JPS63129731A - 衛星通信システム - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は衛星通信システムに関し、特に降雨減衰が問題
となる準ｉ　リ波帯の周波数を用い、小型地球局間でＳ
ＣＰＣ方式の衛星通信回線網を構成する衛星通信システ
ムに関する。

〔従来の技術〕

１球局当シの通信量が少ない多数の小型地球局間で経済
的に衛星通信回線を構成する方法として、１搬送波で１
チヤネルの通信回線を構成する５ＣＰＣ方式があシ、使
用周波数を各小型地球局に対して固定して割当てずに中
央制御局が要求に応じて周波数を指定する要求割当多元
接続（ＤＡＭＡ）方式や、複数の小型地球局が同一周波
数を必要に応じて随時時分割的に使用するバケット伝送
方式などが使用されることが多い、又、各小型地球局の
設備を極力簡易化するためには、小型地球局間の衛星通
信をＧ／Ｔの高−中央制御局経由の２ホヅブ回線として
構成する方法が一般に用いられている。

準ミリ波帯（Ｋ　ｕバンド、Ｋａバンド）を用いた衛星
通信においては、降雨による電波の減衰（降雨減衰）が
大きいので、衛星通信回線の信頼＃は降雨減衰のため回
線が不通となる年間の時間率（不稼動率）によシ支配さ
れ、信頼性の高い衛星通信回線網を構築するためには何
らかの降雨減衰対策が必要である。このための降雨減衰
対策にはサイトダイバーシチ等の方法も考えられるが、
ダウンリンクに対しては地球局のＧ／Ｔ（受信性能指数
）に余裕を持たせ、アップリングに対しては衛星からの
実効等方放射電力（ｅｉｒｐ）がほぼ一定となるように
降雨減衰を受ける地球局の送信電力制御を行う方法が一
般的である。

すなわち、準ミリ波帯を用いるＳＣＰＣ方式の衛星通信
システムでは、通常各衛星通信回Ｉｖｉｔｒｉあらかじ
め定めた一定の不稼動率を確保するように設計され、各
小型地球局は上記の不稼動率に対応するダウンリンクの
降雨減衰量にほぼ等しいＧ／Ｔの余裕度と、アブプリン
クの降雨減衰量を補償し衛星ｅｉｒｐを一定にできる最
大送信電力容量を持った送信設備とを備えるように構成
されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述したように、各小型地球局は本来の衛星通信回線（
第１の衛星通信回線）の不稼動率を確保するために、降
雨減衰が小さい正常時には必要でない大きな設備能力を
備えており、豪雨時を除く降雨減衰の小さい大部分の期
間は、その所有する設備能力を有効に使用していないと
いう問題点を有している。従って、豪雨時を除く降雨減
衰が小さい期間中は、小型地球局の主要設備（アンテナ
。

送信系、受信系）を変更しなくても変復調を行うチャネ
ルユニットを増設すれば、追加の衛星通信回線（第２の
衛星通信回＃）を同時に設定することが可能である。そ
こで、降雨減衰が大きくなったときはこの第２の衛星通
信回線を自動的に切断することとすれば、第１の衛星通
信回線の不稼動率に影響を与えることなく第２の衛星通
信回線を同時に運用でき、小型地球局の設備能力を有効
活用した経済的な衛星通信システムを構築することがで
きる。

本発明の目的は、各小型地球局が降雨減衰対策のために
保有する設備能力を正常時にも有効に活用し、不稼動率
の小さ一第１の衛星通信回線の信頼性を低下させること
なく、不稼動率が若干劣る第２の衛星通信回線を同時に
構成できる経済的な衛星通信システムを提供することで
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の衛星通信システムは、アブプリンクの降雨減衰
を補償するための送信電力制御手段を備えた複数の小型
地球局と、これらの小型地球局よりもＧ／Ｔが高い中央
制御局とを有し、前記小型地球局相互間で８ＣＰＣ方式
の衛星通信回線網を構成する衛星通信システムにおりて
、前記小型地球局が前記中央制御局を介して２ホプブの
第１の衛星通信回線を構成するための第１の送受信手段
と、前記第１の衛星通信回線に比べて回線不稼動率の大
きい第２の衛星通信回線を構成するための第２の送受信
手段と、衛星から常時一定の実効等方放射電力で送信さ
れる基準信号を受信監視しあらかじめ定められた設定値
を割ると前記第２の送受信手段の使用を制限する制限手
段とを備えて構成されている。

〔実施例〕

次に図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図（ａ）及び（ｂ）は本発明の一実施例のシステム
構成図で、第１図（ａ）は正常時における衛星通信回線
の構成状態を、第１図（ｂ）ｒｉ小型地球局が豪雨によ
シ大きな降雨減衰を受けたときの衛星通信回線の構成状
態を示している。

第１図（ａ）及び（ｂ）において、小型地球局１ａ、１
ｂ、ｌｃ・・・・・・は中央制御局２の制御によシ衛星
３を経由してＳＣＰＣ方式の衛星通信回線を構成してい
る。中央制御局２を介して２ホ、グで構成される実線で
示した第１の衛星通信回線４は、例えば５４　ｋ　ｂ　
／　ｓのデータ通信回線であり、各小屋地球局アブプリ
ンクの年間の不稼動率が０．０３１を確保できるように
、小型地球局のＧ／Ｔ　、最大送信電力を含む回線パラ
メータが決定されている。

一方、中央制御局２を経由しないｌホップの破線で示す
第２の衛星通信回線５ｒｉ、例えば９．６ｋｂ／３の帯
域圧縮方式のディジタル電話回線であって、降雨減衰が
小さい正常時のみに構成でな、小型地球局に豪雨があシ
降雨減衰が一定値以上に増加したときはこの回線は自動
的に切断される。すなわち、第２の衛星通信回線５０回
線パラメータは、正常時には１ホップのディジタル電話
口ａとして運用できるように決められているが、降雨減
衰に対する回線マージンは第１の衛星通信回線４に比べ
て小さく設定されている。

第２図は第１図の小型地球局１ａ、ｌｂ、ｌｃ・・・・
−・の一実施例のグロブク図である。第２図において、
アンテナ６で受信された受信信号は、低雑音増幅器７．
ダウンコンバータ８．中間周波増幅器９から成る共通受
信部を経て分配器１０で分岐され、第１の衛星通信回線
（６４ｋｂ／ｓ）用の受信チャネルユニプ）１１と第２
の衛星通信回線（９，６ｋｂ／ｓ）用の受信チャネルユ
ニット１２に加えられる。一方、各送信チャネルユニッ
ト１３及び１４から出力される第１（６４ｋｂ／ｓ）及
び第２（９，６ｋｂ／ｓ）の衛星通信回線の送信信号は
、合成器１５で合成されたのち可変利得増幅器１６．ア
ップコンバータ１７．電力増幅器１８から成る共通送信
部を経てアンテナ６から送信される。

中央制御局２から送信され衛星３で折返されたＳＣＰＣ
方式の周波数、レベルの基準となるバイロリド信号は、
パイロット受信部１９で受信監視されており、その出力
ｒｉＡＧｃ　、ＡＦＣの基準信号として利用されると同
時に、そのＣ／Ｎ　（搬送波対雑音電力比）出力１００
ｒｊ送信電力制御盤２０及び送信制御部２１に送られる
。送信電力制御盤２０は、パイロット受信部１９のＣ／
Ｎ出力を晴天時のＣ／Ｎと比較してダウンリンク降雨減
衰量を検出し、これに対応するアップリンクの降雨減衰
量を推定（降雨減衰量はほぼ周波数の自乗に比例する）
してその分だけ可変利得増幅器１６の利得を増加させ、
いわゆる推定制御方式によるの送信電力制御を行う。送
信制御部２１はパイロ、ト受信部１９のＣ／Ｎ出力があ
らかじめ定められた一定の設定値以下になつたとき、送
信チャネルユニット１４の出力に設けられている切替器
２２を制御し、第２の衛星通信回線用の９．６ｋｂ／ｓ
ディジタル電話の送信信号を遮断する。なお、６４ｋｂ
／ｓデ一タ通信回線はパケダト伝送回線を構成し、９．
６ｋｂ／ｓディジ／Ａ、電話回線ｒｉＤＡＭＡ方式で運
用され、中央制御局との制御情報の授受ｒｔＤＡＭＡ制
御部２３を介しバケット伝送回線を使用して行うように
構成されている。

第３図は第２図における送信制御部２３の制御動作を説
明するための動作説明図である。第３図におりて、曲線
Ａｄ電力増幅器１８の入出力特性を示し、点Ｂｒｔ飽和
出力から５ｄＢのバックオフをとった動作変換点であシ
、送信電力がＢ点を越える範囲は非直線特性によシ２波
以上の同時増幅では混変調雑音が増加するため単一波増
幅で使用し、送信電力がＢ点以下の範囲では混変調雑音
が無視できるので複数波同時増幅を行わせる分界点であ
る。又、点Ｃｒｉ飽和出力から１２ｄＢの余裕をとった
晴天時に第１の衛星通信回線のみを一彼運用するときの
動作点を示す０図の横軸下方には、晴天時（１）、降雨
時（ＩＩ）、豪雨時（ＩＩＩ）の第１及び第２の衛星通
信回線の入力信号を実Ｈｆｔ及びｆ、で、２波の合成電
力を破線（ｆｓ＋ｆ鵞）によシそれぞれ示しである。降
雨によシ送信電力制御が行われて電力増幅器１８の入力
信号が増加しても、合成電力（ｆｌ＋ｆ＊）がＢ点に達
するまでは降雨時（ＩＩ）に示すように２波増幅が行わ
れるが、アップリンクの降雨減衰４ｄＢを越えて増加し
、合成電力がＢ点を越えるときは混変調により第１の衛
星通信回線の劣化が生ずる恐れがあるため、豪雨時（Ｉ
Ｉ）に示すように第２の衛星通信回線の入力信号ｆｚｒ
ｉ遮断され第１の衛星通信回線の入力信号ｆ１のみが送
信される。

準ミリ波帯を用−九衛星通信システムの計画に必要な降
雨減衰量は、国内各地につき１０年間の降雨データに基
づいて必要す推定値が求められるよづになっており（研
実報、第２８巻、第８号。

１６６７〜１６７６頁参照）、通常この推定値を用いて
回線設計が行われている。この資料によれば、晴天時動
作点Ｃの送信出力と飽和出力の差１２ｄＢを越えるアッ
プリンク降雨減衰が発生する年間の時間率は、東経１３
０°の赤道上に打上げられた衛星を対象としたアップリ
ンク周波数１４．５　ＧＨｚの東京地区の地球局の場合
、１０年平均値で０．０３−に相当する。一方、晴天時
（１）の動作状態から合成電力が動作変換点Ｂに達する
降雨時（Ｉｆ）の動作状態までの４ｄＢＫ相尚するアッ
プリンク降雨減衰が発生する年間の時間率は０．３チと
なる。

すなわち、第２の衛星通信回線の送信電力を第１の衛星
通信回線と同一とし、バックオフ５ｄＢのＢ点以下の範
囲で２波同時増幅で運用することとすれば、小型地球局
の共通送信部を変更することなく、アブプリンク不稼動
率０．３　ｔｓの回線として運用することができる。

中央制御局を介して２ホップの衛星通信回線を構成する
場合には、小型地球局から中央制御局に送信する回線の
衛星ｅｉｒｐ（Ｐ）と、中央制御局から小型地球局に送
信する回線の衛星ｅｉｒｐ（Ｐ・）とは等しくなく、一
般に小型地球局を簡易化するためにｒｉＰ・〉Ｐに設定
される。一方、中央制御局のダウンリンク降雨減衰に対
するＧ／Ｔ余裕度は、衛星と中央制御局との間の回線の
不稼動率が２ホップ回線の不稼動率に大きな影響を与え
ないように小型地球局のＧ／Ｔ余裕度よυも相当大きく
選定される。いま、中央制御局のアンテナ直経を９．６
ｍとし、小型地球局のアンテナ直経を１．２ｍとすれば
、受信雑音温度を同一としても約１８ｄＢのＧ／Ｔの差
がある。これを上述の衛星ｅｉｒｐの差とＧ／Ｔ余裕度
の差に配分してシステムが構成されるが、例えば衛星ｅ
ｉｒｐの差をＰ・−ｐ＝ｓｄｓと仮定すると、１２ｄＢ
の１雫プリンク降雨減衰に対応するダウンリンクの降雨
減衰量はほぼ８ｄＢでｉｈ、ａ、小型地球局のＧ／Ｔ余
裕度はこれに見合うように設定されているから、第１の
衛星通信回線と同じ６４　ｋ　ｂ／　５（７）回線は降
雨減衰があれば通信不能となシ、小型地球局間の１ホッ
プの回線は事実上構成できないこととなる。しかしなが
ら、第１の衛星通信回線と同一の送信電力で９．６ｋｂ
／８の回線とすれは、４ｄＢのアップリンク降雨減衰時
においても良質の受信を行うことができる。

すなわち、小型地球局の共通受信部を変更することなく
　、９．６　ｋ　ｂ　／　ｓのディジタル電話回線を１
ホップ回線として構成することができる。

上述の説明では、第２の衛星通信回線の送信電力を第１
の衛星通信回線の送信電力と同じとして説明したが、同
一でなく第２の衛星通信回線の送信電力が小さい場合に
は、合成電力が動作変換点ＢＫ達するやでに４ｄＢ以上
の余裕があシ、アップリンク不稼動率が０．３　％より
も良好な回線が構成できる。又、第２の衛星通信回線は
１回線として説明したが、２回線またはそれ以上を構成
することも可能である０例えば、第１の衛星通信回線に
加えてこれと同一送信電力の第２の衛星通信回線を２回
線同時運用する場合には、合成電力が動作変換点Ｂに達
するまでの余裕は約２．２　ｄＢとなシ、これに対応す
るアブプリンクの降雨減衰が発生する時間率は１％とな
る。従って送信制御を２段階でで行えば、アップリンク
不稼動率０．０３％の第１の衛星通信回線に加え、アダ
プリンク不稼動率０．３チと１ｑｌＩの２回線を第２の
衛星通信回線として追加できることとなる。なお、第２
の衛星通信回線ｒｉ　９．６ｋｂ／ｓの１ホップ回線と
して説明したが、小型地球局向けと中央制御局向けの衛
星ｅｉｒｐの差が小さく、Ｐ・−Ｐ（４ｄＢならば５４
ｋｂ／Ｓ回線も構成可能であり、１ホップ回線でなく２
ホップ回線としても差支えない。

又、第２図の説明において、６４ｋｂ／Ｓの第１の衛星
通信回線はパケット伝送回線であシ、第２の衛星通信回
線はＤＡＭＡ方式の電話回線としたが、第１の衛星通信
回線がパケット伝送回線でな（ＤＡＭＡ方式の回線でら
ってもよく、ＤＡＭＡ制御のための制御チャネル用に専
用のチャネルユニットを備えても、通信用のチャネルユ
ニットを制御チャネルに共用し、通信用に使用しないと
きは制御チャネル用とするように構成することも可能で
ある。なお、送信電力制御および送信制御はパイロット
信号のＣ／Ｎを利用して行うよう述べたが、Ｃ／Ｎでな
く信号レベルを用いてもよく、パイロット信号でなく衛
星からのピーコン信号を用いることもできる。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように、本発明の衛星通信システム
によれば、５ＣＰＣ方式の小型地球局のＧ／Ｔ、最大送
信電力を変更することなく、不稼動率が若干劣る追加の
第２の衛星通信回線を同時運用することができ、降雨減
衰が増加するとこの追加の回線が自動的に遮断されるた
め、本来の第１の衛星通信回線の信頼度を低下させるこ
とがなく、小型地球局の設備能力を有効に活用した経済
的なＳＣＰＣ方式の衛星通信システムが構成できる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１１９（ａ）及びｔｂｌｒｔ本発明の一実施例のシス
テム構成図、第２図は第１図の小型地球局の一実施例の
プロダク図、第３図は第２図の送信制御部の制御動作を
説明する動作説明図である。 ｌａ、ｌｂ、ｌｃ・・・・・・小型地球局、２・・・・
・・中央制御局、３・・・・・・衛星、４・−・・・・
第１の衛星通信回線、５・・・・・・第２の衛星通信回
線、６・・・・・・アンテナ、７・・・・・・低雑音増
幅器、８・・・・・・ダウンコンバータ、９・・・・・
・中間周波増幅器、１ｏ・旧・・分配器、１１．１２・
・・・・・受信チャネルユニ−ｙ）、１３．１４・・・
・・・送信チャネルユニット、１５・・・・・・合成器
、１６・・・・・・可変利得増幅器、１７・・・・・・
アブプコンバータ、１８・・・・・・電力増幅器、１９
・・・・・・パイロット受信部、２０・・・・・・送信
電力制御盤、２１・・・・・・送信制御部、２２・・・
・・・切替器、２３・・・・・・ＤＡＭＡ制御部。 卒　１　Ｍ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アップリングの降雨減衰を補償するための送信電力制御
   手段を備えた複数の小型地球局と、これらの小型地球局
   よりもＧ／Ｔが高い中央制御局とを有し、前記小型地球
   局相互間でＳＣＰＣ方式の衛星通信回線網を構成する衛
   星通信システムにおいて、前記小型地球局が前記中央制
   御局を介して２ホップの第１の衛星通信回線を構成する
   ための第１の送受信手段と、前記第１の衛星通信回線に
   比べて回線不稼動率の大きい第２の衛星通信回線を構成
   するための第２の送受信手段と、衛星から常時一定の実
   効等方放射電力で送信される基準信号を受信監視しあら
   かじめ定められた設定値を割ると前記第２の送受信手段
   の使用を制限する制限手段とを備えたことを特徴とする
   衛星通信システム。