JPS581575B2 - 衛星通信における周波数同期方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は通信衛星を用いて各局が相互に同期した同一周
波数を作成するための周波数同期方式に関するものであ
る。

現在静止通信衛星（以下衛星という）による国際通信は
世界的に広く実用化され、海底ケーブルとともに重要な
通信網を構成している。

特に最近ではＰＣＭ通信方式の特徴を生かし、かつ衛星
を多数の局がより効率的に利用するため、同一の周波数
帯を各局が時分割で用いるＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖ
ｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式が
実用化されようとしている。

このように通信方式がデイジタル化され、各国間がデイ
ジタル信号路で結ばれた場合最も問題となるのは、これ
ら回線網の系統同期の手段である。

しかしこれら各国あるいは各地域においてクロツク周波
数が異なるため、異なる国あるいは地域から伝送された
信号系列は受信端で相手局クロツク周波数と非同期とな
り、信号処理並びに他局への伝送にあたりスタッフイン
グ（ｓｔｕｆｆｉｎｇ）あるいはフレームスリツピング
（ｆｒａｍｅ ｓｌｉｐｐｉｎｇ ）等の技術が必要と
なる。

さて衛星通信系はそれ自体無線回線で複数の局間を相互
に接続できるマルチプルアクセス機能を有しているため
、基準周波数分配の手段として適する系であるが、衛星
を介して基準周波数を分配する際に問題となるのは衛星
の移動に伴うドップラ効果（周波数推移効果）である。

このドツプラ効果による周波数の推移量は、地球局の設
定されている地理的条件が各局で異なるために各局でそ
れぞれ異なる。

従って単に基準周波数を衛星を介して分配しただけでは
各受信局で受信する周波数は各局で異なるという現象が
生じる。

本発明は衛星上の基準周波数をドップラ効果に伴う周波
数変動を含まない形で各地上局で再現することのできる
衛星通信における周波数同期方式を提供するものである
。

本発明によれば各地球局で再現した基準クロツク周波数
を各国内網のマスク局に分配することにより、各国内同
期網のクロック周波数を等しくでき、国際間に亘るデイ
ジタル網のクロック同期が達成できる。

更に地上同期系と衛星通信系とのインタフェース上の効
果として次のものがある。

即ち本発明が衛星通信系に適用された場合、各地上局の
クロツク周波数はすべて同一のクロック周波数により統
一される。

しかしながら、各地上局がこのクロツク周波数を用いて
衛星を介して相手局にデイジタル信号を送信した場合、
衛星の移動により発生するドツプラ効果のため、相手局
のクロツク周波数と異なったものとなる。

実際には衛星は１日を周期としてドツプラ周波数は増加
と減少をくり返すので、この間の遅延変動を吸収できる
エラスティックメモリを用いれば地上系との同期が可能
となる。

即ち地上同期系と衛星同期系とのインタフェースに不可
欠なバッファメモリの必要容量を決定する要因は、ドッ
プラ効果に基因する量、即ち地球局と衛星間の１日を同
期とする遅延変動量のみである。

もし受信側でドップラ効果による周波数の変動分のみを
吸収するバッファメモリを用いれば必然的にクロツク周
波数の異なる地上系と衛星通信系の結合において従来不
可欠とされていたスタッフイング、スリッピンク等の技
術を必要としないで、伝送効率が高く情報欠損の無い同
期網の構成が実現できる。

以下図面を用いて本発明を詳細に説明する。

図は地上局が衛星からの基準周波数信号を受信して受信
側でドツプラの影響を除去した衛星上と同一の基準周波
数信号を再現するための本発明の実施例を示す。

図において、１は送受兼用アンテナ、２は受信機で低雑
音増幅器、周波数変換器、さらに希望信号のみを選択す
るための帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）等を含む中間周波
帯までの受信機、３，３ａは受信機２の中間周波出力に
含まれる基準周波数および自局送信折返し周波数をそれ
ぞれ抽出するための復調器、５は送信周波数を搬送波に
含ませて送出するための変調器、４は送信機である。

７は周波数変換器で、電圧制御発振器１０ａの出力ｆｒ
と受信復調信号ｆＤＲより両者の差の周波数を選択する
。

８，８ａは位相検波器、９，９ａはループフィルタ、１
０は電圧制御発振器であって、この８ａ，９ａ，１０ａ
で位相同期ループを構成する。

以下この動作を述べる。

まず地上局は衛星の有する基準周波数ｆｏを受信する（
これをｆＤＲとする）とともに、この地上局が送信した
ｆＵｉの送信周波数を同時に衛星を介して受信（これを
ｆＤｉとする）し、受信側でｆＤＲ＝−ｆＤｉとなるよ
うに自局の送信周波数ｆＵｉを制御する。

即ち復調器３および３ａで衛星および衛星を介して自局
からの送信信号を受信してこの両者の位相差を位相検波
器８で検出し、この位相差が零になるように電圧制御発
振器１０をループフィルタ９を介して制御する。

ｆＤＲ，＝ｆＤｉとなれば受信側のドップラの影響は両
者共全く等しいので衛星上での両者の周波数は全く等し
い。

即ちｆＵｉは衛星上でｆｏとなったことを意味する。

今電圧制御発振器１０ａの周波数をｆｒとし、復調器出
力信号ｆＤＲとこのｆｒとを周波数変換器７に印加し、
ｆｒ−ｆＤＲの周波数を作る。

つぎにこの信号ｆｒ−ｆＤＲとｆＵ１とを位相検波器８
ａに加えて、位相検波器８ａの出力が零となるように電
圧制御発振器ｌＯａを位相検波器８ａの出力で制御する
。

ｆｒ−ｆＤＲ＝ｆＵｉの関係が成立すれば、ｆＤＲおよ
びｆｕｉは次のように表わせる。

ツプラ速度で、これによりドップラ効果による周星上の
基準周波数ｆ．の２倍となっており、この周波数を周知
の１／２分周回路で１／２にすることにより、基準周波
数ｆｏが地上局で再現できる。

上式で右辺｛｝内の第２項はＩＸ１０−８程度であり、
従って第３項以下は第２項に比し非常に小さいので、省
略できる。

そこでこれを書直すと・・・・・・・・・（２） ∴ｆｒ＝２ｆｏ ・・・・・・・・
・・・・・・・（３）以上説明したごとく、本発明によ
れば、衛星上の基準周波ｆＯを、衛星の移動に伴うドッ
プラ効果を受けることなく、地上局で再現できる。

同様な思想に基づいたさらに他の実施例としては以下の
ものが考えられる。

即ち基準クロツク作成手段として、国際網を構成してい
る複数局を基準局として割り当て、それらの局間で衛星
を介する相互同期系（特に系を構成している局が全て対
等の接続数を有する相互同期系）を構成することで得ら
れる。

従って衛星上での各局の周波数の平均値で示される周波
数を基準クロツク周波数とし、この基準クロツク周波数
を図に示されると同様な構成を有する回路で各局に再現
することができる。

【図面の簡単な説明】

図は衛星通信局の各地上局に設けられる本発明の実施例
を示すブロック図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 通信衡星から到来する基準周波数の信号を受信する
   ための第１の受信回路と、自局からの送信信号を発生す
   るための第１の周波数可変発振器と、該第１の周波数可
   変発振器の出力である前記送信信号を前記通信衛星を介
   して受信するための第２の受信回路と、前記第１、第２
   の受信回路の各出力の周波数を互いに等しくするために
   前記第１の周波数可変発振器を制御するための第１の周
   波数制御手段と、前記基準周波数の約２倍の周波数の信
   号を発生するための第２の周波数可変発振器と、前記第
   １又は第２の受信回路の出力と前記第２の周波数可変発
   振器の出力とを混合して前記送信信号の周波数にほぼ等
   しい差の周波数を有する信号をとり出す周波数変換器と
   、前記送信信号と該周波数変換器の出力との位相差を検
   出するための位相検波器と、該位相検波器の出力により
   前記第２の周波数可変発振器を制御して該第２の周波数
   可変発振器の出力周波数が前記通信衛星上の基準信号の
   周波数の２倍に等しくなるようにするための第２の周波
   数制御手段とを備えた衛星通信における周波数同期方式
   。