JPH09121184A - 静止通信衛星を経て無線信号を伝送するシステム - Google Patents

静止通信衛星を経て無線信号を伝送するシステム

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JPH09121184A
JPH09121184A JP8220442A JP22044296A JPH09121184A JP H09121184 A JPH09121184 A JP H09121184A JP 8220442 A JP8220442 A JP 8220442A JP 22044296 A JP22044296 A JP 22044296A JP H09121184 A JPH09121184 A JP H09121184A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、静止主通信衛星（ＭＳ）と一つ以
上の同一軌道に併置された補助衛星（ＤＳＲ1 ）を経て
空間の種々の無線信号を伝送するためのシステムに関す
る。 【解決手段】 補助衛星（ＤＳＲ1 ）と主通信衛星（Ｍ
Ｓ）との間の距離は２００ｋｍから４００ｋｍの範囲内
にある。このシステムは地上移動端末（ＭＴu ）と主衛
星（ＭＳ）との間及び主衛星（ＭＳ）と地上局（Ｓ
Ｔ1 ）との間の従来の双方向伝送リンク（１m0−１d0，
１bi）を含む。その上、単一伝送リンク（１m1、１10）
が補助衛星（ＤＳＲ1 ）と主衛星（ＭＳ）との間に設け
られる。本願には、携帯用端末を有し、静止衛星を経た
移動体通信サービスを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、静止通信衛星を経
て無線信号を伝送するシステムに関する。本発明は、特
に、地上移動端末に関し、より具体的には、携帯用の移
動体端末に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】最近の１０年間、少なからぬ研究と発展
の努力が移動衛星サービス（ＭＳＳ）を提供するため産
業界によってなされてきた。Ｊ・ベンチュラ−トラベセ
ット等（J.VENTURA-TRAVESET et al）による“Key Payl
oad Technologies for FutureSatellite Personal Comm
unications: A European Perspective （未来の衛星個
人通信におけるキー・ペイロード技術：ヨーロッパの展
望）”(International Journal of Satellite Communic
ations, Vol. 13, pages 117-135, March-April1995）
には、新しい世紀の始めになっても、地球上のセルラー
通信ネットワークは地球表面の１５％よりも広い領域は
カバーできないであろうことが記載されている。したが
って、移動体衛星サービスは関心を引き続ける。
【０００３】これらのサービスは、特に、衛星配置の軌
道の高さ、あるいは、地上のサービスの到達範囲に応じ
て、使用する衛星のタイプにより、カテゴリー分けする
ことができる。
【０００４】前者の分類では、通常、低い地球軌道（Ｌ
ＥＯ）、中間地球軌道（ＭＥＯ）、静止軌道（ＧＥ
Ｏ）、及び高度に楕円の軌道（ＨＥＯ）の間の区分をす
ることができる。
【０００５】後者の分類では、通常、地域的なカバー範
囲のシステムと世界的なカバー範囲のシステムとの分類
となる。
【０００６】宇宙空間において、本発明は、簡単にする
ため「ＧＥＯ」衛星として以下に引用される静止衛星(g
eostationary satellite) を使用する。それは、ある地
域をカバーするシステムと全世界をカバーするシステム
とに等しく適用できる。
【０００７】このシステムの地上の部分は、移動端末
（ＭＴ）を含む。これらは種々の様相を持つ。それら
は、車載の端末又は移動プラント設備を含む、陸地車
両、海洋船舶、航空機等である。また、手持ち携帯端末
もがこのシステムには含まれる。これらの端末は、以後
“ＭＴ”と呼ばれる。
【０００８】この発明のシステムの宇宙空間部分及び地
上部分を、以下に詳細に述べる。静止衛星を使用できる
とき、通信システムは明らかな利点を有していて、それ
らは、 ・使用に適した軌道における信頼性について経験がある
ので、科学技術的にみたリスクが低いこと、 ・法律的及び行政的な側面が単純化できること、 ・数少ない宇宙船による地域的カバー範囲の可能性があ
ること、 ・ネットワーク制御の単純化できること、 ・ドップラー問題が小さく、宇宙船追跡サブシステムが
単純であること、 ・地球静止衛星を少数配置するだけで世界的な範囲をカ
バーするのに充分であり、かつ、通常、単一の配置で地
域的なカバー、例えばヨーロッパのカバーには充分であ
ること、といった点である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
のシステムは問題又は制限から完全に自由と言うわけで
はなく、次のような問題点を含む。 ・例えば、極端に陰の領域にあるような場合など、特に
好ましくない状況にあるとき、移動端末（ＭＴ）の等価
等方性射出力（equivalent isotropic radiated power)
(EIRP)またはゲイン／温度（ＧＴ）パラメータの値が非
常に高く、または過大な値となる。代替策となるのは、
前述のパラメータを許容範囲内のもとする代わりに、サ
ービスの利用可能性の低下を受け入れることしかない。 ・非常に大きな衛星アンテナを必要とするか、又は高出
力の衛星が必要である。 ・複雑なコードを使用することが必要になり、固有のチ
ャンネルメモリー効果を破壊するために長い遅延時間を
差し挟むことと、取り除くことが必要となるので、長い
コール遅延時間がより大きな問題となる。 ・低い能力の移動衛星サービスを伴ったシステムに対し
て、衛星の打ち上げが非常に高価なものになる。
【００１０】上述の四つの制限があることによって、本
発明の対象となる応用目的のためにより低い軌道（ＭＥ
Ｏ又はＬＥＯ）にある衛星を使用する、従来の方法に代
わる解決策のための研究が、ある意味で押し進められる
こととなった。従来技術に代わるこれらの解決策は、静
止衛星を用いた上記の方法と比較して大きな技術的問題
を有しているけれども、目標とする応用目的に対してよ
りふさわしいものである。
【００１１】この発明の一つの目的は、静止衛星を使用
した従来の通信システムのもつ限界を緩和すると同時
に、そのようなシステムの利点を保持することにある。
本発明の特別な一つの目的はアップリンク動作を改良す
ることにある。すなわち、地球上の移動端末（ＭＴ）か
ら通信衛星へのリンクの動作の改良である。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的のため、本発明
は、空間ダイバーシチ技術を使用する。主衛星に関連す
る静止軌道上の補助衛星を少なくとも一つ使用する。こ
れらの軌道の大きさの程度に比べて比較的小さいある距
離をおいて共通の同一の静止軌道上に置かれる。マイク
ロウェーブリンク上での通信が好ましいが、本発明はこ
れに限定されるものではない。主衛星は、地上移動端末
ＭＴに対する双方向通信を提供する。補助衛星は、単に
指向性のアップリンクを提供する。即ち、補助衛星の機
能は、地上移動端末ＭＴからのコールを受信することに
限定される。必要とされる出力が、地球表面の広い部分
に対する通信をカバーしなければならない主衛星のため
に必要とされる出力より相当程度低いので、補助衛星は
小さくてすむ。補助衛星に関する追加の打ち上げコスト
は、主たるコストに比較して低く、制御手順は実施化が
容易である。
【００１３】空間ダイバーシチの原理は、それ自体よく
知られている。それはより低い軌道（ＬＥＯ又はＭＥ
Ｏ）を使用する衛星システムに適用されている。移動衛
星サービスチャンネルは、実質的に従来の固定衛星サー
ビスのアディティブ白色ガウスノイズ（ＡＷＧＮ）(Add
itive White Gaussian Noise) チャンネルとは異なるも
のである。というのは、障害物が伝送を妨害することに
よる陰影領域（シャドーエリア）というものがあり、移
動端末ＭＴに隣接した場所では多重反射がある。ダイバ
ーシチの技術は、これら二つの望ましくない効果を排除
するために使用される。
【００１４】従来技術の通信システムの分野において使
用される「ダイバーシチ」という言葉は、統一性を欠く
ため、実際問題として非常に異なった概念を網羅し、そ
れらは、周波数ダイバーシチ、時間ダイバーシチ、進路
ダイバーシチ、仰角ダイバーシチ、極性ダイバーシチ、
軌道ダイバーシチ等である。ダイバーシチ受信装置を設
置する方法は非常に多様であり、最も簡単なものから最
も複雑なものまで広がっている。
【００１５】従来のダイバーシチシステムでは、非静止
（ＬＥＯ、ＭＥＯ、又は中間円軌道（ＩＣＯ）衛星）衛
星として、異なった軌道にある複数の同型の衛星を使用
する。ＩＣＯ型システムには、グローバルスター（ＧＬ
ＯＢＡＬＳＴＡＲ）とインマルサット（ＩＭＭＡＲＳＡ
Ｔ）Ｐ−２１商業衛星システムが含まれる。
【００１６】この種のシステムの動作は、統計上のある
仮定に基づいている。即ち、衛星群の配置の中の衛星の
一つは、地上移動端末ＭＴの直接の見通し線（ＬＯＳ:
lineof sight)上にあるというものである。この直接の
パス（又は「物理的」通信チャンネル）は、必然的に最
適のパスであり、通信の品質を高めるための「エネルギ
ー多重パス」(energy multipath)の概念よりも好まし
い。
【００１７】この概念を、そのまま、ＧＥＯシステムに
適用すべく検討を加えることもできよう。しかしなが
ら、そのような直接的な置き換えでは、このタイプの通
信システムに特有の問題は解決されないし、直接的な置
き換えというのは、実施不可能ではないにしても、困難
であろう。
【００１８】常時、少なくとも一つの衛星について、通
信に必要な地上移動端末ＭＴへの見通し線ＬＯＳが邪魔
されないことが必要である。それ故、異なった仰角を有
し、かつ相関性のない見通し線ＬＯＳを持つ一団の衛星
が必要となる。
【００１９】ＧＥＯシステムに対するこの概念の拡張
は、簡単ではなく、経済的及び／又は技術的な観点から
非現実的でさえある。ＧＥＯ衛星間の距離は、非常に大
きくなければならず、衛星相互間のリンク（ＩＳＬ）(i
ntersatellite links)が非常に複雑になると共に、更
に、パワーが非常に大きく、したがってサイズが大きい
衛星を必要とする。衛星間の距離に基づき遅延時間が大
きくなることを考えると、そのようなシステムの動作に
関し、疑念が生じるかもしれない。最後に、通話が邪魔
されないことが、全ての場合において保証されるもので
は少なくともない。
【００２０】それ故、本発明によるシステムは、地球を
回る特定軌道における静止通信衛星を介して少なくとも
一つの地上局と少なくとも一つの地上移動端末との間の
無線信号の伝送のためのシステムであって、前記衛星と
個々の地上移動端末との間の双方向伝送リンクと、前記
衛星と個々の地上局との間における双方向伝送リンク
と、前記特定軌道にあって軌道を共有する個々の補助衛
星と個々の前記地上移動端末との間の伝送リンクと、共
通の軌道を共有する個々の該補助衛星と静止通信衛星又
は主衛星との間における衛星相互間伝送リンクとより構
成され、空間ダイバーシチ通信システムを形成する。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下の詳細な説明を添付した図面
を参照して読むことにより、本発明はよりよく理解され
るであろうし、本発明の特徴と利点が明らかになるであ
ろう。
【００２２】本願の主な目的の一つは、従来のＧＥＯタ
イプのシステムのパフォーマンスの向上であり、特に、
陰になるエリアの問題を解決することである。したがっ
て、この陰になる現象を簡単に説明することが必要であ
る。
【００２３】図１は、地上移動端末ＭＴ1 および静止衛
星（図１には図示されていない）間の通信で起こる主な
現象を示す図である。
【００２４】以下に示すとおり、本発明は、本明細書の
導入部（プリアンブル）にあたる部分に記載されている
「アップリンク」と呼ばれる伝送リンクに関し、このタ
イプの伝送リンクが図１に示されている。
【００２５】地上移動端末が自動車Ｖ1 に設置され、そ
の自動車は市街地の環境に存在すると仮定する。一般的
に、このタイプの環境、つまり市街地には、多数の障害
物（図１における建造物Ｏb1，Ｏb2．．．Ｏbx、樹木Ｏ
by、その他、移動中または停止中の自動車Ｖ2 等）が存
在するため多くの問題が生じる。自動車Ｖ1 が移動する
ときには、常に、これらの種々の障害物が、端末ＭＴ1
によって伝送される電波放射のすべてまたは一部を遮蔽
し、または複数の反射を生じさせる。
【００２６】前記の現象を説明するため、図１は、端末
ＭＴ1 のアンテナＡntから伝送された５本の放射電波ｂ
1 〜ｂ5 を示している。第１の電波ｂ1 は、高層建造物
Ｏｂ1 によって完全に遮蔽されている。第２の電波ｂ2
は、高層建造Ｏｂ1 の上端によって反射される。反射し
た電波ｂ'2が、伝送リンクｌc の受信可能な角度の範囲
内（図１の斜線部）にあれば、反射した電波ｂ'2は、通
信衛星（図１には図示されていない）に伝送される。第
３の電波ｂ3 は、樹木つまり障害物Ｏbyによって反射お
よび（または）拡散される。この電波は、障害物Ｏbyに
よって反射および（または）拡散され、電波ｂ'3が生じ
る。電波ｂ4 は、移動障害物つまり自動車Ｖ2'によって
反射され、電波ｂ'4が生じる。電波ｂ'5は、複数の建造
物、つまり、障害物Ｏb2およびＯb3よって複数に反射
し、反射された電波ｂ'5およびｂ"5が生じる。
【００２７】以上の簡単な例は、衛星に向かって発せら
れる放射エネルギー（伝送リンク１ｃ）が無作為に広範
囲にわたって変化し、その変化は、コントロールが及ば
ない環境と、端末ＭＴ1 を設置した自動車Ｖ1 の移動と
によって影響される。最終的に衛星に到達する電波の強
度もまた無作為に変化し、この強度は障害物と端末ＭＴ
1 間の距離によって左右される。
【００２８】本発明のＧＥＯタイプの衛星通信システム
の実施の形態の一つは、図２および図３に記載されてい
る。
【００２９】図２は、本発明の静止衛星通信システムの
宇宙空間にある部分を示す図である。図３は、地上部分
の種々の成分を含むシステム全体を示す図である。
【００３０】空間ダイバーシチの原理を応用した通信シ
ステムの主な特性は、一つの発信アンテナおよび複数の
受信アンテナを用いることである。発信アンテナと各受
信アンテナ間のパスは、「ダイバーシチ・チャネル」と
して知られている。したがって、ダイバーシチ受信アン
テナと同数の「ダイバーシチ・ブランチ（分岐）」が存
在する。ダイバーシチの利点を最大限に活用するため、
受信アンテナ間の距離は、各ダイバーシチ・ブランチの
入口におけるマルチパスが統計的に独立したものとなる
ように、十分な距離を取る必要がある。
【００３１】図１が示すように、固定障害物または移動
障害物が放射電波を複数に反射／拡散および遮蔽するこ
とは、ビットエラーレート（ＢＥＲ）の点から、アップ
リンクの劣化の主な原因である。このことは、従来のア
ディティブ・ガウス白色雑音（ＡＧＷＮ）伝送リンク
（固定サービス）では、見られない。
【００３２】前記のとおり、先行技術のダイバーシチの
概念をＧＥＯシステムに応用することは、経済的および
（または）技術的な理由から非現実的である。
【００３３】しかしながら、遮蔽エリアの問題が完全に
解決できないことを受け入れると、利用可能な「マルチ
パス」エネルギーをフル活用されたシステムを有するこ
とにより、受信衛星に利用できるパワーを最大限に活用
することができる。「マルチパス」エネルギーは、二番
目に大きいエネルギー成分を構成し、深刻なシャドーエ
リアの状態に対して、衛星入口でのエネルギーバランス
の中で支配的な成分である。
【００３４】本発明は、これらの特性を活用し、前に指
摘した欠点を有しない空間ダイバーシチシステムを利用
することを可能にする。
【００３５】一つ以上のダイバーシチ衛星受信機（ＤＳ
Ｒ）を主衛星（ＭＳ）から短い距離で設置すればよい。
本発明における「短」距離とは、地上移動端末と衛星Ｍ
Ｓ間の距離、つまり、約３６，０００ｋｍの距離に比較
して短いということを意味する。以下に示すように、約
２００〜４００ｋｍの衛星間の距離が、本発明の目的を
達成するために必要であり、この距離は３６，０００ｋ
ｍに比べれば短い距離である。この距離は、地上移動端
末ＭＴの位置およびその信号のフェージングが起こる環
境には関係なく、十分な程度に非相関な「マルチパス」
信号を可能にする。したがって、（複数の）ＤＳＲ衛星
およびＭＳ衛星は、「併置されている（colocated)」と
考えられる。
【００３６】図２に示される本発明のシステムの実施の
形態においては、一つの主衛星ＭＳおよび２個のダイバ
ーシチ衛星受信機ＤＳＲ1 およびＤＳＲ2 が示され、各
ダイバーシチ衛星受信機が一つずつ主衛星の両側に位置
し、主衛星と同じ静止軌道ＯG に沿って地球Ｔの周囲を
回っている。主衛星ＭＳは、ダウンリンクｌd0およびア
ップリンクｌm0を介して端末ＭＴと通信する。好ましい
実施の形態において、衛星ＤＳＲ1 およびＤＳＲ2 は受
信専用衛星なので、各アップリンクｌｍ1 およびｌｍ2
を介してのみ端末ＭＴと通信する。前記のとおり、衛星
ＤＳＲ1 と衛星ＭＳ間の距離および衛星ＤＳＲ2 と衛星
ＭＳ間の距離は、一般的に２００〜４００ｋｍの範囲で
ある。衛星ＤＳＲ1 および衛星ＤＳＲ2 は、それぞれ一
方向伝送リンクｌ10およびｌ20を介して衛星ＭＳと通信
する。
【００３７】他の考慮事項（例えば、周波数調整の簡略
化等）を無視すれば、衛星が併置されているという事実
は、前記の説明の意味において、複数衛星システムの運
用に関する要件を非常に簡便にする。すなわち、一つの
地上局が３つの衛星を制御でき、その３つの衛星（また
は、より一般的にはすべての衛星）は、同じ軌道上に併
置され、衛星を打ち上げるコストを削減できる等の利点
がある。衛星が近接していることの他の利点は、ダイバ
ーシチ衛星受信機ＤＳＲ1 およびＤＳＲ2 は地上制御局
に電波を送る必要がないので、衛星間の伝送リンクだけ
が必要とされることである。これは、パワー必要量を削
減できるので、衛星の重量を軽減し、一つの打ち上げロ
ケットでより多くの衛星を運ぶことが可能になり、また
は、よりパワーの小さい打ち上げロケットで済む。結果
的に、衛星間の伝送リンクは、いかなる周波数帯域（例
えば、Ｋａ帯域）でも重大な問題が起こることなく動作
することができる。主衛星ＭＳとダイバーシチ衛星受信
機ＤＳＲ1 およびＤＳＲ2が極めて接近しているので、
干渉やポインティングの問題は起きない。前記のとお
り、これらの衛星に必要なパワーは低い。したがって、
衛星は小型のもので十分である。
【００３８】アップリンクのみが必要不可欠であること
は、本発明の主な特徴の一つであるが、本システムはい
くつかまたはすべてのダイバーシチ衛星受信機用のダウ
ンリンクがアップリンクと共存していても運用可能であ
ることは、はっきりと理解されなければならない。アッ
プリンクとダウンリンクの共存は、本システムの宇宙空
間にある部分をより柔軟に再構成でき、特に、主衛星Ｍ
Ｓが故障した場合に役立つ。この場合には、より多くの
パワー容量が必要であり、衛星の重量が増加する。それ
にもかかわらず、衛星が近接していることに由来する利
点が損なわれることはない。
【００３９】図３は、地上部分の主な成分を含む本シス
テムの構造全体を示す図である。一般的に、地上部分は
以下に示す成分からなる。
【００４０】まず、この地上部分は、地上移動端末ＭＴ
u から構成される第１のサブシステムからなる。本発明
において、「地上」とは、広義の意味である。それは、
自動車、船舶や、航空機搭載の端末、人が持ち運ぶ携帯
端末を示す。航空機の場合においても、航空機搭載の移
動端末と地球表面からの距離が地球と衛星の間の距離よ
り短いので、「地上」と定義する。地上端末は、異なる
サイズで、異なるパフォーマンスレベルを供給する。よ
り具体的な例を示すため、すべての端末が、狭帯域（本
発明は、広帯域の伝送に等しく十分に応用できるが）内
で伝送し、従来のアクセス構成、例えば、ＦＤＭＡ（周
波数分割多重接続）またはＴＤＭＡ／ＦＤＭＡ（ＴＤＭ
Ａ＝時分割多重接続）を用いることを仮定することがで
きる。さらに、伝送は、特定のチャネル符号（フォワー
ドエラー訂正：ＦＥＣ）および特定の変調、例えば、Ｍ
関連位相シフトキーイング（Ｍ−ＰＳＫ）を用いること
を仮定する。発信および受信は、一般的にＬ帯域または
Ｓ帯域で行われる。通常、伝送信号のタイプは、数ｋｂ
ｉｔ／ｓ（一般的に、４ｋｂｉｔ／ｓ〜１０ｋｂｉｔ／
ｓの範囲）のビットレートでボイス（音声）およびデー
タを含む。最後に、「移動端末チャネル」（ＭＴＣ）
は、移動端末ＭＴからユーザのデータを伝送するための
すべてのチャネルを意味する。
【００４１】第２のサブシステムは、地上にある移動体
通信サービス局ＳＴ1 からなる。これは、主衛星ＭＳと
種々の地上通信ネットワークＲT 間の直接双方向通信リ
ンクｌbiを供給する。ネットワークＲT は、個人および
（または）公共の電話ネットワークから構成され、通
常、地上移動サービス局ＳＴ1 は、ユーザ（地上移動端
末ＭＴu ）のための伝搬ノードおよび国際トラフィック
端末局であり、ＧＥＯ通信衛星を介して接続されてい
る。移動端末チャネル（ＭＴＣ）は、「リターン」伝送
リンクを介して伝送され、主衛星および（または）ダイ
バーシチ衛星受信機へのアップリンクと直接双方向伝送
リンクｌbiのダウンリンクから構成される。同様に、地
上移動サービス局ＳＴ1 からの局チャネルは、「アウ
ト」チャネルを用い、直接双方向伝送リンクｌbiおよび
（複数の）衛星のダウンリンクから構成される。
【００４２】第３のサブシステムは、種々の地上局ＳＴ
2 から構成される。地上局ＳＴ2 は、種々の衛星制御局
（ＳＣＳ）およびネットワーク制御局（ＮＣＳ）のため
の親（マスタ）制御局（ＭＣＣ）、遠隔測定局等から構
成される。これらの局は、当業者に知られており、本発
明の範囲外である。したがって、これ以上記載する点は
ない。「衛星」という言葉は、主衛星ＭＳおよびダイバ
ーシチ衛星受信機、例えば、ＤＳＲ1 を意味する。
【００４３】一般的に、宇宙空間部分は、以下に記載さ
れる成分から構成される。つまり、ここに記載された例
では、ダイバーシチ衛星受信機ＤＳＲ1 が一つしかな
い。ダイバーシチ衛星受信機ＤＳＲ１は、一方向衛星間
伝送リンクｌ10を介して衛星ＭＳと通信する。
【００４４】第１のサブシステムは、主衛星ＭＳから構
成される。この衛星ＭＳは、「アウト」および「リター
ン」リンク、すなわち、「アップリンク」および「ダウ
ンリンク」を有し、すべての地上移動端末ＭＴu と通信
する。これらのリンクは、アップリンクがｌm0、ダウン
リンクがｌd0というそれぞれ単一の数で示され、グルー
プ化されている。もちろん、各端末に別の一対の伝送リ
ンクがある。
【００４５】主衛星ＭＳは、従来のビームシェーピン
グ、ルーティングおよびスイッチング機能を有し、これ
らの機能は、移動衛星サービス（ＭＳＳ）のためのＧＥ
Ｏタイプの衛星の同様の機能と違いはない。しかしなが
ら、この主衛星は、本発明特有の追加機能も有する。特
に、衛星間伝送リンクｌ10のための、より一般的には、
衛星間伝送リンク（上記例では、衛星ＤＳＲ1 から衛星
ＭＳへのリンク）のための専用回路を有することが必要
である。この専用回路は、以下において、「衛星間リン
ク受信装置」と呼ばれる。通常、追加ルーティングおよ
びマッピング容量を衛星間通信リンクからのダイバーシ
チチャネルに供給することが必要である。結果的に、本
発明の一実施例においては、直接チャネルおよびダイバ
ーシチ衛星受信機（例えば、ＤＳＲ1 ）からのチャネル
が、主衛星ＭＳ上で結合される。したがって、ダイバー
シチ・ブランチを結合することを可能にする専用回路を
設ける必要がある。
【００４６】本発明のより重要な側面の一つによれば、
第２のサブシステムは、少なくとも一つの併置された空
間ダイバーシチ衛星受信機から構成される。記載された
例には、衛星ＤＳＲ1 が一つだけ示されているが、より
一般的には、例えば、主衛星の両側に一つずつ衛星受信
機が配置される。前記のとおり、衛星受信機ＤＳＲ1の
ような空間ダイバーシチ衛星受信機は、短距離間隔で
「併置」された（colocated)衛星である。すなわち、一
般的には、衛星ＭＳから２００〜４００ｋｍの距離で配
置される。空間ダイバーシチ衛星受信機は、地上移動端
末ＭＴu からのマルチパス信号を受信する空間ダイバー
シチ受信を行う。本発明のシステムの管理を簡略化する
ため、この実施例においては、衛星およびネットワーク
の制御地上局ＳＴ2 は、これらの衛星にもアクセスする
ことができる。本発明のシステムを簡単に示した本実施
例において、空間ダイバーシチ衛星受信機は伝送エネル
ギーにより主衛星ＭＳと通信する。衛星ＤＳＲ1 （一般
的には、空間ダイバーシチ衛星受信機）は、主衛星ＭＳ
から遠く離れ、受信されたマルチパス信号の分散成分が
２つの衛星（ＭＳおよびＤＳＲ1 ）の間で相関していな
いことを保障し、その結果として、以下に示されるよう
に空間ダイバーシチの能力が正しく用いられることとな
る。
【００４７】地上部分および宇宙空間部分に加えて、本
システムは幾つかの通信リンクを含む。
【００４８】第１のリンクのタイプは、「リターン・リ
ンク」である。「リターン・リンク」には、まず、２つ
のアップリンクがある。一つは、地上移動端末ＭＴu と
主衛星ＭＳ間のアップリンクｌm0、もう一つは、同じ地
上移動端末ＭＴu とあるダイバーシチ衛星受信機ＤＳＲ
1 （一般的には、複数のダイバーシチ衛星受信機）間の
アップリンクｌm1である。この通信リンクは、本発明に
おいて不可欠であり、本発明の目的の達成を可能にする
リンクである。
【００４９】第２に、主衛星と移動サービス局ＳＴ1 間
の双方向伝送リンクｌbiのダウンリンクがある。主衛星
および移動サービス局は、必ず通信できなければならな
いことは明らかである。移動サービス局ＳＴ1 とダイバ
ーシチ衛星受信機、例えば、ＤＳＲ1 間のリンクは選択
可能であり、本発明のシステムを簡略したシステムには
存在しない。
【００５０】この通信リンクは、先行技術のシステムに
使用される従来の通信リンクと同じリンクと考えられ
る。通信は、アディティブ・ガウス白色ノイズ（ＡＧＷ
Ｎ）によってのみ影響され、ＧＥＯ移動衛星サービス
（ＭＳＳ）の場合は、重要であるとは通常考えられてい
ない。
【００５１】第２のリンクのタイプは、「アウト」リン
クである。この「アウト」リンクは、まず、移動サービ
ス局ＳＴ1 と主衛星ＭＳ間の双方向リンクｌbiのアップ
リンクを意味する。アップリンクは、移動体通信サービ
ス局ＳＴ1 と衛星ＤＳＲ1 （または、一般的には、複数
の空間ダイバーシチ衛星受信機）間には必要とされな
い。
【００５２】この通信リンクは、先行技術のシステムに
ある従来の通信リンクとして考えられる。通信は、アデ
ィティブ・ガウス白色ノイズ（ＡＧＷＮ）によってのみ
影響され、通常、ＧＥＯ移動衛星サービス（ＭＳＳ）の
場合、重要であるとは考えられない。
【００５３】次は、移動体通信サービス局ＳＴ1 と主衛
星ＭＳ間の双方向リンクｌbiのアップリンクである。こ
のタイプの通信リンクは、衛星ＤＳＲ1 （または、一般
的には、空間ダイバーシチ衛星受信機）と移動体通信サ
ービス局ＳＴ1 間にはない。これは、従来の通信リンク
であり、移動システムのためのＧＥＯ衛星システムに通
常求められる要件を満たすものである。
【００５４】最後に、本発明の特徴である第３のリンク
のタイプは、衛星間リンク、特に、ダイバーシチ衛星受
信機、例えば、ＤＳＲ1 と主衛星ＭＳ間のリンクであ
る。
【００５５】図３において、通信リンクｌ10は、衛星Ｄ
ＳＲ1 と衛星ＭＳ間に設けられる。２つの衛星が地上移
動局ＭＴu から受信したそれぞれの信号は、主衛星ＭＳ
上（実施例１）で、あるいは、主衛星ＭＳがサービス局
ＳＴ1 に再送した後に、地上（実施例２）で結合され
る。
【００５６】前記システムの主要構成部分および動作に
ついては概略を説明したので、以下に稼働の詳細を示
す。より具体的な例として、図３に示した簡略化したシ
ステムについて以下に説明する。一つの併置ダイバーシ
チ衛星受信機ＤＳＲ1 が示され、この衛星から地上への
通信リンクは示されていない。この特定の構造に本発明
の範囲が限定されるものではないことは、明確に理解さ
れなければならない。同様に、本システムの管理と特定
の制御および命令システムは、本発明の範囲外であり、
当業者によく知られているので、ここでは深く説明しな
い。
【００５７】本発明によれば、地上移動端末ＭＴu'（携
帯端末またはその他の端末）のユーザから見て、１以上
のダイバーシチ衛星受信機を使用しているか使用してい
ないかが、すくに分かる。ユーザは、特定の伝送アクセ
ス、変調およびコード構成、例えば、ＦＤＭＡ、ＴＤＭ
ＡまたはＦ／ＴＤＭＡ技術を用いる狭帯域構成にしたが
って、ＧＥＯ衛星システムと通信する。これは、必ずそ
うでなければならないものではなく、本発明はこのよう
な構成に限定されない。
【００５８】複数の反射（図１参照）があるため、地上
移動端末ＭＴu が衛星チャネルを介して情報を伝送する
際、その情報は、同じ軌道上に併置された衛星ＭＳおよ
びＤＳＲ1 によって、別々のパスを通って受信される。
衛星ＭＳおよびＤＳＲ1 間の距離は、一般的に２００〜
４００ｋｍであり、関連するシステムの特定のパラメー
タに影響される。２００〜４００ｋｍの距離は、衛星Ｍ
Ｓが受信した信号と衛星ＤＳＲ1 が受信した信号が統計
的に非相関であるために十分な距離なので、空間ダイバ
ーシチの利点を得ることができる。
【００５９】衛星ＤＳＲ1 上のダイバーシチアンテナ
は、対応するゲイン／温度（Ｇ／Ｔ）比で、マルチパス
移動端末チャネル（ＭＴＣ）を受信する。必要なビーム
・シェーピングをした後、受信されたマルチパス信号
は、無線周波数回路の従来のシステムを通過し、衛星間
通信リンクｌ10の周波数に増幅され、変換される。この
信号は、従来の伝送回路（衛星間伝送リンク装置ＩＳＬ
ＴＵ。図３には示されていない）を介して、変換された
周波数で主衛星ＭＳに伝送される。
【００６０】主衛星ＭＳ上のアンテナは、対応するゲイ
ン／温度（Ｇ／Ｔ）比で、マルチパス移動端末チャネル
（ＭＴＣ）を受信する。衛星ＭＳおよび衛星ＤＳＲ1 が
併置されているので、２つの衛星上の受信アンテナは、
（サービスエリアおよび放射パターンの点から）同一で
ある。衛星ＭＳは、衛星間伝送リンクｌ10を介して、
（非相関分岐を構成している）衛星ＤＳＲ1 が受信した
たマルチパス信号の一部を受信する。このダイバーシチ
信号は、衛星間リンク受信装置（ＩＳＬＲＵ）によって
受信される。衛星間リンク受信装置（ＩＳＬＲＵ）は、
図３に示されていない。この段階で、衛星ＭＳによって
受信された直接信号および衛星ＤＳＲ1 によって受信さ
れたダイバーシチ信号は、一つの信号に結合されなけれ
ばならない。本発明は、以下の２つの方法で結合を行
う。
【００６１】１．地上での信号の結合。 この解決法は、搭載される回路の複雑さの面から、より
簡単な解決法である。２つの信号は、「リターン」伝送
リンク（双方向伝送リンクｌbiのダウンリンク部分）に
よって、別々に再送され、地上の移動体通信サービス局
ＳＴ1 で結合される。種々の結合技術が、移動サービス
局ＳＴ1 で使われる。例えば、最大レート結合（ＭＲ−
Ｃ）、等ゲイン結合（ＥＧＣ）、または選択結合（Ｓ
Ｃ）が行われる。これらの技術は、W.C. Jackes, John
Wiley & Sons: "Microwave MobileCommunication （マ
イクロ波移動通信）" （1974）に説明されている。この
文献は、これらの従来技術の詳細な説明のための引用文
献として役に立つものである。本発明は、なんらの特定
技術にも限定されないことは、はっきりと理解される必
要がある。
【００６２】地上での結合のモードは、伝送リンクｌbi
が非常に厳しい帯域幅制限にない限り、すべての状態に
十分に適合する。それは、帯域幅が「ダイバーシチ・オ
ーダー」に比例する、すなわち、最終的な分析におい
て、ダイバーシチ衛星受信機ＤＳＲの数に比例している
からである。逆に言えば、この場合、搭載された信号処
理は、従来のＧＥＯ衛星の場合に実行される通常の処
理、つまり、ビームシェーピング、ルーティング、およ
びスイッチングに限定される。本発明に必要な追加回路
は、上述のＩＳＲＬＵ回路およびダイバーシチ信号をリ
ターン・リンク（ｌbiのダウンリンク部分）にルーティ
ング／マッピングするための追加回路だけである。直接
チャネルおよびダイバーシチ移動端末チャネルＭＴu が
結合され、地上でシンクロするので、衛星ＭＳおよび衛
星ＤＳＲ1 の同期が簡単にできる。
【００６３】２．衛星ＭＳ上での信号の結合。 この場合、直接マルチパス信号とダイバーシチマルチパ
ス信号が衛星ＭＳ上で結合される。以下に示す２つの方
法で結合が行われる。
【００６４】ａ）中間周波数（ＩＦ）での結合。 この方法は、各ダイバーシチ・ブランチのために、受信
された個々の移動端末チャネルＭＴu が、逆変換および
ビームシェピングの後、時領域または周波数領域で濾過
され、他のユーザからの他の信号から分離されることを
必要とする。他のユーザからの信号は、ＩＦ結合回路を
通過する。この回路において、種々のダイバーシチ・ブ
ランチからのすべての信号は、（復調される前に）特定
の方法、例えば、選択結合または差動受信結合を用いて
結合される。本発明は、いかなる特定の結合技術にも限
定されるものではない。結合が完了すると、この方法で
結合された信号は、先行技術のＧＥＯ衛星の従来のパス
に入る。結合された信号は、従来の方法で、衛星ＭＳに
よって受信された通常の信号と考えることができ、地上
（サービス局ＳＴ1 ）に再送される。
【００６５】この回路は、前記ＩＳＬＲＵ回路、移動端
末チャネルを濾過し分離する無線周波数ルーティング回
路およびＩＦ結合を行う処理装置を含むので、より複雑
なものとなる。この場合、地上への伝送リンクを必要と
することは、先行技術のシステム、つまり、ダイバーシ
チを有しないシステムが伝送リンクを必要とすることと
同様である。結合が衛星ＭＳ上で実行されるので、同様
のことが地上の設備にも当てはまる。
【００６６】逆に言えば、結合プロセスが同期して実行
されなければならないので、主衛星ＭＳおよびダイバー
シチ衛星受信機、例えば、ＤＳＲ1 の同期は、以下の説
明のとおり、同期していなければならない。
【００６７】ｂ）基本帯域で結合する。 この方法は、再生機ＧＥＯ衛星にとって理想的である。
この場合、直接または（ＤＳＲ1 からの）ダイバーシチ
移動端末チャネルＭＴu は、基本帯域で復調され、復調
後、復号される前に結合される。この場合、いかなる結
合方法も使用できる。（先行技術のダイバーシチを有し
ないＧＥＯ衛星と比較して）必要とされる追加回路は、
以下のとおりである。前記ＩＳＬＲＵ回路、ダイバーシ
チルーティングのための回路、ダイバーシチチャネルお
よび結合処理のための追加復調器が必要とされる。
【００６８】双方向伝送リンクｌbi、特に、ダウンリン
クは、従来のものであり、地上局ＳＴ1 の復調器は、な
んらの追加回路も必要としない。逆に言えば、主衛星Ｍ
Ｓおよびダイバーシチ衛星受信機、例えば、ＤＳＲ1 の
同期が必要である。
【００６９】衛星間伝送リンク、例えば、記載された例
の伝送リンクｌ10に関する要件の詳細な説明は以下のと
おりである。
【００７０】多くのシミュレーションが実行されてき
た。これに基づいて、地上移動端末ＭＴu のユーザによ
って伝送された信号と、各衛星に対する直接的な見通し
線以外の経路で伝送された信号との統計学的特性は、以
下の条件を満たす場合、非常に高度に非相関である。 ・衛星がおよそ２５０ｋｍ〜３００ｋｍの間隔で配置さ
れている。 ・地上移動端末ＭＴu が放射拡散しやすい市街地環境に
位置する。 ・伝送がＬ周波数帯域で行われる。
【００７１】非相関は、都市部においては１５０ｋｍ未
満の衛星間の距離が必要であり、障害物のない郊外では
もっと大きな距離が必要である。Ｓ周波数帯域またはそ
れより高い周波数において、リターン・アップリンク
は、拡散的な環境にいるユーザの間接リターン・パスが
非相関になるため、衛星間の距離を短くても同程度の非
相関性が得られる。
【００７２】主衛星ＭＳと補助ダイバーシチ衛星受信
機、例えば、衛星ＤＳＲ1 間の距離が短く、さらに、こ
れらの衛星がＧＥＯタイプの衛星であることによって、
特に簡単で低パワーの衛星間リンク、例えば、リンクｌ
10の使用が可能になる。短距離間隔で衛星を併置するこ
とは、現代技術を利用するいかなる伝送リンクにとって
も、必要とされ、先行技術と同様である。
【００７３】衛星の位置を±０．０５゜（南北方向、東
西方向にそれぞれ）の範囲内に維持することが、基準と
なる。これは、衛星間の距離が最短で２５０ｋｍ、最長
で４００ｋｍであることを示す。この場合、よく知られ
ているコンパクトアンテナは、補助衛星（例えば、ＤＳ
Ｒ1 ）からの伝送および衛星ＭＳ上の受信のために利用
できる。相手の衛星の方向に最小２５ｄＢｉのゲインが
あれば、アンテナを電気的または機械的に操作しなくて
もよい。２０ｃｍ×５ｃｍより小さいアンテナ開口部
が、約２３ＧＨｚの衛星通信のために設けられている周
波数帯域に適当である。
【００７４】衛星伝送リンク運用の計画は、太陽が１日
に必ず、主要ビーム受信アンテナ上で照るが、ただし、
気温が華氏１７０度以下に低下する場所である事実を考
慮に入れなければならない。したがって、衛星間リンク
の帯域幅の１．４Ｗ／ＭＨｚより小さい補助衛星（例え
ば、ＤＳＲ1 ）の無線周波数伝送パワーということにな
る。雑音および相互変調生成物によって、「リターン」
伝送リンクのサービス全部にわずかな劣化が生じる（衛
星間リンクの干渉累積レベルは、「リターン」伝送リン
ク上の信号より下の少なくとも２０ｄＢである）。３つ
以上の衛星を使用するシステム（このシステムは、本発
明のシステムの極端な場合を構成する）の中で最遠のダ
イバーシチ衛星受信機は、若干大型のアンテナ（これ
は、周波数調整の点から好ましい選択である）、または
高パワーレベルで信号を伝送することを必要とする。こ
れらの方法は、現在の技術の水準からみて、何の問題も
起こさない。
【００７５】要するに、軽量（用いられる装置、すなわ
ち、アンテナ等の点から）の衛星間リンクを利用でき、
計画された伝送リンク容量を維持する適切な周波数帯域
すべてを利用することができる。この容量は、地上移動
端末のユーザに割り当てられた周波数スペクトルと、本
システムのために設けられた周波数の再利用の程度に依
存する。周波数調整は、ＬＥＯ宇宙船では特に容易であ
る。それは、衛星が本発明のダイバーシチ衛星受信機シ
ステムのラインから７０゜以上の位置に配置され、はっ
きりと識別できるからである。データを中継するＧＥＯ
タイプの衛星は、ＬＥＯタイプのユーザと通信するため
に計算され、通常、周波数調整の問題は起こらない。
【００７６】空間ダイバーシチの概念の利用は、衛星間
伝送リンクの存在とは独立したものではあるが、この伝
送リンクの利用は特に簡単なものであることは、上記の
説明から明らかである。宇宙空間部分が１度より小さい
静止軌道上の弧角度でもって「併置」されているが、本
発明における幾つかの衛星は、単一の静止衛星と混同さ
れるものではない。それにもかかわらず、周波数割り当
てには、なんら重大な問題はない。
【００７７】衛星間伝送リンクの使用により、以下に示
す改良が得られる。 １．本システムを実施する者は、一つの衛星のダウンリ
ンクの管理のみを他の管理者との間で調整する必要があ
る。 ２．補助衛星、例えば、ＤＳＲ1 の主な地上サービス
は、「受信専用」タイプであり、その他の目的のため
に、余った能力又は容量を利用することができる。 ３．衛星間伝送リンクの使用は、J. Ventura-Traveset
らによる"NormalizedDiversity Receiver for Mobile F
ading Channel" （Proceedings of the Cost229 Worksh
op on Adaptive Systems, Intelligent Approaches, Ma
ssively Paralll Computing and Emergent Techniques
in Signal Processing and Communications, Bayona(vi
go), Spain、1994年10月に所収）に提案されているアー
キテクチャに準拠した標準ダイバーシチ受信機（ＮＯＲ
Ｄ）の設置を可能にする。
【００７８】前記のとおり、多くのシミュレーションが
行われ、本発明に基づく仮定の有効性が証明され、先行
技術のＧＥＯタイプの移動サービスシステムに比較し
て、本発明が有効であることが示された。
【００７９】もっとも広く受け入れられた伝送評価シス
テムの一つが利用されている。それは、IEEE Transacti
ons on Vehicles Technology, vol. 34, page 127, Aug
ust1985にある、C. Looによる"A statistical mode for
a land mobile satellitelink" において提案されてい
るものである。これは、一般的な統計システムである。
【００８０】特に、本発明の要件を満たすには以下の３
つの条件が考えられる。 １．非常に強く「マスキングされた」チャネル ２．中間の強さで「マスキングされた」チャネル ３．弱く「マスキングされた」チャネル これらのモデルは、種々のマスキングの状態、種々のエ
ネルギー分配および分散（マルチパス）伝送とサイト伝
送の両方を表現する。
【００８１】非直接（マルチパス）信号の伝送パス上で
どの程度相関していないのが望ましいかは、W.C. Jacke
s による上記の "Microwave Mobile COmmunication," J
ohnWiley & Sons, 1974に記載された方法に似た方法に
より評価される。
【００８２】図１は、任意で複数の拡散と反射が生じる
市街地環境を示す図である。前記のとおり、この図は、
地上移動局ＭＴ1 のアンテナＡntによって伝送された信
号の種々の分散および拡散源の影響を明確に示す。障害
物の数は２０で、幾千の環境構成が、モンテ・カルロ法
を用いて、統計的に生成された。
【００８３】このようなシミュレーションの結果の一般
例は、本明細書の最後の表１に示されている。この結果
は、Ｌ帯域またはそれより高い周波数を用いて市街地環
境では、３００ｋｍの衛星間の距離は、ダイバーシチパ
スが適度に非相関であるのに十分であることを示してい
る。この理論は、よりよい結果はＳ帯域を用いることに
よって得られることを予想している。結果的に、そのシ
ミュレーションは、非相関が郊外環境で改良されること
を示し、この理論に一致する。
【００８４】市街地環境およびＬ帯域の選択は、最短の
衛星間の距離の計算において十分な余裕を供給する。３
００ｋｍ離れた衛星軌道を獲得することは簡単であり、
その距離は、もっともよいパフォーマンスを供給する軌
道間リンク要件に対応するので、この距離は、本発明の
システムの好ましい実施例に適用される。
【００８５】標準ダイバーシチ受信機（ＮＯＲＤ）の概
念は、本発明のダイバーシチ通信システムのすべてのパ
フォーマンス評価するために使われてきた。この概念の
より詳細な記載については、前記のJ.Ventura-Traveset
らの論文を参照されたい。
【００８６】さらに、前記のとおり、本発明は、使われ
ている受信機のタイプを用いない。種々の受信機、すな
わち、可干渉性受信機、差動受信機およびパイロット周
波数受信機の構造で試験が行われてきた。
【００８７】種々の通信技術が使われている。つまり、
本発明は、４元位相シフトキーイング（ＱＰＳＫ）およ
び２／３ＴＣＭ ８−ＰＳＫ（位相シフトキーイングタ
イプの８つのＵｎｄｅｒｂｏｅｃｋ符号を有するトレリ
ス符号変調）の試験を行う。これらの伝送技術は、２つ
の異なる伝送戦略をカバーし、ＧＥＯタイプの衛星に基
づく移動伝送サービスのために提案されているので、こ
れらの伝送技術が選択される。これは、M.J. Miller ら
の "Satellite communications: mobile and fixed ser
vices," Kluwer Academic Publishers (1993) に記載さ
れている。
【００８８】結果的に、多くの仮定がなされているが、
本発明、すなわち、移動通信サービスにおける伝送状態
のより通常の状況をカバーするような仮定を用いてい
る。この中で、１０-2から１０-5のビットエラーレート
が考えられ、このタイプの応用の通常の要件のほとんど
をカバーする。
【００８９】本システムの比較試験が、先行技術の従来
のあるＧＥＯ衛星通信システムと、空間ダイバーシチと
一つの「併置」補助衛星を利用した本システムを用い
て、これらの幾つかの仮定に関して行われた。
【００９０】より具体的な例を示すために、本明細書の
最後の表II〜IVが本発明のシステムによって得られる、
従来のシステムに対するパフォーマンスの改良を示す。
より正確には、表II〜IVは、前記の３つのモデルをカバ
ーする。３つのモデルとは、非常に強く「マスキングさ
れた」チャネル、中間の強さで「マスキングされた」チ
ャネル、および弱く「マスキングされた」チャネルであ
る。前記のＮＯＲＤの概念は、可干渉性検知受信機と共
に使われる。直接およびダイバーシチ信号は、「最大レ
ート(maximal rate)」技術を用いて結合された。各表に
おいて、第１のコラムは、ビットエラーレート（ＢＥ
Ｒ）であり、第２のコラムは、非符号ＱＰＳＫ伝送技術
(non-coded QPSK transmission technique) であり、第
３のコラムは、２／３ＴＣＭ ８−ＰＳＫ伝送技術であ
る。
【００９１】第２および第３のコラムにおいて、各ＢＥ
Ｒの値に対して、本発明のシステムが同じ条件で、ただ
し、ダイバーシチ衛星なしで動作する従来のシステムで
提供されたパフォーマンスの改良は、デシベルで示され
る。
【００９２】３つの環境において、特に、障害物の多い
市街地環境では、本発明のシステムは、より高いパフォ
ーマンスの改良が得られる。もし、低ビットエラーレー
トが必要なら、市街地環境では改良は２０ｄＢ以上で、
他の２つの場合は少なくとも１６ｄＢである。これらの
値は、非符号化ＱＰＳＫ伝送技術に対応する。さほど大
きくはないが、ある程度の改良は、２／３ＴＣＭ ８−
ＰＳＫ伝送技術についても見られる。
【００９３】対応する結果は特定の表に示されていない
が、比較できる結果は、差検知受信機および差結合で得
られ、一方、パイロット周波数受信機および擬最大結合
(quasi-maximal combination) でも得られる。
【００９４】すべての場合において、特に、伝送技術ま
たは受信機のタイプにもかかわらず、本発明のシステム
は、従来のＧＥＯ衛星通信システムに比較してパフォー
マンスの改良が得られる。
【００９５】前記のとおり、本発明のシステムは、複数
のダイバーシチ衛星受信機を含み、パフォーマンスを向
上している。本明細書の最後の表Ｖは、従来のシステム
と本発明のシステムの比較を示し、一つのダイバーシチ
衛星受信機（コラム２）または２つのダイバーシチ衛星
受信機（コラム３）から構成され、ビットエラーレート
は、１０-2〜１０-5の間で変化する。環境は市街地であ
り、伝送技術は非符号ＱＰＳＫであり、受信機は可干渉
性検知タイプであり、結合は最大レート・タイプであ
る。この条件で、表IIの第２のコラムに示される値が得
られ、第２のダイバーシチ衛星受信機によって得られる
パフォーマンスの向上を示す（図２におけるＤＳ
Ｒ2 ）。改良は、１０-2のビットエラーレートに対して
１．４ｄＢから、１０-5のビットエラーレートに対して
約５ｄＢ、１０-3の平均ビットエラーレートに対して約
３ｄＢである。第２の衛星によって得られる改良は、い
くつかの応用例において有意である。
【００９６】すべての衛星通信システムにおいて考えら
れる他の重要なパラメータは、その容量、すなわち、具
体的に言えば、同時に処理できるユーザの最大数であ
る。移動衛星サービスを提供する衛星が利用できる周波
数スペクトルは、非常に不足しているリソースである。
したがって、高周波数再利用（ＦＲ）要素を利用できる
ことが必要である。信号チャネルの必要な帯域幅および
隣接したチャネル間の分離を最小にすることが必要であ
る。多くの研究が引き続いて行われ、いくつかの解決法
が先行技術のシステムで実行されてきた。すなわち、解
決法とは、適当な変調フォーマット（例えば、π／４
ＱＰＳＫ）、バトラーマトリクスを使ったビーム形成ネ
ットワーク（ＤＢＦＮ）等である。
【００９７】採用された解決法にもかかわらず、フェー
ジングに対するチャネルサブジェクトの容量は、チャネ
ル干渉値に非常に依存する。本発明のシステムは、空間
ダイバーシチを用い、このエリアでも従来のＧＥＯシス
テムの範囲で基本の改良を示す。
【００９８】例えば、表VIは、パフォーマンスの改良を
強調する。その改良とは、本発明のシステムが一つのダ
イバーシチ衛星受信機を用い、その衛星受信機は、同じ
チャネル（共通チャネル干渉）における搬送波干渉によ
って影響される従来のＧＥＯ衛星システムと比較され、
ビットエラーレートは１０-2〜１０-5の値を示す。この
表は、４つのコラムからなり、コラム２および３は、そ
れぞれ、２５ｄＢ、３０ｄＢ、４０ｄＢの信号干渉レー
ト（ＳＩＲ）を示す。
【００９９】前述のＮＯＲＤの概念が使われ、受信機の
構造は、可干渉性検知タイプであり、直接信号とダイバ
ーシチ信号は「最大レート」技術を用いて結合され、伝
送技術は、非符号ＱＰＳＫであった。考えられる環境
は、市街地タイプ、すなわち、高度に「マスキングされ
た」タイプである。
【０１００】パフォーマンスの改良は、すべての場合で
示された。「∞」とは、従来のＧＥＯシステムを用いた
場合、第１のコラムに示されたビットエラーレート（Ｂ
ＥＲ）が達成できないことを示す。これは、本発明のシ
ステムが達成できるビットエラーレートの最小値を低下
させることを意味する。さらに、伝送リンク上の搬送波
／雑音比（Ｃ／Ｎ）は、非常に改良された。
【０１０１】したがって、システムの容量を増加させる
ことが可能である。例えば、本発明の場合、わずか２５
ｄＢのＳＩＲ値で、パフォーマンスは、従来のＧＥＯシ
ステムの場合の４０ｄＢと同じく高いＳＩＲ値の範囲で
改良される。言い換えれば、本発明のシステムでＳＩＲ
を２５ｄＢに軽減し、一方、搬送波／雑音比（Ｃ／Ｎ）
の点から改良されたパフォーマンスを獲得することがで
きる。したがって、そのシステムの容量は増加され、ま
たは、ビームの数は、実質的に軽減される（前記ＦＲ要
素において増加する）。
【０１０２】単純化のための仮定がいくつか前記記載に
おいて採用されている。特に、インターリービングは理
想的であるとしたが、実際の使用状況下の場合ではその
ようなことはない。インターリービングの深さは、必然
的に有限となる。この主な理由は、インターリービング
と非インターリービングが時間の遅延を伝送に引き起こ
し、望ましくないことである。また、本発明のシステム
は、同様の使用条件下で、従来のシステムと比較して改
良に貢献し、この種の問題の重要性は低い。
【０１０３】本発明のシステムの動作を示すために、レ
イリーチャネル(Rayleigh channel)の場合、試験が行わ
れてきたが、同様の結果が、移動サービスチャネルに関
する異なる状況で得られる。使われた伝送技術は、前記
の２／３ＴＣＭ ８−ＰＳＫタイプである。そのシステ
ムは、一つの「併置」ダイバーシチ受信機を含むもので
あった。
【０１０４】表VII は同様な結果を示し、その結果は、
２つのビットエラーレート値（１０-2および１０-3）と
４つのインターリービング値、すなわち、Ｉ＝０、Ｉ＝
１０，Ｉ＝２０、Ｉ＝３０である。
【０１０５】本発明のシステムのパフォーマンスは、す
べての場合において、従来のシステムのパフォーマンス
より優れている。さらに、インターリービングが深くな
ればなるほど、パフォーマンスは向上する。言い換えれ
ば、有限のインターリービングの深さの効果は、従来の
ＧＥＯシステムほど本発明のシステムに影響を与えな
い。
【０１０６】前記記載から、本発明が先に記載された目
的を達成することは明らかである。本発明のシステム
は、従来技術ＧＥＯタイプの衛星システムに比べて、よ
り多くの利点を有する。以下に、利点を簡単に示す。 １．信号のフェージングが激しい状態で、搬送波／雑音
比（Ｃ／Ｎ）の点から、「リターン」伝送リンクを改良
する。搬送波／雑音比の軽減は、以下の目的またはいく
つかの目的の組み合わせで使われる。 ・搭載されたアンテナのサイズが小さくできる。 ・システムおよび信号のフェージングのマージンの利用
が増加できる。 ・地上移動端末の実効等方向放射力（ＥＩＲＰ）が軽減
できる。 ・システムのパフォーマンスを劣化させずに、簡単な符
号構成を使うことができる。したがって、余剰が削減さ
れ（システムの容量が相関的に増加され）、必要なイン
ターリービングの深さが軽減される（したがって、時間
遅延が短くなる）。
【０１０７】２．システムの干渉（例えば、共通チャネ
ルの干渉および隣接チャネルの干渉）を考慮する場合、
搬送波／雑音比（Ｃ／Ｎ）を削減する改良ができる。前
記搬送波／雑音比（Ｃ／Ｎ）の削減は、以下の目的のう
ち一つまたはいくつかの組み合わせを達成するために使
われる。 ・本システムの周波数の再利用要素ＦＲを増加させる。
すなわち、ＧＥＯ衛星システムの容量を増加させ、衛星
のリターン・コストを増加させる。 ・衛星の「ハードウェア」部分（回路等）を簡略化する
ことによって、システムの容量を削減することなく、ビ
ームの数を削減する。したがって、コストが削減され
る。
【０１０８】３．あらゆる特定の符号およびチャネル状
態において、本発明のシステムは、必要なインターリー
ビングの深さを軽減でき、したがって、伝送時間を相関
的に削減できる。
【０１０９】４．移動サービスシステムは、より少ない
好ましいチャネルの状態でもっとも効果的であるので、
パフォーマンスをより均一にする。
【０１１０】本発明は、記載された実施例、特に、図２
および図３に関する記載に限定されない。特に、前記の
とおり、本発明は、使用される受信機のタイプ、符号構
成および（または）伝送技術について、限定されるもの
では全くない。「併置された(colocated) 」補助衛星の
数は理論上は無限であるが、実用およびコストを考慮し
た結果、数が限定される。簡略化された実施例（図３）
においては、一つのダイバーシチ衛星受信機（ＤＳ
Ｒ1 ）が使われている。好ましい実施例において、２つ
の衛星（ＤＳＲ1 およびＤＳＲ2 ）が使われ、この衛星
は、同じ静止軌道ＯＧ上で一つずつ衛星ＭＳの両側に配
置されている（図２）。前記のとおり、ダイバーシチ衛
星受信機、例えば、衛星ＤＳＲ1 は、地上移動端末ＭＴ
u から衛星ＤＳＲ1 へのアップリンクのみを必要とし、
主衛星ＭＳに対する一方向衛星間リンクが供給される。
これは、本発明の範囲内である。
【０１１１】
【表１】
【０１１２】
【表２】
【０１１３】
【表３】
【０１１４】
【表４】
【０１１５】
【表５】
【０１１６】
【表６】
【０１１７】
【表７】
【図面の簡単な説明】
【図１】地上移動端末と通信衛星との間の通信における
陰影領域（シャドーエリア）と多重反射の現象を示す。
【図２】本発明の静止衛星通信システムの「宇宙空間部
分」の構成を示す外観図である。
【図３】本発明の静止衛星通信システムの相対的な構成
を示し、このシステムの「地上部分」の種々の要素が含
まれる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイク・ヤーウッド オランダ国、ノールトワイク、ゴルフバー ン 50 (72)発明者 エズィオ・ビリエーリ イタリア国、10141 トリノ、コルソ・ペ スキエラ 249

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも一つの地上局（ＳＴ1 ）と少
    なくとも一つの地上移動端末（ＭＴu ）との間で、地球
    （Ｔ）を回る特定軌道（ＯG ）にある静止通信衛星（Ｍ
    Ｓ）を介して無線信号を伝送し、前記衛星（ＭＳ）と各
    々の地上移動端末（ＭＴu ）との間の双向伝送リンク
    （ｌm0、ｌd0）と、前記衛星と各々の地上局（ＳＴ1 ）
    との間における双方向伝送リンク（１bi）とを含むシス
    テムであって、該システムは更に、前記特定軌道
    （ＯG ）に併置された少なくとも一つの補助衛星（ＤＳ
    Ｒ1 、ＤＳＲ2 ）を含み、前記特定軌道（ＯG ）に併置
    される補助衛星（ＤＳＲ1 、ＤＳＲ2 ）の各々と前記地
    上移動端末（ＭＴu ）の各々との間の伝送リンク
    （１m1、１m2）と、前記特定軌道（ＯG ）に併置される
    補助衛星（ＤＳＲ1 、ＤＳＲ2 ）の各々と前記静止通信
    衛星又は主衛星（ＭＳ）との間における衛星相互伝送リ
    ンク（１10、１20）とを含み、空間ダイバーシチ通信シ
    ステムを形成することを特徴とする静止通信衛星を経て
    無線信号を伝送するシステム。
  2. 【請求項２】 前記軌道（ＯG ）における前記主衛星
    （ＭＳ）の両側にそれぞれ設けられた、併置された二つ
    の補助衛星（ＤＳＲ1 、ＤＳＲ2 ）を含むことを特徴と
    する請求項１に記載の静止通信衛星を経て無線信号を伝
    送するシステム。
  3. 【請求項３】 併置された二つの前記補助衛星（ＤＳＲ
    1 、ＤＳＲ2 ）が、前記特定軌道（ＯG ）上において、
    前記主衛星（ＭＳ）からの距離が２００ｋｍから４００
    ｋｍの間にあることを特徴とする請求項１又は２に記載
    の地球静止通信衛星を経て無線信号を伝送するシステ
    ム。
  4. 【請求項４】 前記地上移動端末（ＭＴu ）の各々と併
    置された二つの前記補助衛星（ＤＳＲ1 、ＤＳＲ2 ）の
    各々との間における前記伝送リンク（１m1、１m2）が１
    方向性のアップリンクであり、該アップリンクにより前
    記地上移動端末（ＭＴu ）からの空間ダイバーシチ無線
    信号が受信されることを特徴とする請求項１ないし３の
    いずれか１項に記載の静止通信衛星を経て無線信号を伝
    送するシステム。
  5. 【請求項５】 併置された二つの前記補助衛星（ＤＳＲ
    1 、ＤＳＲ2 ）の各々と前記主通信衛星（ＭＳ）との間
    における衛星間伝送リンク（１10、１20）が１方向性伝
    送リンクであり、前記主衛星（ＭＳ）に前記地上移動端
    末（ＭＴu ）から受信した空間ダイバーシチ信号を伝送
    することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項
    に記載の静止通信衛星を経て無線信号を伝送するシステ
    ム。
  6. 【請求項６】 併置された二つの前記補助衛星（ＤＳＲ
    1 、ＤＳＲ2 ）によって受信され、かつ、前記衛星間伝
    送リンク（１10、１20）を介して前記主衛星（ＭＳ）に
    伝送される空間ダイバーシチ信号が、前記主衛星（Ｍ
    Ｓ）において、前記主衛星（ＭＳ）と前記地上移動端末
    （ＭＴu ）との間の前記双方向伝送リンク（１bi）のア
    ップリンクを介して後者によって受信される直接信号と
    結合され、かつ、結合された信号が前記主衛星（ＭＳ）
    と地上局（ＳＴ1 ）との間の前記双方向伝送リンク（１
    bi）のダウンリンクを介して単一チャンネル上を再伝送
    されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに
    記載の静止通信衛星を経て無線信号を伝送するシステ
    ム。
  7. 【請求項７】 併置された二つの前記補助衛星（ＤＳＲ
    1 、ＤＳＲ2 ）によって受信され、かつ前記衛星間伝送
    リンク（１10、１20）を介して前記主衛星（ＭＳ）に伝
    送される空間ダイバーシチ信号が、前記主衛星（ＭＳ）
    と前記地上局（ＳＴ1 ）との間の前記双方向伝送リンク
    （１bi）のダウンリンクを介して再伝送され、前記主衛
    星（ＭＳ）と前記地上移動端末（ＭＴu ）の各々との間
    の前記双方向伝送リンク（１bi）のアップリンクを介し
    て前記主衛星（ＭＳ）によって受信された直接信号がダ
    イバーシチ信号と結合されることなく該ダウンリンクを
    介して再伝送され、かつ、前記地上局（ＳＴ1 ）におい
    て、前記直接信号とダイバーシチ信号とが結合されるこ
    とを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載
    の静止通信衛星を経て無線信号を伝送するシステム。
  8. 【請求項８】 前記無線信号がＬバンドにおいて伝送さ
    れることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項
    に記載の静止通信衛星を経て無線信号を伝送するシステ
    ム。
  9. 【請求項９】 前記無線信号がＳバンドにおいて伝送さ
    れることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項
    に記載の静止通信衛星を経て無線信号を伝送するシステ
    ム。
  10. 【請求項１０】 前記地上移動端末（ＭＴu ）が携帯用
    端末であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれ
    か１項に記載の静止通信衛星を経て無線信号を伝送する
    システム。
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