JPH1141161A - 衛星通信用ｔｄｍａ初期接続方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】初期接続用タイムスロットを長時間占有し、衛
星アクセスの利用効率が低く、またバースト衝突・干渉
により収束する迄に時間がかかるのを解決する衛星通信
用ＴＤＭＡ初期接続方式を提供する。 【解決手段】衛星中継器を共用し、複数の地上局Ｔ1、
Ｔ2、・・・・、Ｔn間でＴＤＭＡ通信を行うに際し、例えば
約２０ｍｓのＴＤＭＡフレームの初期接続用タイムスロ
ット５と、例えば４フレーム区間とを対として各地上局
Ｔ1、Ｔ2、・・・・、Ｔnに割り当て、初期接続バースト信
号８に自局番号を含めて一定時間だけ送信し、自局折り
返しで距離推定を行って送信タイミング制御で初期接続
を確立する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＴＤＭＡ（時分割
多元接続）通信、特に衛星通信用ＴＤＭＡ初期接続方式
に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数の地上局が１個の通信衛星又は衛星
中継器を共有して相互に通信する場合には、この衛星中
継器を時間的に分割して共有するＴＤＭＡが一般的であ
る。

【０００３】かかるＴＤＭＡ通信システムの一例は、特
開平１−２１５１３２号公報に開示されているので、こ
こに従来例として引用するが、詳細は上記公報に開示さ
れている。

【０００４】かかる従来のＴＤＭＡ初期接続方式では、
図４のシステム系統図に示す如く、基準同期バースト信
号を送信する基準局Ｒが、ＴＤＭＡフレーム内に割り当
てられた初期接続用の複数のタイムスロット（アクイジ
ションエリア）を監視し、使用状態に応じて他の一般局
Ｔ1、Ｔ2、・・・・、Ｔnに初期接続可否情報を各タイムス
ロット単位に通報する。また、他の一般局Ｔ1、Ｔ2、・・
・・、Ｔnでも同様にアクイジションエリアを監視しなが
ら、基準局Ｒ初期接続可否情報に基づいて、初期アクイ
ジションバースト信号の送出スロット位置及び送出タイ
ミングを制御し、自局折り返しで距離推定を行い同期制
御を行っている。

【０００５】ＴＤＭＡ基準局Ｒは、ＴＤＭＡフレーム内
に割り当てられた複数個の初期接続用タイムスロットか
ら成るアクイジションエリアを常時監視しており、回線
使用状態に応じて初期接続許可情報を各タイムスロット
単位に基準バーストで他の一般局Ｔ1、Ｔ2、・・・・、Ｔn
に通報する。各一般局Ｔ1、Ｔ2、・・・・、Ｔnは、基準局
Ｒからの初期接続許可情報を受信し、自局でもアクイジ
ションエリアを監視しながら未使用初期接続用タイムス
ロットを検出し、自局番号を含めて初期接続バースト信
号（ＩＡＰ１）を送出する。

【０００６】そして、自局折り返しで局番号を正常に受
信した場合には、測距により送信タイミングを制御し、
更に確認のための初期接続バースト信号（ＩＡＰ２）で
補正して、送信同期タイミングを確立する。

【０００７】一方、自局送出の初期接続バースト信号が
正常に受信できない場合には、使用したタイムスロット
でバースト衝突・干渉が生じたものとみなす。そして、
アクイジションエリア内の使用可能な初期接続用タイム
スロット番号と自局番号とを対応付けて、再送タイマー
値の設定や送出するタイムスロット位置の変更により、
同一スロット内での集中化を避け、分散させることによ
り再接続を行う。

【０００８】尚、図４中には基準局Ｒからの基準同期バ
ースト信号、初期接続バースト信号及び、データバース
トも模式的に示す。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】図４に基づき上述した
従来のＴＤＭＡ初期接続方式における初期接続過程は図
５に示すとおりである。即ち、基準局Ｒから初期接続許
可情報を受けたある一般局Ｔ1、Ｔ2、・・・・、Ｔnは、初
期接続バースト信号（ＩＡＰ１）を送信し、自局折り返
しで受信する。一方、基準局Ｒも一般局Ｔ1、Ｔ2、・・・
・、Ｔnからの初期接続バースト信号を受信した後、シス
テム上の制御周期で初期接続不可情報を通報する。自局
折り返しで正常受信した一般局Ｔ1、Ｔ2、・・・・、Ｔnは
距離推定を行い、位置誤差補正した初期バースト信号
（ＩＡＰ２）を送出して微調整する。この間、特定の局
が１つの初期接続用タイムスロットを占有することとな
り、衛星アクセス効率が低下するという欠点があった。

【００１０】また、初期接続用タイムスロットが空いて
使用可能になったときには、多数の局Ｔ1、Ｔ2、・・・・、
Ｔnが特定タイムスロットに集中することがあり、バー
スト衝突や干渉により正常に受信できず、スロット分散
過程を経て収束するまでに時間がかかるという問題があ
った。

【００１１】そこで、本発明の目的は、初期接続用タイ
ムスロットの有効利用を図り、衛星アクセスの効率を改
善する衛星通信用ＴＤＭＡ初期接続方式を提供すること
にある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、本発明の衛星通信用ＴＤＭＡ初期接続方式は、ＴＤ
ＭＡフレーム内の複数個の初期接続用タイムスロット
と、数フレーム区間とを対とし、各局又は局グループに
割り当てる。初期接続時に送出する初期接続バースト信
号に自局番号を含め、初期接続用タイムスロットを長時
間占有することなく一定時間だけ送信する。衛星伝搬時
間経過後に自局折り返しで受信し、距離推定により送信
タイミング制御を行い、初期接続を確立する。局グルー
プの場合には、更に初期接続状態を初期接続バースト信
号に含め、バースト衝突や他のバーストの状態監視によ
り初期接続過程を短縮する。

【００１３】ＴＤＭＡ衛星通信方式のフレーム構成は、
ＴＤＭＡ同期確立に用いられる基準同期信号の周期を基
本とし、回線割当周期及び送信同期制御周期をマルチフ
レーム構成とするのが一般的である。したがって、各一
般局では、基準同期バースト信号により受信同期を確立
すれば、ＴＤＭＡフレームを基本としたフレーム位置を
知ることができ、地理的条件から概略の送信タイミング
が推定できる。

【００１４】初期接続は、受信同期の確立後に送信タイ
ミングを決定するために必要な機能であり、ＴＤＭＡフ
レーム中の未使用データバーストスロットを用いたり、
予め初期接続用スロットを設ける場合がある。しかし、
フレーム効率の点から少ないスロットで多数の局がアク
セスできることが好ましい。

【００１５】本発明の衛星通信用ＴＤＭＡ初期接続方式
によると、同期制御に関して基準局は基準同期バースト
信号のみを送信する。初期接続バースト信号を送出する
各一般局又は一般局グループを、マルチフレーム内のＴ
ＤＭＡフレーム区間に割り当てる。各一般局は、受信同
期確立後に、マルチフレーム構成を基に送信フレームの
位置が推定できる。そして、初期接続を開始しようとす
る局は、ＴＤＭＡフレーム内の初期接続用タイムスロッ
トを監視し、割り当てられたＴＤＭＡフレームの初期で
初期接続バースト信号（ＩＡＰ１）を一定時間送信す
る。衛星伝搬時間経過後、自局折り返しした受信信号の
距離推定を行い、次の制御周期で送信タイミングを制御
し、初期接続バースト信号（ＩＡＰ２）を送信する。こ
のＩＡＰ２信号を自局折り返しにより正規位置で受信す
ると、送信タイミングが確定されるので、データバース
ト信号を送出することができる。以後、データバースト
信号による同期制御に移行する。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、添付図、特に図１乃至図３
を参照して、本発明の衛星通信用ＴＤＭＡ初期接続方式
の好適実施形態を詳細に説明する。

【００１７】先ず、図１は本発明による衛星通信用ＴＤ
ＭＡ初期接続方式のシステム構成を示す。図１において
は、説明の便宜上、１つの初期接続タイムスロットを示
しているが、複数のタイムスロットの場合についても同
様である。

【００１８】基準局Ｒは、ＴＤＭＡシステムの時間基準
を提供する。この基準局Ｒは、予め定めた基準周期に基
準同期バースト信号１を図示しない衛星に向けて送信す
る。この基準同期バースト信号１のバースト構成は、受
信側でバースト信号を再生するための搬送波及びクロッ
ク再生符号（ＣＣＲ）２、受信同期をとるための基準局
ユニークワード（ＲＵＷ）３及び各一般局Ｔ1、Ｔ2、・・
・・、Ｔnに対する制御情報（ＳＣ）４等から成る。

【００１９】各一般局Ｔ1、Ｔ2、・・・・、Ｔnは、衛星か
らの基準同期バースト信号１を受信して、搬送波及びク
ロック再生符号２で信号再生を行い、基準局ユニークワ
ード３を検出することにより受信同期を確立する。

【００２０】本実施形態の衛星通信用ＴＤＭＡ初期接続
方式では、ＴＤＭＡフレームをマルチフレーム構成の制
御フレームとしている。一般局Ｔ1、Ｔ2、・・・・、Ｔnに
対して初期接続バーストを送出できるＴＤＭＡフレーム
を複数区間割り当てている。受信同期確立後、各一般局
Ｔ1、Ｔ2、・・・・、ＴnはＴＤＭＡフレームを基本とした
マルチフレーム構成と地理的条件から、送信すべきＴＤ
ＭＡフレーム区間と送信タイミングとを推定することが
できる。そして、発呼要求時に、各一般局Ｔ1、Ｔ2、・・
・・、Ｔnに割り当てられた送信フレーム区間内の初期接
続用タイムスロット５に、初期接続バースト信号８を一
定時間だけ送信する。ここで、初期接続バースト信号８
は、基準局Ｒと同様の搬送波及びクロック再生符号２、
一般局Ｔ1、Ｔ2、・・・・、Ｔn用ユニークワード６及び一
般局局番号７で構成される。

【００２１】次に、図２は、一般局Ｔ1、Ｔ2、・・・・、Ｔ
nに割り当てられた各ＴＤＭＡフレーム区間での初期接
続過程を示している。一般局Ｔ1は、制御フレーム内の
送信フレーム区間ＴＦ１で示される初期接続用タイムス
ロットに初期接続バースト（ＩＡＰ１）信号を送信す
る。衛星伝搬時間が経過した後、自局Ｔ1の送信信号を
複数フレーム間受信し、正規タイミング位置からの時間
的平均誤差を測定する。この測定値により送信タイミン
グを補正制御し、次の制御フレームで初期接続バースト
（ＩＡＰ２）信号を送信する。以下、同様にして、衛星
折り返しで正規位置に受信すると、送信タイミングが確
立され、初期接続過程が完了する。その後は、データバ
ースト位置での同期制御に移行する。また、他の一般局
Ｔ2、・・・・、Ｔnについても同様に動作する。

【００２２】上述の説明において、初期接続バースト信
号を複数フレームに亘って送信する理由は、受信側で正
規タイミング位置からの時間誤差の精度を上げるために
平均値を求めるためである。

【００２３】本発明の好適例にあっては、ＴＤＭＡを２
０ｍｓ、制御フレームを６４マルチフレーム、局当りの
初期接続バースト信号の送信フレーム数（即ち測距平
均）を４回とすると、フレーム群分割により１つの初期
接続タイムスロットで最大１６局までがバースト衝突す
ることなくアクセス可能となり、初期接続タイムスロッ
トの有効利用が可能になる。更に、初期接続用タイムス
ロットがＭ個の場合には、最大アクセス可能局数もＭ倍
となることが理解できよう。

【００２４】次に、図３を参照して、本発明の衛星通信
用ＴＤＭＡ初期接続方式の第２実施形態につき説明す
る。一般局Ｔ1、Ｔ2、・・・・、Ｔnの数が図１の場合より
も一層多い場合に有効な方式である。この場合には、一
般局Ｔ1、Ｔ2、・・・・、Ｔnをグループ分けして、Ｔ1群、
Ｔ2群、・・・・Ｔn群とする。図２に示した初期接続バース
ト信号８の送信フレーム区間ＴＦ1−ＴＦnに対応させる
ものとする。この場合には、同じ一般局グループ内の初
期接続用タイムスロットで初期接続バースト信号の衝突
及び干渉が生じ得る。このために、初期接続過程におい
て、同一グループ内に対して以下の機能を設けることと
する。

【００２５】図３に示す如く、初期接続バーストＩＡＰ
１又はＩＡＰ２信号に識別符号１１を追加し、初期接続
を開始しようとする局は、送信フレーム区間の初期接続
用タイムスロットを監視する。他局がＩＡＰ１を送信中
の場合には、初期接続を継続させるために１制御フレー
ム待機し、ＩＡＰ２送信中又は空きの場合には、次の制
御フレームで送信する。また、初期接続用タイムスロッ
トは、初期接続バースト信号の数倍の時間幅である。同
一グループ内の複数局から初期接続バースト（ＩＡＰ
１）信号が送出された時、地理的条件等からバースト信
号が重なる場合と、そうでない場合とがある。重なる場
合には、バースト衝突又は干渉として正しく受信されな
いので、各一般局Ｔ1、Ｔ2、・・・・、Ｔnでは固有のタイ
マーを設定して再接続を行う。重ならない場合には、各
々のバースト信号から局番号が正常受信されるが、ＩＡ
Ｐ２での衝突を避けるために、例えば先頭のバースト信
号を優先とする。

【００２６】その他に、各データバースト信号の局番号
も監視して、同一グループの局が含まれている場合に
は、これらを除外することにより、初期接続の対象局を
制限できるため、タイマー値の設定を最適化することが
できる。

【００２７】これらは初期接続用タイムスロットの有効
利用を図るものであり、更に各々の初期接続用タイムス
ロットに適用し、初期接続バースト信号の衝突を最小限
に許容することにより、初期接続の効率を上げることが
できる。

【００２８】以上、本発明の衛星通信用ＴＤＭＡ初期接
続方式の好適実施形態を詳述した。しかし、本発明はか
かる特定実施形態のみに限定するものではなく、本発明
の要旨を逸脱することなく種々の変形変更が可能であ
る。

【００２９】

【発明の効果】上述の説明から理解される如く、本発明
の衛星通信用ＴＤＭＡ初期接続方式によると、初期接続
用タイムスロットの有効利用を図り、初期接続過程を短
縮できるという実用上の顕著な効果を有する。これによ
り、初期接続用タイムスロットを長時間占有し、衛星ア
クセスの有効活用を阻害していた従来技術の課題が解決
ないし克服可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の衛星通信用ＴＤＭＡ初期接続方式の第
１実施形態のシステム構成図である。

【図２】図１の衛星通信用ＴＤＭＡ初期接続方式の初期
接続過程のフローチャートである。

【図３】本発明の衛星通信用ＴＤＭＡ初期接続方式の第
２実施形態を説明する初期接続タイムスロット中の複数
初期接続バースト信号を示す図である。

【図４】従来のＴＤＭＡ初期接続方式のシステム系統図
である。

【図５】図４のＴＤＭＡ初期接続方式の接続過程フロー
チャートである。

【符号の説明】

Ｒ 基準局 Ｔ1、Ｔ2、・・・・、Ｔn 一般局（地上局） １ 基準同期バースト信号 ２ 搬送波・クロック再生符号 ３ 基準局ユニークワード ４ 制御情報 ５ 初期接続タイムスロット ６ 一般局ユニークワード ７ 一般局局番号 ８ 初期接続バースト信号 ９ データバースト信号 １０ 通信用データ １１ ＩＡＰ（識別符号）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】衛星中継器を用いて複数の地上局との間で
   時分割多元接続を行う衛星通信用ＴＤＭＡ初期接続方式
   において、 ＴＤＭＡフレーム内の複数の初期接続用タイムスロット
   と数フレーム区間とを対として各地上局に割り当て、 初期接続時に送出する初期接続バースト信号に自局番号
   を含めて一定時間だけ送信し、 衛星伝搬時間経過後に自局折り返しで前記送信信号を受
   信して距離推定により送信タイミング制御を行って初期
   接続を確立することを特徴とする衛星通信用ＴＤＭＡ初
   期接続方式。
2. 【請求項２】前記局を局グループとし、初期接続状態を
   前記初期接続バースト信号に含めることを特徴とする請
   求項１の衛星通信用ＴＤＭＡ初期接続方式。
3. 【請求項３】前記ＴＤＭＡフレームを約２０ｍｓとし、
   前記制御フレームを約６４とし、前記局当りの送信フレ
   ーム数を約４回とすることを特徴とする請求項１の衛星
   通信用ＴＤＭＡ初期接続方式。