JPH0724390B2 - 複数衛星間衛星通信地球局装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は多重衛星通信方式に関し、特に複数個の衛星の
中から中継に用いる衛星を瞬時に切替えて運用される衛
星通信方式（サテライトホッピング方式と称する）に関
する。

（従来の技術） 静止軌道上の通信衛星は、混信をさけるため、赤道上空
約36,000Kmにおいて間隔を置いて配置される。このこと
から、同一周波数帯を用いる複数の通信衛星であっても
地球局から見込む方向が異なり、従来のシングルビーム
アンテナ（従来の単一の送受信方向を持つアンテナ）を
用いる地球局では、複数個の衛星から中継に用いる衛星
を瞬時に切替えて運用（サテライトホッピング）するこ
とはできなかった。第１図は従来のシングルビームアン
テナ一式を用いる衛星通信地球局装置を示す図であって
11は衛星ａ、12は衛星ｂ、13はアンテナの主反射鏡、14
はアンテナの副反射鏡、15はアンテナの一次放射器、16
は送受信分波器、17は送信機、18は受信機、19は送信信
号入力、110は受信信号出力である。従来の衛星通信地
球局では、中継に用いる衛星を変更する場合にはアンテ
ナの向きを変える必要があるため、一旦通信が途絶する
欠点があった。このため、一個の通信衛星の持つ回線容
量を超える大容量の衛星通信システムを構築することが
できないこと、及び使用中の衛星の全通信回線が通信中
の場合、地球局は回線設定量を増す必要があってもそれ
ができないことが欠点であった。また、使用中の衛星が
故障した場合に、アンテナの向きを他の衛星に向けるま
で通信が一旦途絶する欠点があった。

一方従来、地球局が複数のシングルビームアンテナを有
し、アンテナを選択することにより特定の衛星を瞬時に
選択し、複数個の衛星から中継に用いる衛星を瞬時に切
替えて運用（サテライトホッピング）する方法があっ
た。第２図は従来の複数のシングルビームアンテナを用
いる衛星通信地球局装置の第一の例を示す図であって、
21は衛星ａ、22は衛星ｂ、23、24はアンテナの主反射
鏡、25、26はアンテナの副反射鏡、27、28はアンテナの
一次放射器、29、210は送受信分波器、211は送信機、21
2は受信機、213は送信アンテナを切り替えるスイッチ
（高周波帯、中間周波数帯、またはベースバンド帯で切
り替える）、214は受信アンテナを切り替えるスイッチ
（高周波帯、中間周波数帯、またはベースバンド帯で切
り替える）、215は送信信号入力、216は受信信号出力で
ある。本例では、送信・受信とも１チャンネルの信号が
入力および出力され、スイッチを切り替えることにより
使用するアンテナを切り換え、通信の断なしに、送・受
信独立に使用する衛星を切り替えて通信を行う。本例は
衛星数が２の場合について示したが、一般にｎ個（ｎ＝
2,3,4……）の衛星の場合に用いられる。第３図は従来
の複数のシングルビームアンテナを用いる衛星通信地球
局装置の第二の例を示す図であって、31は衛星ａ、32は
衛星ｂ、33、34はアンテナの主反射鏡、35、36はアンテ
ナの副反射鏡、37、38はアンテナの一次放射器、39、31
0は送受信分波器、311は送信機、312は受信機、313は送
信アンテナを切り替えるスイッチ（高周波帯、中間周波
数帯、またはベースバンド帯で切り替える）、314は受
信アンテナを切り替えるスイッチ（高周波帯、中間周波
数帯、またはベースバンド帯で切り替える）、315は送
信チャンネル１信号入力、316は送信チャンネル２信号
入力、317は受信チャンネル１信号出力、318は受信チャ
ンネル２信号出力である。本例では送信・受信とも複数
チャンネルの信号が入力および出力され、スイッチを切
り替えることにより信号チャンネル間で使用するアンテ
ナを入れ換え、各チャンネルとも通信は連続したまま
で、送・受信独立に使用する衛星を切り替えて通信を行
う。本例は衛星数が２、送信・受信チャンネル数が２の
場合について示したが、一般にｎ個（ｎ＝2,3,4,……）
の衛星、ｍ個（ｍ＝2,3,4,……）の送信・受信チャンネ
ル数の場合に用いられる。

（発明が解決しようとする問題点） 第２図および第３図に示す従来の複数のシングルビーム
アンテナを用いる衛星通信地球局の例では、アンテナを
複数用いるため広い設置場所を必要とすること、及びア
ンテナのコストが大きくなることが欠点であった。

本発明の目的は、従来のシングルビームアンテナを用い
る衛星通信地球局装置では、一個の通信衛星の持つ回線
容量を超えて大容量の衛星通信システムを構築すること
ができず一個の通信衛星の全回線が通信中の場合システ
ム内の地球局がそれ以上回線設定量を増すことのできな
い欠点、及び使用中の衛星が故障した場合に一旦通信が
途絶する欠点を解決し、使用中の衛星とは別の、空き回
線を持つ通信衛星に対して随時送受信し、通信の途絶な
しに回線設定量を増やすことのできる地球局装置を提供
すること、及び使用中の衛星が故障した場合に他の衛星
を用いて通信を途絶なしに継続することができる地球局
装置を提供することにある。また、このことを可能とす
る従来の複数のシングルビームアンテナを用いる地球局
装置では装置が大型かつ高価格となる欠点を解決し、地
球局が複数個の衛星から特定の衛星を瞬時に選択し、中
継に用いる衛星を瞬時に切替えて運用できる小型かつ安
価な地球局装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は多重通信を行う複数個の衛星と複数個の地球局
から成る衛星通信システムにおいて、シングルビームア
ンテナを有する地球局が衛星を瞬時に切り替えて通信を
行うことができなかったものを、或いは地球局が衛星を
瞬時に切り替えて通信をおこなうために複数のシングル
ビームアンテナを有していたものを、地球局が複数個の
衛星を瞬時に切り替えて衛星通信を行うために、マルチ
ビームアンテナ（複数のビームを送受信することによる
複数の送受信方向をもつアンテナ）を有しそのビーム方
向を選択することにより特定の衛星を瞬時に選択するも
のとしたことを最も主要な特徴とする。従来の技術と
は、衛星通信地球局が通信に用いる衛星を変える場合、
アンテナの向きを時間をかけて変えることにより衛星を
切り替えて通信を行っていたものを、或いは通信に使用
するアンテナを切り替えていたものを、本発明ではマル
チビームアンテナのビームを切り替える事により複数の
衛星の中から特定の衛星を瞬時に選択し中継に用いて、
情報の欠落なしに通信を行うことの可能な小型かつ安価
な地球局装置とした点が異なる。

（実施例） 第４図は本発明の第一の実施例を示す図であって41は衛
星ａ、42は衛星ｂ、43はアンテナの主反射鏡、44はアン
テナの副反射鏡、45、46はアンテナの一次放射器、47、
48は送受信分波器、49は送信機、410は受信機、411は送
信に使用する一次放射器を切り替えるスイッチ（高周波
帯、中間周波数帯、またはベースバンド帯で切り替え
る）、412は受信に使用する一次放射器を切り替えるス
イッチ（高周波帯、中間周波数帯、またはベースバンド
帯で切り替える）、413は送信信号入力、414は受信信号
出力である。本実施例では、送信・受信とも１チャンネ
ルの信号が入力および出力され、スイッチを切り替える
ことにより使用する一次放射器を切り換え、通信の断な
しに、送・受信独立に使用する衛星を切り替えて通信を
行う。本実施例は衛星数が２の場合について示したが、
本発明はこの場合のみに限られるものではなく、一般に
ｎ個（ｎ＝2,3,4,……）の衛星の場合に適用される。

第５図は本発明の第二の実施例を示す図であって51は衛
星ａ、52は衛星ｂ、53はアンテナの主反射鏡、54はアン
テナの副反射鏡、55、56はアンテナの一次放射器、57、
58は送受信分波器、59は送信機、510は受信機、511は送
信に使用する一次放射器を切り替えるスイッチ（高周波
帯、中間周波数帯、またはベースバンド帯で切り替え
る）、512は受信に使用する一次放射器を切り替えるス
イッチ（高周波帯、中間周波数帯、またはベースバンド
帯で切り替える）、513は送信チャンネル１信号入力、5
14は送信チャンネル２信号入力、515は受信チャンネル
１信号出力、516は受信チャンネル２信号出力である。
本実施例では、送信・受信それぞれ独立に衛星ａおよび
衛星ｂのうち一つを選択し、使用する衛星を切り替えて
通信を行う。本実施例では送信・受信とも複数チャンネ
ルの信号が入力および出力され、スイッチを切り替える
ことにより信号チャンネル間で使用する一次放射器を入
れ換え、各チャンネルとも通信は連続したままで、送・
受信独立に使用する衛星を切り替えて通信を行う。本実
施例は衛星数が２、送信・受信チャンネル数が２の場合
について示したが、本発明はこの場合のみに限られるも
のではなく、一般にｎ個（ｎ＝2,3,4,…）の衛星、ｍ個
（ｍ＝2,3,4,……）の送信・受信チャンネル数の場合に
適用される。

第４図および第５図に示す実施例の効果としては、従来
の地球局ではシングルビームアンテナが用いられていた
ため複数の衛星を中継に用いて運用される衛星通信シス
テムで通信の断なしに送受信を行う衛星を変更すること
は不可能であったが、或いは通信の断なしに送受信を行
う衛星を変更するために複数のシングルビームアンテナ
が用いられていたため大型かつ高価であったが、本発明
ではマルチビームアンテナの持つ複数のビーム方向が各
々システム内の複数の衛星を個々に常時追尾することに
より通信の断なしに送受信を行う衛星を変更するあるい
は送受信を行う衛星数を増減することが小型かつ安価な
装置により実現できる利点がある。

本実施例は、マルチビームアンテナとしては、トーラス
形、双焦点形等のアンテナが使用できる。また、送信機
および受信機にはそれぞれ送信周波数、受信周波数の切
替機能を持ちトランスポンダホッピングを可能とするも
のが使用できる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明では地球局にマルチビーム
アンテナを用い、各ビーム方向が各々システム内の複数
個の通信衛星を個別に追尾することにより、通信の断な
しに送受信を行う衛星を変更するあるいは送受信を行う
衛星数を増減することができる利点がある。また、特定
の衛星の全回線が通信中となった場合でも、通信中の地
球局がシステム中の他の空き回線を持つ衛星を中継に用
いて回線設定量を増やすことが可能である利点がある。
さらに、そのような衛星通信地球局装置を小型かつ安価
に構成できる利点がある。その結果、従来の一式のシン
グルビームアンテナを用いる地球局装置を用いた衛星通
信システムと比較し、大通信容量の衛星通信システムの
構築が可能であるという利点がある。また、使用中の衛
星が故障した場合に、他の衛星を用いて通信を途絶なし
に継続することができるという利点がある。更に、従来
の複数のシングルビームアンテナを用いる地球局装置と
比較し、複数の衛星から特定の衛星を瞬時に選択し情報
の欠落なしに通信を行うことを小型かつ安価な地球局装
置により実現できるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の一式のシングルビームアンテナを用いる
衛星通信地球局装置の一例を示す図、第２図は従来の複
数のシングルビームアンテナを用いサテライトホッピン
グを行う衛星通信地球局装置の第一の例を示す図、第３
図は従来の複数のシングルビームアンテナを用いサテラ
イトホッピングを行う衛星通信地球局装置の第二の例を
示す図、第４図は本発明で提案するマルチビームアンテ
ナを用いサテライト・ホッピングを行う衛星通信地球局
装置の第一の実施例を示す図、第５図は本発明で提案す
るマルチビームアンテナを用いサテライト・ホッピング
を行う衛星通信地球局装置の第二の実施例を示す図であ
る。 11……衛星ａ 12……衛星ｂ 13……アンテナの主反射鏡 14……アンテナの副反射鏡 15……アンテナの一次放射器 16……送受信分波器 17……送信機 18……受信機 19……送信信号入力 110……受信信号出力 21……衛星ａ 22……衛星ｂ 23、24……アンテナの主反射鏡 25、26……アンテナの副反射鏡 27、28……アンテナの一次放射器 29、210……送受信分波器 211……送信機 212……受信機 213……送信アンテナを切り替えるスイッチ 214……受信アンテナを切り替えるスイッチ 215……送信信号入力 216……受信信号出力 31……衛星ａ 32……衛星ｂ 33、34……アンテナの主反射鏡 35、36……アンテナの副反射鏡 37、38……アンテナの一次放射器 39、310……送受信分波器 311……送信機 312……受信機 313……送信アンテナを切り替えるスイッチ 314……受信アンテナを切り替えるスイッチ 315……送信チャンネル１信号入力 316……送信チャンネル２信号入力 317……受信チャンネル１信号入力 318……受信チャンネル２信号入力 41……衛星ａ 42……衛星ｂ 43……アンテナの主反射鏡 44……アンテナの副反射鏡 45、46……アンテナの一次放射器 47、48……送受信分波器 49……送信機 410……受信機 411……送信に用いる一次放射器を切り替えるスイッチ 412……受信に用いる一次放射器を切り替えるスイッチ 413……送信信号入力 414……受信信号出力 51……衛星ａ 52……衛星ｂ 53……アンテナの主反射鏡 54……アンテナの副反射鏡 55、56……アンテナの一次放射器 57、58……送受信分波器 59……送信機 510……受信機 511……送信に用いる一次放射器を切り替えるスイッチ 512……受信に用いる一次放射器を切り替えるスイッチ 513……送信チャンネル１信号入力 514……送信チャンネル２信号入力 515……受信チャンネル１信号出力 516……受信チャンネル２信号出力

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ｎ個（ｎは２以上の自然数）の通信衛星と
   複数の地球局から成る衛星通信システムにおいて、 システム内地球局がマルチビームアンテナを有し、シス
   テム内のすべての衛星に対して各々一つのビーム方向を
   対応させ常時衛星を追尾し、それらのビーム方向の中か
   ら特定のｍ個（ｍはｍ≦ｎを満足する自然数）の指向方
   向を選択することによりシステム内の任意のｍ個の衛星
   を瞬時に選択出来、該選択した衛星を中継に用いて情報
   の欠落なしに通信を行うことを特徴とする複数衛星間衛
   星通信地球局装置。