiently acquires information on radio resources of a terrestrial terminal, and receives frames from the terminal while suppressing unnecessary reception and demodulation processing, as well as a communication system consisting of a terrestrial terminal and a satellite receiving station that receives frames from the terminal while suppressing unnecessary reception and demodulation processing.

なお、本明細書に記載された効果は、あくまでも例示であり、本開示によりもたらされる効果はこれに限定されるものではない。また、本開示が、上記の効果以外に、さらに付加的な効果を奏する場合もある。 Please note that the effects described in this specification are merely examples, and the effects brought about by this disclosure are not limited to these. Furthermore, this disclosure may also bring about additional effects in addition to the effects described above.

本開示のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。 Further objects, features and advantages of the present disclosure will become apparent from the following detailed description of the embodiments and accompanying drawings.

図1は、LPWA無線通信システムの構成例を示した図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of an LPWA wireless communication system. 図2は、端末と受信局間の通信シーケンス例を示した図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a communication sequence between a terminal and a receiving station. 図3は、端末100の機能的構成例を示した図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of the functional configuration of the terminal 100. 図4は、受信局200の機能的構成例を示した図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of the functional configuration of the receiving station 200. As shown in FIG. 図5は、フレームの構成例を示した図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of a frame configuration. 図6は、フレーム送信に用いる無線リソース、プリアンブル及び同期情報、スクランブルパターンの生成方法を示した図である。FIG. 6 is a diagram showing a method for generating radio resources, preambles and synchronization information, and scrambling patterns used in frame transmission. 図7は、衛星受信局を使用したLPWA無線通信システムの構成例を示した図である。FIG. 7 is a diagram showing an example of the configuration of an LPWA wireless communication system using a satellite receiving station. 図8は、端末と衛星受信局間の通信シーケンス例を示した図である。FIG. 8 is a diagram showing an example of a communication sequence between a terminal and a satellite receiving station. 図9は、端末と衛星受信局間の通信シーケンス例(第1の実施例)を示した図である。FIG. 9 is a diagram showing an example of a communication sequence between a terminal and a satellite receiving station (first embodiment). 図10は、衛星受信局1000の機能的構成例を示した図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of the functional configuration of the satellite receiving station 1000. 図11は、フレーム受信情報フレームのデータ部分のフレーム構成例(第1の実施例)を示した図である。FIG. 11 is a diagram showing an example of the frame structure of the data portion of the frame reception information frame (first embodiment). 図12は、端末が行う処理動作を示したフローチャートである。FIG. 12 is a flowchart showing the processing operations performed by the terminal. 図13は、衛星受信局が通知フレームを受信するための処理手順(第1の実施例)を示したフローチャートである。FIG. 13 is a flowchart showing a processing procedure (first embodiment) for a satellite receiving station to receive a notification frame. 図14は、衛星受信局がデータフレームを受信するための処理手順(第1の実施例)を示したフローチャートである。FIG. 14 is a flowchart showing a processing procedure (first embodiment) for a satellite receiving station to receive a data frame. 図15は、衛星受信局がフレーム受信情報フレームを受信するための処理手順(第1の実施例)を示したフローチャートである。FIG. 15 is a flowchart showing a processing procedure (first embodiment) for a satellite receiving station to receive a frame reception information frame. 図16は、衛星の高度が600km、周波数が2GHzの場合の周波数誤差と伝搬遅延の時間変化の一例を示した図である。FIG. 16 is a diagram showing an example of the change over time in frequency error and propagation delay when the satellite is at an altitude of 600 km and the frequency is 2 GHz. 図17は、フレーム受信情報フレームのデータ部分のフレーム構成例(第2の実施例)を示した図である。FIG. 17 is a diagram showing an example of the frame structure of the data portion of the frame reception information frame (second embodiment). 図18は、衛星受信局がフレーム受信情報フレームを受信するための処理手順(第2の実施例)を示したフローチャートである。FIG. 18 is a flowchart showing a processing procedure (second embodiment) for a satellite receiving station to receive a frame reception information frame. 図19は、端末と衛星受信局間の通信シーケンス例(第3の実施例)を示した図である。FIG. 19 is a diagram showing an example of a communication sequence between a terminal and a satellite receiving station (third embodiment). 図20は、受信対象端末リスト登録通知フレームのデータ部分のフレーム構成例を示した図である。FIG. 20 is a diagram showing an example of the frame configuration of the data portion of the target terminal list registration notification frame. 図21は、衛星受信局がフレーム受信情報フレームを受信するための処理手順(第3の実施例)を示したフローチャートである。FIG. 21 is a flow chart showing a processing procedure (third embodiment) for a satellite receiving station to receive a frame reception information frame. 図22は、衛星受信局が受信対象端末リスト登録通知フレームを受信するための処理手順を示したフローチャートである。FIG. 22 is a flowchart showing a processing procedure for a satellite receiving station to receive a target terminal list registration notification frame. 図23は、端末と衛星受信局間の通信シーケンス例(第4の実施例)を示した図である。FIG. 23 is a diagram showing an example of a communication sequence between a terminal and a satellite receiving station (fourth embodiment). 図24は、フレーム受信情報フレームのデータ部分のフレーム構成例(第4の実施例)を示した図である。FIG. 24 is a diagram showing an example of the frame structure of the data portion of the frame reception information frame (fourth embodiment). 図25Aは、衛星受信局がフレーム受信情報フレームを受信するための処理手順(第4の実施例)を示したフローチャートである。FIG. 25A is a flowchart showing a processing procedure (fourth embodiment) for a satellite receiving station to receive a frame reception information frame. 図25Bは、衛星受信局がフレーム受信情報フレームを受信するための処理手順(第4の実施例)を示したフローチャートである。FIG. 25B is a flowchart showing a processing procedure (fourth embodiment) for a satellite receiving station to receive a frame reception information frame. 図26は、衛星受信局が保持している隣接衛星受信局情報リストの一例を示した図である。FIG. 26 is a diagram showing an example of an adjacent satellite receiving station information list held by a satellite receiving station. 図27は、端末と衛星受信局間の通信シーケンス例(第5の実施例)を示した図である。FIG. 27 is a diagram showing an example of a communication sequence between a terminal and a satellite receiving station (fifth embodiment). 図28は、受信対象端末登録フレームのデータ部分のフレーム構成例を示した図である。FIG. 28 is a diagram showing an example of the frame structure of the data portion of the target terminal registration frame. 図29は、衛星受信局が通知フレームを受信するための処理手順(第5の実施例)を示したフローチャートである。FIG. 29 is a flowchart showing a processing procedure (fifth embodiment) for a satellite receiving station to receive a notification frame. 図30は、衛星受信局がデータフレームを受信するための処理手順(第5の実施例)を示したフローチャートである。FIG. 30 is a flowchart showing a processing procedure (fifth embodiment) for a satellite receiving station to receive a data frame. 図31は、衛星受信局が受信対象端末リスト登録フレームを受信するための処理手順を示したフローチャートである。FIG. 31 is a flowchart showing the processing procedure for a satellite receiving station to receive a target terminal list registration frame. 図32は、端末が任意にデータフレームを送信可能なシステムにおける、端末と受信局間の通信シーケンス例を示した図である。FIG. 32 is a diagram showing an example of a communication sequence between a terminal and a receiving station in a system in which the terminal can arbitrarily transmit a data frame. 図33は、衛星受信局を使用したLPWA無線通信システムの構成例(第6の実施例)を示した図である。FIG. 33 is a diagram showing a configuration example (sixth embodiment) of an LPWA wireless communication system using a satellite receiving station. 図34は、端末と衛星受信局間の通信シーケンス例(第6の実施例)を示した図である。FIG. 34 is a diagram showing an example of a communication sequence between a terminal and a satellite receiving station (sixth embodiment). 図35は、衛星受信局3500の機能的構成例を示した図である。FIG. 35 is a diagram showing an example of the functional configuration of a satellite receiving station 3500. 図36は、データフレームの構成例を示した図である。FIG. 36 is a diagram showing an example of the structure of a data frame. 図37は、受信対象無線リソース情報通知フレームのデータ部分のフレーム構成例を示した図である。FIG. 37 is a diagram illustrating an example of the frame structure of the data portion of the reception target radio resource information notification frame. 図38は、端末が行う処理動作を示したフローチャートである。FIG. 38 is a flowchart showing the processing operations performed by the terminal. 図39は、衛星受信局が初回データフレームを受信するための処理動作を示したフローチャートである。FIG. 39 is a flowchart showing the processing operation for the satellite receiving station to receive the initial data frame. 図40は、衛星受信局が通常データフレームを受信するための処理手順を示したフローチャートである。FIG. 40 is a flowchart showing the processing procedure for the satellite receiving station to receive a normal data frame. 図41は、衛星受信局が受信対象無線リソース情報通知フレームを受信するための処理手順を示したフローチャートである。FIG. 41 is a flowchart showing a processing procedure for a satellite receiving station to receive a reception target radio resource information notification frame.

以下、図面を参照しながら本開示について、以下の順に従って説明する。 The present disclosure will now be described in the following order with reference to the drawings.

A.前提とするシステム
B.衛星受信局を使用したシステム構成
C.第1の実施例
C-1.通信シーケンス例
C-2.装置構成
C-3.フレーム構成
C-4.端末の処理動作
C-5.衛星受信局の処理動作
D.第2の実施例
D-1.フレーム構成例
D-2.フレーム受信情報フレームの受信動作
E.第3の実施例
E-1.通信シーケンス例
E-2.フレーム構成例
E-3.衛星受信局の処理動作
F.第4の実施例
F-1.通信シーケンス例
F-2.フレーム構成例
F-3.隣接衛星受信局情報リスト
G.第5の実施例
G-1.通信シーケンス例
G-2.フレーム構成例
G-3.衛星受信局の処理動作
H.効果
I.第6の実施例
I-1.システム構成
I-2.通信シーケンス例
I-3.装置構成
I-4.フレーム構成例
I-5.端末の処理動作
I-6.衛星受信局の処理動作
I-7.効果
A. Assumed system B. System configuration using a satellite receiving station C. First embodiment C-1. Example of communication sequence C-2. Device configuration C-3. Frame configuration C-4. Processing operation of terminal C-5. Processing operation of satellite receiving station D. Second embodiment D-1. Example of frame configuration D-2. Reception operation of frame reception information frame E. Third embodiment E-1. Example of communication sequence E-2. Example of frame configuration E-3. Processing operation of satellite receiving station F. Fourth embodiment F-1. Example of communication sequence F-2. Example of frame configuration F-3. Adjacent satellite receiving station information list G. Fifth embodiment G-1. Example of communication sequence G-2. Example of frame configuration G-3. Processing operation of satellite receiving station H. Effects I. Sixth embodiment I-1. System configuration I-2. Example of communication sequence I-3. Device configuration I-4. Frame configuration example I-5. Terminal processing operation I-6. Satellite receiving station processing operation I-7. Effects

A.前提とするシステム
無線通信システムにおいて、受信局は、端末が送信したデータを復調するためには、変調方式、変調レート、符号、暗号鍵といった復調に必要な情報や、データ送信に使用する無線リソース(時刻・周波数)を、端末毎に知っている必要がある。
A. In the assumed system wireless communication system, in order for the receiving station to demodulate data transmitted by a terminal, it is necessary to know, for each terminal, information required for demodulation, such as the modulation method, modulation rate, code, and encryption key, as well as the wireless resources (time and frequency) used for data transmission.

LTE(Long Term Evolution)のような双方向通信が可能な無線通信システムでは、データ送信前に端末と受信局間で必要な情報を交換するシグナリングを行うことで、受信局は端末にデータを送信する無線リソース(時刻・周波数)を指定し、それ以降は指定した無線リソース(時刻・周波数)で送信されているデータ内に格納されている変調方式や変調レートを用いて復調を行うことができる。 In wireless communication systems capable of two-way communication, such as LTE (Long Term Evolution), signaling is performed to exchange necessary information between the terminal and the receiving station before data transmission, allowing the receiving station to specify the wireless resources (time and frequency) for transmitting data to the terminal, and then demodulation can be performed using the modulation method and modulation rate stored in the data being transmitted using the specified wireless resources (time and frequency).

これに対し、IoT向けの無線通信方式であるLPWAでは、シグナリングを行うことは端末の消費電力の観点から望ましくない。また、端末から受信局への一方向通信しかサポートされていない場合には、シグナリングは成立しない。そこで、LPWA無線通信システムにおいて、端末がデータ送信に使用する無線リソースを受信局側で把握する方法について考察する。 In contrast, in LPWA, a wireless communication method for IoT, signaling is undesirable from the perspective of terminal power consumption. Furthermore, if only one-way communication from the terminal to the receiving station is supported, signaling is not possible. Therefore, we consider a method for the receiving station to determine the wireless resources used by the terminal for data transmission in an LPWA wireless communication system.

図1には、LPWA無線通信システムの構成例を模式的に示している。同図に示す例では、システムは、受信局と複数の端末で構成される。端末は、搭載するセンサーなどでセンシングした情報を定期的に送信する送信機である。受信局は、端末が送信したデータを受信し、復調処理を行う。また、受信局は、必要に応じて復調結果(ユーザデータ)をクラウド上のアプリケーションサーバ(図示しない)に送信する。図1に示す無線通信システムでは、システム内(受信局と各端末間)で時刻同期していることを前提とする。時刻同期する方法としてGPS情報を用いることなどが考えられる。 Figure 1 shows a schematic example of the configuration of an LPWA wireless communication system. In the example shown in the figure, the system consists of a receiving station and multiple terminals. The terminal is a transmitter that periodically transmits information sensed by an on-board sensor, etc. The receiving station receives the data transmitted by the terminal and performs demodulation processing. The receiving station also transmits the demodulated results (user data) to an application server (not shown) on the cloud as necessary. The wireless communication system shown in Figure 1 assumes that time is synchronized within the system (between the receiving station and each terminal). One possible method of time synchronization is to use GPS information.

図2には、図1に示したシステム内での端末と受信局間の通信シーケンス例を示している。 Figure 2 shows an example communication sequence between a terminal and a receiving station within the system shown in Figure 1.

まず、端末は、自身のIDを通知するため、通知フレームを送信する(SEQ201)。通知フレームの送信には、あらかじめシステム内で通知フレーム送信用に割り当てられている無線リソース(時刻・周波数)の中からランダムに選択したものを用いる。 First, the terminal transmits a notification frame to notify its own ID (SEQ201). To transmit the notification frame, it uses radio resources (time and frequency) randomly selected from those allocated in advance within the system for transmitting notification frames.

受信局は、通知フレーム送信用の無線リソースに対して、通知フレームの受信及び復調処理を実行する(SEQ202)。そして、受信局は、復調処理に成功した場合には、通知フレームから取得したIDを受信対象端末リストに登録する(SEQ203)。The receiving station receives and demodulates the notification frame using the radio resources used to transmit the notification frame (SEQ202). If the demodulation is successful, the receiving station registers the ID obtained from the notification frame in the list of target terminals (SEQ203).

端末は、あらかじめシステム内で決められた規則(後述)に基づいて、自分のIDを用いてもデータフレームを送信する無線リソース(時刻・周波数)及びデータフレーム生成に必要な符号を算出して、データフレームを生成し送信する(SEQ204)。 Based on rules (described below) previously determined within the system, the terminal calculates the radio resources (time and frequency) for transmitting a data frame using its own ID and the code required to generate the data frame, and then generates and transmits the data frame (SEQ204).

ここでは、通知フレーム送信からデータフレーム送信までの時間は十分に短く、次に送信されるデータフレームは同一衛星受信局で受信できると仮定する。 Here, we assume that the time between the transmission of the notification frame and the transmission of the data frame is sufficiently short that the next transmitted data frame can be received by the same satellite receiving station.

受信局は、自分の受信対象端末リストに登録されているIDを用いて、端末と同じ規則に基づいて、端末のIDから端末がデータフレームを送信する無線リソース(時刻・周波数)及びデータフレームの復調に必要な符号を算出して、データフレームを受信し復調する(SEQ205)。また、受信局は、必要に応じて復調結果(ユーザデータ)をクラウド上のアプリケーションサーバ(図示しない)に送信する。 The receiving station uses the ID registered in its list of target terminals to receive data, and calculates the radio resources (time and frequency) for the terminal to transmit the data frame and the code required to demodulate the data frame based on the same rules as the terminal, and receives and demodulates the data frame (SEQ205). The receiving station also transmits the demodulation results (user data) to an application server (not shown) on the cloud as needed.

図3には、図1に示したシステムにおいて端末として動作する通信装置100(以下、端末100とする)の機能的構成例を示している。図示の端末100は、無線通信部101と、無線制御部102と、フレーム生成部103と、センサー104と、無線資源決定部105と、記憶部106を備えている。なお、受信局が地上局又は衛星受信局のいずれであっても、端末100の機能的構成は同一でよい。 Figure 3 shows an example of the functional configuration of a communication device 100 (hereinafter referred to as terminal 100) that operates as a terminal in the system shown in Figure 1. The illustrated terminal 100 comprises a wireless communication unit 101, a wireless control unit 102, a frame generation unit 103, a sensor 104, a wireless resource determination unit 105, and a memory unit 106. Note that the functional configuration of the terminal 100 may be the same regardless of whether the receiving station is a terrestrial station or a satellite receiving station.

無線通信部101は、無線信号の送信を行う。無線通信部101は、無線制御部102からの制御により、フレーム生成部103で生成されたフレームを無線信号に変換して送信する。 The wireless communication unit 101 transmits wireless signals. Under control of the wireless control unit 102, the wireless communication unit 101 converts frames generated by the frame generation unit 103 into wireless signals and transmits them.

無線制御部102は、無線資源決定部105から得られる送信時刻及び送信周波数でフレームを送信するように、無線通信部101を制御する。 The wireless control unit 102 controls the wireless communication unit 101 to transmit frames at the transmission time and transmission frequency obtained from the wireless resource determination unit 105.

フレーム生成部103は、端末100が送信するフレームを生成する。フレーム生成部103は、フレーム生成に必要なプリアンブル、同期情報、及びスクランブルパターンを、無線資源決定部105から取得する。また、フレーム生成部103は、フレームのペイロードに、例えばセンサー部104が取得したセンサー情報を記載する。 The frame generation unit 103 generates frames to be transmitted by the terminal 100. The frame generation unit 103 obtains the preamble, synchronization information, and scrambling pattern required for frame generation from the radio resource determination unit 105. The frame generation unit 103 also writes sensor information obtained by the sensor unit 104, for example, in the payload of the frame.

センサー104は、端末100の外部又は内部情報を取得するセンサーであり、例えば温度センサーや加速度センサーなどである。 Sensor 104 is a sensor that acquires external or internal information of terminal 100, such as a temperature sensor or an acceleration sensor.

無線資源決定部105は、記憶部106から得た端末100自身のID及び初期値を用いて、フレームを送信する無線リソース(時刻・周波数)や、フレーム生成に必要なフレーム生成に必要なプリアンブル、同期情報、及びスクランブルパターンを生成する。 The radio resource determination unit 105 uses the terminal 100's own ID and initial values obtained from the memory unit 106 to generate the radio resources (time and frequency) for transmitting the frame, as well as the preamble, synchronization information, and scrambling pattern required for frame generation.

記憶部106は、無線資源を決定するために必要な情報である端末100自身のIDと初期値を保持する。もちろん、記憶部106はその他の情報を保持していてもよい。 The memory unit 106 stores the ID and initial values of the terminal 100 itself, which are information necessary to determine wireless resources. Of course, the memory unit 106 may also store other information.

図4には、図1に示したシステムにおいて受信局として動作する通信装置200(以下、受信局200とする)の機能的構成例を示している。図示の受信局200は、無線通信部201と、無線制御部202と、フレーム検出・復調部203と、無線資源決定部204と、記憶部205を備えている。図示の受信局200は、地上に設置された地上局を想定している。 Figure 4 shows an example of the functional configuration of a communication device 200 (hereinafter referred to as receiving station 200) that operates as a receiving station in the system shown in Figure 1. The illustrated receiving station 200 comprises a wireless communication unit 201, a wireless control unit 202, a frame detection and demodulation unit 203, a wireless resource determination unit 204, and a memory unit 205. The illustrated receiving station 200 is assumed to be a terrestrial station installed on the ground.

無線通信部201は、無線信号の受信を行う。無線通信部201は、無線制御部202からの制御により、電波を受信し、無線信号へと変換し、フレーム検出・復調部203へ渡す。 The wireless communication unit 201 receives wireless signals. Under control of the wireless control unit 202, the wireless communication unit 201 receives radio waves, converts them into wireless signals, and passes them to the frame detection and demodulation unit 203.

無線制御部202は、無線資源決定部204から得られる受信時刻及び受信周波数でフレームを受信するように、無線通信部201を制御する。 The wireless control unit 202 controls the wireless communication unit 201 to receive frames at the reception time and reception frequency obtained from the wireless resource determination unit 204.

フレーム検出・復調部203は、受信信号からフレームを検出し復調する。具体的には、フレーム検出・復調部203は、無線資源決定部204から取得したプリアンブル、同期情報、及びスクランブルパターンから既知パターンを生成し、受信信号と既知パターンとの相関値を計算し、相関値が一定以上の値となる場合にフレームを検出したと判定する。そして、フレーム検出・復調部203は、フレーム検出に成功した場合に、受信信号からフレームに該当する部分の信号を取り出し、スクランブルを解除した後、ペイロードを取り出し、誤り訂正符号の復号化処理、CRC(CyclicRedundancy Code)を用いた誤り検出を行う。フレーム検出・復調部203は、フレームの復調に成功した場合、復調されたデータを上位層(図示しない)に通知する。 The frame detection and demodulation unit 203 detects and demodulates frames from the received signal. Specifically, the frame detection and demodulation unit 203 generates a known pattern from the preamble, synchronization information, and scrambling pattern obtained from the radio resource determination unit 204, calculates the correlation value between the received signal and the known pattern, and determines that a frame has been detected if the correlation value is equal to or greater than a certain value. If frame detection is successful, the frame detection and demodulation unit 203 extracts the signal corresponding to the frame from the received signal, descrambles it, extracts the payload, and performs error correction code decoding and error detection using a CRC (Cyclic Redundancy Code). If frame demodulation is successful, the frame detection and demodulation unit 203 notifies the upper layer (not shown) of the demodulated data.

無線資源決定部204は、記憶部205から得た端末100のID及び初期値を用いて、端末100がフレームを送信する無線リソース(時刻・周波数)や、フレーム復調に必要なプリアンブル、同期情報、及びスクランブルパターンを生成する。 The radio resource determination unit 204 uses the ID and initial values of the terminal 100 obtained from the memory unit 205 to generate the radio resources (time and frequency) with which the terminal 100 will transmit frames, as well as the preamble, synchronization information, and scrambling pattern required for frame demodulation.

記憶部205は、無線資源を決定するために必要な情報である端末100のIDと初期値を保持する。また、記憶部205は、受信局200が受信対象とする端末100のIDを保持した受信対象端末リストを保持する。The memory unit 205 stores the ID and initial values of the terminal 100, which are information necessary to determine the radio resources. The memory unit 205 also stores a list of target terminals that stores the IDs of the terminals 100 that the receiving station 200 is intended to receive from.

図5には、図1に示したシステム内で使用されるフレームの構成例を示している。フレームは、ID、DATA、及びCRCの各フィールドを含む。端末から送信される通知フレーム及びデータフレームはともに、図5に示したフレーム構成であるものとする。 Figure 5 shows an example of the frame structure used in the system shown in Figure 1. The frame includes ID, DATA, and CRC fields. Both the notification frame and data frame sent from the terminal are assumed to have the frame structure shown in Figure 5.

IDフィールドには、送信元である端末100の固有の識別子であるIDが格納される。DATAフィールドには、送信データが格納される。データフレームの場合には、センサー104から取得したデータなどが格納される。通知フレームの場合には、通知フレーム送信からデータフレーム送信までの送信間隔や、定期的に送信されるデータフレームの送信間隔などが格納される。CRCフィールドには、IDフィールドとDATAフィールドに格納された情報に対して計算したCRC値が格納される。受信側では、CRC値を用いて復調成功判定が行われる。 The ID field stores an ID, which is a unique identifier of the transmitting terminal 100. The DATA field stores the transmitted data. In the case of a data frame, data obtained from the sensor 104 is stored. In the case of a notification frame, the transmission interval from the transmission of the notification frame to the transmission of the data frame, and the transmission interval of periodically transmitted data frames are stored. The CRC field stores a CRC value calculated from the information stored in the ID field and the DATA field. On the receiving side, the CRC value is used to determine whether demodulation was successful.

上記のID、DATA、及びCRCを連結した系列に対して、誤り訂正(Forward Error Correction:FEC)符号化や順番の並べ替え(インタリーブ)を行って、ペイロードを生成する。さらにペイロードの先頭に、フレーム検出と同期獲得に使用する既知パターンであるプリアンブルと同期情報を連結した後、ビット毎にスクランブルパターンとの排他的論理和(XOR)をとることによって、フレームが生成される。 The sequence consisting of the ID, DATA, and CRC is then subjected to Forward Error Correction (FEC) coding and interleaving to generate the payload. A preamble, a known pattern used for frame detection and synchronization, and synchronization information are then added to the beginning of the payload, and the frame is generated by performing an exclusive OR (XOR) with the scrambling pattern on a bit-by-bit basis.

フレーム送信に用いる無線リソース(時刻・周波数)、フレーム生成に必要なプリアンブル及び同期情報、スクランブルパターンの生成方法について、図6を参照しながら説明する。 The radio resources (time and frequency) used for frame transmission, the preamble and synchronization information required for frame generation, and the method for generating the scrambling pattern are explained with reference to Figure 6.

システム内には、フレーム送信に用いる無線リソース(時刻・周波数)、フレーム生成に必要なプリアンブル及び同期情報、スクランブルパターンの生成方法をそれぞれ決定するための各規則1~4が、あらかじめ決定されている。フレーム送信に用いる時刻(Time)は、規則1に時刻算出用の2つの初期値Seed(T)-1とSeed(T)-2を入力することで決定される。フレーム送信に用いる周波数(Freq)は、規則2に周波数算出用の2つの初期値Seed(F)-1とSeed(F)-2を入力することで決定される。プリアンブル及び同期情報(Preamble/Sync)は、規則3にプリアンブル及び同期情報算出用の2つの初期値Seed(P)-1とSeed(P)-2を入力することで決定される。スクランブルパターンは、規則4にスクランブルパターン用の2つの初期値Seed(S)-1とSeed(S)-2を入力することで決定される。 The system has predefined rules 1 through 4 for determining the radio resources (time and frequency) used for frame transmission, the preamble and synchronization information required for frame generation, and the method for generating the scramble pattern. The time (Time) used for frame transmission is determined by entering two initial values for time calculation, Seed(T)-1 and Seed(T)-2, in rule 1. The frequency (Freq) used for frame transmission is determined by entering two initial values for frequency calculation, Seed(F)-1 and Seed(F)-2, in rule 2. The preamble and synchronization information (Preamble/Sync) is determined by entering two initial values for preamble and synchronization information calculation, Seed(P)-1 and Seed(P)-2, in rule 3. The scramble pattern is determined by entering two initial values for the scramble pattern, Seed(S)-1 and Seed(S)-2, in rule 4.

各初期値は、あらかじめシステム内で決まっており、端末100内の記憶部106及び受信局200内の記憶部205にそれぞれ保持されている。データフレーム送信時には、各2つ目の初期値(Seed(T)-2、Seed(F)-2、Seed(P)-2、Seed(S)-2)に、データフレームの送信元の端末100の固有の識別子であるIDをそれぞれ入力する。一方、通知フレーム送信時には、各2つ目の初期値(Seed(T)-2、Seed(F)-2、Seed(P)-2、Seed(S)-2)に、あらかじめ通知フレーム用に割り当てられているいくつかの初期値からランダムに選択し、入力される。 Each initial value is determined in advance within the system and is stored in the memory unit 106 in the terminal 100 and the memory unit 205 in the receiving station 200. When transmitting a data frame, the ID, which is the unique identifier of the terminal 100 that is transmitting the data frame, is input into each second initial value (Seed(T)-2, Seed(F)-2, Seed(P)-2, Seed(S)-2). On the other hand, when transmitting a notification frame, a value randomly selected from several initial values previously assigned for notification frames is input into each second initial value (Seed(T)-2, Seed(F)-2, Seed(P)-2, Seed(S)-2).

この方法を用いることで、端末100から受信局200へ端末IDを通知するだけで、フレーム送信に用いる無線リソース(時刻・周波数)及びフレーム復調に必要な情報を得ることができる。 By using this method, the terminal 100 can simply notify the receiving station 200 of its terminal ID to obtain the radio resources (time and frequency) used for frame transmission and the information necessary for frame demodulation.

B.衛星受信局を使用したシステム構成
図7には、衛星受信局を使用したLPWA無線通信システムの構成例を模式的に示している。同図に示す例では、地上に設置された複数の受信局(以下、「地上局」とする)と、地球上を周回する複数の衛星受信局(以下、単に「衛星受信局」とも言う)と、地上に散在する無数の端末で構成される。システム内では、すべての端末及び受信局が時刻同期していることを前提とする。時刻同期する方法としてGPS情報を用いることなどが考えられる。なお、各衛星受信局は、例えば、極近傍の上空を通過する極軌道に近く、衛星の軌道面に入射する太陽からの光の角度が同じになり、赤道を常に同じ現地時間で通過する太陽同期軌道で地球上を周回する。
B. System Configuration Using Satellite Receiving Stations Figure 7 shows a schematic diagram of an example of the configuration of an LPWA wireless communication system using satellite receiving stations. The example shown in the figure is composed of multiple receiving stations installed on the ground (hereinafter referred to as "ground stations"), multiple satellite receiving stations orbiting the Earth (hereinafter simply referred to as "satellite receiving stations"), and numerous terminals scattered around the Earth. It is assumed that all terminals and receiving stations within the system are time-synchronized. One possible method for time synchronization is to use GPS information. Each satellite receiving station orbits the Earth in a sun-synchronous orbit, for example, near a polar orbit that passes over the poles, so that the angle of sunlight incident on the satellite's orbital plane is the same, and the satellite always passes the equator at the same local time.

端末は、搭載するセンサーなどでセンシングした情報を定期的に送信する送信機である。衛星受信局は、端末が送信したデータを受信し、復調処理を行う。また、衛星受信局は、必要に応じて復調結果(ユーザデータ)をクラウド上のアプリケーションサーバ(図示しない)に送信する。また、衛星受信局は衛星間通信を可能とする。衛星受信局間の通信方式は限定されないが、常時接続及び高速通信であることが望ましい。地上局は衛星受信局と通信を行う送受信機である。衛星受信局と地上局間の通信方式は限定されないが、高速通信であることが望ましい。 The terminal is a transmitter that periodically transmits information sensed by onboard sensors, etc. The satellite receiving station receives the data transmitted by the terminal and performs demodulation processing. The satellite receiving station also transmits the demodulation results (user data) to an application server (not shown) on the cloud as necessary. The satellite receiving station also enables inter-satellite communication. There are no restrictions on the communication method between satellite receiving stations, but constant connection and high-speed communication are desirable. The ground station is a transmitter/receiver that communicates with the satellite receiving station. There are no restrictions on the communication method between the satellite receiving station and the ground station, but high-speed communication is desirable.

地上受信局の場合、端末が静止端末又は移動範囲が狭い場合、端末が送信したデータ(電波)を受信可能な受信局は常に同じである。よって、端末は電源オンしたときとそれ以降は数日に1回程度の低頻度で通知フレームを送信すれば問題ない。 In the case of terrestrial receiving stations, if the terminal is stationary or has a limited range of movement, the receiving stations that can receive the data (radio waves) transmitted by the terminal will always be the same. Therefore, it is sufficient for the terminal to transmit a notification frame when it is turned on and then infrequently, such as once every few days.

一方、低軌道衛星は衛星軌道上を毎秒数kmの速さで移動し続けているので、端末が送信したデータを受信可能な受信局は固定されない。例えば、ある端末が通知フレームを送信したときに衛星受信局701が受信可能である場合、その端末が位置する場所が衛星受信局701の受信可能範囲711である間は、衛星受信局701はその端末が送信したデータフレームを受信し復調することができる。一方、時間が経過し、その端末が位置する場所が衛星受信局701の受信可能範囲711から外れ、同じ衛星軌道上の後続の衛星受信局702の受信可能範囲712となった場合には、衛星受信局701はその端末が送信したデータフレームを受信し復調することができない。 On the other hand, because low-orbit satellites continue to move in their orbits at speeds of several kilometers per second, the receiving station that can receive data transmitted by a terminal is not fixed. For example, if satellite receiving station 701 is capable of receiving a notification frame when that terminal transmits it, satellite receiving station 701 can receive and demodulate the data frame transmitted by that terminal as long as the terminal is located within the receivable range 711 of satellite receiving station 701. On the other hand, if, over time, the terminal moves out of the receivable range 711 of satellite receiving station 701 and into the receivable range 712 of the subsequent satellite receiving station 702 on the same satellite orbit, satellite receiving station 701 will not be able to receive and demodulate the data frame transmitted by that terminal.

但し、図7に示す例では、衛星軌道上で隣接する衛星受信局701と衛星受信局702のそれぞれの受信可能範囲711と受信可能範囲712が重複しないようなネットワーク設計であるとする。衛星受信局701と衛星受信局702は、例えば同一軌道を周回しているが、隣接軌道を周回していてもよい。 However, in the example shown in Figure 7, the network is designed so that the reception ranges 711 and 712 of adjacent satellite receiving stations 701 and 702 on the satellite orbit do not overlap. Satellite receiving stations 701 and 702 orbit in the same orbit, for example, but may also orbit in adjacent orbits.

図8には、衛星軌道上で隣接する衛星受信局701及び衛星受信局702と端末801間の通信シーケンス例を示している。衛星受信局701と衛星受信局702は、それぞれ衛星軌道上を毎秒数kmの速さで移動し続けているので、端末801が位置する場所が衛星受信局701の受信可能範囲711となる時間帯と、衛星受信局701の受信可能範囲711から外れて衛星受信局702の受信可能範囲712となる時間帯がある。 Figure 8 shows an example of a communication sequence between satellite receiving stations 701 and 702, which are adjacent on a satellite orbit, and terminal 801. Satellite receiving stations 701 and 702 are each constantly moving on their satellite orbits at a speed of several kilometers per second, so there are time periods when the location of terminal 801 is within the reception range 711 of satellite receiving station 701, and time periods when it is outside the reception range 711 of satellite receiving station 701 and within the reception range 712 of satellite receiving station 702.

まず、端末801は、自身のIDを通知するため、通知フレームを送信(ブロードキャスト)する(SEQ801)。通知フレームの送信には、あらかじめシステム内で通知フレーム送信用に割り当てられている無線リソース(時刻・周波数)を用いる。この時点で、端末801は衛星受信局701の受信可能範囲711にいる。したがって、衛星受信局701は、通知フレーム送信用の無線リソースに対して、通知フレームの受信及び復調処理を実行して(SEQ811)、通知フレームから取得したIDを受信対象端末リストに登録する(SEQ812)。一方、端末801からの通知フレームは衛星受信局702には届かないので、衛星受信局702は、端末801のIDを受信対象端末リストに登録しない。 First, terminal 801 transmits (broadcasts) a notification frame to notify its own ID (SEQ 801). To transmit the notification frame, radio resources (time and frequency) that have been allocated in advance within the system for transmitting notification frames are used. At this point, terminal 801 is within the reception range 711 of satellite receiving station 701. Therefore, satellite receiving station 701 receives and demodulates the notification frame using the radio resources used for transmitting the notification frame (SEQ 811), and registers the ID obtained from the notification frame in its list of target terminals (SEQ 812). On the other hand, since the notification frame from terminal 801 does not reach satellite receiving station 702, satellite receiving station 702 does not register terminal 801's ID in its list of target terminals.

次いで、端末801は、あらかじめシステム内で決められた規則1~4に基づいて、自分のIDからデータフレームを送信する無線リソース(時刻・周波数)及びデータフレーム生成に必要な符号を算出して、データフレームを生成し送信(ブロードキャスト)する(SEQ802)。 Next, based on rules 1 to 4 previously determined within the system, terminal 801 calculates the radio resources (time and frequency) for transmitting the data frame from its own ID and the code required to generate the data frame, and generates and transmits (broadcasts) the data frame (SEQ 802).

衛星受信局701は、受信対象端末リストに登録されているIDを用いて、端末801と同じ規則1~4に基づいて、端末のIDから端末801がデータフレームを送信する無線リソース(時刻・周波数)及びデータフレームの復調に必要な符号を算出して、データフレームを受信し復調する(SEQ813)。 The satellite receiving station 701 uses the ID registered in the list of target terminals to receive data, and calculates the radio resources (time and frequency) for terminal 801 to transmit the data frame and the code required to demodulate the data frame based on the terminal's ID, based on the same rules 1 to 4 as terminal 801, and receives and demodulates the data frame (SEQ 813).

さらに、端末801は、あらかじめシステム内で決められた規則1~4に基づいて、自分のIDから次のデータフレームを送信する無線リソース(時刻・周波数)及びデータフレーム生成に必要な符号を算出して、次のデータフレームを生成し送信(ブロードキャスト)する(SEQ803)。 Furthermore, based on rules 1 to 4 predetermined within the system, terminal 801 calculates the radio resources (time and frequency) for transmitting the next data frame from its own ID and the code required to generate the data frame, and generates and transmits (broadcasts) the next data frame (SEQ 803).

衛星受信局701は、受信対象端末リストに登録されているIDを用いて、端末801と同じ規則1~4に基づいて、端末のIDから端末801がデータフレームを送信する無線リソース(時刻・周波数)及びデータフレームの復調に必要な符号を算出して、データフレームの受信及び復調処理を試みる(SEQ814)。しかしながら、端末801が位置する場所が受信可能範囲711から外れて衛星受信局702の受信可能範囲712となっているため、端末801からのデータフレームの復調処理に失敗する。また、端末801からのデータフレームは衛星受信局702に届くが、衛星受信局702は、端末801のIDを受信対象端末リストに登録していないので、端末801からのデータフレームの受信・復調処理を行わない。 Using the ID registered in the target terminal list, satellite receiving station 701 calculates the radio resources (time and frequency) from which terminal 801 will transmit the data frame and the code required to demodulate the data frame based on the same rules 1 to 4 as terminal 801, and attempts to receive and demodulate the data frame (SEQ 814). However, because terminal 801 is located outside of reception range 711 and within satellite receiving station 702's reception range 712, demodulation of the data frame from terminal 801 fails. Furthermore, although the data frame from terminal 801 reaches satellite receiving station 702, satellite receiving station 702 does not register terminal 801's ID in its target terminal list, and therefore does not receive or demodulate the data frame from terminal 801.

図8に示したような、各衛星受信局の衛星軌道上の移動により端末のデータフレームをいずれの衛星受信局も受信できなくなるという事態を回避するために、端末が高頻度で通知フレームを送信すればよいが、端末の消費電力の観点、及び無線リソースの利用効率の観点から望ましくない。また、衛星受信局が受信可能領域から外れた端末に対して受信・復調処理を実行するのは、衛星受信局のリソース使用効率の観点から望ましくない。 To avoid a situation as shown in Figure 8 where the terminal's data frames cannot be received by any satellite receiving station due to the movement of each satellite receiving station in its satellite orbit, the terminal could transmit notification frames frequently, but this is undesirable from the perspective of terminal power consumption and efficient use of radio resources. Furthermore, it is undesirable from the perspective of efficient use of resources at the satellite receiving station for a satellite receiving station to perform reception and demodulation processing for a terminal that has moved out of its reception area.

そこで、本開示では、衛星受信局が衛星軌道上を移動することを考慮することで、端末が通知フレームを高頻度で送信しなくても、端末がデータフレーム送信時にその端末が位置する場所を受信可能範囲とする衛星受信局がその端末を受信対象とする方法について提案する。 Therefore, this disclosure proposes a method in which, by taking into account that a satellite receiving station moves in a satellite orbit, a satellite receiving station whose reception range covers the location where a terminal is located when the terminal transmits a data frame can target the terminal as a reception target, even if the terminal does not transmit notification frames frequently.

C.第1の実施例
第1の実施例として、図7に示したようなシステム構成において、複数の衛星受信局間でフレーム受信情報を共有して、端末が位置する場所を受信可能範囲とする衛星受信局がその端末を受信対象とする方法について説明する。
C. First Example As a first example, a method will be described in which, in a system configuration such as that shown in Fig. 7, frame reception information is shared among a plurality of satellite receiving stations, and a satellite receiving station whose reception range covers the location of a terminal targets that terminal as a reception target.

C-1.通信シーケンス例
図9には、本開示に係る方法を適用する場合の衛星受信局701及び衛星受信局702と端末801間の通信シーケンス例を示している。衛星受信局701と衛星受信局702は、それぞれ衛星軌道上を毎秒数kmの速さで移動し続けているので、端末801が位置する場所が衛星受信局701の受信可能範囲711となる時間帯と、衛星受信局701の受信可能範囲711から外れて衛星受信局702の受信可能範囲712となる時間帯がある。
9 shows an example of a communication sequence between satellite receiving station 701, satellite receiving station 702, and terminal 801 when the method according to the present disclosure is applied. Satellite receiving station 701 and satellite receiving station 702 continue to move on their respective satellite orbits at a speed of several kilometers per second, and therefore there are time periods when the location of terminal 801 is within the receivable range 711 of satellite receiving station 701 and time periods when the location is outside the receivable range 711 of satellite receiving station 701 and within the receivable range 712 of satellite receiving station 702.

まず、端末801は、自身のIDを通知するため、通知フレームを送信(ブロードキャスト)する(SEQ901)。端末801は、通知フレームの送信には、あらかじめシステム内で通知フレーム送信用に割り当てられている無線リソース(時刻・周波数)を用いる。First, terminal 801 transmits (broadcasts) a notification frame to notify its own ID (SEQ 901). To transmit the notification frame, terminal 801 uses radio resources (time and frequency) that have been allocated in advance within the system for transmitting notification frames.

この時点で、端末801は衛星受信局701の受信可能範囲711にいる。したがって、衛星受信局701は、通知フレーム送信用の無線リソースに対して、通知フレームの受信及び復調処理を実行して(SEQ911)、通知フレームから取得したIDを受信対象端末リストに登録する(SE912)。At this point, terminal 801 is within the reception range 711 of satellite receiving station 701. Therefore, satellite receiving station 701 receives and demodulates the notification frame using the radio resources for transmitting the notification frame (SEQ911), and registers the ID obtained from the notification frame in the list of target terminals (SE912).

そして、衛星受信局701は、端末801から受信した通知フレームに関するフレーム受信情報を、同じ衛星軌道上の後続に位置する衛星受信局702に送信する(SEQ913)。フレーム受信情報は、通知フレームの送信元の端末ID、データ送信間隔、通知フレームの受信時に測定した周波数誤差推定結果及び伝搬遅延推定結果を含む。衛星受信局が通知フレームを受信する処理手順については後述する(図13を参照されたい)。 Then, the satellite receiving station 701 transmits frame reception information regarding the notification frame received from the terminal 801 to the satellite receiving station 702 located behind in the same satellite orbit (SEQ 913). The frame reception information includes the terminal ID of the sender of the notification frame, the data transmission interval, the frequency error estimation result measured when the notification frame was received, and the propagation delay estimation result. The processing procedure for the satellite receiving station to receive the notification frame will be described later (see Figure 13).

一方、端末801からの通知フレームは衛星受信局702には届かないので、衛星受信局702は、端末801のIDを受信対象端末リストに登録しない。また、衛星受信局702は、同じ衛星軌道上の前方に位置する衛星受信局701から受信したフレーム受信情報に基づいて、端末801を自身の受信対象端末リストに登録すべきか否かを判定する(SEQ921)。衛星受信局がフレーム受信情報フレームを受信する処理手順並びに具体的な判定条件については後述する(図15を参照されたい)。図9に示す通信シーケンス例では、端末801が次にデータフレームを送信するタイミングではまだ端末801が位置する場所が受信可能範囲712の外であることなど、判定条件を満たしていないことから、衛星受信局702は端末801を受信対象端末リストに登録しない。 On the other hand, since the notification frame from terminal 801 does not reach satellite receiving station 702, satellite receiving station 702 does not register the ID of terminal 801 in its list of target recipient terminals. Furthermore, satellite receiving station 702 determines whether or not to register terminal 801 in its list of target recipient terminals based on the frame reception information received from satellite receiving station 701, which is located ahead on the same satellite orbit (SEQ 921). The processing procedure and specific determination conditions for the satellite receiving station to receive the frame reception information frame will be described later (see Figure 15). In the example communication sequence shown in Figure 9, the determination conditions are not met because terminal 801 is still located outside of reception range 712 at the time when terminal 801 next transmits a data frame, and therefore satellite receiving station 702 does not register terminal 801 in its list of target recipient terminals.

次いで、端末801は、あらかじめシステム内で決められた規則1~4に基づいて、自分のIDからデータフレームを送信する無線リソース(時刻・周波数)及びデータフレーム生成に必要な符号を算出して、データフレームを生成し送信(ブロードキャスト)する(SEQ902)。 Next, based on rules 1 to 4 previously determined within the system, terminal 801 calculates the radio resources (time and frequency) for transmitting the data frame from its own ID and the code required to generate the data frame, and generates and transmits (broadcasts) the data frame (SEQ 902).

衛星受信局701は、受信対象端末リストに登録されているIDを用いて、端末801と同じ規則1~4に基づいて、端末のIDから端末801がデータフレームを送信する無線リソース(時刻・周波数)及びデータフレームの復調に必要な符号を算出して、データフレームを受信し復調する(SEQ914)。そして、衛星受信局701は、端末801から受信したデータフレームに関するフレーム受信情報を、同じ衛星軌道上の後続に位置する衛星受信局702に送信する(SEQ915)。衛星受信局がデータフレームを受信する処理手順については後述する(図14を参照されたい)。 The satellite receiving station 701 uses the ID registered in the list of target receiving terminals to calculate the radio resources (time and frequency) for terminal 801 to transmit the data frame and the code required to demodulate the data frame based on the same rules 1 to 4 as terminal 801, and receives and demodulates the data frame (SEQ 914). Then, the satellite receiving station 701 transmits frame reception information regarding the data frame received from terminal 801 to the satellite receiving station 702, which is located behind in the same satellite orbit (SEQ 915). The processing procedure for receiving data frames by a satellite receiving station will be described later (see Figure 14).

衛星受信局702は、同じ衛星軌道上の前方に位置する衛星受信局701から受信したフレーム受信情報に基づいて、端末801を自身の受信対象端末リストに登録すべきか否かを判定する(SEQ922)。ここでは、端末801が位置する場所が次のデータフレームの送信タイミングでは受信可能範囲712内であるなど、判定条件を満たすことから、衛星受信局702は端末801を受信対象端末リストに登録する。Based on the frame reception information received from satellite receiving station 701, which is located ahead on the same satellite orbit, satellite receiving station 702 determines whether or not to register terminal 801 in its list of target receiving terminals (SEQ 922). Here, since the location of terminal 801 satisfies the determination conditions, such as being within receivable range 712 at the time the next data frame is transmitted, satellite receiving station 702 registers terminal 801 in its list of target receiving terminals.

さらに、端末801は、あらかじめシステム内で決められた規則1~4に基づいて、自分のIDから次のデータフレームを送信する無線リソース(時刻・周波数)及びデータフレーム生成に必要な符号を算出して、次のデータフレームを生成し送信(ブロードキャスト)する(SEQ903)。 Furthermore, based on rules 1 to 4 predetermined within the system, terminal 801 calculates the radio resources (time and frequency) for transmitting the next data frame from its own ID and the code required to generate the data frame, and generates and transmits (broadcasts) the next data frame (SEQ 903).

衛星受信局701は、受信対象端末リストに登録されているIDを用いて、端末801と同じ規則1~4に基づいて、端末のIDから端末801がデータフレームを送信する無線リソース(時刻・周波数)及びデータフレームの復調に必要な符号を算出して、データフレームの受信及び復調処理を試みる(SEQ916)。しかしながら、端末801が位置する場所が受信可能範囲711から外れて衛星受信局702の受信可能範囲712となっているため、端末801からのデータフレームの復調処理に失敗する。 Using the ID registered in the list of target terminals to receive data, satellite receiving station 701 calculates the radio resources (time and frequency) for terminal 801 to transmit the data frame and the code required to demodulate the data frame from the terminal ID based on the same rules 1 to 4 as terminal 801, and attempts to receive and demodulate the data frame (SEQ 916 ). However, because terminal 801 is located outside receivable range 711 and within receivable range 712 of satellite receiving station 702, demodulation of the data frame from terminal 801 fails.

また、端末801からのデータフレームは衛星受信局702に届く。衛星受信局702は、端末801から受信したフレーム受信情報に基づいて端末801のIDを自身の受信対象端末リストに登録しているので、端末801と同じ規則1~4に基づいて、端末のIDから端末801がデータフレームを送信する無線リソース(時刻・周波数)及びデータフレームの復調に必要な符号を算出して、データフレームの受信及び復調処理を試みる。そして、端末801が位置する場所が受信可能範囲712内であることから、衛星受信局702は端末801からのデータフレームの復調処理に成功する(SEQ924)。 The data frame from terminal 801 also arrives at satellite receiving station 702. Satellite receiving station 702 has registered terminal 801's ID in its list of target receiving terminals based on the frame reception information received from terminal 801, and so, based on the same rules 1 to 4 as terminal 801, calculates the radio resources (time and frequency) from which terminal 801 will transmit the data frame and the code required to demodulate the data frame from the terminal's ID, and attempts to receive and demodulate the data frame. Then, because terminal 801 is located within reception range 712, satellite receiving station 702 successfully demodulates the data frame from terminal 801 (SEQ 924).

C-2.装置構成
フレーム受信情報を共有するシステムでも、端末の構成は図3と同じでよいので、このC項では端末の構成についての説明を省略する。
C-2. Device Configuration Even in a system that shares frame reception information, the terminal configuration can be the same as that shown in Fig. 3, so in this section C, the explanation of the terminal configuration will be omitted.

図10には、フレーム受信情報を共有するシステムにおける衛星受信局1000の機能的構成例を示している。衛星受信局1000は、図7に示した衛星軌道のいずれかで地球上を周回する低軌道衛星に搭載して用いられる。衛星受信局1000は、LPWA部1200と衛星間通信部1300を備えている。 Figure 10 shows an example of the functional configuration of a satellite receiving station 1000 in a system that shares frame reception information. The satellite receiving station 1000 is used on board a low-earth orbit satellite that orbits the Earth in one of the satellite orbits shown in Figure 7. The satellite receiving station 1000 has an LPWA unit 1200 and an inter-satellite communication unit 1300.

LPWA部1200は、地上の端末が送信したフレームを受信する。LPWA部1200は、図4に示した受信局200と同一の構成要素については図4と同じ参照番号を付けている。LPWA部1200内はさらに対象端末判定部206を備えている。対象端末判定部206は、同じ衛星軌道上の前方にいる衛星受信局から受信したフレーム受信情報に基づいて、該当端末を自身の受信対象端末リストに登録すべきか否かを判定する。また、フレーム検出・復調部203は、受信した通知フレーム又はデータフレームの送信元の端末ID、フレーム送信間隔、通知フレームの受信時に測定した周波数誤差推定結果及び伝搬遅延推定結果を、衛星間通信部1300側のフレーム生成部1303に出力する。 The LPWA unit 1200 receives frames transmitted by a terrestrial terminal. The same components of the LPWA unit 1200 as those of the receiving station 200 shown in Figure 4 are given the same reference numbers as in Figure 4. The LPWA unit 1200 further includes a target terminal determination unit 206. Based on frame reception information received from a satellite receiving station ahead on the same satellite orbit, the target terminal determination unit 206 determines whether or not to register the terminal in its own list of target terminals for reception. The frame detection and demodulation unit 203 also outputs the terminal ID of the sender of the received notification frame or data frame, the frame transmission interval, the frequency error estimation result measured when the notification frame was received, and the propagation delay estimation result to the frame generation unit 1303 on the inter-satellite communication unit 1300 side.

衛星間通信部1300は、無線通信部1301と、無線制御部1302と、フレーム生成部1303と、フレーム検出・復調部1304を備えている。 The inter-satellite communication unit 1300 includes a wireless communication unit 1301, a wireless control unit 1302, a frame generation unit 1303, and a frame detection/demodulation unit 1304.

無線通信部1301は、無線信号の送受信を行う。無線通信部1301は、無線制御部1302からの制御により、電波を受信し、無線信号へ変換し、フレーム検出・復調部1304に渡す。また、無線通信部1301は、無線制御部1302からの制御により、フレーム生成部1303で生成されたフレームを無線信号に変換し、送信する。 The wireless communication unit 1301 transmits and receives wireless signals. Under the control of the wireless control unit 1302, the wireless communication unit 1301 receives radio waves, converts them into wireless signals, and passes them to the frame detection and demodulation unit 1304. Also, under the control of the wireless control unit 1302, the wireless communication unit 1301 converts frames generated by the frame generation unit 1303 into wireless signals and transmits them.

無線制御部1302は、衛星受信局間でフレームを送受信できるように、無線通信部1301を制御する。 The wireless control unit 1302 controls the wireless communication unit 1301 so that frames can be sent and received between satellite receiving stations.

フレーム生成部1303は、LPWA部1200側のフレーム検出・復調部203から取得したフレーム受信情報をデータに格納して、所定のフォーマットに応じたフレームを生成する。 The frame generation unit 1303 stores the frame reception information obtained from the frame detection/demodulation unit 203 on the LPWA unit 1200 side in data and generates a frame according to a specified format.

フレーム検出・復調部1304は、無線通信部1301の受信信号からフレームを検出し復調する。フレーム検出・復調部1304は、フレームの復調に成功した場合、受信したデータすなわちフレーム受信情報を対象端末判定部206に渡す。 The frame detection and demodulation unit 1304 detects and demodulates frames from the received signal of the wireless communication unit 1301. If the frame detection and demodulation unit 1304 successfully demodulates the frame, it passes the received data, i.e., frame reception information, to the target terminal determination unit 206.

C-3.フレーム構成
この項では、本開示に係るLPWA無線通信システムで使用されるフレーム構成について説明する。但し、端末から衛星受信局に送信される通知フレーム及びデータフレームは、図5に示したフレーム構成と同じなので、ここでは詳細な説明を省略する。
C-3. Frame Structure This section describes the frame structure used in the LPWA wireless communication system according to the present disclosure. However, since the notification frame and data frame transmitted from the terminal to the satellite receiving station have the same frame structure as shown in FIG. 5, detailed description thereof will be omitted here.

図11には、フレーム受信情報フレームのデータ部分のフレーム構成例を示している。データ部分以外のフォーマットは、使用する通信方式に応じたものとする。フレーム受信情報フレームは、衛星受信局が端末から受信したフレームに関するフレーム受信情報を、同じ衛星軌道上の後続の衛星受信局に通知するフレームである。 Figure 11 shows an example of the frame structure of the data portion of a frame reception information frame. The format of the portion other than the data portion will depend on the communication method used. The frame reception information frame is a frame that notifies subsequent satellite receiving stations on the same satellite orbit of frame reception information regarding frames received by a satellite receiving station from a terminal.

nSTAフィールドには、データ部分に格納されているフレーム受信情報(Frame Rx Info)の個数が格納される。nSTAフィールドの後に、nSTAフィールドに記載された個数分のFrame Rx Infoフィールドが続く。各Frame Rx Infoフィールドには各端末から受信したフレームに関するフレーム受信情報が格納される。図11に示すフレーム構成例では、nSTAフィールドには値nを示す情報が格納され、n個のFrame Rx Infoフィールドが格納されている。 The nSTA field stores the number of frame reception information (Frame Rx Info) stored in the data portion. The nSTA field is followed by the same number of Frame Rx Info fields as listed in the nSTA field. Each Frame Rx Info field stores frame reception information regarding frames received from each terminal. In the frame configuration example shown in Figure 11, the nSTA field stores information indicating the value n, and n Frame Rx Info fields are stored.

各Frame Rx Infoフィールドは、IDフィールドと、Ftypeフィールドと、Freq.Errorフィールドと、Propagation Delayフィールドと、Data Tx Intervalフィールドと、Next Data Tx Intervalフィールドをそれぞれ含む。 Each Frame Rx Info field includes an ID field, an Ftype field, a Freq. Error field, a Propagation Delay field, a Data Tx Interval field, and a Next Data Tx Interval field.

IDフィールドには、受信したフレームの送信元の端末のID(端末ID)が格納される。Ftypeフィールドには、受信したフレームの種類を示す値が格納される。具体的には、Ftypeフィールドに格納された値が0のときには通知フレームを示し、1のときにはデータフレームを示す。Freq.Errorフィールドには、受信したフレームの周波数誤差推定結果が格納される。Propagation Delayフィールドには、受信したフレームの伝搬遅延推定結果が格納される。Data Tx Intervalフィールドには、データフレーム送信間隔が格納される。Next Data Tx Intervalフィールドには次のデータフレームが送信されるまでの時間が格納される。Ftypeが0、つまり通知フレームを受信したときのみ、Next Data Tx Intervalフィールドが付加される。 The ID field stores the ID (terminal ID) of the terminal that sent the received frame. The Ftype field stores a value indicating the type of frame received. Specifically, a value of 0 stored in the Ftype field indicates a notification frame, and a value of 1 indicates a data frame. The Freq. Error field stores the frequency error estimation result for the received frame. The Propagation Delay field stores the propagation delay estimation result for the received frame. The Data Tx Interval field stores the data frame transmission interval. The Next Data Tx Interval field stores the time until the next data frame is transmitted. The Next Data Tx Interval field is added only when Ftype is 0, i.e., when a notification frame is received.

C-4.端末の処理動作
図12には、端末が行う処理動作をフローチャートの形式で示している。
C-4. Processing Operation of Terminal Fig. 12 shows the processing operation performed by the terminal in the form of a flowchart.

端末は、まず電源オン直後又は前回通知フレームを送信してからα時間経過したか否かを判定する(ステップS1201)。通知フレームの送信間隔αはあらかじめ設定されているものとする。 The terminal first determines whether α time has elapsed since the terminal was powered on or since the terminal last transmitted a notification frame (step S1201). The transmission interval α for notification frames is assumed to be preset.

電源オン直後又は前回通知フレームを送信してからα時間経過すると(ステップS1201のYes)、端末は通知フレームの送信処理を実行する。 Immediately after power-on or after α hours have passed since the last notification frame was sent (Yes in step S1201), the terminal executes the notification frame sending process.

通知フレームを送信する場合、端末は、まず、通知フレームの送信に使用する無線リソース(時刻、周波数)、フレーム生成に必要なプリアンブル及び同期情報、スクランブルパターンなどの情報を、上述した規則1~4に基づいて算出する(ステップS1202)。 When transmitting a notification frame, the terminal first calculates information such as the radio resources (time, frequency) to be used to transmit the notification frame, the preamble and synchronization information required for frame generation, and the scrambling pattern based on rules 1 to 4 described above (step S1202).

次いで、端末は、ステップS1202で算出したプリアンブル及び同期情報、スクランブルパターンを用いて、通知フレームを生成する(ステップS1203)。 The terminal then generates a notification frame using the preamble, synchronization information, and scrambling pattern calculated in step S1202 (step S1203).

次いで、端末は、ステップS1202で算出した送信時刻になったか否かを判定する(ステップS1204)。そして、通知フレームの送信時刻が到来すると(ステップS1204のYes)、端末は、ステップS1202で算出した送信周波数を用いて、ステップS1203で生成した通知フレームを送信する(ステップS1205)。Next, the terminal determines whether the transmission time calculated in step S1202 has arrived (step S1204). When the transmission time for the notification frame arrives (Yes in step S1204), the terminal transmits the notification frame generated in step S1203 using the transmission frequency calculated in step S1202 (step S1205).

一方、電源オン直後又は前回通知フレームを送信してからα時間経過していない場合(ステップS1201のNo)、並びに通知フレームを送信した後に、端末は、前回データフレームを送信してからβ時間経過したか否かを判定する(ステップS1206)。 On the other hand, immediately after power-on or if α hours have not passed since the last notification frame was sent (No in step S1201), and after sending the notification frame, the terminal determines whether β hours have passed since the last data frame was sent (step S1206).

前回データフレームを送信してからβ時間経過した場合(ステップS1206のYes)、端末は、データフレームの送信に使用する無線リソース(時刻・周波数)、フレーム生成に必要なプリアンブル及び同期情報、スクランブルパターンなどの情報を、規則1~4に基づいて算出する(ステップS1207)。 If β time has elapsed since the last data frame was transmitted (Yes in step S1206), the terminal calculates information such as the radio resources (time and frequency) to be used to transmit the data frame, the preamble and synchronization information required for frame generation, and the scrambling pattern based on rules 1 to 4 (step S1207).

次いで、端末は、ステップS1207で算出したプリアンブル及び同期情報、スクランブルパターンを用いて、データフレームを生成する(ステップS1208)。 The terminal then generates a data frame using the preamble, synchronization information, and scrambling pattern calculated in step S1207 (step S1208).

次いで、端末は、ステップS1207で算出した送信時刻になったか否かを判定する(ステップS1209)。そして、送信時刻が到来すると(ステップS1209のYes)、端末は、ステップS1207で算出した送信周波数を用いて、ステップS1208で生成したデータフレームを送信する(ステップS1210)。Next, the terminal determines whether the transmission time calculated in step S1207 has arrived (step S1209). When the transmission time arrives (Yes in step S1209), the terminal transmits the data frame generated in step S1208 using the transmission frequency calculated in step S1207 (step S1210).

前回データフレームを送信してからβ時間経過していない場合(ステップS1206のNo)、並びにデータフレームを送信した後に、ステップS1201に戻り、端末は通知フレームの送信を繰り返し実行する。 If β time has not elapsed since the last data frame was transmitted (No in step S1206), or after the data frame has been transmitted, the terminal returns to step S1201 and repeatedly transmits the notification frame.

C-5.衛星受信局の処理動作
本開示では、衛星受信局は、通知フレームの受信処理とデータフレームの受信処理、フレーム受信情報フレームの送受信処理を並行して実施可能であるとする。
C-5. Processing Operation of Satellite Receiving Station In this disclosure, the satellite receiving station is capable of performing notification frame reception processing, data frame reception processing, and frame reception information frame transmission/reception processing in parallel.

図13には、衛星受信局が通知フレームを受信するための処理手順をフローチャートの形式で示している。 Figure 13 shows the processing steps for a satellite receiving station to receive a notification frame in the form of a flowchart.

まず、衛星受信局は、受信対象端末リストを参照して、登録されている端末から通知フレームを受信する無線リソース(時刻・周波数)及び通知フレーム復調に必要な情報を、上述した規則1~4に基づいて算出する(ステップS1301)。 First, the satellite receiving station refers to the list of target terminals and calculates the radio resources (time and frequency) for receiving the notification frame from the registered terminal and the information necessary for demodulating the notification frame based on rules 1 to 4 described above (step S1301).

次いで、衛星受信局は、ステップS1301で算出した通知フレーム受信時刻になったか否かを判定する(ステップS1302)。通知フレーム受信時刻が到来すると(ステップS1302のYes)、衛星受信局は、ステップS1301で算出したプリアンブル及び同期情報を用いて該当端末からの通知フレームを検出し(ステップS1303)、ステップS1301で算出したスクランブルパターンを用いて受信した通知フレームを復調する(ステップS1304)。そして、衛星受信局は、通知フレームの復調に成功したか否かを判定する(ステップS1305)。Next, the satellite receiving station determines whether the notification frame reception time calculated in step S1301 has arrived (step S1302). When the notification frame reception time arrives (Yes in step S1302), the satellite receiving station detects the notification frame from the terminal in question using the preamble and synchronization information calculated in step S1301 (step S1303), and demodulates the received notification frame using the scrambling pattern calculated in step S1301 (step S1304). The satellite receiving station then determines whether the demodulation of the notification frame was successful (step S1305).

ここで、通知フレームの復調に成功した場合には(ステップS1305のYes)、衛星受信局は、受信した通知フレームに格納されている端末ID、データ送信間隔などの情報を、受信対象端末リストに登録する(ステップS1306)。 Here, if the notification frame is successfully demodulated (Yes in step S1305), the satellite receiving station registers information such as the terminal ID and data transmission interval stored in the received notification frame in the list of target terminals (step S1306).

次いで、衛星受信局は、通知フレームに格納されている端末ID、データ送信間隔、及びステップS1303~S1304で通知フレームを検出及び復調処理する際に算出した周波数誤差推定結果及び伝搬遅延推定結果、さらには通知フレーム送信からデータフレーム送信までの送信間隔を用いて、フレーム受信情報フレームを生成する(ステップS1307)。 Next, the satellite receiving station generates a frame reception information frame (step S1307) using the terminal ID and data transmission interval stored in the notification frame, the frequency error estimation result and propagation delay estimation result calculated when detecting and demodulating the notification frame in steps S1303 to S1304, and the transmission interval from the notification frame transmission to the data frame transmission.

その後、衛星受信局は、同じ衛星軌道上の後続の衛星受信局に、フレーム受信情報フレームを送信する(ステップS1308)。 The satellite receiving station then transmits a frame reception information frame to a subsequent satellite receiving station in the same satellite orbit (step S1308).

一方、通知フレームの復調に失敗した場合には(ステップS1305のNo)、衛星受信局は、受信対象端末リストへの登録、フレーム受信情報フレームの送信を行わない。 On the other hand, if demodulation of the notification frame fails (No in step S1305), the satellite receiving station does not register the terminal to the list of target receiving terminals or send a frame reception information frame.

図13に示した処理手順では、衛星受信局は通知フレームを受信する度にフレーム受信情報フレームを送信するようになっているが、衛星受信局は通知フレームを複数受信してからまとめてフレーム受信情報フレームを送信するようにしてもよい。 In the processing procedure shown in Figure 13, the satellite receiving station transmits a frame reception information frame each time it receives a notification frame, but the satellite receiving station may also receive multiple notification frames and then transmit the frame reception information frame all at once.

図14には、衛星受信局がデータフレームを受信するための処理手順をフローチャートの形式で示している。但し、衛星受信局は、受信対象端末リストに登録されている端末毎に並列してデータフレームの受信処理を実行可能であるとする。 Figure 14 shows in the form of a flowchart the processing procedure for a satellite receiving station to receive a data frame. However, it is assumed that the satellite receiving station can execute the data frame reception process in parallel for each terminal registered in the list of target terminals to receive data.

まず、衛星受信局は、受信対象端末リストから端末IDなどの対象端末の情報を取得して(ステップS1401)、対象端末からデータフレームを受信する無線リソース(時刻・周波数)、及びデータフレーム復調に必要なプリアンブル、同期情報、スクランブルパターンを、上述した規則1~4に基づいて算出する(ステップS1402)。 First, the satellite receiving station obtains information about the target terminal, such as the terminal ID, from the list of target terminals (step S1401), and calculates the radio resources (time and frequency) for receiving the data frame from the target terminal, as well as the preamble, synchronization information, and scrambling pattern required for demodulating the data frame, based on rules 1 to 4 described above (step S1402).

次いで、衛星受信局は、ステップS1402で算出したデータフレーム受信時刻になったか否かを判定する(ステップS1403)。データフレーム受信時刻が到来すると(ステップS1403のYes)、衛星受信局は、ステップS1402で算出したプリアンブル及び同期情報を用いて該当端末からのデータフレームを検出し(ステップS1404)、ステップS1402で算出したスクランブルパターンを用いて受信したデータフレームを復調する(ステップS1405)。そして、衛星受信局は、データフレームの復調に成功したか否かを判定する(ステップS1406)。 The satellite receiving station then determines whether the data frame reception time calculated in step S1402 has arrived (step S1403). When the data frame reception time arrives (Yes in step S1403), the satellite receiving station detects the data frame from the terminal in question using the preamble and synchronization information calculated in step S1402 (step S1404), and demodulates the received data frame using the scrambling pattern calculated in step S1402 (step S1405). The satellite receiving station then determines whether the data frame demodulation was successful (step S1406).

ここで、データフレームの復調に成功した場合には(ステップS1406のYes)、衛星受信局は、データ送信間隔、及びステップS1404~S1405でデータフレームを検出及び復調処理する際に算出した周波数誤差推定結果及び伝搬遅延推定結果を用いて、フレーム受信情報フレームを生成する(ステップS1407)。 Here, if the data frame is successfully demodulated (Yes in step S1406), the satellite receiving station generates a frame reception information frame (step S1407) using the data transmission interval and the frequency error estimation results and propagation delay estimation results calculated when detecting and demodulating the data frame in steps S1404 to S1405.

その後、衛星受信局は、同じ衛星軌道上の後続の衛星受信局に、フレーム受信情報フレームを送信する(ステップS1408)。 The satellite receiving station then transmits a frame reception information frame to a subsequent satellite receiving station in the same satellite orbit (step S1408).

一方、データフレームの復調に失敗した場合には(ステップS1406のNo)、衛星受信局は、フレーム受信情報フレームの送信を行わない。 On the other hand, if demodulation of the data frame fails (No in step S1406), the satellite receiving station does not transmit the frame reception information frame.

図14に示した処理手順では、衛星受信局はデータフレームを受信する度にフレーム受信情報フレームを送信するようになっているが、衛星受信局はデータフレームを複数受信してからまとめてフレーム受信情報フレームを送信するようにしてもよい。 In the processing procedure shown in Figure 14, the satellite receiving station transmits a frame reception information frame each time it receives a data frame, but the satellite receiving station may also receive multiple data frames and then transmit the frame reception information frame all at once.

図15には、衛星受信局がフレーム受信情報フレームを受信するための処理手順をフローチャートの形式で示している。 Figure 15 shows in flowchart form the processing procedure for a satellite receiving station to receive a frame reception information frame.

まず、衛星受信局は、フレーム受信情報フレームを受信したか否かを判定する(ステップS1501)。そして、衛星受信局は、フレーム受信情報フレームを受信したときには(ステップS1501のYes)、その受信フレームを復調処理して(ステップS1502)、復調処理に成功したか否かを判定する(ステップS1503)。First, the satellite receiving station determines whether or not it has received a frame reception information frame (step S1501). Then, when the satellite receiving station receives a frame reception information frame (Yes in step S1501), it demodulates the received frame (step S1502) and determines whether or not the demodulation process was successful (step S1503).

衛星受信局は、フレーム受信情報フレームの復調処理に成功した場合には(ステップS1503のYes)、そのフレーム受信情報フレームに格納されているフレーム受信情報数を示すnSTAを取得して(ステップS1504)、フレーム受信情報数だけ、以降の各フレーム受信情報(Frame Rx Info)の処理を繰り返し実行する。 If the satellite receiving station successfully demodulates the frame reception information frame (Yes in step S1503), it acquires nSTA, which indicates the number of frame reception information stored in the frame reception information frame (step S1504), and repeatedly processes each subsequent frame reception information (Frame Rx Info) for the number of frame reception information pieces.

衛星受信局は、まず、周波数誤差推定結果(Freq.Eror)と伝搬遅延推定結果(Propagation Delay)から、通知フレーム又はデータフレームが同一の衛星受信局で受信可能な残時間を推定する(ステップS1505)。 The satellite receiving station first estimates the remaining time during which the notification frame or data frame can be received at the same satellite receiving station based on the frequency error estimation result (Freq. Error) and the propagation delay estimation result (Propagation Delay) (step S1505).

次いで、ステップS1505で推定した受信可能残時間とデータ送信間隔に基づいて、次に該当端末から送信されるデータフレームが同一の衛星受信局で受信可能か否かを判定する(ステップS1506)。ここで、データ送信間隔には、Ftypeが0すなわち受信フレームが通知フレームだった場合にはNext Data Tx Intervalフィールドに格納されている値を使用し、Ftypeが1すなわち受信フレームがデータフレームだった場合にはData Tx Intervalフィールドに格納されている値を使用する。Next, based on the remaining reception time and data transmission interval estimated in step S1505, it is determined whether the next data frame transmitted from the terminal in question can be received by the same satellite receiving station (step S1506). Here, for the data transmission interval, if Ftype is 0, i.e., the received frame is a notification frame, the value stored in the Next Data Tx Interval field is used; if Ftype is 1, i.e., the received frame is a data frame, the value stored in the Data Tx Interval field is used.

そして、次に該当端末から送信されるデータフレームが同一の衛星受信局で受信可能である場合には(ステップS1506のYes)、衛星受信局は、ステップS1505に戻って、次のフレーム受信情報(Frame Rx Info)の処理を繰り返し実行する。 If the next data frame transmitted from the terminal can be received by the same satellite receiving station (Yes in step S1506), the satellite receiving station returns to step S1505 and repeats the processing of the next frame reception information (Frame Rx Info).

一方、次に該当端末から送信されるデータフレームが同一の衛星受信局で受信不可能な場合には(ステップS1506のNo)、衛星受信局は、当該フレーム受信情報(Frame Rx Info)に格納されている端末ID、データ送信間隔を自身の受信対象端末リストに登録した後(ステップS1507)、ステップS1505に戻って、次のフレーム受信情報(Frame Rx Info)の処理を繰り返し実行する。 On the other hand, if the next data frame transmitted from the terminal in question cannot be received by the same satellite receiving station (No in step S1506), the satellite receiving station registers the terminal ID and data transmission interval stored in the frame reception information (Frame Rx Info) in its own list of target terminals (step S1507), then returns to step S1505 and repeats the processing of the next frame reception information (Frame Rx Info).

図15に示したフローチャート中のステップS1505における周波数誤差推定及び伝搬遅延推定について補足しておく。図16には、衛星の高度が600km、周波数が2GHzの場合の周波数誤差と伝搬遅延の時間変化の一例を示している。図16は、端末の頭上を衛星が通過する場合の例であり、1台の端末に対して衛星受信局は、0~6分の6分間受信可能であるとする。周波数誤差の算出には、3GPP TR 38.811 V15.1.0(非特許文献1)に記載されているモデルを参照した。図16に示す例では、3分目に衛星受信局がちょうど端末の頭上にあり、伝搬遅延が最小になるとともに周波数誤差の符号が反転する。 A supplementary note is provided regarding the frequency error estimation and propagation delay estimation in step S1505 in the flowchart shown in Figure 15. Figure 16 shows an example of the change in frequency error and propagation delay over time when the satellite is at an altitude of 600 km and has a frequency of 2 GHz. Figure 16 shows an example of a case where a satellite passes overhead, and the satellite receiving station is capable of receiving signals from one terminal for six minutes, from 0 to 6 minutes. The frequency error was calculated using the model described in 3GPP TR 38.811 V15.1.0 (Non-Patent Document 1). In the example shown in Figure 16, the satellite receiving station is directly overhead at the third minute, and the propagation delay is minimized and the sign of the frequency error is reversed.

端末からの受信フレームの周波数誤差推定結果及び伝搬遅延推定結果を図16のチャートと比較することで、端末からのフレームを受信可能な6分間のうちいずれの時刻に該当するかを割り出すことができる。また、衛星受信局が端末の頭上を所定速度で一方向に移動する際、割り出した時刻に該当する端末と衛星受信局との相対的な位置関係を推定することができる。 By comparing the frequency error estimation results and propagation delay estimation results of the received frame from the terminal with the chart in Figure 16, it is possible to determine which time within the six-minute period during which the frame from the terminal can be received. Furthermore, when the satellite receiving station moves in one direction at a predetermined speed above the terminal, it is possible to estimate the relative positional relationship between the terminal and the satellite receiving station that corresponds to the calculated time.

例えば、データ送信間隔が3分、フレーム受信情報フレームで通知された周波数誤差推定結果が30kHz、伝搬遅延推定結果が2.5ミリ秒の場合、受信可能な6分間のうち2分目に相当する。したがって、次のデータフレームは受信可能な6分間のうち5分目に相当するので、同一の衛星受信局では受信可能である。 For example, if the data transmission interval is 3 minutes, the frequency error estimate reported in the frame reception information frame is 30 kHz, and the propagation delay estimate is 2.5 milliseconds, this corresponds to the second minute of the six minutes available for reception. Therefore, the next data frame corresponds to the fifth minute of the six minutes available for reception, and can be received by the same satellite receiving station.

一方、データ送信間隔が3分、フレーム受信情報フレームにて通知された周波数誤差推定結果が-30kHz、伝搬遅延推定結果が2.5ミリ秒の場合、受信可能な6分間のうち5分目に相当する。したがって、次のデータフレームは受信可能な6分間を経過した時刻に相当するので、同一受信局では受信不可能である。このように、衛星受信局が衛星軌道上を一方向に移動することを考慮すると、周波数誤差と伝搬遅延を組み合わせることで、端末からのフレームを受信した衛星受信局で受信可能な残り時間を推定することが可能である。 On the other hand, if the data transmission interval is 3 minutes, the estimated frequency error reported in the frame reception information frame is -30 kHz, and the estimated propagation delay is 2.5 milliseconds, this corresponds to the fifth minute of the six minutes available for reception. Therefore, the next data frame will be received after the six minutes available for reception have elapsed, and therefore cannot be received by the same receiving station. In this way, considering that the satellite receiving station moves in one direction along the satellite orbit, it is possible to estimate the remaining time available for reception at the satellite receiving station that received the frame from the terminal by combining the frequency error and propagation delay.

要するに、第1の実施例に係る方法では、各衛星受信局は、端末から受信したフレームの周波数誤差推定結果と伝搬遅延推定結果を含むフレーム受信情報を共有し、周波数誤差推定結果と伝搬遅延推定結果と、フレーム送信間隔と、隣接衛星受信局の位置関係に基づいて、該当端末から次に送信されるデータフレームが同一の衛星受信局で受信可能か否かを判定する。 In short, in the method of the first embodiment, each satellite receiving station shares frame reception information including the frequency error estimation result and propagation delay estimation result of the frame received from the terminal, and determines whether the next data frame transmitted from the terminal can be received by the same satellite receiving station based on the frequency error estimation result, propagation delay estimation result, frame transmission interval, and the positional relationship of adjacent satellite receiving stations.

第1の実施例によれば、衛星受信局が同一軌道上の後続の衛星受信局にフレーム受信情報を送信することで、端末が頻繁に通知フレームを送信しなくても、端末が次にデータフレームを送信するときに、その端末が位置する場所を受信可能範囲とする衛星受信局がその端末からのデータフレームを受信し復調することを可能にすることができる。 According to the first embodiment, by a satellite receiving station transmitting frame reception information to a subsequent satellite receiving station in the same orbit, even if the terminal does not transmit notification frames frequently, it is possible for a satellite receiving station that has a reception range covering the location where the terminal is located to receive and demodulate the data frame from the terminal the next time the terminal transmits a data frame.

D.第2の実施例
上記第1の実施例では、衛星受信局間で、端末から受信したフレームの周波数誤差推定結果と伝搬遅延推定結果を通知して、該当端末から送信されるデータフレームが同一の衛星受信局で受信可能か否かを判定する方法について説明した。これに対し、第2の実施例では、端末がGPS受信機を搭載している場合に、衛星受信局間で端末の位置座標(緯度・経度)を通知することで、該当端末から送信されるデータフレームが同一の衛星受信局で受信可能か否かを判定する方法について説明する。
D. Second Embodiment In the first embodiment, a method was described in which satellite receiving stations notify each other of the frequency error estimation result and propagation delay estimation result of a frame received from a terminal to determine whether a data frame transmitted from the terminal can be received by the same satellite receiving station. In contrast, in the second embodiment, a method is described in which, when the terminal is equipped with a GPS receiver, satellite receiving stations notify each other of the terminal's position coordinates (latitude and longitude) to determine whether a data frame transmitted from the terminal can be received by the same satellite receiving station.

D-1.フレーム構成例
図17には、端末の位置座標を通知する場合のフレーム受信情報フレームのデータ部分のフレーム構成例を示している。データ部分以外のフォーマットは、使用する通信方式に応じたものとする。上述したように、フレーム受信情報フレームは、衛星受信局が端末から受信したフレームに関するフレーム受信情報を、同じ衛星軌道上の後続の衛星受信局に通知するフレームである。
D-1. Frame Configuration Example Figure 17 shows an example of the frame configuration of the data portion of the frame reception information frame when notifying the terminal's position coordinates. The format of the portion other than the data portion depends on the communication method used. As described above, the frame reception information frame is a frame that notifies a subsequent satellite receiving station on the same satellite orbit of frame reception information regarding a frame received by a satellite receiving station from a terminal.

nSTAフィールドには、データ部分に格納されているフレーム受信情報(Frame Rx Info)の個数が格納される。nSTAフィールドの後に、nSTAフィールドに記載された個数分のFrame Rx Infoフィールドが続く。各Frame Rx Infoフィールドには各端末から受信したフレームに関するフレーム受信情報が格納される。図17に示すフレーム構成例では、nSTAフィールドには値nを示す情報が格納され、n個のFrame Rx Infoフィールドが格納されている。 The nSTA field stores the number of frame reception information (Frame Rx Info) stored in the data portion. The nSTA field is followed by the same number of Frame Rx Info fields as listed in the nSTA field. Each Frame Rx Info field stores frame reception information regarding frames received from each terminal. In the frame configuration example shown in Figure 17, the nSTA field stores information indicating the value n, and n Frame Rx Info fields are stored.

各Frame Rx Infoフィールドは、IDフィールドと、Ftypeフィールドと、Longitudeフィールドと、Latitudeフィールドと、Frame Rx Timeフィールドと、Data Tx Intervalフィールドと、Next Data Tx Intervalフィールドをそれぞれ含む。 Each Frame Rx Info field includes an ID field, an Ftype field, a Longitude field, a Latency field, a Frame Rx Time field, a Data Tx Interval field, and a Next Data Tx Interval field.

IDフィールドには、受信したフレームの送信元の端末のID(端末ID)が格納される。Ftypeフィールドには、受信したフレームの種類を示す値が格納される。具体的には、Ftypeフィールドに格納された値が0のときには通知フレームを示し、1のときにはデータフレームを示す。Longitudeフィールドには、端末が位置する緯度が格納される。Latitudeフィールドには、端末が位置する経度が格納される。Frame Rx Timeフィールドには、端末からフレームを受信した時刻が格納される。Data Tx Intervalフィールドには、データフレーム送信間隔が格納される。Next Data Tx Intervalフィールドには次のデータフレームが送信されるまでの時間が格納される。Ftypeが0、つまり通知フレームを受信したときのみ、Next Data Tx Intervalフィールドが付加される。 The ID field stores the ID (terminal ID) of the terminal that sent the received frame. The Ftype field stores a value indicating the type of frame received. Specifically, a value of 0 stored in the Ftype field indicates a notification frame, and a value of 1 indicates a data frame. The Longitude field stores the latitude at which the terminal is located. The Latitude field stores the longitude at which the terminal is located. The Frame Rx Time field stores the time at which the frame was received from the terminal. The Data Tx Interval field stores the data frame transmission interval. The Next Data Tx Interval field stores the time until the next data frame is transmitted. The Next Data Tx Interval field is only added when Ftype is 0, i.e., when a notification frame has been received.

D-2.フレーム受信情報フレームの受信動作
図18には、衛星受信局がフレーム受信情報フレームを受信するための処理手順をフローチャートの形式で示している。
D-2 Receiving Operation of Frame Reception Information Frame Fig. 18 shows in the form of a flowchart the processing procedure for the satellite receiving station to receive the frame reception information frame.

まず、衛星受信局は、フレーム受信情報フレームを受信したか否かを判定する(ステップS1801)。そして、衛星受信局は、フレーム受信情報フレームを受信したときには(ステップS1801のYes)、その受信フレームを復調処理して(ステップS1802)、復調処理に成功したか否かを判定する(ステップS1803)。First, the satellite receiving station determines whether or not it has received a frame reception information frame (step S1801). Then, when the satellite receiving station receives a frame reception information frame (Yes in step S1801), it demodulates the received frame (step S1802) and determines whether or not the demodulation process was successful (step S1803).

衛星受信局は、フレーム受信情報フレームの復調処理に成功した場合には(ステップS1803のYes)、そのフレーム受信情報フレームに格納されているフレーム受信情報数を示すnSTAを取得して(ステップS1804)、フレーム受信情報数だけ、以降の各フレーム受信情報(Frame Rx Info)の処理を繰り返し実行する。 If the satellite receiving station successfully demodulates the frame reception information frame (Yes in step S1803), it acquires nSTA, which indicates the number of frame reception information stored in the frame reception information frame (step S1804), and repeatedly processes each subsequent frame reception information (Frame Rx Info) for the number of frame reception information pieces.

まず、端末の位置座標とその端末からのフレーム受信時刻から、通知フレーム又はデータフレームが同一の衛星受信局で受信可能な残時間を推定する(ステップS1805)。 First, the remaining time during which the notification frame or data frame can be received by the same satellite receiving station is estimated from the terminal's location coordinates and the time the frame was received from that terminal (step S1805).

次いで、ステップS1805で推定した受信可能残時間とデータ送信間隔に基づいて、次に該当端末から送信されるデータフレームが同一の衛星受信局で受信可能か否かを判定する(ステップS1806)。ここで、データ送信間隔には、Ftypeが0すなわち受信フレームが通知フレームだった場合にはNext Data Tx Intervalフィールドに格納されている値を使用し、Ftypeが1すなわち受信フレームがデータフレームだった場合にはData Tx Intervalフィールドに格納されている値を使用する。 Next, based on the remaining reception time and data transmission interval estimated in step S1805, it is determined whether the next data frame transmitted from the terminal in question can be received by the same satellite receiving station (step S1806). Here, for the data transmission interval, if Ftype is 0, i.e., the received frame is a notification frame, the value stored in the Next Data Tx Interval field is used; if Ftype is 1, i.e., the received frame is a data frame, the value stored in the Data Tx Interval field is used.

そして、次に該当端末から送信されるデータフレームが同一の衛星受信局で受信可能である場合には(ステップS1806のYes)、衛星受信局は、ステップS1805に戻って、次のフレーム受信情報(Frame Rx Info)の処理を繰り返し実行する。 If the next data frame transmitted from the terminal can be received by the same satellite receiving station (Yes in step S1806), the satellite receiving station returns to step S1805 and repeats the processing of the next frame reception information (Frame Rx Info).

一方、次に該当端末から送信されるデータフレームが同一の衛星受信局で受信不可能な場合には(ステップS1806のNo)、衛星受信局は、当該フレーム受信情報(Frame Rx Info)に格納されている端末ID、データ送信間隔を自身の受信対象端末リストに登録した後(ステップS1807)、ステップS1805に戻って、次のフレーム受信情報(Frame Rx Info)の処理を繰り返し実行する。 On the other hand, if the next data frame transmitted from the terminal in question cannot be received by the same satellite receiving station (No in step S1806), the satellite receiving station registers the terminal ID and data transmission interval stored in the frame reception information (Frame Rx Info) in its own list of target terminals (step S1807), then returns to step S1805 and repeats the processing of the next frame reception information (Frame Rx Info).

衛星受信局は、LPWAで受信したデータを地上に送信するため、衛星通信で地上局と通信を行う必要がある。そのため、一般的に衛星受信局はGPSなどで自身の位置座標を把握している。 To transmit the data received by the LPWA to the ground, the satellite receiving station must communicate with the ground station via satellite communications. For this reason, the satellite receiving station generally knows its own location coordinates using GPS or other means.

また、衛星コンステレーションを構築する場合、同一衛星軌道上を周回する衛星受信局の情報を保持している。例えば、衛星軌道上の前方の衛星とは6分間隔で地上の同一点を通過する、といった情報を持っているとする。 In addition, when constructing a satellite constellation, information on satellite receiving stations orbiting in the same satellite orbit is stored. For example, suppose the information is such that a satellite in front of it passes the same point on Earth every six minutes.

具体的には、フレーム受信情報フレームを受信した時刻が12:00、端末がデータフレームで通知した位置情報が受信可能範囲になる時刻12:05、フレーム受信時刻が11:58の場合、通知フレーム又はデータフレームを受信した衛星受信局での受信可能残時間は7分となる。データ送信間隔が3分の場合、次のデータフレームは同一受信局で受信可能である。 Specifically, if the time the frame reception information frame is received is 12:00, the time the location information notified by the terminal in the data frame becomes within reception range is 12:05, and the frame is received at 11:58, the remaining reception time at the satellite receiving station that received the notification frame or data frame is 7 minutes. If the data transmission interval is 3 minutes, the next data frame can be received by the same receiving station.

一方、フレーム受信情報フレームを受信した時刻が12:00、端末がデータフレームで通知した位置情報が受信可能範囲になる時刻12:01、フレーム受信時刻が11:59の場合、通知フレーム又はデータフレームを受信した衛星受信局での受信可能残時間は2分となる。データ送信間隔が3分の場合、次のデータフレームは同一受信局で受信不可能である。 On the other hand, if the time the frame reception information frame was received was 12:00, the time the location information notified by the terminal in the data frame became within reception range was 12:01, and the frame was received at 11:59, the remaining reception time at the satellite receiving station that received the notification frame or data frame would be 2 minutes. If the data transmission interval was 3 minutes, the next data frame would not be receivable at the same receiving station.

このように、低軌道衛星は衛星軌道上を一方向に進み、またコンステレーションによって各衛星受信局の位置関係が把握可能であることを考慮すると、端末が通知する位置情報とフレームを受信した時刻から、フレームを受信した受信局で受信可能な残り時間を推定することが可能である。 As such, considering that low-orbit satellites move in one direction in their satellite orbits and that the relative positions of each satellite receiving station can be determined using the constellation, it is possible to estimate the remaining reception time at the receiving station that received the frame from the location information notified by the terminal and the time the frame was received.

E.第3の実施例
第1の実施例(図9に示した通信シーケンス例)では、衛星受信局701は、端末801が位置する場所が自身の受信可能範囲711を通り過ぎた後も、端末801を自身の受信対象端末リストに登録したままであり、端末801からのデータフレームに対して不要な受信・復調処理を実行してしまう。これに対し、第3の実施例では、衛星受信局が、自身の受信可能範囲から通り過ぎた端末に対して不要な受信・復調処理を実行しないようにする方法について説明する。
E. Third Embodiment In the first embodiment (the example of the communication sequence shown in FIG. 9 ), satellite receiving station 701 keeps terminal 801 registered in its list of target terminals even after terminal 801 has passed its own reception range 711, and performs unnecessary reception and demodulation processing on data frames from terminal 801. In contrast, in the third embodiment, a method will be described in which the satellite receiving station does not perform unnecessary reception and demodulation processing on terminals that have passed through its own reception range.

E-1.通信シーケンス例
図19には、第3の実施例に係る方法を適用する場合の衛星受信局701及び衛星受信局702と端末801間の通信シーケンス例を示している。衛星受信局701と衛星受信局702は、それぞれ衛星軌道上を毎秒数kmの速さで移動し続けているので、端末801が位置する場所が衛星受信局701の受信可能範囲711となる時間帯と、衛星受信局701の受信可能範囲711から外れて衛星受信局702の受信可能範囲712となる時間帯がある。
19 shows an example of a communication sequence between satellite receiving station 701, satellite receiving station 702, and terminal 801 when the method according to the third embodiment is applied. Satellite receiving station 701 and satellite receiving station 702 continue to move on their respective satellite orbits at a speed of several kilometers per second, so there are time periods when the location of terminal 801 is within the receivable range 711 of satellite receiving station 701, and time periods when the location is outside the receivable range 711 of satellite receiving station 701 and within the receivable range 712 of satellite receiving station 702.

まず、端末801は、自身のIDを通知するため、通知フレームを送信(ブロードキャスト)する(SEQ1901)。端末801は、通知フレームの送信には、あらかじめシステム内で通知フレーム送信用に割り当てられている無線リソース(時刻・周波数)を用いる。 First, terminal 801 transmits (broadcasts) a notification frame to notify its own ID (SEQ1901). To transmit the notification frame, terminal 801 uses radio resources (time and frequency) that have been allocated in advance within the system for transmitting notification frames.

この時点で、端末801は衛星受信局701の受信可能範囲711にいる。したがって、衛星受信局701は、通知フレーム送信用の無線リソースに対して、通知フレームの受信及び復調処理を実行して(SEQ1911)、通知フレームから取得したIDを受信対象端末リストに登録する(SE1912)。そして、衛星受信局701は、端末801から受信した通知フレームに関するフレーム受信情報を、同じ衛星軌道上の後続に位置する衛星受信局702に送信する(SEQ1913)。フレーム受信情報は、通知フレームの送信元の端末ID、データ送信間隔、該当端末の位置座標、通知フレームの受信時刻を含む。衛星受信局701は、図13に示した処理手順に従って、通知フレームの受信・復調、及び通知フレームの送信処理を行う。 At this point, terminal 801 is within the reception range 711 of satellite receiving station 701. Therefore, satellite receiving station 701 receives and demodulates the notification frame using the radio resources for transmitting the notification frame (SEQ1911), and registers the ID obtained from the notification frame in the list of target terminals (SE1912). Then, satellite receiving station 701 transmits frame reception information regarding the notification frame received from terminal 801 to satellite receiving station 702, which is located subsequent to it on the same satellite orbit (SEQ1913). The frame reception information includes the terminal ID of the sender of the notification frame, the data transmission interval, the position coordinates of the terminal in question, and the reception time of the notification frame. Satellite receiving station 701 receives and demodulates the notification frame and transmits the notification frame according to the processing procedure shown in FIG. 13.

一方、端末801からの通知フレームは衛星受信局702には届かないので、衛星受信局702は、端末801のIDを受信対象端末リストに登録しない。また、衛星受信局702は、同じ衛星軌道上の前方に位置する衛星受信局701からのフレーム受信情報フレームを受信処理して、端末801を自身の受信対象端末リストに登録すべきか否かを判定する(SEQ1921)。衛星受信局がフレーム受信情報フレームを受信する処理手順については後述する(図21を参照のこと)。ここでは、衛星受信局702は、周波数誤差推定結果と伝搬遅延推定結果に基づいて推定した受信可能残時間とデータ送信間隔から、端末801から次に送信されるデータフレームが受信不可能であると判定して、端末801を自身の受信対象端末リストに登録しない。 On the other hand, since the notification frame from terminal 801 does not reach satellite receiving station 702, satellite receiving station 702 does not register the ID of terminal 801 in its list of target receiving terminals. Satellite receiving station 702 also receives and processes the frame reception information frame from satellite receiving station 701, which is located ahead on the same satellite orbit, and determines whether or not to register terminal 801 in its list of target receiving terminals (SEQ 1921). The processing procedure for a satellite receiving station to receive a frame reception information frame will be described later (see Figure 21). Here, satellite receiving station 702 determines that it cannot receive the next data frame transmitted from terminal 801 based on the remaining receivable time and data transmission interval estimated based on the frequency error estimation result and propagation delay estimation result, and therefore does not register terminal 801 in its list of target receiving terminals.

次いで、端末801は、あらかじめシステム内で決められた規則1~4に基づいて、自分のIDからデータフレームを送信する無線リソース(時刻・周波数)及びデータフレーム生成に必要な符号を算出して、データフレームを生成し送信(ブロードキャスト)する(SEQ1902)。 Next, based on rules 1 to 4 previously determined within the system, terminal 801 calculates the radio resources (time and frequency) for transmitting the data frame from its own ID and the code required to generate the data frame, and generates and transmits (broadcasts) the data frame (SEQ 1902).

衛星受信局701は、受信対象端末リストに登録されているIDを用いて、端末801と同じ規則1~4に基づいて、端末のIDから端末801がデータフレームを送信する無線リソース(時刻・周波数)及びデータフレームの復調に必要な符号を算出して、データフレームを受信し復調する(SEQ1914)。そして、衛星受信局701は、端末801から受信したデータフレームに関するフレーム受信情報を、同じ衛星軌道上の後続に位置する衛星受信局702に送信する(SEQ1915)。衛星受信局701は、図14に示した処理手順に従って、データフレームの受信・復調、及び通知フレームの送信処理を行う。 The satellite receiving station 701 uses the ID registered in the list of target receiving terminals to calculate the radio resources (time and frequency) for terminal 801 to transmit the data frame and the code required to demodulate the data frame from the terminal's ID, based on the same rules 1 to 4 as terminal 801, and receives and demodulates the data frame (SEQ 1914). Then, the satellite receiving station 701 transmits frame reception information regarding the data frame received from terminal 801 to the satellite receiving station 702, which is located subsequent to it on the same satellite orbit (SEQ 1915). The satellite receiving station 701 receives and demodulates the data frame and transmits the notification frame according to the processing procedure shown in FIG. 14.

衛星受信局702は、同じ衛星軌道上の前方に位置する衛星受信局701からのフレーム受信情報フレームを受信処理して、端末801を自身の受信対象端末リストに登録すべきか否かを判定する(SEQ1922)。衛星受信局がフレーム受信情報フレームを受信する処理手順については後述する(図21を参照のこと)。ここでは、衛星受信局702は、周波数誤差推定結果と伝搬遅延推定結果に基づいて推定した受信可能残時間とデータ送信間隔から、端末801から次に送信されるデータフレームが衛星受信局702で受信可能であると判定して、端末801を受信対象端末リストに登録する(SEQ1923)。 The satellite receiving station 702 receives and processes the frame reception information frame from the satellite receiving station 701, which is located ahead on the same satellite orbit, and determines whether or not to register the terminal 801 in its list of target receiving terminals (SEQ 1922). The processing procedure for the satellite receiving station to receive the frame reception information frame will be described later (see Figure 21). Here, the satellite receiving station 702 determines that the next data frame transmitted from the terminal 801 can be received by the satellite receiving station 702 based on the remaining receivable time and data transmission interval estimated based on the frequency error estimation result and the propagation delay estimation result, and registers the terminal 801 in its list of target receiving terminals (SEQ 1923).

そして、衛星受信局702は、同じ衛星軌道上の前方に位置する衛星受信局701に対して、受信対象端末リスト登録通知フレームを送信して、端末801を受信対象端末リストに登録したことを通知する(SEQ1924)。衛星受信局701は、衛星受信局702から受信対象端末リスト登録通知フレームを受信すると、自身の受信対象端末リストから端末801のエントリを削除する(SEQ1916)。 Then, satellite receiving station 702 transmits a target terminal list registration notification frame to satellite receiving station 701, which is located ahead on the same satellite orbit, to notify it that terminal 801 has been registered in the target terminal list (SEQ 1924). Upon receiving the target terminal list registration notification frame from satellite receiving station 702, satellite receiving station 701 deletes the entry for terminal 801 from its own target terminal list (SEQ 1916).

さらに、端末801は、あらかじめシステム内で決められた規則1~4に基づいて、自分のIDから次のデータフレームを送信する無線リソース(時刻・周波数)及びデータフレーム生成に必要な符号を算出して、次のデータフレームを生成し送信(ブロードキャスト)する(SEQ1903)。 Furthermore, based on rules 1 to 4 predetermined within the system, terminal 801 calculates the radio resources (time and frequency) for transmitting the next data frame from its own ID and the code required to generate the data frame, and generates and transmits (broadcasts) the next data frame (SEQ 1903).

この時点で、端末801が位置する場所は衛星受信局701の受信可能範囲711の外となっている。衛星受信局701は、既に端末801を自身の受信対象端末リストから削除しているので、端末801からのデータフレームに対して不要な受信・復調処理を行わない。 At this point, terminal 801 is located outside the reception range 711 of satellite receiving station 701. Since satellite receiving station 701 has already removed terminal 801 from its list of target terminals for reception, it does not perform unnecessary reception and demodulation processing on the data frame from terminal 801.

また、衛星受信局702は、衛星受信局701から受信したフレーム受信情報に基づいて端末801のIDを自身の受信対象端末リストに登録しているので、端末801と同じ規則1~4に基づいて、端末のIDから端末801がデータフレームを送信する無線リソース(時刻・周波数)及びデータフレームの復調に必要な符号を算出して、データフレームの受信及び復調処理を試み、復調に成功する(SEQ1925)。 In addition, satellite receiving station 702 registers terminal 801's ID in its list of target receiving terminals based on the frame reception information received from satellite receiving station 701, and therefore, based on the same rules 1 to 4 as terminal 801, calculates the radio resources (time and frequency) from which terminal 801 will transmit the data frame and the code required to demodulate the data frame from the terminal's ID, and attempts to receive and demodulate the data frame, successfully completing the demodulation (SEQ 1925).

図19に示した通信シーケンス例によれば、衛星受信局701は、同じ衛星軌道上の後続の衛星受信局702からの通知により、端末801が自身の受信可能範囲711から通り過ぎた後に不要な受信・復調処理を実行しないようにすることができる。 According to the example communication sequence shown in Figure 19, the satellite receiving station 701 can prevent unnecessary reception and demodulation processing from being performed after the terminal 801 has passed out of its reception range 711 by receiving notification from a subsequent satellite receiving station 702 on the same satellite orbit.

E-2.フレーム構成例
図20には、受信対象端末リスト登録通知フレームのデータ部分のフレーム構成例を示している。データ部分以外のフォーマットは、使用する通信方式に応じたものとする。図19に示したように、受信対象端末リスト登録通知フレームは、衛星受信局が、同じ衛星軌道上の前方の衛星受信局から受信したフレーム受信情報に基づいて端末を自身の受信対象端末リストに登録したことを通知するフレームである。
E-2. Frame Configuration Example Fig. 20 shows an example of the frame configuration of the data portion of the target terminal list registration notification frame. The format other than the data portion depends on the communication method used. As shown in Fig. 19, the target terminal list registration notification frame is a frame that notifies a satellite receiving station that it has registered a terminal in its own target terminal list based on frame reception information received from a satellite receiving station ahead on the same satellite orbit.

nSTAフィールドには、データ部分に格納されている端末ID(STA Rx ID)の個数が格納される。nSTAフィールドの後に、nSTAフィールドに記載された個数分のSTA IDフィールドが続く。各STA IDフィールドには、受信対象端末リストに登録した端末IDの情報が格納される。 The nSTA field stores the number of terminal IDs (STA Rx IDs) stored in the data section. The nSTA field is followed by the same number of STA ID fields as listed in the nSTA field. Each STA ID field stores information about the terminal ID registered in the target terminal list.

E-3.衛星受信局の処理動作
図21には、衛星受信局がフレーム受信情報フレームを受信するための処理手順をフローチャートの形式で示している。
E-3 Processing Operation of Satellite Receiving Station Figure 21 shows in the form of a flowchart the processing procedure for the satellite receiving station to receive the frame reception information frame.

まず、衛星受信局は、フレーム受信情報フレームを受信したか否かを判定する(ステップS2101)。そして、衛星受信局は、フレーム受信情報フレームを受信したときには(ステップS2101のYes)、その受信フレームを復調処理して(ステップS2102)、復調処理に成功したか否かを判定する(ステップS2103)。First, the satellite receiving station determines whether or not it has received a frame reception information frame (step S2101). Then, when it receives a frame reception information frame (Yes in step S2101), it demodulates the received frame (step S2102) and determines whether or not the demodulation process was successful (step S2103).

衛星受信局は、フレーム受信情報フレームの復調処理に成功した場合には(ステップS2103のYes)、そのフレーム受信情報フレームに格納されているフレーム受信情報数を示すnSTAを取得して(ステップS2104)、フレーム受信情報数だけ、以降の各フレーム受信情報(Frame Rx Info)の処理を繰り返し実行する。 If the satellite receiving station successfully demodulates the frame reception information frame (Yes in step S2103), it acquires nSTA, which indicates the number of frame reception information stored in the frame reception information frame (step S2104), and repeatedly processes each subsequent frame reception information (Frame Rx Info) for the number of frame reception information pieces.

まず、周波数誤差推定結果(Freq.Eror)と伝搬遅延推定結果(Propagation Delay)から、通知フレーム又はデータフレームが同一の衛星受信局で受信可能な残時間を推定する(ステップS2105)。 First, the remaining time during which the notification frame or data frame can be received at the same satellite receiving station is estimated from the frequency error estimation result (Freq. Error) and the propagation delay estimation result (Propagation Delay) (step S2105).

次いで、ステップS2105で推定した受信可能残時間とデータ送信間隔に基づいて、次に該当端末から送信されるデータフレームが同一の衛星受信局で受信可能か否かを判定する(ステップS2106)。ここで、データ送信間隔には、Ftypeが0すなわち受信フレームが通知フレームだった場合にはNext Data Tx Intervalフィールドに格納されている値を使用し、Ftypeが1すなわち受信フレームがデータフレームだった場合にはData Tx Intervalフィールドに格納されている値を使用する。 Next, based on the remaining reception time and data transmission interval estimated in step S2105, it is determined whether the next data frame transmitted from the terminal in question can be received by the same satellite receiving station (step S2106). Here, for the data transmission interval, if Ftype is 0, i.e., the received frame is a notification frame, the value stored in the Next Data Tx Interval field is used; if Ftype is 1, i.e., the received frame is a data frame, the value stored in the Data Tx Interval field is used.

そして、次に該当端末から送信されるデータフレームが同一の衛星受信局で受信可能である場合には(ステップS2106のYes)、衛星受信局は、ステップS2105に戻って、次のフレーム受信情報(Frame Rx Info)の処理を繰り返し実行する。 If the next data frame transmitted from the terminal can be received by the same satellite receiving station (Yes in step S2106), the satellite receiving station returns to step S2105 and repeats the processing of the next frame reception information (Frame Rx Info).

一方、次に該当端末から送信されるデータフレームが同一の衛星受信局で受信不可能な場合には(ステップS2106のNo)、衛星受信局は、当該フレーム受信情報(Frame Rx Info)に格納されている端末ID、データ送信間隔を自身の受信対象端末リストに登録し(ステップS2107)、次いで受信対象端末リスト登録通知フレーム(図20を参照のこと)に該当端末の端末IDを追加した後(ステップS2108)、ステップS2105に戻って、次のフレーム受信情報(Frame Rx Info)の処理を繰り返し実行する。 On the other hand, if the next data frame transmitted from the terminal in question cannot be received by the same satellite receiving station (No in step S2106), the satellite receiving station registers the terminal ID and data transmission interval stored in the frame reception information (Frame Rx Info) in its own list of target receiving terminals (step S2107), then adds the terminal ID of the terminal in question to the target receiving terminal list registration notification frame (see Figure 20) (step S2108), returns to step S2105, and repeats the processing of the next frame reception information (Frame Rx Info).

ステップS2101で受信したフレーム受信情報フレームに格納されているnSTA個のすべてのフレーム受信情報に対して処理を完了すると、衛星受信局は、受信対象端末リスト登録通知フレームを送信する必要があるか否かを判定する(ステップS2109)。そして、受信対象端末リスト登録通知フレームを送信する必要がある場合には(ステップS2109のYes)、衛星受信局は、格納されている受信対象端末リスト登録IDの個数をnSTAに格納して、受信対象端末リスト登録通知フレームを送信する(ステップS2110)。 When processing has been completed for all nSTA frame reception information stored in the frame reception information frame received in step S2101, the satellite receiving station determines whether it is necessary to transmit a target terminal list registration notification frame (step S2109). If it is necessary to transmit a target terminal list registration notification frame (Yes in step S2109), the satellite receiving station stores the number of stored target terminal list registration IDs in nSTA and transmits the target terminal list registration notification frame (step S2110).

図22には、衛星受信局が受信対象端末リスト登録通知フレームを受信するための処理手順をフローチャートの形式で示している。 Figure 22 shows in flowchart form the processing procedure for a satellite receiving station to receive a target terminal list registration notification frame.

まず、衛星受信局は、受信対象端末リスト登録通知フレームを受信したか否かを判定する(ステップS2201)。そして、衛星受信局は、受信対象端末リスト登録通知フレームを受信したときには(ステップS2201のYes)、その受信フレームを復調処理して(ステップS2202)、復調処理に成功したか否かを判定する(ステップS2203)。First, the satellite receiving station determines whether it has received a target terminal list registration notification frame (step S2201). When the satellite receiving station receives a target terminal list registration notification frame (Yes in step S2201), it demodulates the received frame (step S2202) and determines whether the demodulation was successful (step S2203).

衛星受信局は、受信対象端末リスト登録通知フレームの復調処理に成功した場合には(ステップS2203のYes)、その受信対象端末リスト登録通知フレームに格納されているSTA IDフィールドの個数を示すnSTAを取得して(ステップS2204)、nSTA数だけ、以降の各STA IDフィールドの処理を繰り返し実行する。この繰り返し処理では、受信対象端末リスト登録通知フレームに格納された端末IDのエントリを自身の受信対象端末リストから削除する(ステッS2205)。If the satellite receiving station successfully demodulates the target terminal list registration notification frame (Yes in step S2203), it acquires nSTA, which indicates the number of STA ID fields stored in the target terminal list registration notification frame (step S2204), and repeatedly processes each subsequent STA ID field the number of times equal to nSTA. During this repeated process, it deletes the entry for the terminal ID stored in the target terminal list registration notification frame from its own target terminal list (step S2205).

衛星受信局は、図22に示した処理手順に従って受信対象端末リスト登録通知フレームを処理することによって、同じ衛星軌道上の後続の衛星受信局で新たに受信対象となった端末を、自身の受信対象端末リストから削除することができる。 By processing the target terminal list registration notification frame according to the processing procedure shown in Figure 22, a satellite receiving station can delete from its own target terminal list a terminal that has become a new target for reception at a subsequent satellite receiving station in the same satellite orbit.

したがって、第3の実施例に係る通信シーケンスによれば、衛星受信局は、自身の受信可能範囲を通り過ぎた端末に対する不要な受信・復調処理を実行しないようにすることができる。 Therefore, according to the communication sequence of the third embodiment, the satellite receiving station can avoid performing unnecessary reception and demodulation processing for terminals that have passed through its reception range.

F.第4の実施例
上述した第1の実施例では、ある衛星受信局の受信対象となっている端末が次にデータフレームを送信するときには、その端末が位置する場所が自身又は同じ衛星軌道上で次の周回順となる衛星受信局の受信可能範囲になることを前提としている(例えば、図9に示した通信シーケンス例を参照のこと)。
F. Fourth Embodiment In the first embodiment described above, it is assumed that when a terminal currently receiving data from a certain satellite receiving station transmits a data frame next, the location of the terminal will be within the receivable range of the terminal itself or the next satellite receiving station in the same satellite orbit (see, for example, the example communication sequence shown in FIG. 9).

しかしながら、端末のデータ送信間隔が数時間など長い場合、その端末が次にデータフレームを送信するときには、その端末を受信対象とする衛星受信局より同じ衛星軌道上で数個(2個以上)後方の衛星受信局の受信可能範囲に移動していることも想定される。 However, if the data transmission interval of a terminal is long, such as several hours, it is possible that when the terminal next transmits a data frame, it will have moved into the reception range of a satellite receiving station several (two or more) behind the satellite receiving station that is the target of reception on the same satellite orbit.

そこで、第4の実施例では、端末のデータ送信間隔において同じ衛星軌道上で数個(2個以上)先の衛星受信局の受信可能範囲に移動している場合であっても、適切な衛星受信局がデータフレームを受信できる方法について説明する。 Therefore, in the fourth embodiment, we describe a method that allows the appropriate satellite receiving station to receive the data frame even if the terminal moves within the reception range of several (two or more) satellite receiving stations on the same satellite orbit during the terminal's data transmission interval.

F-1.通信シーケンス例
図23には、第4の実施例に係る方法を適用する場合の衛星受信局701~703と端末801間の通信シーケンス例を示している。衛星受信局701~703は、それぞれ衛星軌道上を毎秒数kmの速さで移動し続けているので、端末801が位置する場所が衛星受信局701の受信可能範囲711となる時間帯と、衛星受信局701の受信可能範囲711から外れて衛星受信局702の受信可能範囲712となる時間帯と、衛星受信局702の受信可能範囲712から外れて衛星受信局703の受信可能範囲713となる時間帯がある。
F-1. Example of a communication sequence Figure 23 shows an example of a communication sequence between satellite receiving stations 701 to 703 and terminal 801 when the method according to the fourth embodiment is applied. Since satellite receiving stations 701 to 703 each continue to move on their satellite orbits at a speed of several kilometers per second, there are time periods when the location of terminal 801 is within the receivable range 711 of satellite receiving station 701, time periods when the location is outside the receivable range 711 of satellite receiving station 701 and within the receivable range 712 of satellite receiving station 702, and time periods when the location is outside the receivable range 712 of satellite receiving station 702 and within the receivable range 713 of satellite receiving station 703.

端末801は、あらかじめシステム内で決められた規則1~4に基づいて、自分のIDからデータフレームを送信する無線リソース(時刻・周波数)及びデータフレーム生成に必要な符号を算出して、データフレームを生成し送信(ブロードキャスト)する(SEQ2301)。 Based on rules 1 to 4 previously determined within the system, terminal 801 calculates the radio resources (time and frequency) for transmitting the data frame from its own ID and the code required to generate the data frame, and then generates and transmits (broadcasts) the data frame (SEQ2301).

端末801は衛星受信局701の受信可能範囲711にいて、衛星受信局701は自身の受信対象端末リストに端末801を登録しているとする。したがって、衛星受信局701は、受信対象端末リストに登録されているIDを用いて、端末801と同じ規則1~4に基づいて、端末のIDから端末801がデータフレームを送信する無線リソース(時刻・周波数)及びデータフレームの復調に必要な符号を算出して、データフレームを受信し復調する(SEQ2311)。ここでは、衛星受信局701はデータフレームの受信及び復調に成功したとする。 Let us assume that terminal 801 is within the reception range 711 of satellite receiving station 701, and that satellite receiving station 701 has registered terminal 801 in its list of target receiving terminals. Therefore, using the ID registered in its list of target receiving terminals, satellite receiving station 701 calculates, based on the same rules 1 to 4 as terminal 801, the radio resources (time and frequency) with which terminal 801 will transmit the data frame and the code required to demodulate the data frame from the terminal's ID, and receives and demodulates the data frame (SEQ 2311). Here, we assume that satellite receiving station 701 successfully receives and demodulates the data frame.

そして、衛星受信局701は、端末801から受信したデータフレームに関するフレーム受信情報を、同じ衛星軌道上の後続に位置する衛星受信局702に送信する(SEQ2312)。フレーム受信情報は、データフレームを受信した端末ID、周波数誤差推定結果、伝搬遅延推定結果、受信した衛星受信局IDなどの情報を含む。 Then, the satellite receiving station 701 transmits frame reception information regarding the data frame received from the terminal 801 to the satellite receiving station 702 located subsequent to it on the same satellite orbit (SEQ2312). The frame reception information includes information such as the terminal ID that received the data frame, the frequency error estimation result, the propagation delay estimation result, and the ID of the receiving satellite receiving station.

衛星受信局702は、同じ衛星軌道上の前方に位置する衛星受信局701からのフレーム受信情報フレームを受信処理して、端末801を自身の受信対象端末リストに登録すべきか否かを判定する(SEQ2321)。ここでは、衛星受信局702は、周波数誤差推定結果と伝搬遅延推定結果に基づいて推定した受信可能残時間とデータ送信間隔から、端末801から次に送信されるデータフレームが受信不可能であると判定して、端末801を自身の受信対象端末リストに登録しない。 Satellite receiving station 702 receives and processes the frame reception information frame from satellite receiving station 701, which is located ahead on the same satellite orbit, and determines whether or not to register terminal 801 in its list of target receiving terminals (SEQ 2321). Here, satellite receiving station 702 determines that it cannot receive the next data frame transmitted from terminal 801 based on the remaining receivable time and data transmission interval estimated based on the frequency error estimation result and propagation delay estimation result, and does not register terminal 801 in its list of target receiving terminals.

次いで、衛星受信局702は、受信したフレーム受信情報に基づいて、同じ衛星軌道上の後続に位置する衛星受信局703にこのフレーム受信情報を送信すべきか否かを判定する(SEQ2322)。そして、衛星受信局702は、判定結果に基づいて、フレーム受信情報を衛星受信局703に送信する(SEQ2323)。 Next, based on the received frame reception information, satellite receiving station 702 determines whether or not to transmit this frame reception information to satellite receiving station 703, which is located subsequent to it on the same satellite orbit (SEQ 2322). Then, based on the determination result, satellite receiving station 702 transmits the frame reception information to satellite receiving station 703 (SEQ 2323).

衛星受信局703は、同じ衛星軌道上の前方に位置する衛星受信局702からのフレーム受信情報フレームを受信処理して、端末801を自身の受信対象端末リストに登録すべきか否かを判定する(SEQ2331)。ここでは、衛星受信局703は、周波数誤差推定結果と伝搬遅延推定結果に基づいて推定した受信可能残時間とデータ送信間隔から、端末801から次に送信されるデータフレームが衛星受信局703で受信可能であると判定して、端末801を受信対象端末リストに登録する(SEQ2332)。 Satellite receiving station 703 receives and processes the frame reception information frame from satellite receiving station 702, which is located ahead on the same satellite orbit, and determines whether or not to register terminal 801 in its list of target receiving terminals (SEQ2331). Here, satellite receiving station 703 determines, based on the remaining receivable time and data transmission interval estimated based on the frequency error estimation result and propagation delay estimation result, that the next data frame transmitted from terminal 801 can be received by satellite receiving station 703, and registers terminal 801 in its list of target receiving terminals (SEQ2332).

そして、衛星受信局703は、端末801からのデータフレームを受信した衛星受信局701に対して、受信対象端末リスト登録通知フレームを送信して、端末801を受信対象端末リストに登録したことを通知する(SEQ2333)。衛星受信局701は、衛星受信局702から受信対象端末リスト登録通知フレームを受信すると、自身の受信対象端末リストから端末801のエントリを削除する(SEQ2313)。 Then, the satellite receiving station 703 transmits a target terminal list registration notification frame to the satellite receiving station 701 that received the data frame from the terminal 801, notifying it that the terminal 801 has been registered in the target terminal list (SEQ2333). When the satellite receiving station 701 receives the target terminal list registration notification frame from the satellite receiving station 702, it deletes the entry for the terminal 801 from its own target terminal list (SEQ2313).

さらに、端末801は、あらかじめシステム内で決められた規則1~4に基づいて、自分のIDから次のデータフレームを送信する無線リソース(時刻・周波数)及びデータフレーム生成に必要な符号を算出して、次のデータフレームを生成し送信(ブロードキャスト)する(SEQ2302)。 Furthermore, based on rules 1 to 4 predetermined within the system, terminal 801 calculates the radio resources (time and frequency) for transmitting the next data frame from its own ID and the code required to generate the data frame, and generates and transmits (broadcasts) the next data frame (SEQ2302).

この時点で、端末801が位置する場所は衛星受信局701の受信可能範囲711及び衛星受信局702の受信可能範囲712の外となっている。衛星受信局701は、既に端末801を自身の受信対象端末リストから削除しているので、端末801からのデータフレームに対して不要な受信・復調処理を行わない。また、衛星受信局702は、自身の受信対象端末リストに端末801を登録していないので、端末801からのデータフレームに対して受信・復調処理を行わない。 At this point, terminal 801 is located outside the reception range 711 of satellite receiving station 701 and the reception range 712 of satellite receiving station 702. Satellite receiving station 701 has already removed terminal 801 from its list of target receiving terminals, so it does not perform unnecessary reception and demodulation processing on data frames from terminal 801. Furthermore, satellite receiving station 702 has not registered terminal 801 in its list of target receiving terminals, so it does not perform reception and demodulation processing on data frames from terminal 801.

また、衛星受信局703は、衛星受信局702から受信したフレーム受信情報に基づいて端末801のIDを自身の受信対象端末リストに登録しているので、端末801と同じ規則1~4に基づいて、端末のIDから端末801がデータフレームを送信する無線リソース(時刻・周波数)及びデータフレームの復調に必要な符号を算出して、データフレームの受信及び復調処理を試み、復調に成功する(SEQ2334)。 In addition, satellite receiving station 703 has registered terminal 801's ID in its list of target receiving terminals based on the frame reception information received from satellite receiving station 702, and therefore, based on the same rules 1 to 4 as terminal 801, calculates the radio resources (time and frequency) from which terminal 801 will transmit the data frame and the code required to demodulate the data frame from the terminal's ID, and attempts to receive and demodulate the data frame, successfully completing the demodulation (SEQ 2334).

図23に示した通信シーケンス例によれば、端末801が次にデータフレームを送信するときに、端末801を受信対象とする衛星受信局701より2個後方の衛星受信局703の受信可能範囲713に移動しているが、衛星受信局703が端末801からの次のデータフレームを受信することができる。また、衛星受信局701は、同じ衛星軌道上の後続の衛星受信局703からの通知により、端末801が自身の受信可能範囲711から通り過ぎた後に不要な受信・復調処理を実行しないようにすることができる。 According to the example communication sequence shown in Figure 23, when terminal 801 next transmits a data frame, it has moved into the reception range 713 of satellite receiving station 703, which is two stations behind the satellite receiving station 701 that is the reception target for terminal 801, but satellite receiving station 703 can receive the next data frame from terminal 801. Furthermore, by receiving a notification from the subsequent satellite receiving station 703 on the same satellite orbit, satellite receiving station 701 can prevent unnecessary reception and demodulation processing from being performed after terminal 801 has passed out of its reception range 711.

F-2.フレーム構成
図24には、フレーム受信情報フレームのデータ部分のフレーム構成例を示している。データ部分以外のフォーマットは、使用する通信方式に応じたものとする。フレーム受信情報フレームは、衛星受信局が端末から受信したフレームに関するフレーム受信情報を、同じ衛星軌道上の後続の衛星受信局に通知するフレームである。
F-2. Frame Structure Figure 24 shows an example of the frame structure of the data portion of a frame reception information frame. The format of the portion other than the data portion depends on the communication method used. The frame reception information frame is a frame that notifies subsequent satellite receiving stations on the same satellite orbit of frame reception information regarding a frame received by a satellite receiving station from a terminal.

nSTAフィールドには、データ部分に格納されているフレーム受信情報(Frame Rx Info)の個数が格納される。nSTAフィールドの後に、nSTAフィールドに記載された個数分のFrame Rx Infoフィールドが続く。各Frame Rx Infoフィールドには各端末から受信したフレームに関するフレーム受信情報が格納される。図24に示すフレーム構成例では、nSTAフィールドには値nを示す情報が格納され、n個のFrame Rx Infoフィールドが格納されている。 The nSTA field stores the number of frame reception information (Frame Rx Info) stored in the data portion. The nSTA field is followed by the same number of Frame Rx Info fields as listed in the nSTA field. Each Frame Rx Info field stores frame reception information regarding frames received from each terminal. In the frame configuration example shown in Figure 24, the nSTA field stores information indicating the value n, and n Frame Rx Info fields are stored.

各Frame Rx Infoフィールドは、IDフィールドと、Ftypeフィールドと、Freq.Errorフィールドと、Propagation Delayフィールドと、Data Tx Intervalフィールドと、Next Data Tx Intervalフィールドと、Data Rx SAT IDをそれぞれ含む。 Each Frame Rx Info field includes an ID field, an Ftype field, a Freq. Error field, a Propagation Delay field, a Data Tx Interval field, a Next Data Tx Interval field, and a Data Rx SAT ID.

IDフィールドには、受信したフレームの送信元の端末のID(端末ID)が格納される。Ftypeフィールドには、受信したフレームの種類を示す値が格納される。具体的には、Ftypeフィールドに格納された値が0のときには通知フレームを示し、1のときにはデータフレームを示す。Freq.Errorフィールドには、受信したフレームの周波数誤差推定結果が格納される。Propagation Delayフィールドには、受信したフレームの伝搬遅延推定結果が格納される。Data Tx Intervalフィールドには、データフレーム送信間隔が格納される。Next Data Tx Intervalフィールドには次のデータフレームが送信されるまでの時間が格納される。Ftypeが0、つまり通知フレームを受信したときのみ、Next Data Tx Intervalフィールドが付加される。Data Rx SAT IDフィールドには、該当するフレームを受信した衛星受信局のID(SAT ID)が格納される。 The ID field stores the ID (terminal ID) of the terminal that sent the received frame. The Ftype field stores a value indicating the type of the received frame. Specifically, a value of 0 in the Ftype field indicates a notification frame, and a value of 1 indicates a data frame. The Freq. Error field stores the frequency error estimation result for the received frame. The Propagation Delay field stores the propagation delay estimation result for the received frame. The Data Tx Interval field stores the data frame transmission interval. The Next Data Tx Interval field stores the time until the next data frame is transmitted. The Next Data Tx Interval field is only added when Ftype is 0, that is, when a notification frame is received. The Data Rx SAT ID field stores the ID (SAT ID) of the satellite receiving station that received the frame in question.

F-3.フレーム受信情報フレームの受信動作
図25A及び図25Bには、衛星受信局がフレーム受信情報フレームを受信するための処理手順をフローチャートの形式で示している。
F-3 Receiving Operation of Frame Reception Information Frame Figures 25A and 25B show in the form of a flowchart the processing procedure for the satellite receiving station to receive the frame reception information frame.

まず、衛星受信局は、フレーム受信情報フレームを受信したか否かを判定する(ステップS2501)。そして、衛星受信局は、フレーム受信情報フレームを受信したときには(ステップS2501のYes)、その受信フレームを復調処理して(ステップS2502)、復調処理に成功したか否かを判定する(ステップS2503)。First, the satellite receiving station determines whether or not it has received a frame reception information frame (step S2501). Then, when it receives a frame reception information frame (Yes in step S2501), it demodulates the received frame (step S2502) and determines whether or not the demodulation process was successful (step S2503).

衛星受信局は、フレーム受信情報フレームの復調処理に成功した場合には(ステップS2503のYes)、そのフレーム受信情報フレームに格納されているフレーム受信情報数を示すnSTAを取得して(ステップS2504)、フレーム受信情報数だけ、以降の各フレーム受信情報(Frame Rx Info)の処理を繰り返し実行する。 If the satellite receiving station successfully demodulates the frame reception information frame (Yes in step S2503), it acquires nSTA, which indicates the number of frame reception information stored in the frame reception information frame (step S2504), and repeatedly processes each subsequent frame reception information (Frame Rx Info) for the number of frame reception information pieces.

衛星受信局は、フレーム受信情報の処理として、まず、周波数誤差推定結果(Freq.Eror)と伝搬遅延推定結果(Propagation Delay)から、通知フレーム又はデータフレームが同一の衛星受信局で受信可能な残時間を推定する(ステップS2505)。 When processing the frame reception information, the satellite receiving station first estimates the remaining time during which the notification frame or data frame can be received at the same satellite receiving station from the frequency error estimation result (Freq. Error) and the propagation delay estimation result (Propagation Delay) (step S2505).

次いで、ステップS2505で推定した受信可能残時間とデータ送信間隔に基づいて、次に該当端末から送信されるデータフレームが同一の衛星受信局で受信可能か否かを判定する(ステップS2506)。ここで、データ送信間隔には、Ftypeが0すなわち受信フレームが通知フレームだった場合にはNext Data Tx Intervalフィールドに格納されている値を使用し、Ftypeが1すなわち受信フレームがデータフレームだった場合にはData Tx Intervalフィールドに格納されている値を使用する。 Next, based on the remaining reception time and data transmission interval estimated in step S2505, it is determined whether the next data frame transmitted from the terminal in question can be received by the same satellite receiving station (step S2506). Here, for the data transmission interval, if Ftype is 0, i.e., the received frame is a notification frame, the value stored in the Next Data Tx Interval field is used; if Ftype is 1, i.e., the received frame is a data frame, the value stored in the Data Tx Interval field is used.

そして、次に該当端末から送信されるデータフレームが同一の衛星受信局で受信可能である場合には(ステップS2506のYes)、衛星受信局は、ステップS2505に戻って、次のフレーム受信情報(Frame Rx Info)の処理を繰り返し実行する。 If the next data frame transmitted from the terminal can be received by the same satellite receiving station (Yes in step S2506), the satellite receiving station returns to step S2505 and repeats the processing of the next frame reception information (Frame Rx Info).

一方、次に該当端末から送信されるデータフレームが同一の衛星受信局で受信不可能な場合には(ステップS2506のNo)、衛星受信局は、ステップS2505で推定した受信可能残時間とデータ送信間隔に基づいて、次に該当端末から送信されるデータフレームを自局が受信可能か否かをさらに判定する(ステップS2507)。 On the other hand, if the next data frame transmitted from the terminal cannot be received by the same satellite receiving station (No in step S2506), the satellite receiving station further determines whether it can receive the next data frame transmitted from the terminal based on the remaining receivable time and data transmission interval estimated in step S2505 (step S2507).

そして、次に該当端末から送信されるデータフレームを自局が受信可能な場合には(ステップS2507のYes)、衛星受信局は、当該フレーム受信情報(Frame Rx Info)に格納されている端末ID、データ送信間隔を自身の受信対象端末リストに登録し(ステップS2508)、次いで受信対象端末リスト登録通知フレームに該当端末の端末IDを追加した後(ステップS2509)、ステップS2505に戻って、次のフレーム受信情報(Frame Rx Info)の処理を繰り返し実行する。 If the satellite receiving station is capable of receiving the next data frame transmitted from the terminal in question (Yes in step S2507), the satellite receiving station registers the terminal ID and data transmission interval stored in the frame reception information (Frame Rx Info) in its own list of target terminals (step S2508), then adds the terminal ID of the target terminal to the target terminal list registration notification frame (step S2509), and then returns to step S2505 to repeatedly process the next frame reception information (Frame Rx Info).

一方、次に該当端末から送信されるデータフレームを自局が受信不可能な場合には(ステップS2507のNo)、衛星受信局は、同じ衛星軌道上の後続の衛星受信局へ送信用のフレーム受信情報フレームに当該フレーム受信情報を追加した後(ステップS2510)、ステップS2505に戻って、次のフレーム受信情報(Frame Rx Info)の処理を繰り返し実行する。 On the other hand, if the satellite receiving station is unable to receive the next data frame transmitted from the terminal (No in step S2507), the satellite receiving station adds the frame reception information to the frame reception information frame for transmission to the subsequent satellite receiving station on the same satellite orbit (step S2510), then returns to step S2505 and repeats the processing of the next frame reception information (Frame Rx Info).

ステップS2501で受信したフレーム受信情報フレームに格納されているnSTA個のすべてのフレーム受信情報に対して処理を完了すると、衛星受信局は、受信対象端末リスト登録通知フレームを送信する必要があるか否かを判定する(ステップS2511)。そして、受信対象端末リスト登録通知フレームを送信する必要がある場合には(ステップS2511のYes)、衛星受信局は、格納されている受信対象端末リスト登録IDの個数をnSTAに格納して、受信対象端末リスト登録通知フレームを送信する(ステップS2512)。 When processing has been completed for all nSTA frame reception information stored in the frame reception information frame received in step S2501, the satellite receiving station determines whether it is necessary to transmit a target terminal list registration notification frame (step S2511). If it is necessary to transmit a target terminal list registration notification frame (Yes in step S2511), the satellite receiving station stores the number of stored target terminal list registration IDs in nSTA and transmits the target terminal list registration notification frame (step S2512).

次いで、衛星受信局は、同じ衛星軌道上の後続の衛星受信局へフレーム受信情報フレームを送信する必要があるか否かを判定する(ステップS2513)。そして、受信対象端末リスト登録通知フレームを送信する必要がある場合には(ステップS2513のYes)、衛星受信局は、格納されている受信対象端末リスト登録IDの個数をnSTAに格納して、フレーム受信情報フレームを送信する(ステップS2514)。Next, the satellite receiving station determines whether it is necessary to transmit a frame reception information frame to a subsequent satellite receiving station on the same satellite orbit (step S2513). If it is necessary to transmit a target terminal list registration notification frame (Yes in step S2513), the satellite receiving station stores the number of target terminal list registration IDs stored in nSTA and transmits the frame reception information frame (step S2514).

F-3.隣接衛星受信局情報リスト
図26には、衛星受信局が保持している隣接衛星受信局情報リストの一例を示している。図示の隣接衛星受信局情報リストは、衛星受信局が同じ衛星軌道上を周回している各隣接衛星受信局の情報を登録している。各隣接衛星受信局のエントリは、自局からの相対位置と、衛星受信局を識別する衛星IDと、自局との間隔を格納している。ここで、相対位置は、自局に対し同じ衛星軌道上の何番目に位置する衛星であるかを示す情報である。マイナスは衛星軌道上の前方、プラスは衛星軌道上の後方を示す。相対位置0は自局を示す。また、間隔は、自局との位置間隔を示す情報である。マイナスは衛星軌道上の前方、プラスは衛星軌道上の後方を示す。間隔0は自局を示す。
F-3. Adjacent Satellite Receiving Station Information List Figure 26 shows an example of an adjacent satellite receiving station information list held by a satellite receiving station. The adjacent satellite receiving station information list shown in the figure registers information on each adjacent satellite receiving station that orbits on the same satellite orbit as the satellite receiving station. The entry for each adjacent satellite receiving station stores the relative position from the own station, a satellite ID that identifies the satellite receiving station, and the distance from the own station. Here, the relative position is information indicating the positional position of the satellite on the same satellite orbit relative to the own station. A negative number indicates a position ahead on the satellite orbit, and a positive number indicates a position behind on the satellite orbit. A relative position of 0 indicates the own station. Furthermore, the distance is information indicating the positional distance from the own station. A negative number indicates a position ahead on the satellite orbit, and a positive number indicates a position behind on the satellite orbit. A distance of 0 indicates the own station.

例えば、図16と図26に示した例においては、データ送信間隔が10min、フレーム受信情報フレームにて通知された周波数誤差推定結果が-30kHz、伝搬遅延推定結果が2.5ミリ秒、フレームを受信した衛星受信局の衛星IDが502の場合、次のデータフレームは自局が受信可能である。 For example, in the examples shown in Figures 16 and 26, if the data transmission interval is 10 minutes, the frequency error estimation result notified in the frame reception information frame is -30 kHz, the propagation delay estimation result is 2.5 milliseconds, and the satellite ID of the satellite receiving station that received the frame is 502, the next data frame can be received by the local station.

一方、例えば、データ送信間隔が10min、フレーム受信情報フレームにて通知された周波数誤差推定結果が-30kHz、伝搬遅延推定結果が2.5ミリ秒、フレームを受信した衛星受信局の衛星IDが503の場合、次のデータフレームは同一の衛星受信局でも自局でも受信不可能であり、後続の衛星受信局にフレーム受信情報を送信する必要がある。 On the other hand, for example, if the data transmission interval is 10 minutes, the frequency error estimation result notified in the frame reception information frame is -30 kHz, the propagation delay estimation result is 2.5 milliseconds, and the satellite ID of the satellite receiving station that received the frame is 503, the next data frame cannot be received by the same satellite receiving station or by the station itself, and frame reception information must be sent to the subsequent satellite receiving station.

第4の実施例によれば、端末が頻繁に通知フレームを送信する必要はなく、端末の長いデータ送信間隔において数個先の衛星受信局の受信可能範囲に移動している場合であっても、該当端末を受信可能範囲とする衛星受信局が該当端末からのデータフレームを受信及び復調処理することが可能になる。 According to the fourth embodiment, the terminal does not need to transmit notification frames frequently, and even if the terminal moves into the reception range of a satellite receiving station several stations away during a long data transmission interval, the satellite receiving station within the reception range of the terminal in question can receive and demodulate data frames from the terminal in question.

G.第5の実施例
上述した第1、第3、及び第4の実施例では、各衛星受信局は受信したフレーム受信情報を処理する必要があるため、衛星受信局の処理量が増大する可能性がある。そこで、第5の実施例では、通知フレーム又はデータフレームを受信した衛星受信局が次のデータフレームを受信する衛星受信局を判定する方法について説明する。
G. Fifth Embodiment In the first, third, and fourth embodiments described above, each satellite receiving station must process the received frame reception information, which may increase the processing load of the satellite receiving station. Therefore, in the fifth embodiment, a method will be described in which a satellite receiving station that has received a notification frame or a data frame determines which satellite receiving station will receive the next data frame.

G-1.通信シーケンス例
図27には、第5の実施例に係る方法を適用する場合の衛星受信局701~703と端末801間の通信シーケンス例を示している。衛星受信局701~703は、それぞれ衛星軌道上を毎秒数kmの速さで移動し続けているので、端末801が位置する場所が衛星受信局701の受信可能範囲711となる時間帯と、衛星受信局701の受信可能範囲711から外れて衛星受信局702の受信可能範囲712となる時間帯と、衛星受信局702の受信可能範囲712から外れて衛星受信局703の受信可能範囲713となる時間帯がある。
G-1. Example of a communication sequence Figure 27 shows an example of a communication sequence between satellite receiving stations 701 to 703 and terminal 801 when the method according to the fifth embodiment is applied. Since satellite receiving stations 701 to 703 each continue to move on their satellite orbits at a speed of several kilometers per second, there are time periods when the location of terminal 801 is within the receivable range 711 of satellite receiving station 701, time periods when the location is outside the receivable range 711 of satellite receiving station 701 and within the receivable range 712 of satellite receiving station 702, and time periods when the location is outside the receivable range 712 of satellite receiving station 702 and within the receivable range 713 of satellite receiving station 703.

端末801は、あらかじめシステム内で決められた規則1~4に基づいて、自分のIDからデータフレームを送信する無線リソース(時刻・周波数)及びデータフレーム生成に必要な符号を算出して、データフレームを生成し送信(ブロードキャスト)する(SEQ2701)。 Based on rules 1 to 4 previously determined within the system, terminal 801 calculates the radio resources (time and frequency) for transmitting the data frame from its own ID and the code required to generate the data frame, and generates and transmits (broadcasts) the data frame (SEQ2701).

端末801は衛星受信局701の受信可能範囲711にいて、衛星受信局701は自身の受信対象端末リストに端末801を登録しているとする。したがって、衛星受信局701は、受信対象端末リストに登録されているIDを用いて、端末801と同じ規則1~4に基づいて、端末のIDから端末801がデータフレームを送信する無線リソース(時刻・周波数)及びデータフレームの復調に必要な符号を算出して、データフレームを受信し復調する(SEQ2711)。ここでは、衛星受信局701はデータフレームの受信及び復調に成功したとする。 Let us assume that terminal 801 is within the reception range 711 of satellite receiving station 701, and that satellite receiving station 701 has registered terminal 801 in its list of target receiving terminals. Therefore, using the ID registered in its list of target receiving terminals, satellite receiving station 701 calculates, based on the same rules 1 to 4 as terminal 801, the radio resources (time and frequency) with which terminal 801 will transmit the data frame and the code required to demodulate the data frame from the terminal's ID, and receives and demodulates the data frame (SEQ 2711). Here, we assume that satellite receiving station 701 successfully receives and demodulates the data frame.

そして、衛星受信局701は、データフレーム受信時の端末ID、周波数誤差推定結果、伝搬遅延推定結果、隣接する衛星受信局情報に基づいて、端末801から次に送信されるデータフレームを衛星受信局703が受信可能であると判定して(SEQ2712)、受信対象端末登録フレームを衛星受信局703に送信する(SEQ2713)。 Then, based on the terminal ID at the time of receiving the data frame, the frequency error estimation result, the propagation delay estimation result, and information on adjacent satellite receiving stations, the satellite receiving station 701 determines that the satellite receiving station 703 can receive the next data frame transmitted from terminal 801 (SEQ2712), and transmits a target terminal registration frame to the satellite receiving station 703 (SEQ2713).

衛星受信局703は、衛星受信局701から受信した受信対象端末登録フレームに格納されている端末IDとデータ送信間隔を、自身の受信対象端末リストに登録する(SEQ2731)。 The satellite receiving station 703 registers the terminal ID and data transmission interval stored in the target terminal registration frame received from the satellite receiving station 701 in its own target terminal list (SEQ 2731).

また、衛星受信局701は、端末801から次に送信されるデータフレームを自局で受信不可能であると判定したので(SEQ2712)、自身の受信対象端末リストから端末801のエントリを削除する(SEQ2714)。 Furthermore, since the satellite receiving station 701 determines that it is unable to receive the next data frame transmitted from the terminal 801 (SEQ 2712), it deletes the entry for the terminal 801 from its list of target terminals for reception (SEQ 2714).

その後、時間が経過して、端末801が次のデータフレームを生成し送信(ブロードキャスト)する(SEQ2702)。 After that, time passes and terminal 801 generates and transmits (broadcasts) the next data frame (SEQ2702).

この時点で、端末801が位置する場所は衛星受信局701の受信可能範囲711及び衛星受信局702の受信可能範囲712の外となっている。衛星受信局701は、既に端末801を自身の受信対象端末リストから削除しているので、端末801からのデータフレームに対して不要な受信・復調処理を行わない。また、衛星受信局702は、自身の受信対象端末リストに端末801を登録していないので、端末801からのデータフレームに対して受信・復調処理を行わない。 At this point, terminal 801 is located outside the reception range 711 of satellite receiving station 701 and the reception range 712 of satellite receiving station 702. Satellite receiving station 701 has already removed terminal 801 from its list of target receiving terminals, so it does not perform unnecessary reception and demodulation processing on data frames from terminal 801. Furthermore, satellite receiving station 702 has not registered terminal 801 in its list of target receiving terminals, so it does not perform reception and demodulation processing on data frames from terminal 801.

また、衛星受信局703は、衛星受信局701から受信した受信対象端末登録フレームに基づいて端末801のIDを自身の受信対象端末リストに登録しているので、端末801と同じ規則1~4に基づいて、端末のIDから端末801がデータフレームを送信する無線リソース(時刻・周波数)及びデータフレームの復調に必要な符号を算出して、データフレームの受信及び復調処理を試み、復調に成功する(SEQ2732)。 In addition, satellite receiving station 703 has registered the ID of terminal 801 in its own list of target terminals based on the target terminal registration frame received from satellite receiving station 701, and therefore, based on the same rules 1 to 4 as terminal 801, calculates the radio resources (time and frequency) from which terminal 801 will transmit the data frame and the code required to demodulate the data frame from the terminal's ID, and attempts to receive and demodulate the data frame, successfully completing the demodulation (SEQ2732).

図27に示した通信シーケンス例によれば、端末801が次にデータフレームを送信するときに、端末801を受信対象とする衛星受信局701より2個後ろの衛星受信局703の受信可能範囲713に移動しているが、衛星受信局701による受信可能な衛星受信局の判定処理に基づいて、衛星受信局703が端末801からの次のデータフレームを受信することができる。また、衛星受信局701は、同じ衛星軌道上の後続の衛星受信局703からの通知により、端末801が自身の受信可能範囲711から通り過ぎた後に不要な受信・復調処理を実行しないようにすることができる。 According to the example communication sequence shown in Figure 27, when terminal 801 next transmits a data frame, it has moved into the reception range 713 of satellite receiving station 703, which is two stations behind satellite receiving station 701 that is the target receiving station for terminal 801. However, based on the process by satellite receiving station 701 to determine which satellite receiving stations are available for reception, satellite receiving station 703 can receive the next data frame from terminal 801. Furthermore, by receiving a notification from the subsequent satellite receiving station 703 on the same satellite orbit, satellite receiving station 701 can prevent unnecessary reception and demodulation processing from being performed after terminal 801 has passed out of its reception range 711.

G-2.フレーム構成例
図28には、受信対象端末登録フレームのデータ部分のフレーム構成例を示している。データ部分以外のフォーマットは、使用する通信方式に応じたものとする。受信対象端末登録フレームは、衛星受信局が、同じ衛星軌道上の後続の衛星受信局に対して、該当端末の受信対象端末リストへの登録を指示するフレームである。
G-2. Example of frame configuration Figure 28 shows an example of the frame configuration of the data portion of a target terminal registration frame. The format of the portion other than the data portion shall be in accordance with the communication method used. The target terminal registration frame is a frame in which a satellite receiving station instructs a subsequent satellite receiving station on the same satellite orbit to register the relevant terminal in the target terminal list.

nSTAフィールドには、データ部分に格納されている端末情報(STA Info)の個数が格納される。nSTAフィールドの後に、nSTAフィールドに記載された個数分のSTA Infoフィールドが続く。各STA Infoフィールドには、送信先の衛星受信局に対して受信対象端末リストへの登録を指示する端末に関する端末情報が格納される。図28に示すフレーム構成例では、nSTAフィールドには値nを示す情報が格納され、n個のSTA Infoフィールドが格納されている。 The nSTA field stores the number of terminal information (STA Info) stored in the data portion. The nSTA field is followed by the same number of STA Info fields as listed in the nSTA field. Each STA Info field stores terminal information about the terminal that instructs the destination satellite receiving station to register in the target terminal list. In the frame configuration example shown in Figure 28, the nSTA field stores information indicating the value n, and n STA Info fields are stored.

各STA Infoフィールドは、IDフィールドと、Data Tx Intervalフィールドをそれぞれ含む。IDフィールドには、受信対象となる端末のIDが格納される。Data Tx Intervalフィールドには、該当端末のデータフレーム送信間隔が格納される。 Each STA Info field includes an ID field and a Data Tx Interval field. The ID field stores the ID of the terminal to receive the data. The Data Tx Interval field stores the data frame transmission interval of the terminal.

G-3.衛星受信局の処理動作
図29には、衛星受信局が通知フレームを受信するための処理手順をフローチャートの形式で示している。
G-3 Processing Operation of Satellite Receiving Station Figure 29 shows in the form of a flowchart the processing procedure for the satellite receiving station to receive a notification frame.

まず、衛星受信局は、受信対象端末リストを参照して、登録されている端末から通知フレームを受信する無線リソース(時刻・周波数)及び通知フレーム復調に必要な情報を、上述した規則1~4に基づいて算出する(ステップS2901)。 First, the satellite receiving station refers to the list of target terminals and calculates the radio resources (time and frequency) for receiving the notification frame from the registered terminal and the information necessary for demodulating the notification frame based on rules 1 to 4 described above (step S2901).

次いで、衛星受信局は、ステップS2901で算出した通知フレーム受信時刻になったか否かを判定する(ステップS2902)。通知フレーム受信時刻が到来すると(ステップS2902のYes)、衛星受信局は、ステップS2901で算出したプリアンブル及び同期情報を用いて該当端末からの通知フレームを検出し(ステップS2903)、ステップS2901で算出したスクランブルパターンを用いて受信した通知フレームを復調する(ステップS2904)。そして、衛星受信局は、通知フレームの復調に成功したか否かを判定する(ステップS2905)。通知フレームの復調に失敗した場合には(ステップS2905のNo)、ステップS2901に戻り、衛星受信局は次の通知フレームの受信を試みる。 The satellite receiving station then determines whether the notification frame reception time calculated in step S2901 has arrived (step S2902). When the notification frame reception time arrives (Yes in step S2902), the satellite receiving station detects the notification frame from the terminal in question using the preamble and synchronization information calculated in step S2901 (step S2903), and demodulates the received notification frame using the scrambling pattern calculated in step S2901 (step S2904). The satellite receiving station then determines whether demodulation of the notification frame was successful (step S2905). If demodulation of the notification frame fails (No in step S2905), the process returns to step S2901, and the satellite receiving station attempts to receive the next notification frame.

一方、通知フレームの復調に成功した場合には(ステップS2905のYes)、衛星受信局は、受信した通知フレームに格納されている端末ID、データ送信間隔に基づいて、次に送信されるデータフレームを受信可能な衛星受信局を判定する(ステップS2906)。そして、衛星受信局は、該当端末から次に送信されるデータフレームを自局で受信可能か否かを判定する(ステップS2907)。On the other hand, if the notification frame is successfully demodulated (Yes in step S2905), the satellite receiving station determines which satellite receiving station can receive the next transmitted data frame based on the terminal ID and data transmission interval stored in the received notification frame (step S2906).The satellite receiving station then determines whether it can receive the next data frame transmitted from the terminal in question (step S2907).

ここで、該当端末から次に送信されるデータフレームを衛星受信局自身で受信可能である場合には(ステップS2907のYes)、衛星受信局は、受信した通知フレームに格納されている端末ID、データ送信間隔などの情報を、受信対象端末リストに登録する(ステップS2908)。 Here, if the satellite receiving station itself is able to receive the next data frame transmitted from the terminal in question (Yes in step S2907), the satellite receiving station registers information such as the terminal ID and data transmission interval stored in the received notification frame in the list of target terminals (step S2908).

該当端末から次に送信されるデータフレームを衛星受信局自身で受信可能でない場合には(ステップS2907のNo)、衛星受信局は、受信対象端末登録フレームを生成し(ステップS2909)、該当端末から次に送信されるデータフレームを受信可能な他の衛星受信局にその受信対象端末登録フレームを送信する(ステップS2910)。 If the satellite receiving station itself is not capable of receiving the next data frame transmitted from the terminal in question (No in step S2907), the satellite receiving station generates a target terminal registration frame (step S2909) and transmits the target terminal registration frame to another satellite receiving station that is capable of receiving the next data frame transmitted from the terminal in question (step S2910).

次いで、衛星受信局は、該当端末が自身の受信対象端末リストに存在するか否かを確認し(ステップS2911)、存在する場合には(ステップS2911のYes)、自身の受信対象端末リストから該当端末のエントリを削除する(ステップS2912)。 Next, the satellite receiving station checks whether the terminal in question is present in its list of target terminals for reception (step S2911), and if so (Yes in step S2911), deletes the entry for the terminal in question from its list of target terminals for reception (step S2912).

図30には、衛星受信局がデータフレームを受信するための処理手順をフローチャートの形式で示している。但し、衛星受信局は、受信対象端末リストに登録されている端末毎に並列してデータフレームの受信処理を実行可能であるとする。 Figure 30 shows in the form of a flowchart the processing procedure for a satellite receiving station to receive a data frame. However, it is assumed that the satellite receiving station can execute the data frame reception process in parallel for each terminal registered in the list of target terminals to receive data.

まず、衛星受信局は、受信対象端末リストから端末IDなどの対象端末の情報を取得して(ステップS3001)、対象端末からデータフレームを受信する無線リソース(時刻・周波数)及びデータフレーム復調に必要な情報を、上述した規則1~4に基づいて算出する(ステップS3002)。 First, the satellite receiving station obtains information about the target terminal, such as the terminal ID, from the list of target terminals (step S3001), and calculates the radio resources (time and frequency) for receiving data frames from the target terminal and the information required for demodulating the data frames based on rules 1 to 4 described above (step S3002).

次いで、衛星受信局は、ステップS3002で算出したデータフレーム受信時刻になったか否かを判定する(ステップS3003)。データフレーム受信時刻が到来すると(ステップS3003のYes)、衛星受信局は、ステップS3002で算出したプリアンブル及び同期情報を用いて該当端末からのデータフレームを検出し(ステップS3004)、ステップS3002で算出したスクランブルパターンを用いて受信したデータフレームを復調する(ステップS3005)。そして、衛星受信局は、データフレームの復調に成功したか否かを判定する(ステップS3006)。データフレームの復調に失敗した場合には(ステップS3006のNo)、ステップS3001に戻り、衛星受信局は次の通知フレームの受信を試みる。 The satellite receiving station then determines whether the data frame reception time calculated in step S3002 has arrived (step S3003). When the data frame reception time arrives (Yes in step S3003), the satellite receiving station detects the data frame from the terminal in question using the preamble and synchronization information calculated in step S3002 (step S3004), and demodulates the received data frame using the scrambling pattern calculated in step S3002 (step S3005). The satellite receiving station then determines whether demodulation of the data frame was successful (step S3006). If demodulation of the data frame fails (No in step S3006), the process returns to step S3001, and the satellite receiving station attempts to receive the next notification frame.

一方、データフレームの復調に成功した場合には(ステップS3006のYes)、衛星受信局は、そのデータフレームに格納されている端末ID、データ送信間隔に基づいて、次に送信されるデータフレームを受信可能な衛星受信局を判定する(ステップS3007)。そして、衛星受信局は、該当端末から次に送信されるデータフレームを自局で受信可能か否かを判定する(ステップS3008)。On the other hand, if the data frame is successfully demodulated (Yes in step S3006), the satellite receiving station determines which satellite receiving station can receive the next transmitted data frame based on the terminal ID and data transmission interval stored in the data frame (step S3007).The satellite receiving station then determines whether it can receive the next data frame transmitted from the terminal in question (step S3008).

ここで、該当端末から次に送信されるデータフレームを衛星受信局自身で受信可能である場合には(ステップS3008のYes)、衛星受信局は、受信したデータフレームに格納されている端末ID、データ送信間隔などの情報を、受信対象端末リストに登録する(ステップS3009)。 Here, if the satellite receiving station itself is able to receive the next data frame transmitted from the terminal in question (Yes in step S3008), the satellite receiving station registers information such as the terminal ID and data transmission interval stored in the received data frame in the list of target terminals (step S3009).

該当端末から次に送信されるデータフレームを衛星受信局自身で受信可能でない場合には(ステップS3008のNo)、衛星受信局は、受信対象端末登録フレームを生成し(ステップS3010)、該当端末から次に送信されるデータフレームを受信可能な他の衛星受信局にその受信対象端末登録フレームを送信する(ステップS3011)。 If the satellite receiving station itself is not capable of receiving the next data frame transmitted from the terminal in question (No in step S3008), the satellite receiving station generates a target terminal registration frame (step S3010) and transmits the target terminal registration frame to another satellite receiving station that is capable of receiving the next data frame transmitted from the terminal in question (step S3011).

そして、衛星受信局は、該当端末が自身の受信対象端末リストに存在するか否かを確認し(ステップS3012)、存在する場合には(ステップS3012のYes)、自身の受信対象端末リストから該当端末のエントリを削除する(ステップS3013)。 The satellite receiving station then checks whether the terminal in question is present in its list of target terminals for reception (step S3012), and if so (Yes in step S3012), deletes the entry for the terminal in question from its list of target terminals for reception (step S3013).

図31には、衛星受信局が受信対象端末リスト登録フレームを受信するための処理手順をフローチャートの形式で示している。 Figure 31 shows in flowchart form the processing procedure for a satellite receiving station to receive a target terminal list registration frame.

まず、衛星受信局は、受信対象端末リスト登録フレームを受信したか否かを判定する(ステップS3101)。そして、衛星受信局は、受信対象端末リスト登録フレームを受信したときには(ステップS3101のYes)、その受信フレームを復調処理して(ステップS3102)、復調処理に成功したか否かを判定する(ステップS3103)。First, the satellite receiving station determines whether or not it has received a target terminal list registration frame (step S3101). Then, when the satellite receiving station receives a target terminal list registration frame (Yes in step S3101), it demodulates the received frame (step S3102) and determines whether or not the demodulation process was successful (step S3103).

衛星受信局は、受信対象端末リスト登録フレームの復調処理に成功した場合には(ステップS3103のYes)、その受信対象端末リスト登録フレームに格納されているSTA Infoフィールドの個数を示すnSTAを取得して(ステップS2204)、nSTA数だけ、以降の各STA Infoフィールドの処理を繰り返し実行する。この繰り返し処理では、STA Infoフィールドに格納されている端末ID及びデータフレーム送信間隔といった端末情報を自身の受信対象端末リストに登録する(ステッS3105)。 If the satellite receiving station successfully demodulates the target terminal list registration frame (Yes in step S3103), it acquires nSTA, which indicates the number of STA Info fields stored in the target terminal list registration frame (step S2204), and repeatedly processes each subsequent STA Info field the number of times equal to nSTA. During this repeated process, it registers terminal information such as the terminal ID and data frame transmission interval stored in the STA Info field in its own target terminal list (step S3105).

衛星受信局は、図31に示した処理手順に従って受信対象端末リスト登録フレームを処理することによって、新たに受信対象となった端末を自身の受信対象端末リストに登録することができる。 The satellite receiving station can register a newly selected terminal as a target terminal in its list of target terminals by processing the target terminal list registration frame according to the processing procedure shown in Figure 31.

したがって、第5の実施例によれば、端末が頻繁に通知フレームを送信する必要はなく、端末の長いデータ送信間隔において数個先の衛星受信局の受信可能範囲に移動している場合であっても、該当端末を受信可能範囲とする衛星受信局が該当端末からのデータフレームを受信及び復調処理することが可能になる。 Therefore, according to the fifth embodiment, the terminal does not need to transmit notification frames frequently, and even if the terminal moves into the reception range of a satellite receiving station several stations away during a long data transmission interval, the satellite receiving station within the reception range of the terminal in question can receive and demodulate data frames from the terminal in question.

H.効果
このH項では、上述した第1乃至第5の実施例によってもたらされる効果についてまとめておく。第1乃至第5の実施例によれば、以下の(1)及び(2)のような効果を得ることができる。
H. Effects This section summarizes the effects brought about by the first to fifth embodiments described above. According to the first to fifth embodiments, the following effects (1) and (2) can be obtained.

(1)端末は通知フレームを頻繁に送信する必要がない。端末から定期的に送信されるデータフレームを受信可能な衛星受信局が受信及び復調することが可能である。
(2)衛星受信局が、自身の受信可能範囲を通り過ぎた端末に対する不要な受信及び復調を実行しないようにすることができる。
(1) The terminal does not need to transmit notification frames frequently. A satellite receiving station that can receive data frames periodically transmitted from the terminal can receive and demodulate the data frames.
(2) It is possible to prevent a satellite receiving station from performing unnecessary reception and demodulation for a terminal that has passed through its coverage area.

上記(1)及び(2)よりさらに以下の効果につながる。 The above (1) and (2) further lead to the following effects:

(3)端末の低消費電力化及び低コスト化
(4)受信局当たりの収容台数の増加
(5)システムで必要な受信局数の削減
(6)通信サービスの低コスト化
(3) Lower power consumption and lower costs of terminals (4) Increase in the number of devices that can be accommodated per receiving station (5) Reduction in the number of receiving stations required for the system (6) Lower costs of communication services

I.第6の実施例
上記の第1乃至第5の実施例では、端末が通知フレームを送信した後にデータフレームを送信するという通信シーケンスで、衛星受信局は基本的には通知フレームを受信した端末を受信対象とする。これに対し、第6の実施例では、端末は、通知フレームを送信しないで、データフレームを送信する。
I. Sixth Embodiment In the first to fifth embodiments described above, the terminal transmits a notification frame and then a data frame in the communication sequence, and the satellite receiving station basically targets the terminal that has received the notification frame as the reception target. In contrast, in the sixth embodiment, the terminal transmits a data frame without transmitting a notification frame.

図32には、端末が任意にデータフレームを送信可能なシステムにおける、端末と受信局間の通信シーケンス例を示している。受信局は、端末がデータフレームを送信する無線リソースが分からない。ここで言う無線リソースは、送信時刻、送信周波数、及び送信に用いる符号を含む。このため、受信局は、すべての無線リソース(時刻、周波数、符号)に対して、受信及び復調処理を行う必要がある。 Figure 32 shows an example of a communication sequence between a terminal and a receiving station in a system in which the terminal can transmit data frames at will. The receiving station does not know the radio resources from which the terminal will transmit the data frame. The radio resources here include the transmission time, transmission frequency, and code used for transmission. Therefore, the receiving station must perform reception and demodulation processing for all radio resources (time, frequency, code).

しかしながら、すべての無線リソースに対して受信及び復調処理を実行すると、受信局において受信処理に要するリソース(メモリ使用量、演算量など)が膨大となり、受信局の高コスト化、サイズの大型化、消費電力の増大といった問題が生じる。特に、低軌道衛星に受信局を搭載するような場合、受信局を小型化及び低消費電力化する必要がある。However, if reception and demodulation processing is performed for all radio resources, the resources required for reception processing at the receiving station (memory usage, amount of calculation, etc.) will become enormous, resulting in problems such as high costs, large size, and increased power consumption of the receiving station. In particular, when installing a receiving station on a low-earth orbit satellite, it is necessary to make the receiving station smaller and less power-consuming.

これに対し、第6の実施例では、端末はデータフレームに次回のデータフレームの送信に関する情報を付加する。そして、衛星受信局側では、データフレームに付加された情報に基づいて次回のデータフレームの受信及び復調処理を実行する無線リソースの管理を行う。したがって、第6の実施例によれば、衛星受信局は、受信及び復調処理を実行する無線リソースを限定することができ、受信局の低コスト化、小型化、及び低消費電力化を実現し易くなる。 In contrast, in the sixth embodiment, the terminal adds information regarding the transmission of the next data frame to the data frame. The satellite receiving station then manages the radio resources for receiving and demodulating the next data frame based on the information added to the data frame. Therefore, according to the sixth embodiment, the satellite receiving station can limit the radio resources for receiving and demodulating, making it easier to achieve low-cost, small-sized, and low-power-consumption receiving stations.

I-1.システム構成
図33には、第6の実施例に係るLPWA無線通信システムの構成例を模式的に示している。同図に示す例では、地上に設置された複数の受信局(以下、「地上局」とする)と、地球上を低軌道で周回する複数の低軌道衛星受信局(以下、単に「衛星受信局」とも言う)と、地上に散在する無数の端末で構成される。
I-1. System Configuration Fig. 33 shows a schematic configuration example of an LPWA wireless communication system according to the sixth embodiment. The example shown in the figure is composed of multiple receiving stations installed on the ground (hereinafter referred to as "ground stations"), multiple low-orbit satellite receiving stations (hereinafter simply referred to as "satellite receiving stations") orbiting the Earth in low orbit, and numerous terminals scattered around the Earth.

端末は、搭載するセンサーなどでセンシングした情報を定期的に送信する送信機である。衛星受信局は、端末が送信したデータを受信し、復調処理を行う。また、衛星受信局は、必要に応じて復調結果(ユーザデータ)をクラウド上のアプリケーションサーバ(図示しない)に送信する。また、衛星受信局は衛星間通信を可能とする。衛星受信局間の通信方式は限定されないが、常時接続及び高速通信であることが望ましい。地上局は衛星受信局と通信を行う送受信機である。衛星受信局と地上局間の通信方式は限定されないが、高速通信であることが望ましい。 The terminal is a transmitter that periodically transmits information sensed by onboard sensors, etc. The satellite receiving station receives the data transmitted by the terminal and performs demodulation processing. The satellite receiving station also transmits the demodulation results (user data) to an application server (not shown) on the cloud as necessary. The satellite receiving station also enables inter-satellite communication. There are no restrictions on the communication method between satellite receiving stations, but constant connection and high-speed communication are desirable. The ground station is a transmitter/receiver that communicates with the satellite receiving station. There are no restrictions on the communication method between the satellite receiving station and the ground station, but high-speed communication is desirable.

I-2.通信シーケンス例
図33に示す例では、衛星受信局3301と衛星受信局3302は同じ衛星軌道上を周回する隣接衛星受信局である。衛星受信局3301と衛星受信局3302の衛星軌道上の移動に伴って、衛星受信局3301の受信可能範囲3311と衛星受信局3302の受信可能範囲3312もそれぞれ地上を移動する。
In the example shown in Figure 33, satellite receiving station 3301 and satellite receiving station 3302 are adjacent satellite receiving stations orbiting on the same satellite orbit. As satellite receiving station 3301 and satellite receiving station 3302 move on their satellite orbits, receivable range 3311 of satellite receiving station 3301 and receivable range 3312 of satellite receiving station 3302 also move on the ground.

図34には、受信可能範囲3311又は受信可能範囲3312のいずれかに含まれる端末3401と衛星受信局3301及び衛星受信局3302間の通信シーケンス例を示している。 Figure 34 shows an example communication sequence between terminal 3401, which is located in either reception range 3311 or reception range 3312, and satellite receiving station 3301 and satellite receiving station 3302.

まず、端末3401は、初回データフレームを送信(ブロードキャスト)する(SEQ3401)。 First, terminal 3401 transmits (broadcasts) the initial data frame (SEQ 3401).

初回データフレームとは、端末3401が電源オンにした直後などに初めて送信する際のフレームを指す。端末3401は、衛星受信局3301及び3302が常時受信対象としている無線リソース(時刻、周波数、及び符号)を用いて送信する。また、端末3401は、初回データフレーム内に、次の通常データフレームの送信に用いる無線リソースの情報を格納している。 The initial data frame refers to the frame that terminal 3401 transmits for the first time, such as immediately after turning on the power. Terminal 3401 transmits using the radio resources (time, frequency, and code) that satellite receiving stations 3301 and 3302 always receive. In addition, terminal 3401 stores information about the radio resources to be used for transmitting the next normal data frame in the initial data frame.

図34に示す例では、端末3401が初回データフレームを送信した時点で、端末3401が位置する場所は衛星受信局3301の受信可能範囲3311であるので、衛星受信局3301は初回データフレームの受信及び復調に成功する(SEQ3411)。次いで、衛星受信局3301は、初回データフレームに格納されている次の通常データフレーム送信用の無線リソースに基づいて、次の通常データフレームが受信可能な衛星受信局を判定する。そして、衛星受信局3301自身が次の通常データフレームを受信可能であるので、衛星受信局3301は、端末3401の次に送信する通常データフレームの無線リソースの情報を自身の受信リストに登録する(SEQ3412)。 In the example shown in Figure 34, when terminal 3401 transmits the first data frame, the location of terminal 3401 is within the reception range 3311 of satellite receiving station 3301, so satellite receiving station 3301 successfully receives and demodulates the first data frame (SEQ 3411). Next, satellite receiving station 3301 determines which satellite receiving station can receive the next normal data frame based on the radio resource for transmitting the next normal data frame stored in the first data frame. Then, since satellite receiving station 3301 itself can receive the next normal data frame, satellite receiving station 3301 registers information about the radio resource for the next normal data frame to be transmitted by terminal 3401 in its own reception list (SEQ 3412).

一方、端末3401が初回データフレームを送信した時点で、端末3401が位置する場所は衛星受信局3302の受信可能範囲3312の外であるので、衛星受信局3302は初回データフレームを受信できない。 On the other hand, when terminal 3401 transmits the initial data frame, the location of terminal 3401 is outside the reception range 3312 of satellite receiving station 3302, so satellite receiving station 3302 cannot receive the initial data frame.

次いで、端末3401は、初回データフレームに格納した無線リソースを用いて、通常データフレームを送信する(SEQ3402)。また、端末3401は、通常データフレーム内に、さらに次の通常データフレームの送信に用いる無線リソースの情報を格納している。Next, terminal 3401 transmits a normal data frame using the radio resources stored in the initial data frame (SEQ 3402). Terminal 3401 also stores information about the radio resources to be used for transmitting the next normal data frame in the normal data frame.

衛星受信局3301は、自身の受信リストに登録されている無線リソースに基づいて受信及び復調処理を実行することで、端末3401が送信した通常データフレームをピンポイントで受信及び復調することができる(SEQ3413)。一方、端末3401がこの通常データフレームを送信した時点で、端末3401が位置する場所は衛星受信局3302の受信可能範囲3312の外であるので、衛星受信局3302はこの通常データフレームを受信できない。 Satellite receiving station 3301 can pinpoint and receive and demodulate the normal data frame transmitted by terminal 3401 by performing reception and demodulation processing based on the radio resources registered in its reception list (SEQ 3413). However, at the time terminal 3401 transmits this normal data frame, the location of terminal 3401 is outside the reception range 3312 of satellite receiving station 3302, so satellite receiving station 3302 cannot receive this normal data frame.

また、衛星受信局3301は、受信した通常データフレームに格納されているさらに次の通常データフレーム送信用の無線リソースに基づいて、次の通常データフレームが受信可能な衛星受信局を判定する。そして、衛星受信局3301自身がさらに次の通常データフレームを受信可能であるので、衛星受信局3301は自身の受信リストに端末3401を再び登録する(SEQ3414)。 Furthermore, satellite receiving station 3301 determines the satellite receiving station that can receive the next normal data frame based on the radio resources for transmitting the next normal data frame stored in the received normal data frame. Since satellite receiving station 3301 itself can receive the next normal data frame, satellite receiving station 3301 again registers terminal 3401 in its reception list (SEQ 3414).

次いで、端末3401は、前回の通常データフレームに格納した無線リソースを用いて、次の通常データフレームを送信する(SEQ3403)。また、端末3401は、通常データフレーム内に、さらに次の通常データフレームの送信に用いる無線リソースの情報を格納している。 Next, terminal 3401 transmits the next normal data frame using the radio resources stored in the previous normal data frame (SEQ 3403). Terminal 3401 also stores information about the radio resources to be used to transmit the next normal data frame within the normal data frame.

衛星受信局3301は、自身の受信リストに登録されている無線リソースに基づいて受信及び復調処理を実行することで、端末3401が送信した通常データフレームをピンポイントで受信及び復調することができる(SEQ3415)。一方、端末3401がこの通常データフレームを送信した時点で、端末3401が位置する場所は衛星受信局3302の受信可能範囲3312の外であるので、衛星受信局3302はこの通常データフレームを受信できない。 Satellite receiving station 3301 can pinpoint and receive and demodulate the normal data frame transmitted by terminal 3401 by performing reception and demodulation processing based on the radio resources registered in its reception list (SEQ 3415). However, at the time terminal 3401 transmits this normal data frame, the location of terminal 3401 is outside the reception range 3312 of satellite receiving station 3302, so satellite receiving station 3302 cannot receive this normal data frame.

また、衛星受信局3301は、受信した通常データフレームに格納されているさらに次の通常データフレーム送信用の無線リソースに基づいて、次の通常データフレームが受信可能な衛星受信局を判定する。そして、衛星受信局3301はさらに次の通常データフレームを受信不可能なので、受信可能な衛星受信局3302へ受信対象無線リソース情報通知フレームを送信する(SEQ3416)。 Furthermore, satellite receiving station 3301 determines which satellite receiving station can receive the next normal data frame based on the radio resources for transmitting the next normal data frame stored in the received normal data frame. Since satellite receiving station 3301 cannot receive the next normal data frame, it transmits a reception target radio resource information notification frame to satellite receiving station 3302 that can receive it (SEQ 3416).

衛星受信局3302は、衛星受信局3301から受信した受信対象無線リソース情報通知フレームに格納されている無線リソースの情報を自身の受信リストに登録する(SEQ3421)。 Satellite receiving station 3302 registers the information on the radio resources stored in the reception target radio resource information notification frame received from satellite receiving station 3301 in its own reception list (SEQ 3421).

次いで、端末3401は、前回の通常データフレームに格納した無線リソースを用いて、次の通常データフレームを送信する(SEQ3404)。 Next, terminal 3401 transmits the next normal data frame using the radio resources stored in the previous normal data frame (SEQ 3404).

端末3401が次の通常データフレームを送信した時点で位置する場所が衛星受信局3302の受信可能範囲3312になっている。衛星受信局3302は、自身の受信リストに登録されている無線リソースに基づいて受信及び復調処理を実行することで、端末3401が送信した通常データフレームをピンポイントで受信及び復調することができる(SEQ3422)。一方、端末3401がこの通常データフレームを送信した時点で、端末3401が位置する場所は衛星受信局3301の受信可能範囲3312の外に移動しているので、衛星受信局3301はこの通常データフレームを受信できない。 When terminal 3401 transmits the next normal data frame, its location falls within satellite receiving station 3302's reception range 3312. Satellite receiving station 3302 can pinpoint and receive and demodulate the normal data frame transmitted by terminal 3401 by performing reception and demodulation processing based on the radio resources registered in its reception list (SEQ 3422). However, when terminal 3401 transmits this normal data frame, its location has moved outside satellite receiving station 3301's reception range 3312, so satellite receiving station 3301 cannot receive this normal data frame.

なお、端末は、初回データフレームを、電源をオンにした直後だけでなく、定期的に送信するようにしてもよい。衛星受信局が通常データフレームの受信に失敗した場合でも、初回データフレームの受信に成功した時点から再度、衛星受信局の受信リストに登録されるようになるため、端末は定期的に初回データフレームを送信することが望ましい。 The terminal may transmit the initial data frame periodically, rather than immediately after turning on the power. Even if the satellite receiving station fails to receive the normal data frame, the terminal will be registered in the satellite receiving station's reception list again from the point at which it successfully receives the initial data frame, so it is desirable for the terminal to transmit the initial data frame periodically.

I-3.装置構成
第6に実施例でも、端末の構成は図3と同じでよいので、このI項では端末の構成についての説明を省略する。
I-3. Device Configuration In the sixth embodiment, the terminal configuration can be the same as that shown in FIG. 3, so a description of the terminal configuration will be omitted in this section.

図35には、第6の実施例に係るシステムにおける衛星受信局3500の機能的構成例を示している。衛星受信局3500は、図33に示した衛星軌道のいずれかで地球上を周回する低軌道衛星に搭載して用いられる。衛星受信局3500は、LPWA部3520と衛星間通信部3530を備えている。 Figure 35 shows an example of the functional configuration of a satellite receiving station 3500 in a system relating to the sixth embodiment. The satellite receiving station 3500 is used by being mounted on a low-earth orbit satellite that orbits the Earth in one of the satellite orbits shown in Figure 33. The satellite receiving station 3500 comprises an LPWA unit 3520 and an inter-satellite communication unit 3530.

LPWA部3520は、地上の端末が送信したフレームを受信する。LPWA部3520は、図4に示した受信局200と同一の構成要素については図4と同じ参照番号を付けている。LPWA部3520内はさらに受信可能受信局判定部3526を備えている。受信可能受信局判定部3526は、端末から受信したデータフレームに格納されている次回データフレーム送信情報に基づいて、次回データフレームを受信可能な受信局を判定する。 The LPWA unit 3520 receives frames transmitted by a terrestrial terminal. Components of the LPWA unit 3520 that are the same as those of the receiving station 200 shown in Figure 4 are given the same reference numbers as in Figure 4. The LPWA unit 3520 further includes a receivable receiving station determination unit 3526. The receivable receiving station determination unit 3526 determines the receiving station that can receive the next data frame based on the next data frame transmission information stored in the data frame received from the terminal.

衛星間通信部3530は、無線通信部3531と、無線制御部3532と、フレーム生成部3533と、フレーム検出・復調部3534を備えている。 The inter-satellite communication unit 3530 includes a wireless communication unit 3531, a wireless control unit 3532, a frame generation unit 3533, and a frame detection/demodulation unit 3534.

無線通信部3531は、無線信号の送受信を行う。無線通信部353は、無線制御部3532からの制御により、電波を受信し、無線信号へ変換し、フレーム検出・復調部3534に渡す。また、無線通信部3531は、無線制御部3532からの制御により、フレーム生成部3533で生成されたフレームを無線信号に変換し、送信する。 The wireless communication unit 3531 transmits and receives wireless signals. Under control of the wireless control unit 3532, the wireless communication unit 353 receives radio waves, converts them into wireless signals, and passes them to the frame detection and demodulation unit 3534. Also, under control of the wireless control unit 3532, the wireless communication unit 3531 converts frames generated by the frame generation unit 3533 into wireless signals and transmits them.

無線制御部3532は、衛星受信局間でフレームを送受信できるように、無線通信部3531を制御する。 The wireless control unit 3532 controls the wireless communication unit 3531 so that frames can be sent and received between satellite receiving stations.

フレーム生成部3533は、LPWA部3520側の受信可能受信局判定部3526から取得した、次回データフレーム送信情報を格納し、所定のフォーマットに応じたフレームを生成する。 The frame generation unit 3533 stores the next data frame transmission information obtained from the receivable receiving station determination unit 3526 on the LPWA unit 3520 side and generates a frame according to a specified format.

フレーム検出・復調部3534は、無線通信部3531の受信信号からフレームを検出し復調する。フレーム検出・復調部3534は、フレームの復調に成功した場合、受信したデータをLPWA部3520内の記憶部205に渡す。具体的には、同一軌道上の前方の衛星受信局から受信した受信対象端末の無線リソースの情報を、記憶部205内の受信リストに記憶する。 The frame detection and demodulation unit 3534 detects and demodulates frames from the signal received by the wireless communication unit 3531. If the frame detection and demodulation unit 3534 successfully demodulates the frame, it passes the received data to the memory unit 205 in the LPWA unit 3520. Specifically, it stores information on the wireless resources of the target terminal received from a satellite receiving station ahead on the same orbit in a reception list in the memory unit 205.

I-4.フレーム構成
図36には、端末と衛星受信局間で送受信されるデータフレームの構成例を示している。但し、初回データフレームと通常データフレームのフレーム構成は同じであるものとする。データフレームは、ID、DATA、Time Interval、Ch、Code、及びCRCの各フィールドを含む。
I-4. Frame Structure Figure 36 shows an example of the structure of a data frame transmitted and received between a terminal and a satellite receiving station. However, the frame structure of the initial data frame and the normal data frame is assumed to be the same. The data frame includes the fields ID, DATA, Time Interval, Ch, Code, and CRC.

IDフィールドには、送信元である端末100の固有の識別子であるIDが格納される。DATAフィールドには、送信データが格納される。データフレームの場合には、センサー104から取得したデータなどが格納される。Time Intervalフィールドには、当該データフレームを送信してから、次回データフレームを送信するまでの送信間隔に関する情報が格納される。Chフィールドには、次回データフレームを送信する際に用いる周波数に関する情報が格納される。Codeフィールドには、次回データフレームを送信する際に用いる符号に関する情報、具体的には、プリアンブル、同期情報(Sync)、及びスクランブルパターンを生成するのに必要な4つの初期値を示す情報が格納される。CRCフィールドには、IDフィールド、DATAフィールド、Time Intervalフィールド、Chフィールド、及びCodeフィールドに格納された情報に対して計算したCRC値が格納される。受信側では、CRC値を用いて復調成功判定が行われる。 The ID field stores an ID, which is a unique identifier of the transmitting terminal 100. The DATA field stores the transmitted data. In the case of a data frame, data obtained from the sensor 104, etc. is stored. The Time Interval field stores information regarding the transmission interval from the transmission of the current data frame to the transmission of the next data frame. The Ch field stores information regarding the frequency to be used when transmitting the next data frame. The Code field stores information regarding the code to be used when transmitting the next data frame, specifically, information indicating the preamble, synchronization information (Sync), and four initial values required to generate the scrambling pattern. The CRC field stores a CRC value calculated from the information stored in the ID field, DATA field, Time Interval field, Ch field, and Code field. On the receiving side, the CRC value is used to determine whether demodulation was successful.

上記のID、DATA、Time Interval、Ch、Code、及びCRCを連結した系列に対して、FEC符号化や順番の並べ替え(インタリーブ)を行って、ペイロードを生成する。さらにペイロードの先頭に、フレーム検出と同期獲得に使用する既知パターンであるプリアンブルと同期情報を連結した後、ビット毎にスクランブルパターンとの排他的論理和(XOR)をとることによって、フレームが生成される。 The sequence consisting of the ID, DATA, Time Interval, Ch, Code, and CRC is FEC encoded and reordered (interleaved) to generate the payload. A preamble, a known pattern used for frame detection and synchronization acquisition, and synchronization information are then concatenated to the beginning of the payload, and the frame is generated by performing an exclusive OR (XOR) with the scrambling pattern on a bit-by-bit basis.

システム内には、フレーム生成に必要なプリアンブル及び同期情報、スクランブルパターンの生成方法をそれぞれ決定するための規則が、あらかじめ決定されている。フレーム生成に必要なプリアンブル及び同期情報、スクランブルパターンの生成方法は、図6に示した規則3及び規則4にそれぞれ従う。プリアンブル及び同期情報(Preamble/Sync)は、規則3にプリアンブル及び同期情報算出用の2つの初期値Seed(P)-1とSeed(P)-2を入力することで決定される。また、スクランブルパターンは、規則4にスクランブルパターン用の2つの初期値Seed(S)-1とSeed(S)-2を入力することで決定される。 The system has predefined rules for determining the preamble and synchronization information required for frame generation, and the method for generating the scramble pattern. The preamble and synchronization information required for frame generation and the method for generating the scramble pattern follow rules 3 and 4, respectively, shown in Figure 6. The preamble and synchronization information (Preamble/Sync) are determined by inputting two initial values, Seed(P)-1 and Seed(P)-2, used to calculate the preamble and synchronization information into rule 3. The scramble pattern is determined by inputting two initial values, Seed(S)-1 and Seed(S)-2, used to calculate the scramble pattern into rule 4.

各初期値は、あらかじめシステム内で決まっており、端末100内の記憶部106及び衛星受信局3500内の記憶部3525に保持されている。また、初回データフレームと通常データフレームでは使用可能な初期値が異なる。 Each initial value is determined in advance within the system and stored in the memory unit 106 in the terminal 100 and the memory unit 3525 in the satellite receiving station 3500. In addition, the initial values that can be used for the initial data frame and normal data frames are different.

図37には、受信対象無線リソース情報通知フレームのデータ部分のフレーム構成例を示している。データ部分以外のフォーマットは、使用する通信方式に応じたものとする。受信対象無線リソース情報通知フレームは、衛星受信局が次回の通常データフレームを自身で受信できないと判定したときに受信可能な他の衛星受信局に対して次回の通常データフレーム送信用の無線リソースを通知するフレームである。 Figure 37 shows an example of the frame structure of the data portion of a target radio resource information notification frame. The format of the portion other than the data portion depends on the communication method used. The target radio resource information notification frame is a frame that notifies other satellite receiving stations that can receive the next normal data frame of the radio resources for transmitting the next normal data frame when a satellite receiving station determines that it cannot receive the next normal data frame itself.

受信対象無線リソース情報通知フレームのデータ部分は、Rx Timeフィールドと、Chフィールドと、Codeフィールドを含む。Rx Timeフィールドには、次回のデータフレームの受信時刻に関する情報が格納される。Chフィールドには、次回のデータフレームの受信周波数に関する情報が格納される。Codeフィールドには、次回のデータフレームの受信符号に関する情報、具体的には、プリアンブル、同期情報(Sync)、及びスクランブルパターンを生成するのに必要な4つの初期値を示す情報が格納される。 The data portion of the reception target radio resource information notification frame includes an Rx Time field, a Ch field, and a Code field. The Rx Time field stores information about the reception time of the next data frame. The Ch field stores information about the reception frequency of the next data frame. The Code field stores information about the reception code of the next data frame, specifically, information indicating the preamble, synchronization information (Sync), and four initial values required to generate the scramble pattern.

I-5.端末の処理動作
図38には、端末が行う処理動作をフローチャートの形式で死している。
I-5. Processing Operation of Terminal FIG. 38 shows the processing operation performed by the terminal in the form of a flowchart.

まず、端末は、初回データフレームの送信に使用する無線リソース(時刻、周波数、符号)を決定する(ステップS3801)。 First, the terminal determines the radio resources (time, frequency, code) to be used for transmitting the initial data frame (step S3801).

次いで、端末は、次回の通常データフレームの送信に使用する無線リソース(時刻、周波数、符号)を決定する(ステップS3802)。 The terminal then determines the radio resources (time, frequency, code) to be used for the next normal data frame transmission (step S3802).

次いで、端末は、初回データフレームを生成する(ステップS3803)。初回データフレームのTime Interval、Ch、Codeの各フィールドには、ステップS3802で決定した、次回の通常データフレームの送信に使用する無線リソースの各情報を格納する。 The terminal then generates an initial data frame (step S3803). The Time Interval, Ch, and Code fields of the initial data frame store information about the radio resources to be used for transmitting the next normal data frame, as determined in step S3802.

そして、初回データフレームの送信時刻が到来すると(ステップS3804のYes)、端末は、ステップS3801で算出した送信周波数を用いて、ステップS3803で生成した初回データフレームを送信する(ステップS3805)。 Then, when the time to transmit the first data frame arrives (Yes in step S3804), the terminal transmits the first data frame generated in step S3803 using the transmission frequency calculated in step S3801 (step S3805).

次いで、端末は、次々回に送信するフレームが初回データフレームか否かを判定する(ステップS3806)。 Next, the terminal determines whether the frame to be transmitted next is the initial data frame (step S3806).

次々回に送信するフレームが初回データフレームでない場合には(ステップS3808のNo)、端末は、次々回の通常データフレームの送信に使用する無線リソース(時刻、周波数、符号)を決定する(ステップS3807)。 If the frame to be transmitted two times is not the initial data frame (No in step S3808), the terminal determines the radio resources (time, frequency, code) to be used for transmitting the two times normal data frame (step S3807).

次いで、端末は、通常データフレームを生成する(ステップS3808)。通常データフレームのTime Interval、Ch、Codeの各フィールドには、ステップS3807で決定した、次の通常データフレームの送信に使用する無線リソースの各情報を格納する。但し、次に送信するデータフレームが初回データフレームの場合には(ステップS3806のYes)、通常データフレームのTime Interval、Ch、Codeの各フィールドを0詰めする。 The terminal then generates a normal data frame (step S3808). The Time Interval, Ch, and Code fields of the normal data frame store information about the radio resources to be used for transmitting the next normal data frame, as determined in step S3807. However, if the next data frame to be transmitted is the initial data frame (Yes in step S3806), the Time Interval, Ch, and Code fields of the normal data frame are padded with zeros.

そして、通常データフレームの送信時刻が到来すると(ステップS3809のYes)、端末は、ステップS3802で算出した送信周波数を用いて、ステップS3803で生成した通常データフレームを送信する(ステップS3810)。 Then, when the time to transmit the normal data frame arrives (Yes in step S3809), the terminal transmits the normal data frame generated in step S3803 using the transmission frequency calculated in step S3802 (step S3810).

次いで、端末は、次回に送信するフレームが初回データフレームか否かを判定する(ステップS3811)。次回に送信するフレームが初回データフレームである場合には(ステップS3811のYes)、ステップS3801に戻って、端末は、初回データフレームを送信するための処理を繰り返し実行する。また、次回に送信するフレームが初回データフレームでない場合には(ステップS3811のNo)、ステップS3806に戻って、端末は、通常データフレームを送信するための処理を繰り返し実行する。 The terminal then determines whether the next frame to be transmitted is an initial data frame (step S3811). If the next frame to be transmitted is an initial data frame (Yes in step S3811), the terminal returns to step S3801 and repeats the process for transmitting the initial data frame. If the next frame to be transmitted is not an initial data frame (No in step S3811), the terminal returns to step S3806 and repeats the process for transmitting a normal data frame.

I-6.衛星受信局の処理動作
図39には、衛星受信局が初回データフレームを受信するための処理動作をフローチャートの形式で示している。
I-6 Processing Operation of Satellite Receiving Station Figure 39 shows in the form of a flowchart the processing operation for the satellite receiving station to receive the initial data frame.

まず、衛星受信局は、初回データフレームの送信に割り当てられたすべての周波数及び符号に対して受信及び復調処理を実行する(ステップS3901)。 First, the satellite receiving station performs reception and demodulation processing for all frequencies and codes assigned to the transmission of the initial data frame (step S3901).

そして、初回データフレームの受信及び復調処理に成功した場合には(ステップS3902のYes)、衛星受信局は、復調に成功した初回データフレーム内のTime Intervalフィールドに格納されている送信間隔に基づいて、次回の通常データフレームの受信予想時刻を算出する(ステップS3903)。 If the reception and demodulation process of the first data frame is successful (Yes in step S3902), the satellite receiving station calculates the estimated reception time of the next normal data frame based on the transmission interval stored in the Time Interval field in the first data frame that was successfully demodulated (step S3903).

次いで、衛星受信局は、次回の通常データフレームを受信可能な衛星受信局が自身であるか否かを判定する(ステップS3904)。 Next, the satellite receiving station determines whether it is the satellite receiving station that can receive the next normal data frame (step S3904).

次回の通常データフレームを受信可能な衛星受信局が自身である場合には(ステップS3904のYes)、衛星受信局は、ステップS3903で算出した受信予想時刻と初回データフレームに格納されている周波数及び符号を自身の受信リストに登録する(ステップS3905)。 If the satellite receiving station that can receive the next normal data frame is itself (Yes in step S3904), the satellite receiving station registers the estimated reception time calculated in step S3903 and the frequency and code stored in the initial data frame in its reception list (step S3905).

一方、次回の通常データフレームを受信可能な衛星受信局が自身でない場合には(ステップS3904のNo)、衛星受信局は、次回の通常データフレームを受信可能な衛星受信局へ、受信対象無線リソース情報通知フレームを送信する(ステップS3906)。 On the other hand, if the satellite receiving station that can receive the next normal data frame is not itself (No in step S3904), the satellite receiving station transmits a reception target radio resource information notification frame to the satellite receiving station that can receive the next normal data frame (step S3906).

図39に示したフローチャート中のステップS3903及びS3904の処理について、図16を参照しながら説明する。 The processing of steps S3903 and S3904 in the flowchart shown in Figure 39 will be explained with reference to Figure 16.

例えばステップS3902で復調処理に成功した初回データフレームの受信時刻が12:00:01.020、Time Intervalが00:01:00.000であった場合、次回の通常データフレームの受信予想時刻は12:01:01.020となる。しかし、地上と衛星受信局間は数百kmと距離が長いため、伝搬遅延が発生する。また、衛星受信局は移動するため、データフレーム毎に伝搬遅延量が異なることを考慮する必要がある。 For example, if the reception time of the first data frame that was successfully demodulated in step S3902 was 12:00:01.020 and the Time Interval was 00:01:00.000, the predicted reception time of the next normal data frame would be 12:01:01.020. However, because the distance between the ground and the satellite receiving station is long, at several hundred kilometers, propagation delays occur. In addition, because the satellite receiving station moves, it is necessary to take into account that the amount of propagation delay varies for each data frame.

図16には、衛星の高度が600km、周波数が2GHzの場合の周波数誤差と伝搬遅延の時間変化の一例を示している。これは端末の頭上を衛星が通過する場合の例であり、1台の端末に対して衛星受信局は6分間受信可能であるとする。周波数誤差の算出には、3GPP TR 38.811 V15.1.0(非特許文献1)に記載されているモデルを参照した。 Figure 16 shows an example of the change in frequency error and propagation delay over time when the satellite is at an altitude of 600 km and has a frequency of 2 GHz. This is an example of a satellite passing overhead, and assumes that the satellite receiving station can receive signals from one terminal for six minutes. The frequency error was calculated using the model described in 3GPP TR 38.811 V15.1.0 (Non-Patent Document 1).

例えば、データフレームの受信時の周波数誤差推定結果が40kHzであったとする。その場合、伝搬遅延量は3.5ミリ秒、Time Intervalが00:01:00.000であった場合、次回の通常データフレームの受信ときの伝搬遅延量は2.5ミリ秒となる。したがって、次回の通常データフレームの受信予想時刻は12:01:01.019となる。 For example, suppose the estimated frequency error when receiving a data frame is 40 kHz. In this case, if the propagation delay is 3.5 milliseconds and the Time Interval is 00:01:00.000, the propagation delay when the next normal data frame is received will be 2.5 milliseconds. Therefore, the estimated time of reception of the next normal data frame will be 12:01:01.019.

続いて、次回通常データフレームが受信可能な衛星受信局が自身であるか否かを判定する。 Next, determine whether you are the satellite receiving station that will be able to receive the next normal data frame.

例えば、図16に示した例において、データフレーム受信時の周波数誤差推定結果が40kHz、Time Intervalが00:01:00.000であった場合、次回の通常データフレームを受信可能な衛星受信局は自身である。 For example, in the example shown in Figure 16, if the frequency error estimation result when receiving a data frame is 40 kHz and the Time Interval is 00:01:00.000, the satellite receiving station that can receive the next normal data frame is itself.

一方、データフレーム受信時の周波数誤差推定結果が-40kHz、Time Intervalが00:01:30.000であった場合、次回の通常データフレームを受信可能な衛星受信局は同じ衛星軌道を周回する1つ後方の衛星受信局となる。 On the other hand, if the estimated frequency error when receiving the data frame is -40 kHz and the Time Interval is 00:01:30.000, the satellite receiving station that can receive the next normal data frame will be the satellite receiving station one position behind orbiting the same satellite.

図40には、衛星受信局が通常データフレームを受信するための処理手順をフローチャートの形式で示している。但し、衛星受信局は、受信リストに登録されている受信対象無線リソース毎に本処理を実行するものとする。 Figure 40 shows in flowchart form the processing procedure for a satellite receiving station to receive normal data frames. However, the satellite receiving station shall perform this processing for each radio resource to be received that is registered in the reception list.

まず、衛星受信局は、受信リストから受信対象の無線リソース(時刻、周波数、符号)を取得する(ステップS4001)。そして、衛星受信局は、受信対象時刻になったか否かを判定する(ステップS4002)。First, the satellite receiving station obtains the radio resources (time, frequency, code) to be received from the reception list (step S4001). Then, the satellite receiving station determines whether the target reception time has arrived (step S4002).

受信対象時刻が到来すると(ステップS4002のYes)、衛星受信局は、受信対象周波数に対して、受信対象符号を用いて受信及び復調処理を実行する(ステップS4003)。そして、衛星受信局は、通常データフレームの復調に成功したか否かを判定する(ステップS4004)。When the target reception time arrives (Yes in step S4002), the satellite receiving station performs reception and demodulation processing on the target reception frequency using the target reception code (step S4003).The satellite receiving station then determines whether the demodulation of the normal data frame was successful (step S4004).

通常データフレームの復調に失敗した場合には(ステップS4004のNo)、衛星受信局は、後続の処理ステップをすべてスキップして、当該受信対象無線リソースにおける通常データフレームの受信処理を終了する。 If demodulation of the normal data frame fails (No in step S4004), the satellite receiving station skips all subsequent processing steps and terminates the reception processing of the normal data frame in the target radio resource.

一方、通常データフレームの復調に成功した場合には(ステップS4004のYes)、衛星受信局は、復調した通常データフレームに、次回の通常データフレームの送信に用いる無線リソースの情報が格納されているか否かを判定する(ステップS4005)。 On the other hand, if the demodulation of the normal data frame is successful (Yes in step S4004), the satellite receiving station determines whether the demodulated normal data frame contains information about the radio resources to be used for transmitting the next normal data frame (step S4005).

復調した通常データフレームに、次回の通常データフレームの送信に用いる無線リソースの情報が格納されていない場合には(ステップS4005のNo)、衛星受信局は、後続の処理ステップをすべてスキップして、当該受信対象無線リソースにおける通常データフレームの受信処理を終了する。 If the demodulated normal data frame does not contain information about the radio resource to be used for transmitting the next normal data frame (No in step S4005), the satellite receiving station skips all subsequent processing steps and terminates the reception processing of the normal data frame on the radio resource to be received.

復調した通常データフレームに、次回の通常データフレームの送信に用いる無線リソースの情報が格納されている場合には(ステップS4005のYes)、衛星受信局は、当該通常データフレームの受信時刻と当該通常データフレームに格納されている送信間隔に基づいて、次の通常データフレームの受信予想時刻を算出する(ステップS4006)。 If the demodulated normal data frame contains information about the radio resources to be used for transmitting the next normal data frame (Yes in step S4005), the satellite receiving station calculates the estimated reception time of the next normal data frame based on the reception time of the normal data frame and the transmission interval stored in the normal data frame (step S4006).

次いで、衛星受信局は、次回の通常データフレームを受信可能な衛星受信局が自身であるか否かを判定する(ステップS4007)。 Next, the satellite receiving station determines whether it is the satellite receiving station that can receive the next normal data frame (step S4007).

次回の通常データフレームを受信可能な衛星受信局が自身である場合には(ステップS4007のYes)、衛星受信局は、ステップS4006で算出した受信予想時刻と、ステップS4003で復調した通常データフレームに格納されている周波数及び符号を自身の受信リストに登録する(ステップS4008)。 If the satellite receiving station that can receive the next normal data frame is itself (Yes in step S4007), the satellite receiving station registers the estimated reception time calculated in step S4006 and the frequency and code stored in the normal data frame demodulated in step S4003 in its reception list (step S4008).

また、次回の通常データフレームを受信可能な衛星受信局が自身でない場合には(ステップS4007のNo)、衛星受信局は、次回の通常データフレームを受信可能な衛星受信局へ、受信対象無線リソース情報通知フレームを送信する(ステップS4009)。 Also, if the satellite receiving station that can receive the next normal data frame is not itself (No in step S4007), the satellite receiving station transmits a reception target radio resource information notification frame to the satellite receiving station that can receive the next normal data frame (step S4009).

図41には、衛星受信局が受信対象無線リソース情報通知フレームを受信するための処理手順をフローチャートの形式で示している。 Figure 41 shows in flowchart form the processing procedure for a satellite receiving station to receive a target radio resource information notification frame.

まず、衛星受信局は、他の衛星受信局から受信対象無線リソース情報通知フレームを受信したか否かを判定する(ステップS4101)。そして、受信対象無線リソース情報通知フレームを受信した場合には(ステップS4101のYes)、衛星受信局は、受信対象無線リソース情報通知フレームを復調処理して(ステップS4102)、当該フレームの復調に成功したか否かを判定する(ステップS4103)。 First, the satellite receiving station determines whether it has received a target radio resource information notification frame from another satellite receiving station (step S4101). If it has received a target radio resource information notification frame (Yes in step S4101), the satellite receiving station demodulates the target radio resource information notification frame (step S4102) and determines whether the demodulation of the frame was successful (step S4103).

受信対象無線リソース情報通知フレームの復調に成功した場合には(ステップS4103のYes)、衛星受信局は、そのフレームが自局宛てか否かを判定する(ステップS4104)。 If the demodulation of the radio resource information notification frame to be received is successful (Yes in step S4103), the satellite receiving station determines whether the frame is addressed to the station itself (step S4104).

そして、復調した受信対象無線リソース情報通知フレームが自局宛ての場合には(ステップS4104のYes)、衛星受信局は、当該フレームに格納されている情報を自身の受信リストに登録する(ステップS4105)。 If the demodulated reception target radio resource information notification frame is addressed to the satellite receiving station (Yes in step S4104), the satellite receiving station registers the information stored in the frame in its own reception list (step S4105).

また、復調した受信対象無線リソース情報通知フレームが自局宛てでない場合には(ステップS4104のNo)、衛星受信局は、該当する衛星受信局へ、受信対象無線リソース情報通知フレームを転送する(ステップS4106)。 Also, if the demodulated reception target radio resource information notification frame is not addressed to the satellite receiving station (No in step S4104), the satellite receiving station transfers the reception target radio resource information notification frame to the corresponding satellite receiving station (step S4106).

I-7.効果
このI項で説明した第6の実施例によってもたらされる効果についてまとめておく。第6の実施例によれば、以下の(1)及び(2)のような効果を得ることができる。
I-7. Effects The effects brought about by the sixth embodiment explained in this section I will now be summarized. According to the sixth embodiment, the following effects (1) and (2) can be obtained.

(1)端末と衛星受信局間で無線リソース割り当てのためのシグナリングの必要がなく、衛星受信局が受信及び復調処理を実行する無線リソースを限定することができる。
(2)端末と衛星受信局間で無線リソース割り当てのためのシグナリングの必要がなく、衛星受信局が移動し、端末が送信するデータフレームを受信可能な衛星受信局が変化した場合でも追従可能である。
(1) There is no need for signaling between the terminal and the satellite receiving station for allocating radio resources, and the satellite receiving station can limit the radio resources for performing reception and demodulation processing.
(2) There is no need for signaling between the terminal and the satellite receiving station for wireless resource allocation, and it is possible to follow even if the satellite receiving station moves and the satellite receiving station that can receive the data frame transmitted by the terminal changes.

上記(1)及び(2)よりさらに以下の効果につながる。 The above (1) and (2) further lead to the following effects:

(3)端末の低消費電力化及び低コスト化
(4)受信局当たりの収容台数の増加
(5)受信局の小型化、低消費電力化
(6)システムで必要な受信局数の削減
(7)通信サービスの低コスト化
(3) Lower power consumption and lower costs of terminals (4) Increase in the number of devices accommodated per receiving station (5) Smaller size and lower power consumption of receiving stations (6) Reduction in the number of receiving stations required for the system (7) Lower costs of communication services

以上、特定の実施形態を参照しながら、本開示について詳細に説明してきた。しかしながら、本開示の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。 The present disclosure has been described in detail above with reference to specific embodiments. However, it is clear that those skilled in the art may modify or substitute the embodiments without departing from the spirit and scope of the present disclosure.

本明細書では、本開示をLPWA通信方式に適用した実施形態を中心に説明してきたが、本開示の要旨はこれに限定されるものではない。本開示は、地上の端末と地球上を周回する衛星受信局の間で通信を行うさまざまなタイプの通信システムに同様に適用することができる。また、本明細書では、便宜上、特定の衛星コンステレーションに特化した実施形態について説明したが、他の衛星コンステレーションを使用する通信システムに対しても同様に本開示を適用することができ、任意の衛星受信局数にも対応することができる。 While this specification has focused on embodiments in which this disclosure is applied to the LPWA communication system, the gist of this disclosure is not limited thereto. This disclosure can be similarly applied to various types of communication systems in which communication is carried out between terrestrial terminals and satellite receiving stations orbiting the Earth. Furthermore, while this specification has described embodiments specific to a specific satellite constellation for convenience, this disclosure can also be applied to communication systems that use other satellite constellations and can accommodate any number of satellite receiving stations.

要するに、例示という形態により本開示について説明してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本開示の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。In short, the present disclosure has been described in the form of examples, and the contents of this specification should not be interpreted in a limiting manner. The claims should be taken into consideration to determine the gist of the present disclosure.

なお、本開示は、以下のような構成をとることも可能である。 In addition, this disclosure can also be configured as follows.

(1)所定の軌道で地球上を周回し、地上の端末からフレームを受信する衛星受信局の1つとして動作し、
前記端末からフレームを受信処理する受信部と、
前記端末からフレーム受信時のフレーム受信情報と、前記端末のフレーム送信間隔と、周辺の衛星受信局の位置関係に基づいて、前記端末が次に送信するフレームの受信に適した衛星受信局を判定する判定部と、
を具備する通信装置。
(1) Operates as one of the satellite receiving stations that orbits the Earth in a predetermined orbit and receives frames from a terminal on the ground;
a receiving unit that receives and processes frames from the terminal;
a determination unit that determines a satellite receiving station suitable for receiving the next frame transmitted by the terminal based on frame reception information when a frame is received from the terminal, a frame transmission interval of the terminal, and the positional relationship of surrounding satellite receiving stations;
A communication device comprising:

(2)フレーム受信情報は、フレーム受信時の周波数誤差推定結果及び伝搬遅延推定結果を含む、
上記(1)に記載の通信装置。
(2) The frame reception information includes a frequency error estimation result and a propagation delay estimation result at the time of frame reception.
The communication device according to (1) above.

(3)フレーム受信情報は、前記端末の位置情報を含む、
上記(1)に記載の通信装置。
(3) The frame reception information includes location information of the terminal.
The communication device according to (1) above.

(4)周辺の衛星受信局とフレーム受信情報を交換する、
上記(1)乃至(3)のいずれかに記載の通信装置。
(4) Exchanging frame reception information with surrounding satellite receiving stations;
A communication device according to any one of (1) to (3) above.

(5)前記判定部は、さらに周辺の衛星受信局からのフレーム受信情報に基づいて、前記端末が次に送信するフレームの受信に適した衛星受信局を判定する、
上記(4)に記載の通信装置。
(5) The determination unit further determines a satellite receiving station suitable for receiving a frame to be transmitted next by the terminal based on frame reception information from surrounding satellite receiving stations.
The communication device according to (4) above.

(6)次に送信するフレームを自局が受信可能と前記判定部が判定した端末の情報を受信対象端末リストに保持し、
前記受信対象端末リストに保持されている情報に基づいて端末が次に送信するフレームを受信処理する、
上記(5)に記載の通信装置。
(6) storing information about the terminal determined by the determination unit as being capable of receiving the frame to be transmitted next in a list of target terminals;
receiving and processing a frame to be transmitted next by the terminal based on the information stored in the target terminal list;
The communication device according to (5) above.

(7)周辺の衛星受信局からのフレーム受信情報に基づいて前記受信対象端末リストに追加した端末の情報を、前記周辺の衛星受信局に通知する、
上記(6)に記載の通信装置。
(7) Notifying the surrounding satellite receiving stations of information about terminals added to the target receiving terminal list based on frame reception information from the surrounding satellite receiving stations.
The communication device according to (6) above.

(8)周辺の衛星受信局からの前記通知に基づいて、自局の受信対象端末リストから該当する端末の情報を削除する、
上記(7)に記載の通信装置。
(8) Based on the notification from the surrounding satellite receiving station, delete the information of the corresponding terminal from the receiving terminal list of the own station.
The communication device according to (7) above.

(9)自局の識別情報を付けたフレーム受信情報を周辺の衛星受信局と交換し、
周辺の衛星受信局からのフレーム受信情報に基づいて前記受信対象端末リストに追加した端末の情報を、そのフレーム受信情報に識別情報が示された衛星受信局に通知する、
上記(7)に記載の通信装置。
(9) exchanging frame reception information including the station's own identification information with surrounding satellite receiving stations;
notifying the satellite receiving station whose identification information is indicated in the frame reception information of the terminal that has been added to the target receiving terminal list based on the frame reception information from the surrounding satellite receiving station;
The communication device according to (7) above.

(10)前記判定部が前記端末から次に送信されるフレームの受信に適していると判定した周辺の衛星受信局に対して受信対象端末登録を通知する、
上記(1)に記載の通信装置。
(10) Notifying a nearby satellite receiving station that the determination unit has determined to be suitable for receiving the next frame transmitted from the terminal of the registration of the target terminal.
The communication device according to (1) above.

(11)前記周辺の衛星受信局に対して受信対象端末登録を通知した端末を自局の受信対象から外す、
上記(10)に記載の通信装置。
(11) The terminal that notified the surrounding satellite receiving station of its registration as a target terminal for reception is removed from the target terminal for reception of the own station.
The communication device according to (10) above.

(12)周辺の衛星受信局から受信対象端末登録が通知された端末を自局の受信対象とする、
上記(10)又は(11)のいずれかに記載の通信装置。
(12) A terminal that has been notified of registration as a target terminal for reception by a nearby satellite receiving station is set as a target for reception by the own station.
A communication device according to any one of (10) and (11) above.

(13)フレーム受信情報は前記端末から通知されるフレーム送信間隔を含み、
前記判定部は、フレーム送信間隔とフレーム受信時の周波数誤差推定結果に基づいて、前記端末から次に送信されるフレームの受信予想時刻を推定する、
上記(1)に記載の通信装置。
(13) The frame reception information includes a frame transmission interval notified from the terminal;
the determination unit estimates an expected reception time of the next frame transmitted from the terminal based on the frame transmission interval and the frequency error estimation result at the time of frame reception;
The communication device according to (1) above.

(14)前記判定部は、前記端末から次に送信されるフレームの受信予想時刻と周辺の衛星受信局の位置関係に基づいて、前記端末が次に送信するフレームの受信に適した衛星受信局を判定する、
上記(13)に記載の通信装置。
(14) The determination unit determines a satellite receiving station suitable for receiving the next frame transmitted from the terminal based on a predicted reception time of the next frame transmitted from the terminal and a positional relationship of surrounding satellite receiving stations.
The communication device according to (13) above.

(15)次に送信するフレームを自局が受信可能と前記判定部が判定した端末を自局の受信対象とする、
上記(14)に記載の通信装置。
(15) The terminal that the determination unit determines to be able to receive the next transmitted frame is set as the reception target of the next transmitted frame.
The communication device according to (14) above.

(16)端末が次に送信するフレームの受信に適していると判定した周辺の衛星受信局に対して、その端末のフレームを受信するための無線リソース情報を通知する、
上記(14)に記載の通信装置。
(16) Notifying a nearby satellite receiving station that is determined to be suitable for receiving the next frame transmitted by the terminal of wireless resource information for receiving the frame from the terminal;
The communication device according to (14) above.

(17)周辺の衛星受信局から端末のフレームを受信するための無線リソース情報が通知されたことに応答して、該当する端末を自局の受信対象とする、
上記(16)に記載の通信装置。
(17) In response to notification of wireless resource information for receiving frames from a nearby satellite receiving station, the corresponding terminal is set as a reception target for the own station.
The communication device according to (16) above.

(18)前記周辺の衛星受信局は、同一軌道を移動する衛星受信局及び隣接軌道を移動する衛星受信局のうち少なくとも一方を含む、
上記(1)乃至(17)のいずれかに記載の通信装置。
(18) The surrounding satellite receiving stations include at least one of a satellite receiving station moving in the same orbit and a satellite receiving station moving in an adjacent orbit.
A communication device according to any one of (1) to (17) above.

(19)所定の軌道で地球上を周回し、地上の端末からフレームを受信する衛星受信局として動作する通信方法であって、
前記端末からフレームを受信処理する受信ステップと、
前記端末からフレーム受信時のフレーム受信情報と、前記端末のフレーム送信間隔と、周辺の衛星受信局の位置関係に基づいて、前記端末が次に送信するフレームの受信に適した衛星受信局を判定する判定ステップと、
を有する通信方法。
(19) A communication method that operates as a satellite receiving station that orbits the Earth in a predetermined orbit and receives frames from a terminal on the ground, comprising:
a receiving step of receiving and processing frames from the terminal;
a determination step of determining a satellite receiving station suitable for receiving the next frame transmitted by the terminal based on frame reception information at the time of receiving a frame from the terminal, a frame transmission interval of the terminal, and the positional relationship of surrounding satellite receiving stations;
A communication method comprising:

(20)地上に設置された端末と、それぞれ所定の軌道で地球上を周回する複数の衛星受信局からなり、
前記複数の衛星受信局はそれぞれ、前記端末からフレームを受信処理する受信部と、前記端末からフレーム受信時のフレーム受信情報と前記端末のフレーム送信間隔と、周辺の衛星受信局の位置関係に基づいて前記端末が次に送信するフレームの受信に適した衛星受信局を判定する判定部を具備する、
通信システム。
(20) A system comprising a terminal installed on the ground and a plurality of satellite receiving stations each orbiting the Earth in a predetermined orbit;
Each of the plurality of satellite receiving stations comprises a receiving unit that receives and processes frames from the terminal, and a determining unit that determines a satellite receiving station that is suitable for receiving the next frame transmitted by the terminal based on frame reception information when frames are received from the terminal, a frame transmission interval of the terminal, and a positional relationship between neighboring satellite receiving stations.
Communication system.

100…端末、101…無線通信部、102…無線制御部
103…フレーム生成部、104…センサー
105…無線資源決定部、106…記憶部
200…受信局、201…無線通信部、202…無線制御部
203…フレーム検出・復調部、204…無線資源決定部
205…記憶部
1000…衛星受信局、1200…LPWA部、1300…衛星間通信部
1301…無線通信部、1302…無線制御部
1303…フレーム生成部、1304…フレーム検出・復調部
3500…衛星受信局、3520…LPWA部
3526…受信可能受信局判定部
3531…無線通信部、3532…無線制御部
3533…フレーム生成部、3534…フレーム検出・復調部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100...Terminal, 101...Wireless communication unit, 102...Wireless control unit 103...Frame generation unit, 104...Sensor 105...Wireless resource determination unit, 106...Memory unit 200...Receiving station, 201...Wireless communication unit, 202...Wireless control unit 203...Frame detection and demodulation unit, 204...Wireless resource determination unit 205...Memory unit 1000...Satellite receiving station, 1200...LPWA unit, 1300...Inter-satellite communication unit 1301...Wireless communication unit, 1302...Wireless control unit 1303...Frame generation unit, 1304...Frame detection and demodulation unit 3500...Satellite receiving station, 3520...LPWA unit 3526...Receivable receiving station determination unit 3531...Wireless communication unit, 3532...Wireless control unit 3533...Frame generation unit, 3534...Frame detection and demodulation unit

Claims (20)

所定の軌道で地球上を周回し、地上の端末からフレームを受信する衛星受信局の1つとして動作し、
前記端末からフレームを受信処理する受信部と、
前記端末から受信したフレームに関するフレーム受信情報と、前記フレーム受信情報に含まれる前記端末のフレーム送信間隔と、同じ軌道上の周辺の衛星受信局の位置関係に基づいて、前記端末が次に送信するフレームの受信に適した衛星受信局を判定する判定部と、
を具備する通信装置。
The satellite operates as one of the satellite receiving stations that orbits the Earth in a predetermined orbit and receives frames from a terminal on the ground;
a receiving unit that receives and processes frames from the terminal;
a determination unit that determines a satellite receiving station suitable for receiving the next frame transmitted by the terminal based on frame reception information relating to the frame received from the terminal, the frame transmission interval of the terminal included in the frame reception information, and the positional relationship of surrounding satellite receiving stations on the same orbit ;
A communication device comprising:
前記フレーム受信情報は、前記端末からのフレーム受信時の周波数誤差推定結果及び伝搬遅延推定結果を含む、
請求項1に記載の通信装置。
The frame reception information includes a frequency error estimation result and a propagation delay estimation result when the frame is received from the terminal .
The communication device according to claim 1 .
フレーム受信情報は、前記端末の位置情報を含む、
請求項1に記載の通信装置。
The frame reception information includes location information of the terminal.
The communication device according to claim 1 .
周辺の衛星受信局とフレーム受信情報を交換する、
請求項1に記載の通信装置。
exchange frame reception information with surrounding satellite receiving stations;
The communication device according to claim 1 .
前記判定部は、さらに周辺の衛星受信局からのフレーム受信情報に基づいて、前記端末が次に送信するフレームの受信に適した衛星受信局を判定する、
請求項4に記載の通信装置。
the determination unit further determines, based on frame reception information from surrounding satellite receiving stations, a satellite receiving station that is suitable for receiving the frame that the terminal will next transmit.
The communication device according to claim 4.
次に送信するフレームを自局が受信可能と前記判定部が判定した端末の情報を受信対象端末リストに保持し、
前記受信対象端末リストに保持されている情報に基づいて端末が次に送信するフレームを受信処理する、
請求項5に記載の通信装置。
storing information about a terminal that the determination unit has determined to be capable of receiving the next frame to be transmitted by the own station in a list of target terminals;
receiving and processing a frame to be transmitted next by the terminal based on the information stored in the target terminal list;
The communication device according to claim 5 .
周辺の衛星受信局からのフレーム受信情報に基づいて前記受信対象端末リストに追加した端末の情報を、前記周辺の衛星受信局に通知する、
請求項6に記載の通信装置。
notifying the surrounding satellite receiving stations of information about the terminals added to the target receiving terminal list based on frame reception information from the surrounding satellite receiving stations;
The communication device according to claim 6.
周辺の衛星受信局からの前記通知に基づいて、自局の受信対象端末リストから該当する端末の情報を削除する、
請求項7に記載の通信装置。
Based on the notification from the surrounding satellite receiving station, delete the information of the corresponding terminal from the receiving terminal list of the own station.
The communication device according to claim 7.
自局の識別情報を付けたフレーム受信情報を周辺の衛星受信局と交換し、
周辺の衛星受信局からのフレーム受信情報に基づいて前記受信対象端末リストに追加した端末の情報を、そのフレーム受信情報に識別情報が示された衛星受信局に通知する、
請求項7に記載の通信装置。
The frame reception information including the station's own identification information is exchanged with surrounding satellite receiving stations,
notifying the satellite receiving station whose identification information is indicated in the frame reception information of the terminal that has been added to the target receiving terminal list based on the frame reception information from the surrounding satellite receiving station;
The communication device according to claim 7.
前記判定部が前記端末から次に送信されるフレームの受信に適していると判定した周辺の衛星受信局に対して受信対象端末登録を通知する、
請求項1に記載の通信装置。
notifying a nearby satellite receiving station that the determining unit has determined to be suitable for receiving the next frame transmitted from the terminal of the registration of the target terminal;
The communication device according to claim 1 .
前記周辺の衛星受信局に対して受信対象端末登録を通知した端末を自局の受信対象から外す、
請求項10に記載の通信装置。
removing the terminal that has notified the surrounding satellite receiving station of its registration as a target terminal for reception from the target terminal for reception of the own station;
The communication device according to claim 10.
周辺の衛星受信局から受信対象端末登録が通知された端末を自局の受信対象とする、
請求項10に記載の通信装置。
The terminal that has been notified of the registration of the target terminal from the surrounding satellite receiving station is set as the target of reception for the own station.
The communication device according to claim 10.
前記判定部は、前記端末のフレーム送信間隔と前記端末からのフレーム受信時の周波数誤差推定結果に基づいて、前記端末から次に送信されるフレームの受信予想時刻を推定する、
請求項1に記載の通信装置。
the determination unit estimates an expected reception time of the next frame transmitted from the terminal based on a frame transmission interval of the terminal and a frequency error estimation result at the time of receiving a frame from the terminal;
The communication device according to claim 1 .
前記判定部は、前記端末から次に送信されるフレームの受信予想時刻と同じ軌道上の周辺の衛星受信局の位置関係に基づいて、前記端末が次に送信するフレームの受信に適した衛星受信局を判定する、
請求項13に記載の通信装置。
the determination unit determines a satellite receiving station suitable for receiving the next frame transmitted from the terminal based on a positional relationship of surrounding satellite receiving stations on the same orbit as the predicted time of reception of the next frame transmitted from the terminal;
14. The communication device of claim 13.
次に送信するフレームを自局が受信可能と前記判定部が判定した端末を自局の受信対象とする、
請求項14に記載の通信装置。
The terminal that the determination unit determines to be able to receive the next transmitted frame is set as the reception target of the terminal.
15. The communication device of claim 14.
端末が次に送信するフレームの受信に適していると判定した同じ軌道上の周辺の衛星受信局に対して、その端末のフレームを受信するための無線リソース情報を通知する、
請求項14に記載の通信装置。
notifying a nearby satellite receiving station on the same orbit that is determined to be suitable for receiving the next frame transmitted by the terminal of radio resource information for receiving the frame from the terminal;
15. The communication device of claim 14.
周辺の衛星受信局から端末のフレームを受信するための無線リソース情報が通知されたことに応答して、該当する端末を自局の受信対象とする、
請求項16に記載の通信装置。
In response to notification of wireless resource information for receiving frames from the terminal from a nearby satellite receiving station, the terminal is set as a reception target of the terminal.
17. The communication device of claim 16.
前記周辺の衛星受信局は、隣接軌道を移動する衛星受信局をさらに含む、
請求項1に記載の通信装置。
The surrounding satellite receiving stations further include satellite receiving stations traveling in adjacent orbits.
The communication device according to claim 1 .
所定の軌道で地球上を周回し、地上の端末からフレームを受信する衛星受信局として動作する通信方法であって、
前記端末からフレームを受信処理する受信ステップと、
前記端末から受信したフレームに関するフレーム受信情報と、前記フレーム受信情報に含まれる前記端末のフレーム送信間隔と、同じ軌道上の周辺の衛星受信局の位置関係に基づいて、前記端末が次に送信するフレームの受信に適した衛星受信局を判定する判定ステップと、
を有する通信方法。
A communication method that operates as a satellite receiving station that orbits the Earth in a predetermined orbit and receives frames from a terminal on the ground, comprising:
a receiving step of receiving and processing frames from the terminal;
a determination step of determining a satellite receiving station suitable for receiving the next frame transmitted by the terminal based on frame reception information regarding the frame received from the terminal, the frame transmission interval of the terminal included in the frame reception information, and the positional relationship of surrounding satellite receiving stations on the same orbit ;
A communication method comprising:
地上に設置された端末と、それぞれ所定の軌道で地球上を周回する複数の衛星受信局からなり、
前記複数の衛星受信局はそれぞれ、前記端末からフレームを受信処理する受信部と、前記端末から受信したフレームに関するフレーム受信情報と前記フレーム受信情報に含まれる前記端末のフレーム送信間隔と、同じ軌道上の周辺の衛星受信局の位置関係に基づいて前記端末が次に送信するフレームの受信に適した衛星受信局を判定する判定部を具備する、
通信システム。
It consists of a terminal installed on the ground and multiple satellite receiving stations that orbit the Earth in their own designated orbits.
Each of the plurality of satellite receiving stations comprises a receiving unit that receives and processes frames from the terminal, and a determining unit that determines a satellite receiving station that is suitable for receiving the next frame transmitted by the terminal based on frame reception information regarding the frames received from the terminal, the frame transmission interval of the terminal included in the frame reception information, and the positional relationship of surrounding satellite receiving stations on the same orbit.
Communication system.
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