JPS5877339A - デ−タ通信用衛星通信系に適用される中央局と複数の周辺局間接続方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はデータ通信用衛星通信方式、特に、同期したデ
ータ通信網を有する国内用衛星通信方式に適用される中
央局と複数の周辺局間接続方式に関する。

ディジタル通信技術を用いたデータ通信系において、各
データーはフレームと呼ばれる周期的なフォーマットに
組み入れられて伝送されるため。

“同期”の問題が非常に重要となる。従って、このよう
な通信系で大きな通信網を構成する場合には、゛その通
信網の全体が単一の基準クロックに対して同期した形を
採る必要がある・ 一方、衛星通信を用いてデイジンルによるデータ通信網
をつくることも可能であるが、この場合には通信衛星の
軌道上の位置の変化に基づくドッシラーの効果を考える
必要がある。多数の地球局を結ぶデータ通信網を衛星通
信により実現しよりとする場合、　ＴＤＭＡ（時分割多
元接続）通信方式がその大きなフレキシビリティの故に
有利であることが知られている。しかし、このＴＤＭＡ
通信システムは独自の基準クロックを持つのが普通であ
り、そのために、このようなディジタル衛星通信方式と
地上データ通信網との接続には種々の問題が生ずる。例
えば、衛星のドツプラーの影響を吸収するために、ドツ
プラー・バッファ・メモリ回路を置き、２４時間周期の
変動を平滑化する他に２両通信系の間の基準クロックの
周波数の差により蓄積して来るフレーム位相の差を補正
するためのプレ／オクロナス接続と呼ばれる特殊な機構
を用いなければならない。これは、フレーム同期を失う
ことなく、データの喪失を許して上記の蓄積したフレー
ム位相差を解消させるという複雑な手段である。

本発明の目的は、上記の問題を解決し、より簡単な構成
により、地上データ通信網に接続した１つの中央局と、
やはシ同一の地上データ通信網に接続した。或いは独立
した地域的通信網と接続された多数の周辺局との間に衛
星通信システムを適用することのできる中央局と複数の
周辺局間接続方式を提供するにある。

本発明の特徴は、第１に、１つの中央局（他に。

これをバックアップする同等の局があっても良い）と多
数の周辺局（一般に中央局よりも簡単な小型局）により
構成される衛星通信システムにおいて。

中央局は１つの周波数を専有し、任意の変調方式を用い
て周辺局向けの情報を送信し、一方９周辺局は他の１つ
、または複数の周波数をお互いに共有し１時分割多元接
続によシ信号を送信するようにしたこと、第２＆Ｃ，中
央局は地上のデータ通信網のフレームタイミングに同期
した周波数源を有し、衛星通信システムのための時分割
多元接続のフレーム基準タイミングを発生し、中央局が
受信した各周辺局からのバーストの受信タイミングが作
成し、送信することによって時分割多元接続の同期を維
持するようにしたことにある。

後に詳述するように、前者は中央局と周辺局の実効送信
電力を自由に選べるから、中央局に大型アンテナを設備
、すれば周辺局は小型アンテナで良いことになシ、多数
を占める周辺局の構成を簡単且つ廉価に実現出来るとい
う利点が得られる。また後者は１周辺局がシステム維持
上に重要な時分割多元接続の送信夕４ｔングの制御を一
切中央局まかせに出来ることから、装置の簡易化が果せ
る上に、先に述べた地上データ通信網との接続が最もト
ラフィックの多い中央局で最も簡単に達成でき、さらに
、同じデータ通信網につながる周辺局でも単にドツプラ
ー・バッファのみを介して接続出来るから、複雑なプレ
ジオクロナス接続機能が不要となる等、衛星通信システ
４の性能および経済性を向上すべく得られる効果は大き
い。

ここで２本発明の詳細な説明する前に、システムの具備
すべき基本的な条件について説明する。

第１図は、中央局と周辺局間でそれぞれ異なりた送信周
波数を使用する通信系の説明図である。

図の（４）　Ｋ於いて、ｌは中央局の送受信設備で出力
Ｐｉを出す能力を持つとする。２は中央局のアンテナで
Ｇ１の利得を有する。３は複数の周辺局のうちの１つの
送受信設備で出力Ｐ２を出す能力を持っている。４は周
辺局３のアンテナで０２の利得を有する。両局間の通信
は衛°星５を介して行なわれるが、ここでは説明を簡単
にするために、衛星５は全く透明にして、且つＩＲ型で
あるとする。

これにより、周辺局３が受信する中央局１の電力ｔｉＡ
Ｇ　Ｇｎ　Ｐｔ　（但しＡは係数）、中央局１が受信す
、る周辺局３の電力はｎＱＩＧ２　Ｐｔ、　（但しＢは
係数）となる。両局間の伝播に於ける損失は両方向に対
して等しいからＡ＝Ｂ、となる。もし、相方の通信に用
いられる変調方式が同一９例えばＰＳＫ変調であり９両
局の受信雑音温度が等しかったとすれば１両局の受信設
備のスレッショルドに対応する０７Ｍ　（受信電力対雑
音比）も等しいから。

ｐ１＝ｐ、’でなければならぬ。実際には、中央局はシ
ステムの信頼性を高めるために、送信電力に十分な余裕
が必要であらうし２周辺局に較べて性能の良い低雑音増
巾器を設置することが考えられるからｅ　Ｐ　１　）　
Ｐ　２となるであろう。しかし、アンテナの影響はＧＩ
Ｇ、の積で考えれば良いからＧＫを大きく、すな、わち
、中央局のアンテナ径は大きく、Ｇ２を小さく、すなわ
ち周辺局のアンテナ径を小さくすることにより９周辺局
はトラッキングも不要な程の小型アンテナを装備した小
型局により実現出来る。周辺局のアンテナの大きさの１
つの限界は、低雑音増巾器の特性との組合せ（Ｇ／Ｔ特
性）により与えられる。

このようなアンバランスな局間で、それぞれ周波数ｆｘ
　とｆ２を用いて送信を行なうと、衛星上でのレベルは
第１図←）のようになり、大きなレベル差となる。すな
わち、この様な通信システムを単１周波数を用いて時分
割多元接続により実現しようとすると、衛星上でＵレベ
ルを合わせねばならぬため９周辺局も中央局と同°−利
得のアンテナを持たねばならぬが９本発明の第一要件の
様に中央局→周辺局の通信と周辺局→中央局の通信に別
の周波数を用いることにより周辺局の規模を大巾に縮少
出来る。

ここで、複数の周辺局は、その大部分のトラフィックが
中央局向けであることを前提としている。

従って１周辺局間の通信は１度中央局で受信さ゛れた後
、相手の周辺局に向けて再送信されるものとす一意。周
辺局は成る周波数を共有し、相互に時分割多元接続によ
シ衛星にアクセスし、中央局向けのデータを送るものと
するが９周辺局の規模（送信電力等）は送信する伝送ビ
ットレートによって決まる。従って１周辺月食体にｎ個
の周波数を割当てることにより、１つの周辺局が送信す
る伝送ピットレートを１／ｎにすることは可能である・
極端な場合、ｎが周辺局の数と一致し１周辺局から中央
局への通信が５ＣＰＣ（Ｓｉｎｇｌｅ　Ｃｈａｎｎｅｌ
　Ｐ＠ｗＣａｒｒｉｅｒ、）方式と同一となることも考
えられるが。

この場合も、前記本発明の第２の特徴に示されるように
、バースト状に圧縮されたデータの送信タイミングが中
央局がら制御されるようにすることによ゛って本発明の
目的を達することが出来る。すなわち９本発明に於ける
時分割多元接続はフレーム内のバーストが１つしかない
場合も含んでいる。

以下余白 次に２本発明による接続方式が適用されるＴＤＭＡ（時
分割多元接続）系について、第２図のＴＤＭＡフレーム
構成図を参照して説明する。図において（イ）は従来の
例、（ロ）は本発明の例を示す。先ず、（イ）に於て、
１１，１１′は参加剤の中の基準局として選ばれた地球
局（本発明の場合は中央局に相当する）から送信される
基準バーストを示し９周期的に送信される。この周期と
基準バーストの位置がＴＤＭＡフレームを定義する。１
２，１３．・・・、■良は各局から送信されるデータ・
バーストを示し。

基準局もデータをデータ・バーストの形で基準バースト
とは別に送信する場合が多い。各局は衛星上で図（イ）
のように配列された全バーストを受信し。

基準バーストの受信位置によシ受信の基準フレームタイ
ミングを確立する。基準局以外の局は９例えば受信の基
準タイミングから成る遅延を置くと云った方法で送信の
基準フレームタイミングを定義し、その送信基準フレー
ムタイミング上で割当てられた位置に自局のデータ・バ
ーストを送信する。衛星に送信された自局のデータバー
ストは。

再び受信されて、受信の基準フレームタイミング上での
位置をチェックされる。その結果、誤差があれば、送信
基準フレームタイミングを修正することにより、衛星上
のＴＤＭＡフレーム構成を成る誤差の範囲内で維持する
。

本発明の方式においては、中央局と周辺局とは別の周波
数を用いるから９図（ロ）に示すように１局゛辺局のデ
ータバーストが送信されるＴＤＭＡフレームには中央局
は基準バーストを送信出来ない・また。

周辺局の１つが基準局となったとしても、他の周辺局は
、その低い電力レベルの信号を小さいアンテナを用いて
受信することは出来ない。このために９本発明では１周
辺局のデータバーストの送信タイミングは中央局によっ
て制御される。すなわち１周辺局はその受信基準フレー
ムタイミングと送信基準フレームタイミングとの間の時
間差を中央局からの制御信号の形で知らされ、それによ
って、データバーストの送信タイミングが修正される。

しかも、その結果は中央局によってのみ監視される。こ
のことから２本発明においては、　ＴＤＭＡ系が、従来
技術によれば衛星上での基準バースト位置を基準として
制御されたのに対して、地上の中央局にある基準フレー
ムタイミングを基準として制御される点に特徴づけられ
ていることが判るであろう。この結果、中央局で受信さ
れた各周辺局からのデータバーストに含まれるデータの
タイミングは自動的にこの基準タイミングと同期するこ
とができるから、地上回線とのインターフｆ−−スが簡
単になり、複雑なドツプラー・バッファやゾレシオクロ
ナス接続機能の排除が可能となる。

一方１周辺局側においては、もし１局の入出力が小規模
な地域的通信網と接続される場合には局が基準クロック
を与えれば良い。また１周辺局がたまたま中央局と同一
の地上データ通信網、すなわち、同一の基準クロックに
同期した通信網に接続する必要があったとしても、必要
とするものはドツプラー・バッファーのみで、プレジオ
クロデス接続は不要であるためデータの喪失もない。

第３図は１本発明による実施例として、衛星通信方式の
構成をブロック図により示したものである。この図にお
いて、中央局２ｏには高安定発振器、または地上通信網
に同期した基準周波数源２１’が設けられており、この
出方によって基準フレームタイミング発生器２２が駆動
される。中央局から周波数ｆ　、１を用いて送信される
データはどのような変調方式が用いられてもよいが、デ
ータ伝送のフレームタイミングとしては、この発生器２
２の基準フレームタイミングが用いられる。送信装置２
３の出力データはアンテナ２４から衛星４０に向けて送
信され、衛星４０によ多中継されて周辺局３０のアンテ
ナ３１により捕捉される。。

アシテナ３１で受けた受信信号は受信基準フレームタイ
ミング抽出回路を有する受信装置３２により復調され、
必要個所に分配される。その１部は制御信号復号器３３
により処理され、中央局からこの周辺局に対して送られ
たタイミング制御信号が解読される。解読されたタイミ
ング制御信号は遅延制御回路３４を制御することによシ
送信装置３５の中の送信基準フレームタイミング発生回
路の発生する基準フレームタイミングと前述の受信基準
フレームタイミングとの時間関係を合わせるべく制御す
る。送信装置３５は上記のようにして発生した基準フレ
ームタイミング上の割当位置に自局のデータバーストを
乗せてアンテナ３１よりｆ２の周波数を用いて送信する
。

この送信された信号は衛星４０を経て中央局のアンテナ
２４により捕捉され、タイミング比較回路を含む受信装
置２５により復調されて必要な個所に分配される。受信
装置２５は、更にＴＤＭＡフレーム上で各周辺局に割当
てられた位置の情報を保有しており、基準フレームタイ
ミング発生器２２からの基準タイミング信号に基づいて
、各データバーストの受信時刻を予測し、実際に周辺局
必１らのデーターバーストが受信された時点で予測時間
位置との比較を行なって誤差を検出する。送信タイミン
グ制御信号発生回路２６は測定されたタイミング誤差に
基づき、先に対応する周辺局に送った信号の内容を補正
し、送信装置２３によシ再び周辺局に向けて送信する。

このような制御は周辺局毎に行なわれるので、各周辺局
は巡回的に中央局よ多制御信号を送られることになる。

巡回の周期は中央局と周辺局との間の信号の往復に必要
な％０．６秒より長いことが必要であり、衛星の位置の
安定度が良い程長く出来るが、一般的には１〜３秒程度
であろう。

以上の説明により明らかなように９本発明によればアン
バランスな設備を持った中央局と周辺局との間で衛星通
信システムを構成せしめ、且つデータ伝送にＴＤＭＡ通
信方式のフレキシブル性を生かすことによって、地上デ
ータ通信網との接続を広地域に、かつ効率的に達成でき
ることは勿論、システムの経済性を向上できる点におい
て得られる効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は中央局と周辺局間でそれぞれ異った送信周波数
を使用する通信系の説明図、第２図は本発明が適用され
るＴＤＭＡ系におけるフレーム構成の従来例との比較を
示す図、第３図は本発明による実施例として衛星通信方
式の構成を示すブロック図である。 図において、２０は中央局、２１は基準周波数源、２２
は基準フレームタイミング発生器、２３は中央局の送信
装置、２４は中央局のアンテナ。 ２５は中央局の受信装置、２６は送信タイミング制御信
号発生回路、３０は周辺局、３１は周辺局のアンテナ、
３２は周辺局の受信装置、３３は制御信号復号器、３４
は遅延制御回路、３５は周辺局の送信装置、４０は衛星
である。 手続補正書（自発） 昭籾フ年Δ月／／泊 特許庁長官　若杉和夫　殿 １、事件の表示 昭和５６年特許願第１７６、１２１号 ２、発明の名称 データ通信用衛星通信系に適用される中央局と複数の周
辺局間接続方式 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所　東京都港区芝五丁目３３番１号 名称　（４２３）日本電気株式会社 代表者　関　本　忠　弘 ４、代理人　〒１０５ 住　所　東京都港区西新橋１丁目４番１０号６、補正の
内容 イ）別紙のとおシ ロ〕次のとおシ （１）明細書第４頁第１１〜１３行に「一方９周辺局は
・・・時分割多元接続により・・・」とあるのヲ「一方
、各周辺局は他の１つ、または複数の周波数の１つを用
いて時分割多元接続により・・・」に訂正する。 （２）明細書第５頁第３行に「前者は中央局と・・・」
とあるのを「前述の第１の特徴により中央局と・・・」
に訂正する。 （３）明細書第５頁第７〜８行に「また後者は、・・・
」とあ木のを「・また第２の特徴によシ、・・・」に訂
正す不。 （４）明細書第６頁、第１４行に「Ａ＝Ｂ（１となる。 」とあるの＠「Ａ＝ｎとなる。」に訂正する。 （団明細書第７頁第１９行に「本発明の第１要件の様に
・・・」とあるのを「本発明の第１の特徴によシ・・・
」に訂正する。 （６）明細書第５頁第１８行に［バースト状に圧縮され
たデータの・・・」とあるのヲ［フレームの形に形成さ
れたデータの・・何に訂正する。 特許請求の範囲 １．１つの中央局と複数の周辺局とが衛星ｋＡして接続
されるデータ通信用衛星通信系に適用され、前記中央局
の装置には９時分割多元接続の基準フレームタイミング
を発生する手段と、該基準フレームタイミングに同期し
たフレーム構成によりデータを１周波数を用いて送信す
る手段と、前記見見Ω周辺局より他の１つ、または複数
の周波数で前記衛星を介して受信したバースト状信号の
本来在るべきフレーム上の時間位置からの偏差を前記基
準タイミングにより比較検出する手段と、該比較検出手
段によシ検出されたタイミング誤差を極小にすべき送信
タイミング制御用信号全前記１周波数によシ対応する周
辺局に向けて送信する手段とを備え、前記周辺局の装置
には、前記中央局から送信された前記送信タイミング制
御用信号をうけて、該信号によシ制御されたタイミング
によシバ−スト状信号を前記他の１つ、または複数の周
波数の１つｔ用ｉて送信する手段を備えたことを特徴と
する中央局と複数の周辺局間接続方式。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．１つの中央局と複数の周辺局とが衛星を中継して接
   続・されるデータ通信用衛星通信系に適用され、前記中
   央局の装置には９時分割多元接続の基準フレームタイミ
   ングを発生する手段と、該基準フレームタイミング発生
   手段からのフレームタイミング信号の制御により１周波
   数でデータを送信する手段と、前記周辺局より他の１つ
   、または複数の共有周波数で前記衛星を介して受信した
   バースト状信号の本来在るべきフレーム上の時間位置か
   ｉ差を前記基準タイミングにより比較検出する手段と、
   該比較検出手段により検出されたタイミング誤差を極小
   にすべき送信タイミング制御用信号を前記１周波数によ
   り対応する周辺局に向けて送信する手段とを備え、前記
   周辺局の装置には、前記中央局から送信された前記送信
   タイミング制御用信号をうけて、該信号により制御され
   たタイミングによりバースト状信号を前記他の１つ。 または複数の共有周波数で送信する手段を備えたことを
   特徴とする中央局と複数の周辺局間接続方式。