JPH0879157A - マルチビーム移動体衛星通信方式における回線管理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マルチビーム移動体衛星通信方式において、
無線回線の分割損をなくし最大限に利用効率を上げる。 【構成】 本発明のマルチビーム移動体衛星通信方式に
おける回線管理方法は、基地局制御装置が、基地局制御
装置で管理される無線通話回線に空き回線があるとき
に、当該無線通話回線を新規呼に対して割り当てると共
に、送受信装置に対し被呼局の在圏ビームエリアに回線
を設定するべく通知し、前記送受信装置は、割り当てら
れている回線周波数を固定とすると共にビーム周波数を
前記基地局制御装置の指定により該当のビームエリアに
設定し、さらにフィーダリンク周波数を決定して、回線
を設定することを要旨とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、移動体通信に通信衛星
を利用したマルチビーム移動体衛星通信方式における回
線管理方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、通信衛星を利用した移動体通信方
式が供用されるに至っている。この移動体衛星通信方式
における衛星システムには、シングルビーム衛星を利用
するものとマルチビーム衛星を利用するものがある。ま
ず、シングルビーム衛星は、広範囲を１ビームでカバー
しているため、地表面での実効放射電力（ＥＩＲＰ；Eq
uivalent Isotropic Radiated Power ）が低くなるとい
う問題点がある。一方、マルチビーム衛星は、ビームの
照射半径を小さく設定して複数のビームで広範囲をカバ
ーすることによりＥＩＲＰを高くできるというメリット
があるものの、ビーム単位に固定的に使用周波数帯を設
定すると、トラヒックが１ビームに集中した場合の耐性
が無く、回線の分割損が生じるという問題点がある。

【０００３】これら上記問題点を解決する手段として、
マルチポート中継器（ＭＰＡ；Multiple Porter Amplif
ier ）を用いた通信衛星の構成が提案されている。この
ＭＰＡは、通信衛星の受信電力を分配、増幅した後、再
度合成を行うことで、ある特定の入力端子からの出力
を、これに対応した出力端子から送信するようにしたも
のである。

【０００４】図５にＭＰＡを用いたマルチビーム移動体
衛星通信方式における、通信衛星と移動局との間の回線
（以下、サービスリンクという）の周波数と、通信衛星
と基地局との間の回線（以下、フィーダリンクという）
の周波数との関係を示す。すなわち、衛星搭載中継器４
５と当該衛星の全ビームエリア４６との間はサービスリ
ンクにおける周波数軸上の所定の周波数４８で通信を行
い、衛星搭載中継器４５と基地局４７との間はフィーダ
リンクにおける周波数軸上の所定の周波数４９で通信を
行う。詳細は、論文「多端子合成マルチビーム送信系」
電子通信学会論文誌（Ｂ）、J69-B,No.2pp206〜212,198
6）で、マルチビーム化に際してトラフィックの分布或
いは変動に柔軟に対応できる能動アレイマルチビーム送
信系についての提案として述べられている。

【０００５】しかし、このようなＭＰＡのハード構成、
物理的性能についての研究はこれまで行われた例はある
が、運用技術としての回線の管理方法についての技術の
開示は見当たらない。

【０００６】また、ＭＰＡの使用によりシングルビーム
で回線を割り当てるように全ての無線回線を各ビームに
それぞれ割り当てることが可能となる。一般にこれを実
現するためには、(1) 全ての無線回線の管理及び回線制
御を一つの基地局制御装置により一括して行う方法、
(2) 全ての無線回線の管理のみを行う回線管理装置を設
置する方法、の２つの方法が考えられる。

【０００７】しかし、(1) に記載の一括して行うの方法
を実現するには極めて処理能力の高い基地局制御装置が
要求されるという問題点があり、また(2) に記載の回線
管理装置による方法を実現する場合には階梯が一つ増え
網構成が複雑になり、制御が煩雑になるという問題点が
ある。

【０００８】また、一般的に回線の管理方法としては、
回線と周波数は１対１に対応づけられている。従って、
実現する一方法としてフィーダリンク周波数の全てに対
して回線を対応付けして管理する方法がある。

【０００９】しかしながら、この場合、(1) （サービス
リンクで使用する回線数）×（ビーム数）程度の管理テ
ーブルが必要となり、ビーム数の増加につれて、テーブ
ルサイズが肥大化する、(2) ＭＰＡの効果としてフィー
ダリンク上の各バンドは全て同一のサービスリンクに重
ね合わされることから、フィーダリンク上では異なる周
波数であってもサービスリンク上では同一周波数となる
場合があるため、チャネルの選び方によっては干渉が生
じる、という問題点がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記課題に
鑑みてなされたもので、分散制御を行いかつ簡潔な制御
でダイナミックチャネルアサインを実現することのでき
るマルチビーム移動体衛星通信方式における回線管理方
法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本願第１の発明は、基地局制御装置が、基地局制御装置
で管理される無線通話回線に空き回線があるときに、当
該無線通話回線を新規呼に対して割り当てると共に、送
受信装置に対し被呼局の在圏ビームエリアに回線を設定
するべく通知し、前記送受信装置は、割り当てられてい
る回線周波数を固定とすると共にビーム周波数を前記基
地局制御装置の指定により該当のビームエリアに設定
し、さらにフィーダリンク周波数を決定して、回線を設
定することを要旨とする。

【００１２】また、本願第２の発明は、請求項１記載の
マルチビーム移動体衛星通信方式における回線管理方法
において、ビームエリアで呼が発生した際に、基地局制
御装置で管理される無線通話回線に空き回線がないとき
に、当該基地局制御装置は、他の基地局制御装置に対
し、空き回線があるか否かを問い合わせ、この問い合わ
せを受けた基地局制御装置では、空き回線があるとき
は、当該無線通話回線を問い合わせ元の基地局制御装置
に通知すると共に当該無線通話回線の送受信装置に対し
該当するビームエリアに無線通話回線を設定するように
通知し、当該送受信装置はフィーダリンク周波数を決定
して回線を設定することを要旨とする。

【００１３】また、本願第３の発明は、請求項１記載の
マルチビーム移動体衛星通信方式における回線管理方法
において、任意のビームエリアで無線通話回線を介して
通話中の移動局が他のビームエリアに移動したとき、送
受信装置はフィーダリンクを介して移動局が他のビーム
に移行したことを基地局制御装置に通知し、基地局制御
装置は移動局が他のビームエリアに移動したことを送受
信装置から受信したときには、この送受信装置に対して
切替先ビームエリアに対応するビーム周波数の切替のみ
を指示して通話中回線切替ビーム間のハンドオーバを行
うことを要旨とする。

【００１４】

【作用】本願第１の発明のマルチビーム移動体衛星通信
方式における回線管理方法は、基地局制御装置は、自身
で管理する無線通話回線に空き回線があるときには、こ
の無線通話回線を新規呼に対して割り当てると共に、送
受信装置に対し被呼局の在圏ビームエリアに回線を設定
するべく通知する。この通知を受けた送受信装置は、割
り当てられている回線周波数を固定とすると共にビーム
周波数を該当のビームエリアに設定し、さらにフィーダ
リンク周波数を決定して、回線を設定する。

【００１５】本願第２の発明のマルチビーム移動体衛星
通信方式における回線管理方法は、基地局制御装置は、
ビームエリアにおいて呼が発生した際に、自身で管理す
る無線通話回線に空き回線がないときに、他の基地局制
御装置に対し、空き回線があるか否かの問い合わせを行
う。この問い合わせを受けた基地局制御装置では、空き
回線があるときは、当該無線通話回線を問い合わせ元の
基地局制御装置に通知すると共に確保し、さらに当該無
線通話回線の送受信装置に対し該当するビームエリアに
無線通話回線を設定するように通知する。この通知を受
けた送受信装置はフィーダリンク周波数を決定して回線
を設定する。

【００１６】本願第３の発明のマルチビーム移動体衛星
通信方式における回線管理方法は、無線通話回線を介し
て通話中の移動局が他のビームエリアに移動したとき、
送受信装置はこの移動を検知すると、この移動局の移動
をフィーダリンクを介して基地局制御装置に通知する。
基地局制御装置はこの移動局の移動を送受信装置から受
信したときには、送受信装置に対して切替先ビームエリ
アに対応するビーム周波数の切替のみを指示して通話中
回線切替ビーム間のハンドオーバを行う。

【００１７】一般の移動体衛星通信方式では、一基の通
信衛星に対してフィーダリンクはシングルビームで構成
され、基地局は１〜２局である。また、本発明では、サ
ービスリンクはマルチビームで構成され、このサービス
リンクの各ビームに対応するＭＰＡ入力端子のアイソレ
ーションは、通常、フィーダリンク周波数を、各ビーム
に対応する帯域毎に設け、この各帯域毎にローカル周波
数を変えることにより実現する。また、本発明によれ
ば、特定のビームにトラヒックが全て集中した場合で
も、当該ビームに全回線を送信することが可能となる。

【００１８】また、基地局制御装置において、各無線回
線をビームに対応するローカル周波数とサービスリンク
の各回線に対応する周波数として管理し、他の基地局制
御装置が制御する物理的エリア、すなわちビームに対し
回線割当を行う場合は、割り当てる無線回線のローカル
周波数を替えることにより実行可能となる。また、ビー
ム数に依らず、すなわちサービスリンクで使用する回線
数のテーブルサイズで回線管理が実現できるとともに、
サービスリンク周波数の全てに対し、回線周波数を固定
的に対応づけることにより干渉の発生を防ぐことができ
る。従って、本発明のマルチビーム移動体衛星通信方式
における回線管理方式によれば、十分な分散制御をはか
り、回線制御を簡潔に行うとともに１００％のダイナミ
ックチャネルアサインを実現する。

【００１９】

【実施例】以下、本発明に係る一実施例を図面を参照し
て説明する。図１は本発明に係る基地局制御装置及び送
受信装置における各回線の周波数構成例を示す図であ
り、図２は本発明の管理方法が適用されるシステムの構
成例を示すブロック図である。まず、図１を参照する
に、基地局制御装置１は、制御部２及び回線管理テーブ
ル３を具えている。また、送受信装置４は、ビーム周波
数用シンセサイザ５、変復調装置６、回線周波数用シン
セサイザ７及びビーム周波数・回線周波数カップリング
装置８を具えている。また、図２に示すシステムにおけ
る交換局９は、基地局制御装置１０を介して送受信装置
１２と接続され、基地局制御装置１１を介して送受信装
置１３と接続される。また送受信装置１２は、物理的ビ
ームエリア１８内の移動局１７に割り当てられて基地局
制御装置１０が管理する通話回線１６を介して移動局１
７との通信を行う。このとき送受信装置１２とビームエ
リア１８との間には、ビームエリア１８に対する制御回
線１４が設けられ、送受信装置１３とビームエリア１９
との間には、ビームエリア１９に対する制御回線１５が
設けられる。

【００２０】次に、図１及び図２を参照して本実施例の
回線管理方法における処理手順を、ビームエリア１８に
おいて呼が発生した場合を例に説明する。ビームエリア
１８の呼制御を行っている基地局制御装置１０では、こ
の基地局制御装置１０で管理する無線通話回線に空きが
ある場合、その無線通話回線１６を該当する移動局１７
に対して割り当てる。このとき、送受信装置１２は基地
局制御装置１０により、ビームエリア１８に回線を設定
するように通知される。但し、この送受信装置１２で
は、割り当てられている回線周波数は固定とし、ビーム
周波数を可変として、このビーム周波数をビームエリア
１８に設定し直す。次に、フィーダリンク周波数を生成
し、無線回線を設定する。

【００２１】次に、図２に示す基地局制御装置１０（図
１に示す基地局制御装置、図２に示す基地局制御装置１
１も同様）に配置されるテーブル３について説明する。
テーブル３は、２つの周波数、すなわち、回線周波数fc
hi及びビーム周波数fbi （但し、ｉは共に１，２，…，
ｎ）で構成される。例えば、ある回線の周波数は、これ
ら２つの周波数の合成の結果として決定され、ch#1は、
fcf1とfb1 との合成となる。このうち、回線周波数fchi
は固定的に設定され、ビーム周波数fbi は、在圏ビーム
に応じてダイナミックに決定される。

【００２２】ここで、あるビームエリア１８に在圏する
移動局１７から発信要求があると、制御回線１４を経由
して送受信装置１２で受信される。送受信装置１２で
は、制御回線１４がビームエリア１８に対して設定され
ていることをデータとして管理しており、その結果、発
信要求信号と共に、ビームエリア１８に係る情報を基地
局制御装置１０に通知する。基地局制御装置１０は、そ
の管理するテーブル３のうち、空いている回線を選択す
ると、その回線のビーム周波数fbi に対し、ビームエリ
ア１８に対応するビーム周波数fbi を決定し、送受信装
置１２に対して周波数の指定を行う。

【００２３】図１に示す送受信装置４（図２に示す送受
信装置１２に相当）には、２つの発振器、すなわちビー
ム周波数用シンセサイザ５及び回線周波数用シンセサイ
ザ７が具備されており、ビーム周波数用シンセサイザ５
はビーム周波数（テーブル３の回線周波数fchi）、回線
周波数用シンセサイザ７は回線周波数（テーブル３のビ
ーム周波数fbi ）に対応します。従って、回線周波数用
シンセサイザ７の周波数は固定されていることになる。
いま、ビームエリア１８に該当する周波数が送受信装置
４に指定されると、送受信装置４はそのうちビーム周波
数fbi を抽出し、ビーム周波数用シンセサイザ５の周波
数をこれに設定します。ビーム周波数用シンセサイザ５
と回線周波数用シンセサイザ７の周波数の合成はビーム
周波数・回線周波数カップリング装置８にて行われ、そ
の結果として決定される周波数がビーム周波数・回線周
波数カップリング装置８から出力される。

【００２４】図３は図２の構成のうち、１つのパターン
について示すものであり、ビームエリア２９において呼
が発生し、基地局制御装置で管理する無線回線がない場
合を示すものである。また図中、波線の双方向矢印は制
御回線、実線の矢印は通話回線を意味する。この図３に
おいて、交換局２０は、基地局制御装置２１を介して送
受信装置２３と接続され、基地局制御装置２２を介して
送受信装置２４と接続される。また、送受信装置２４
は、物理的ビームエリア２９内の移動局２８に割り当て
られて基地局制御装置２２が管理する通話回線２７を介
して移動局２８との通信を行う。このとき送受信装置２
３とビームエリア２９との間には、ビームエリア２９に
対する制御回線２５が設けられ、送受信装置２４とビー
ムエリア３０との間には、ビームエリア３０に対する制
御回線２６が設けられる。

【００２５】次に、図３を参照して処理手順を説明す
る。ここでは、ビームエリア２９において呼が発生し、
基地局制御装置２１で管理する無線回線がない場合につ
いて説明する。この場合、基地局制御装置２１では、基
地局制御装置２２に対し、空き回線があるか否かを問い
合わせする。基地局制御装置２２では、この問い合わせ
に対し、空き無線回線がある場合はその無線通話回線２
７を基地局制御装置に応答し、該当無線通話回線２７を
予約し、無線通話回線２７の送受信装置２４に対し、ビ
ームエリア２９に無線通話回線２７を設定するように通
知する。該送受信装置２４では前述同様にフィーダリン
ク周波数を生成し、無線通話回線２７を設定する。

【００２６】すなわち、制御回線で発信要求を行い、通
話回線を設定する点は図２と全く同様であるものの、図
３に示す例では、基地局制御装置２１に空き回線がない
ため、基地局制御装置２２管理下の回線を設定する場合
を示している。基地局制御装置２２に対し、ビーム２９
からの発信要求である旨、送受信装置２３，基地局制御
装置２１経由で通知されると、基地局制御装置２２は送
受信装置２４に対し、ビーム２９に対応したビーム周波
数を指定し、その結果、送受信装置２４からビーム２９
に向けて通話回線２７が設定される。

【００２７】次に本発明の応用例としてビーム間のハン
ドオーバを図４を参照して説明する。図４は、通信中に
移動局３８が、ビームエリア４２からビームエリア４３
に移行し、これに伴ってハンドオーバが実行される例を
示す。図４を参照するに、基地局制御装置３１は、送受
信装置３２を介してアンプ・アンテナ部３７と接続され
る。この送受信装置３２の構成は図１における送受信装
置４の構成と同様であり、ビーム周波数用シンセサイザ
３３、変復調装置３４、回線周波数用シンセサイザ３５
及びビーム周波数・回線周波数カップリング装置３６を
具えている。また、アンプ・アンテナ部３７は、移動局
３８に割り当てられたフィーダリンク３９を介して通信
衛星４４との間の無線通信を行う。また、サービスリン
ク４０は物理的ビームエリア４２内の移動局３８に割り
当てられ、通話回線の切替前の回線であり、サービスリ
ンク４１は物理的ビームエリア４３内の移動局３８に割
り当てられ、通話回線の切替後の回線である。

【００２８】ビームエリア４２において無線通話回線４
０で通話中の移動局３８がビームエリア４３に移動した
場合、送受信装置３２ではフィーダリンク３９で移動局
３８がビーム４３に移行したことを検出する。基地局制
御装置３１では移動局３８がビームエリア４３に移動し
たことを送受信装置３２から受信すると、送受信装置３
２に対して切替先ビームエリア４３に対応したビーム周
波数シンセサイザ３４の切替の指示を通知する。このよ
うにした場合、サービスリンク周波数は変わらないた
め、移動局３８では周波数の切替は行わずにハンドオー
バを実現する。

【００２９】また、図１のテーブルで示したように、あ
る回線の周波数は回線周波数fchiとビーム周波数fbi か
らなるため、ビームの移行に際してはビーム周波数fbi
のみ切り替えれば対応可能である。例えば、基地局制御
装置３１から送受信装置３２に対してビーム周波数fbi
の切り替えを指示すると、これに対応したビーム周波数
用シンセサイザ３３の周波数が切り替えられ、ビーム周
波数・回線周波数カップリング装置３６で合成される周
波数が変更される。その結果、これまでサービスリンク
４０のようにビームエリア４２に対して送信されていた
通信回線が、サービスリンク４１のようにビームエリア
４３に対して送出される。

【００３０】以上、説明したように本実施例によれば、
各基地局が自律的に割り当てられた無線回線を管理して
いるため、トラヒックが少ないビームエリアの余ってい
る無線回線をトラヒックの多いビームエリアに割り当て
ることが可能である。従って極端な例を挙げれば各基地
局が一つのビームエリアに全ての無線回線を割り当て
る、すなわち全回線を一つのビームに集中的に割り当て
ることも可能となる。これにより無線回線の分割損をな
くし最大限に利用効率を上げることができる。

【００３１】また、通話中の呼制御においても、ビーム
に対応するローカル周波数とサービスリンク上の回線周
波数に分けて回線を管理するため、ビーム間のハンドオ
ーバは移動局の周波数は変えずに基地局のみ周波数切替
を行う、即ち、移動局が関与しない間にハンドオーバが
実現でき、より無瞬断に近い周波数切替処理が可能とな
る。

【００３２】

【発明の効果】以上、説明したように本発明は、無線回
線の分割損をなくし最大限に利用効率を上げる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る基地局制御装置及び送受信装置に
おける各回線の周波数構成例を示す図である。

【図２】本発明の回線管理方法が適用されるシステム全
体の構成例を示すブロック図である。

【図３】本発明の回線管理方法が適用されるシステム全
体の構成例を示すブロック図である。

【図４】本発明に係る他の実施例の構成を示すブロック
図である。

【図５】ＭＰＡにおけるサービスリンク周波数とフィー
ダリンク周波数との関係を示すブロック図である。

【符号の説明】

１，１０，１１，２１，２２，３１ 基地局制御装置 ２ 制御部 ３ 回線管理テーブル ４，１２，１３，２３，２４，３２ 送受信装置 ５，３３ ビーム周波数用シンセサイザ ６，３４ 変復調装置 ７，３５ 回線周波数用シンセサイザ ８，３６ ビーム周波数・回線周波数カップリング装置 ９，２０ 交換局 １４，１５，２５，２６ 制御回線 １６，２７ 通話回線 １７，２８，３８ 移動局 １８，１９，２９，３０，４２，４３ 物理的ビームエ
リア ３７ アンプ・アンテナ部 ３９ 通話回線のフィーダリンク ４０ 通話回線の切替前のサービスリンク ４１ 通話回線の切替後のサービスリンク ４４ 通信衛星

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基地局制御装置が、基地局制御装置で管
   理される無線通話回線に空き回線があるときに、当該無
   線通話回線を新規呼に対して割り当てると共に、送受信
   装置に対し被呼局の在圏ビームエリアに回線を設定する
   べく通知し、前記送受信装置は、割り当てられている回
   線周波数を固定とすると共にビーム周波数を前記基地局
   制御装置の指定により該当のビームエリアに設定し、さ
   らにフィーダリンク周波数を決定して、回線を設定する
   ことを特徴とするマルチビーム移動体衛星通信方式にお
   ける回線管理方法。
2. 【請求項２】 ビームエリアにおいて呼が発生した際
   に、基地局制御装置で管理される無線通話回線に空き回
   線がないときに、当該基地局制御装置は、他の基地局制
   御装置に対し、空き回線があるか否かを問い合わせ、こ
   の問い合わせを受けた基地局制御装置では、空き回線が
   あるときは、当該無線通話回線を問い合わせ元の基地局
   制御装置に通知すると共に当該無線通話回線の送受信装
   置に対し該当するビームエリアに無線通話回線を設定す
   るように通知し、当該送受信装置はフィーダリンク周波
   数を決定して回線を設定することを特徴とする請求項１
   記載のマルチビーム移動体衛星通信方式における回線管
   理方法。
3. 【請求項３】 任意のビームエリアで無線通話回線を介
   して通話中の移動局が他のビームエリアに移動したと
   き、送受信装置はフィーダリンクを介して移動局が他の
   ビームに移行したことを基地局制御装置に通知し、基地
   局制御装置は移動局が他のビームエリアに移動したこと
   を送受信装置から受信したときには、送受信装置に対し
   て切替先ビームエリアに対応するビーム周波数の切替の
   みを指示して通話中回線切替ビーム間のハンドオーバを
   行うことを特徴とする請求項１記載のマルチビーム移動
   体衛星通信方式における回線管理方法。