JPH02280424A

JPH02280424A - 送信電力制御方式

Info

Publication number: JPH02280424A
Application number: JP9993789A
Authority: JP
Inventors: Toshio Mizuno; 水野　俊夫; Tatsuo Watanabe; 渡辺　龍雄; Yasuhiko Ito; 泰彦伊藤; Toshinari Kimura; 木村　年成
Original assignee: Kokusai Denshin Denwa KK
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 1989-04-21
Filing date: 1989-04-21
Publication date: 1990-11-16

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、衛星通信システムにおける送信電力の制御方
式に関するもので、降雨減衰を伴う周波数帯を使用する
小型地球局相互間の通信に特に有効な送信電力制御方式
である。

（従来の技術）近年、通信衛星の大型化、ディジタル通信技術の発展、
通信用素子の発達により、小型アンテナを用いた小型地
球局の衛星通信システムへの導入が進められている。特
にＫｕ帯（１１〜１２／１４Ｇｌｌｚ）を用いる小型地
球局間通信方式は、将来の低コスト衛星通信方式として
有望視されている。

ところで、衛星通信でｌ０ＧＨ２以上の周波数帯を用い
るときには、降雨減衰は回線構成上大きな問題となる。

特に低仰角で運用される小型地球局では降雨減衰対策か
重要となる。

従来、降雨減衰対策としては、スペースダイバーシチ方
式と送信電力制御方式が考えられている。スペースダイ
バーシチ方式は、２つのアンテナを同時に降雨の影響を
受けることのないよう十分前れた位置に別設置し、２つ
のアンテナのうち降雨減衰の少ない方を選択することで
回線品質を維持する方式である。また、送信電力制御方
式は、通常当該地球局の受信情報、例えばピーコン信号
レベルを参照して自局上り回線に対する送信電力を制御
する方式である。

（発明か解決しようとする課題）１０ＧＩＩｚ以上の周波数帯を用いる小型地球局間通信
方式における回線品質を向上する手段として中央局（中
継局を含む、以下同様）て行う送信電力制御方式には、１）中央局の上り回線における降雨減衰を補償するもの
と、２）小型地球局で受信信号品質を測定し、その情報を中
央局に返送し、中央局かこれを用いて前記小型地球局に
対する送信電力を制御し、小型地球局での受信信号品質
か一定となるようにする閉ループ制御方式と、がある。

後者の方式は回線接続方式か５ｃｐｃで行われる場合に
は有効な手段であるが、小型地球局側で信号品質測定回
路、測定結果を中央局に送信するための信号構成の形式
変更が必要である。このため、システム装置仕様の変更
又は改修等が必要となり、装置価格の低減化が図れない
。

本発明は、上述の短所を除くために考案されたもので、
従来技術か閉ループ制御方式による付加装置が小型地球
局側に必要なのに対し、本発明では小型地球局側には何
らの付加装置を必要とせず、中央局のみで小型地球局の
信号品質の変動（主として降雨減衰によるもの）を推定
し、中央局から該小型地球局に対する送信電力を制御す
ることを特徴とする。又１本発明は、中央局で前記閉ル
ープ制御方式と同等の効果を実現するもので、降雨減衰
発生時においても高信頼・高品質の回線を提供を可能と
する。

（発明の構成と作用）第１図は、本発明を適用した中継局を介する小型地球局
間通信方式（ダブルホップ）を説明するための図である
。第１図において、１は衛星、２は中央局、３〜８は小
型地球局である。地球局から衛星方向の回線を上り回線
、衛星から地球局方向の回線を下り回線という。

この構成における小型地球局間の通信は、各小型地球局
３〜８からの複数の信号を衛星１を介して中央局２が一
旦受信し、これらを独立に一旦復調した後、再変調して
衛星１に送信することで目的とする小型地球局に信号を
伝送する。

なお、本発明を適用する構成として、第１図に示すよう
に衛星が１つである構成の外に、例えば、小型地球局３
〜５を衛星１に接続し、６〜８を他の衛星（図示せず）
に接続し、それぞれの衛星に接続する２つのアンテナを
有する地球局を中央局２として介在させる構成も考えら
れる。いずれの構成を採用しても本発明の技術思想に変
更を与えるものでない。

ところで、衛星からの同一信号を超小型地球局と中央局
で受信した場合には、大きなアンテナを有する中央局の
ほうがはるかに強い信号を受信でき、回線マージン（換
言すれば、降雨減衰に対する耐力）は十分に大きい。地
上から衛星に対する送信器出力は超小型地球局の場合１
〜３Ｗ程度の固体増幅器が用いられており、チャンネル
当りの衛星出力を得ることが可能である。

よって、この様な構成の衛星通信システムでは上り回線
より下り回線のほうがマージンか少なく、降雨時には下
り回線がさきに信号品質の劣化を受ける。

ところで、一般に衛星通信のサービス範囲は広く当然小
型地球局は気象条件の異なる広い範囲に分散されて配置
されることが予想される。

従って、１０ＧＨｚ帯以上の周波数帯を用いるこの様な
通信システムでは多数の小型地球局が同時に降雨減衰を
受けることはなく、全体の中である一部分の地球局のみ
が降雨減衰の影響を大きく受けることになる。中央局と
小型地球局間が５ｃｐｃ回線方式で構成される場合には
降雨減衰を受けている小型地球局のみに対して選択的に
中央局からの送信電力を増大することにより回線品質劣
化を救済することができ、衛星電力、帯域、中央局の送
信機出力の効率的使用が可能になり、さらには衛星の放
射パターンによる受信レベルのバラツキを無くし、かつ
回線の信頼性の大幅な向上を実現できる。

（実施例１）第２図及び第３図をもって実施例を説明するが、まず両
図の構成を説明する。

第２図は、例えば、第１図の小型地球局３が降雨減衰を
受けた場合に中央局がどのように該小型地球局に対する
送信の電力制御を行うかを説明する基本的な装置ブロッ
ク図で、中央局が受信した小型地球局からの受信信号か
ら検出した受信信号Ｃ／Ｎを制御情報として用いている
実施例を示す。

第２図中、１０は受信ＢＰＳＫ（２相位相変調波）　Ｉ
Ｆ倍信号１１はＢＰＳＫ復調部、１２は誤り訂正部、１
３はベースバンドディジタル信号を表す。又、１４はＢ
ＰＳＫ信号から無変調の再生搬送波を作成するための２
逓倍部、１５はＣ／Ｎ測定部で変調波のＣ／Ｎを測定す
る。１６はＣ／Ｎ測定部１５の出力情報で、１７は送信
電力制御部である。２６は送信電力制御部１７からの制
御信号で、ＢＰＳＫ変調部変調化２１される可変減衰部
２０に入力される。１９は送信ＢＰＳＫのＩＦ倍信号あ
る。

２２はＢＰＳＫ変調部の入力となるベースバンドディジ
タル信号である。

つぎに、送信型°力制御部１７のブロック図は第３図の
とおりである。１８は送信電力制御回路１７が送信電力
を制御する上で必要となる動作条件を設定するための外
部からのパラメータ入力で、基準Ｃ／Ｎ　、制御周期、
制御量の最大値等が含まれる。

基準Ｃ／Ｎを１８°とする。

２３はＣ／Ｎ差検出部、２４は基準Ｃ／Ｎ値設定部であ
る。２５は制御情報作成部で、この出力により、２０の
可変減衰部の減衰量が決定されるが、この減衰量は次の
ように求める。

一般に、ｌＯ〜２０ＧＨｚ帯の範囲では降雨減衰量は周
波数の約１゜７乗増加することが知られている。従って
、いま基準Ｃ／Ｎの値からのＣ／Ｎの差がＡ　（ｄＢ）
とすると、下り回線てのＣ／Ｎ劣化量Ａ′は次式（１）
によって求めることができる。すなわち、下り回線の降
雨減衰量へ゛は、下り、上り回線の周波数比をＫとする
と、ｆｕ、　ｆｄは上り、下り回線の周波数。

一方、雑音増加によるＣ／Ｎ劣化分りは概略次式％式％ここで、Ｔ、；晴天時のシステム系雑音温度、Ｔｒ；降
雨域の温度。

従って、超小型地球局のＣ／Ｎ劣化の総量ＣはｄＢ値で
次式（３）　となる。

Ｃ＝　Ａ　’　＋　１１０１ｏ　Ｄ　（ｄＢ）　　　　
　　　　（３）以上のように前記Ｃ／Ｎ差Ａを求めるこ
とにより、超小型地球局の下り回線におけるＣ／Ｎ劣化
量の総量Ｃを求めることができる。

なお、前記Ｃ／Ｎ差Ａが負の場合には原因が降雨以外の
原因、例えば、超小型地球局におけるアンテナボインテ
ィングによるレベル変動又はシンチレーレション等の伝
搬状況の変化によるレベル変動として、この場合の制御
量はＡたけ負の送信電力制御すなわち送信電力を減少さ
せる。

次に、第２図、第３図による本回路の動作について説明
する。

受信ＢＰＳＫのＩＦ信号１０はＢＰＳに復調部１１に入
力され、誤り訂正部１２を経て復調されたベースバンド
ディジタル信号１３として出力される。一方、ＢＰＳＫ
のＩＦ倍信号一部は分岐され２逓倍部１４に入力される
。２逓倍部１４ではＢＰＳＫ信号を２逓倍して、ＢＰＳ
Ｋ信号を無変調の連続波に変換し２逓倍信号Ｃ／Ｎを測
定するのに必要なりＰＦ　　（帯域ろ波器）を介してＣ
／Ｎ測定部１５に出力する。Ｃ／Ｎ測定部１５は入力信
号の信号電力対雑音電力比を測定するもので、受信Ｃ／
Ｎが測定され送信電力制御部１７にＣ／Ｎ情報１６か入
力され、Ｃ／Ｎ第Ｎ差検出３により基準Ｃ／Ｎ１８゛　
とのＣ／Ｎ差が制御情報作成部２５に入力される。制御
情報作成部２５ては、例えば、Ｃ／Ｎ情報１６を（Ｃ／
Ｎ）ｍとし、基準Ｃ／Ｎ１８°を（Ｃ／Ｎ）　Ｓとした
とき、（Ｃ／Ｎ）Ｓ＞　（Ｃ／Ｎ）ｍでは両者の差Ａ　
＝　（Ｃ／Ｎ）Ｓ−（Ｃ／Ｎ）＋ｎが制御情報作成部２
５に入力され、制御情報作成部２５は、可変減衰量Ｃを
計算し、可変減衰部２０の減衰量をＡｏたけ減じるよう
に制御信号２６を出力する。又、もし、Ａか負の場合は
、制御情報作成部２５は可変減衰器２０の減衰量をＡた
け増加するような制御信号を出力する。

以上説明したように、本発明では中央局において衛星経
由で小型地球局からのＢＰＳＫ信号を受信し、その受信
信号からＣ／Ｎを測定する。このＣ／Ｎは、小型地球局
からの送信電力が一定で、かつ、衛星の中継器がほぼ直
線領域で動作しているとすると、Ｃ／Ｎ変動の大部分は
伝搬路で生じた降雨減衰によって生ずるものと思われる
。したかって、このＣ／Ｎを参照することにより小型地
球局から衛星までの降雨減衰量の推定が可能となり、こ
の推定量から小型地球局の下り回線の降雨減衰量の推定
か上り／下り回線の周波数比から可能となる。

なお、すでに説明したように小型地球局における下り回
線の劣化は降雨減衰量に依存する雑音増加によっても生
しるので、中央局からの送信電力の増加量は雑音増加分
を含めたＣ／Ｎ劣化量を補償するように決める。

今までの説明では、制御信号２６の作成にＣ／Ｎ情報を
用いたか、このほかに受信信号レベル、Ｃ／Ｎに依存す
るビット誤り率を用いてもよい。

（実施例２）第４図は受信レベルを用いた場合の制御信号作成の装置
ブロック図である。

レベル検出部３０では受信ＩＦ信号１０の振幅成分を検
波することて受信レベルを得ることがてきる。

この検波出力はレベル差検出部３１に出力される。

この回路は、予め設定された基準受信レベル３２からの
出力を受けて、両者のレベル差を検出して、この差か制
御信号作成部２５に送られ、制御信号２６か作成される
。その他の説明は上記実施例１の第２図の説明と同様で
ある。

（実施例３）第５図は疑似ビット誤り率から制御信号を作成する装置
ブロック図である。

実施例２て示した受信レベルを用いた方法では受信系の
利得変動によっても受信レベルが変動するので精度のよ
い制御信号の作成は困難となる。

しかし、本実施例の方法では実施例１てのＣ／Ｎ検出方
法以上の精度が得られる。

疑似ビット誤り率の測定方としては、すでにいくつかの
測定方か提案されている（例えば、特願昭５７−１８５
２５９　）。疑似ビット誤り率測定部４０に対する入力
信号はＢＰＳＫ復調部１１ての位相検波出力である。疑
似ビット誤り率測定部４０の出力はビット誤り率対Ｃ／
Ｎ変換部４１に入力され、ビット誤り率に対応するＣ／
Ｈに変換されてＣ／Ｎ第Ｎ差検出３に入力される。以降
の動作は上記実施例第２図及び第３図の説明と同様であ
る。

（実施例４）今までの説明では中央局上り回線に対する送信電力制御
については触れなかったか、本発明を適用するためには
、この送信電力制御は不可欠であることは云うまでもな
い。

本発明では中央局における受信信号を参照して相手小型
地球局に対する送信電力を制御する前提条件として、受
信信号レベルの変動が相手小型地球局の上り回線で発生
しているものとして動作を説明した。したがって、本発
明を適用するためには、中央局の上り／下り伝搬路で生
じた降雨減衰の影響は除去する必要がある。

下り回線の受信信号としては前記の小型地球局からの受
信信号のほかに、衛星から送信されているビーコン信号
がある。

第６図はビーコン信号を用いた実施例の装置ブロック図
である。

５０はアンテナからの出力で低雑音増幅器５１を経てビ
ーコン信号用周波数変換部５２でビーコン信号が選択さ
れ、ビーコン信号Ｃ／Ｎ測定器５３でビーコン信号Ｃ／
Ｎが測定される。ビーコン信号Ｃ／Ｎ測定器５３の測定
出力５４は送信電力制御部１７に送られる。

ビーコン信号は中央局の下り回線のみの降雨減衰を受け
るので、前記小型地球局の受信レベル又は受信Ｃ／Ｎか
らビーコン信号が受けている降雨減衰量を引けば小型地
球局の上り回線で生じているレベル変動分を検出できる
。

なお、ビーコン信号の降雨減衰量は晴天時のビーコン信
号レベル、又はビーコン信号Ｃ／Ｎを参照して求めるこ
とができる。

一方、中央局の上り回線に対する送信電力制御量は、ビ
ーコン信号で測定した降雨減衰量を参照して、上り／下
り回線の周波数比から計算により求めるか、又は、中央
局が衛星折り返しループを構成できる系では、晴天時に
おけるビーコン信号の受信レベル又は受信Ｃ／Ｎと中央
局送信折り返し信号の受信レベル又は受信Ｃ／Ｎの差が
降雨発生時においてもほぼ一定となるように中央局送信
電力を制御することにより中央局から送信された前記信
号の衛星入力レベルを一定に制御することか可能となる
。

なお、本発明は地球局相互間のシステム（シングルホッ
プ）についても全く同様に適用することか可能であるが
、この場合は対局するどちらかの１つの地球局のみに適
用される。また、いづれのシステム構成（シングルホッ
プ、ダブルホップ）においても送信電力の制御量が有限
なので、最大制御量は予め送信電力制御回路に設定して
おく必要がある。

上記説明の実施例１では変調方式としては１３ＰＳＫを
用いた場合についての動作を示したが、ＱＰＳＫを採用
しても取扱は全く同じで、この場合、第２図２逓倍部１
４の２逓倍回路を４逓倍回路にすれば無変調波が再生で
きる。また、この例では、無変調波作成に逓倍回路を用
いる例で説明したが、一般によく使用されているコスタ
スループを用いた搬送波再生信号を用いても全く同様で
ある。

又、変調方式としてＦＭが使用される場合には、第５図
で示されている疑似ビット誤り回路の使用は不可能であ
るが第３図のＣ／Ｎ情報はＦＭ検波器の出力から信号帯
域外の雑音を測定することにより容易に作成できる。勿
論第４図の方法も適用可能である。

第３図、第４図で示す送信電力制御部１７の各機能は、
マイクロプロセッサ等を用いてディジタル処理すること
により容易に実現できる。なお、可変減衰部２０は、制
御信号２６から可変減衰部を制御するための駆動回路を
含む必要かある。又、Ｃ／Ｎ情報又は受信レベルがアナ
ロタ量として入力されるならばＡ／Ｄ変換器を介してデ
ィジタル処理を可能とすることが必要となる。

（発明の効果）以上説明したように、本発明は中央局が小型地球局から
の受信信号Ｃ／Ｎ、受信レベル、又は疑似ビット誤り率
を予め設定した基準値と比較し、両者の差を求め、その
差から小型地球局の上り回線における降雨減衰量の推定
を行い、この推定量を参照して該小型地球局に対する中
央局からの送信電力を制御し、該小型地球局の下り回線
で生じている降雨減衰による信号品質劣化を救済するこ
とを特徴としている。

また、本発明では降雨減衰で生ずる電波の減衰を補償す
るため、中央局からの送信電力を増加する形で降雨減衰
対策用の送信電力制御方法の動作を述べた。しかし、本
発明の基本的な動作は、小型地球局からの信号強度を中
央局で検出し、それに基づき送信電力制御を行うもので
ある。したがって、電波の受信強度の影響を与える全て
のものに対して送信電力制御が機能するため降雨減衰の
みならず、衛星の位置ドリフトによるアンテナボインテ
ィング誤差、極めて遅く変動するシンチレーションフェ
ーシング等に対しても同等の効果か期待できる。

又、本発明を適用する場合には小型地球局に対して装置
上の変更は全く必要とせず、さらに、本発明と採用する
ことにより、衛星通信回線の信頼性を向上し、かつ、シ
ステムを効率的に運用することが可能になる。

又、本発明は中央局を介さない通常の地球局相互間の通
信にも適用出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る衛星通信システムの構成図、第２図は本発明に係る基本的な装置のブロック図、第３図はＣ／Ｎ情報を用いた送信電力制御部のブロック
図、第４図は受信レベルを用いて制御信号を作成の装置ブロ
ック図、第５図は疑似誤り率を用いて制御信号を作成する装置ブ
ロック図、第６図はビーコン信号を測定するための装置ブロック図
である。１・・・衛星、　　　　　　　２・・・中央局、３〜８
・・・小型地球局、　１０・・・受信ＢＰＳＫ　　ＩＦ
倍信号１１・・・ＢＰＳＫ復調部、　　　１２・・・誤
り訂正部、１３・・・ベースバンドディジタル信号、１
４・・・２逓倍部、　　　　１５・・・Ｃ／Ｎ測定部、
１６・・・Ｃ／Ｎ情報　　　　　１７・・・送信電力制
御部、１８・・・外部よりのパラメータ設定入力、１９
・・・送信ＢＰＳに　ＩＦ倍信号２０・・・可変減衰部
、２２・・・ベースバンドディジタル信号、２３・・・
Ｃ／Ｎ差検出部、　　２４・・・基準Ｃ／Ｎ値設定部、
２５・・・制御信号作成部、２６・・・制御信号、３０
・・・レベル検出部、　　３１・・・レベル差検出部、
３２・・・基準受信レベル設定部、４０・・・疑似ビット誤り率測定部、４１・・・ビット誤り率対Ｃ／Ｎ変換部、５０・・・ア
ンテナからの出力、５１・・・低雑音増幅器、　　５２・・・周波数変換器
、５３・・・ビーコン信号Ｃ／Ｎ測定器、５４・・・ビ
ーコン信号測定部出力、５５・・・周波数変換部。第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）地上の中央局を介して小型地球局間で通信回線を
構成する衛星通信システムにおいて、小型地球局からの
信号を受信する中央局は、該小型地球局からの信号から
作成した受信Ｃ／Ｎ、受信レベル、又はこの受信信号か
ら測定した疑似ビット誤り率の中の少なくともひとつの
情報と予め設定された各々の該情報の基準値と比較を行
い、その差分値から該小型地球局における下り回線での
信号レベル、又は信号品質の基準値からの変動を推定し
、この推定値に従って該小型地球局に対する送信電力を
予め設定された値の範囲で制御することを特徴とする信
号電力制御方式。
（２）地球局相互が衛星を介して通信回線を構成する衛
星通信システムにおいて、回線を構成する片方の地球局が受信した信号を用いて作
成した受信Ｃ／Ｎ、受信レベル、又はこの受信信号から
作成した疑似ビット誤り率の中の少なくともひとつの情
報と予め設定された各々の該情報の基準値と比較を行い
、その差分値から相手地球局における下り回線での信号
レベル又は信号品質の変動を推定し、この推定値に従っ
て相手地球局に対する送信電力を予め設定された値の範
囲で制御することを特徴とする送信電力制御方式。
（３）送信電力制御を行う前記中央局は、下り伝搬路で
生じた前記降雨減衰量を小型地球局からの受信レベル、
又は受信Ｃ／Ｎの変動から除外する手段を備え、かつ該
中央局から送信された信号の衛星への到着レベルが前記
降雨減衰が発生している場合でもほぼ一定となるように
該中央局の送信レベルが予め設定された値の範囲で制御
されることを特徴とする請求項１記載の送信電力制御方
式。
（４）送信電力制御を行う前記地球局は、下り伝搬路で
生じた前記降雨減衰量を小型地球局からの受信レベル、
又は受信Ｃ／Ｎの変動から除外する手段を備え、かつ該
地球局から送信された信号の衛星への到着レベルが前記
降雨減衰が発生している場合でもほぼ一定となるように
該地球局の送信レベルが予め設定された値の範囲で制御
されることを特徴とする請求項２記載の送信電力制御方
式。