JPS6340054B2

JPS6340054B2 -

Info

Publication number: JPS6340054B2
Application number: JP3055482A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Takeuchi; Akio Saburi
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp; NTT Inc
Priority date: 1982-03-01
Filing date: 1982-03-01
Publication date: 1988-08-09
Also published as: JPS58148535A

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）本発明は、サテライトスイツチ時分割多元接続
方式（以下、SS／TDMA方式と略す。）を用い
た衛星通信方式における基準局が行う初期接続方
式に関するものである。

（背景技術） SS／TDMAとはSatellite Switching／Time
Division Multiple Accessの略であり、衛星通信
の将来形態として最も期待されている方式の１つ
である。先ず、図によりSS／TDMAについて簡
単に説明する。

第１図はSS／TDMA方式の原理図であり、通
信衛星内部の中継器の構成と、これに対応する地
球局の関係を示している。図において、１は衛星
に搭載されたスポツト・ビーム・アンテナを示
し、一例として４ケの送受共用アンテナを持つ場
合を示している。各アンテナは細いスポツト・ビ
ーム２を発生し、限定された地上のスポツト領域
３（Ａ，Ｂ，ＣおよびＤ）を照射する。また逆に
各アンテナは、領域Ａ，Ｂ，ＣおよびＤにある地
球局４から放射された電波をそれぞれ受信する。

SS／TDMA方式は、このようにスポツト・ビ
ームを用いることにより衛星アンテナの利得が高
まり、実効放射電力を著しく増大出来ること、お
よび十分に分離されたスポツト領域に対し、同一
の周波数を使用することにより周波数再利用の点
でも理想的な通信系を構築出来ることが大きな特
徴である。

地球局から衛星に向うルートを、アツプ・リン
ク、その逆をダウン・リンクというが、アンテナ
１をアツプ・リンクとダウン・リンクとで独立さ
せ、一方を細いスポツト・ビームに、他をもつと
広いビームにする組合せも可能である。

ここでは簡単のため、第１図に示した構成を例
として説明を続けることにする。

図において、各領域には地球局４が１つづつし
か示されていないが、実際には各領域に複数の地
球局を含むことが可能である。領域Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄ内の地球局から放射された電波は、それぞれ対
応するアンテナ１により受信され、RA，RB，
RC，RDとして示した受信器５により増幅され
る。一方、アンテナ１から各領域に照射すべき電
力はTA，TB，TC，TDとして示した送信器６
より、それぞれ供給される。

アツプ・リンクとダウン・リンクを結びつける
ためにマトリクス・スイツチ７が設けられ、マト
リクス・スイツチ制御回路８により制御される。
マトリクス・スイツチの働きは、どのアツプ・リ
ンクとどのダウン・リンクとを結びつけるか、の
組合せを示す接続モードにより定められ、幾つか
の接続モードを定められた時間的スケジユールに
より切換えることにより任意のアツプ・リンクと
ダウン・リンクとが周期的に結合されることにな
る。これらの接続モードの中には、一般に１つの
アツプ・リンクの信号が全てのダウン・リンクに
接続される放送モードも存在する。接続モードの
組合せの例を第２図に示す。

図では５つの接続モード，，，，が
周期的に繰り返される場合を示す。イ）はアツ
プ・リンクの受信器RA，RB，RC，RDから見
てそれぞれの領域からの信号が、どの領域に対応
するダウン・リンクに接続されるかを示し、ロ）
は見方を変えてダウン・リンクの送信器TA，
TB，TC，TDから見て、それぞれの領域に放射
すべき信号が、どの領域に対応するアツプ・リン
クから供給されるかを示す。

従つて各領域は、周期的に、かつ間欠的に接続
されることになる。このような通信衛星を介して
行う通信方式はTDMA、すなわち時分割多元接
続方式に限定されることとなり、前述の接続モー
ドの繰り返し周期がTDMAのフレーム周期と対
応することになる。

一般にTDMA通信方式では、参加地球局の１
つが基準局となり、基準局は自局の持つタイミン
グ基準に従つて基準バーストと呼ばれる信号を
TDMAフレーム周期で送信し、これを参加各局
が受信することにより通信系としてのタイミング
基準を確立する。

しかし、SS／TDMAの場合、前述接続モード
の切換は第１図に示したマトリクス・スイツチ制
御回路８に内蔵されたタイミング基準に従つて行
われるため、先ず基準局が自局のタイミング基準
を衛星上のタイミング基準に同期させる必要があ
る。勿論、衛星と基準局との間の距離は、静止衛
星を用いた場合にも時々変動するので、上記の
「同期」の意味は、基準局が、自局のタイミング
基準に従つて送信された信号が、衛星上で、衛星
のタイミング基準と同期するように自局のタイミ
ング基準を制御するという意味である。

以上長々と説明したが、本発明は、このような
SS／TDMA方式による衛星通信系の基準局に使
用する装置に関するものである。

第２図に示した接続モードのうち、基準局が自
局のタイミング基準を衛星のタイミング基準に同
期させるための初期接続は、基準局から送信され
る基準バーストが全領域で受信できる接続モード
Ｖを用いて行う。（第２図の例では、基準局は領
域Ｂに位置すると仮定した。）この接続モードＶ
の期間を基準ウインドと呼ぶことにする。

一般的に基準ウインドの長さは、他のウインド
よりも短くし、これによつてTDMAフレーム周
基中の基準ウインドの位置を識別できるようにし
ている。

基準局における初期接続方式としては、従来以
下のような方法があつた。基準局は、基準ウイン
ドを探し出すために基準ウインドよりも長いすな
わち２倍程度の長さを持ち、前半分が周波数₁、
後半分がこれと異なる周波数₂のバースト状の搬
送波を送信する。このバースト波の衛星から折返
された信号を周波数弁別回路等を用いて検波し、
前半の周波数₁の部分の長さと後半の周波数₂の
部分の長さを測定する。もし、基準ウインドの真
中とバースト波の真中が一致していれば、それぞ
れの長さは基準ウインドの長さの1/2となつてし
かも一致する。このような状態となるようにバー
スト波の送信タイミングを調整することにより、
基準ウインドのタイミングを知ることができる。

以上により、初期接続における第１段階として
の概略の同期を確立できる。

次に第２段階として、通信信号のビツトレート
での詳細なタイミングによる同期が必要である
が、これについては本発明の対象外なので説明を
省略する。

しかし、この従来の方法を実施するためには、
送信回路系の周波数₁，₂のバースト波の発生回
路、受信回路系の周波数弁別器等、本来通信系に
必要でない変復調回路、制御回路が必要となり、
装置が複雑化、高価になるという欠点を有してい
た。

（発明の課題）本発明はこれらの欠点を除去することを目的と
し、通信信号と同一のハードウエアと若干の制御
回路を用いてタイミング検出所要時間を短縮した
もので、その特徴は、アツプ・リンクとダウン・
リンクの一方または両方に複数のスポツト・ビー
ムを含み、アツプ・リンクとダウン・リンクとの
間の接続を衛星スイツチによりあらかじめ定めら
れた接続モードに従つて順次切換え、これを衛星
上のタイミング基準に従つて一定のフレーム周期
で繰り返す機能を有する通信衛星と、この通信衛
星を用いて時分割多元接続により通信を行う複数
の地球局から成る衛星通信系であつて、地球局の
１つである基準局が、前記接続モードのうち同期
用として設けられ当該基準局がある領域に対して
折り返し接続を与える基準ウインドを検出し、こ
れをもとに自局のタイミング基準を衛星上のタイ
ミング基準に同期させる初期接続制御において、
基準局が同期語を含むバースト状の初期接続信号
を、フレーム周期の整数分の一でかつ前記基準ウ
インドの時間幅より短い間隔で、フレーム周期で
繰り返す一連の送信番号を付して連続的に通信衛
星に送信することにより、衛星スイツチを経由し
て当該初期接続信号を受信し、受信した初期接続
信号から前記同期語を検出して検出結果を示す検
出パルスを発生させ、衛星スイツチの折り返し接
続モードのフレーム内の配列に対応して断続して
発生する前記検出パルスのパターンの中から、前
記基準ウインド幅に有効に含まれ得る前記初期接
続信号の数だけ検出パルスが連続して現われる位
置を基準ウインドの受信タイミングとして識別
し、また該位置の検出パルスに対応する初期接続
信号に含まれる前期送信番号を判読することによ
り、対応する送信タイミングを求めるごとき衛星
通信初期接続方式にある。

（発明の構成および作用）第３図は本発明による基準局TDMA装置の実
施例であつて、３０１は復調器、３０２は変調
器、３０３は同期信号検出回路、３０４は初期接
続制御回路、３０５は送受信タイミング発生回
路、３０６は同期語発生回路、３０７はデータ語
発生回路、３０８はクロツク発生回路、３０９は
TDMA通信制御部、３１０は受信IF信号入力端
子、３１１は送信IF信号出力端子、３１２はベ
ースバンド通信信号出力端子、３１３はベースバ
ンド通信信号入力端子である。通常の通信におい
てこれを動作するには、３１０から入力された受
信IF信号は３０１により復調され、ベースバン
ド信号として３０３及び３０９に入力される。３
０３では同期語を検出し、検出信号は３０４およ
び３０５に入力される。３０５はこれにより３０
８のクロツクパルスをもとに通常の通信に必要な
受信および送信のタイミングを発生し、３０６，
３０７および３０９に与える。３０６はバースト
状のTDMA信号の先頭部に付加すべき復調器用
同期確立語及び同期語を出力し、３０７は同様に
後述の送信番号などの制御情報をふくむデータ語
出力する。３０９は３０５のタイミング情報をも
とにバースト状のTDMA信号をベースバンド通
信信号にを変換し３１２に出力し、また逆に３１
３から入力されるベースバンド通信信号をバース
ト状のTDMA信号に変換し３０２に出力する。
３０２は３０６，３０７および３０９の信号を時
分割多重化した後、変調して送信IF信号とする。

本発明による初期接続の第１段階において、初
期接続制御回路３０４は３０６及び３０７を制御
して衛星スイツチのフレーム周期の整数分の一の
間隔でバースト状の初期接続信号を第４図ｂのよ
うに連続的に発生させ、RF送信機を介して衛星
に送信する。第４図ａは一つの初期接続信号を示
し、４１は復調器が受信したバースト状信号を復
調するために速やかに搬送波やクロツクに対する
同期を確立するための同期確立語、４２は特定の
１と０の組合せからなり、他の部分とは区別して
検出される同期語、４３は初期接続信号毎に異な
つた番号、即ち送信番号を付して一フレーム周期
内に多数存在する初期接続信号を区別するデータ
語、４４はこのバースト状の初期接続信号を衛星
スイツチのフレーム周期の整数分の一の間隔で配
列するための補充部分である。

第４図ｃは基準局のある領域から送信された信
号が衛星を経由して再び同じ領域に折返される接
続モードのフレーム４５内における配置を示した
ものである。これらの接続モードは信号が通過す
ると言う観点から「ウインド」とも呼ばれる。第
２図の例では基準局がＢ領域にあると仮定してい
るので「Ｂ→Ｂ」の接続を有する接続モードと
とが折返しの接続のウインドとなる。この内、
基準ウインドである接続モードＶは他のウインド
より短いので、ウインドの幅を調べることで第４
図ｃの４６を基準ウインドとして識別できる。

第４図ｂのように基準局から連続して送信され
た初期接続信号は同図ｃのようにオン、オフする
衛星スイツチを通過後、地球局に向けて再送信さ
れ、基準局のRF受信機により受信IF信号となり
第３図の３１０端子に加えられ、復調器３０１に
より復調される。初期接続信号に含まれる同期語
は前述の様に特定の１と０の組合せパターンであ
るため同期信号検出回路３０３により容易に検出
される。検出の成否は検出パルスの有無の形で初
期接続制御回路３０４に伝えられる。初期接続信
号、従つて同期語はフレーム内の折返しウインド
の存在する位置で検出されるから、その結果とし
て３０３の発生する同期語検出パルスの配列は同
図ｄの様になる。ここで連続する同期語検出パル
スの数がウインドの幅に対応するから、最も短い
ウインドとしてその幅が知られている基準ウイン
ドを容易に識別することが出来る。この判定は３
０４が行い、同図ｅのように受信された基準ウイ
ンドに対応する位置にフレームパルスを出力し、
初期接続制御における受信基準タイミング信号と
して送受信タイミング発生回路３０５に出力す
る。

第４図の例は基準ウインドの時間幅が初期接続
信号間隔の２倍に選ばれている例であり、完全な
形の初期接続信号を最大２個通過させることが出
来るから、これらに含まれる同期語も検出され、
結果として２個の連続した同期語検出パルスが得
られる。しかし、これは特別の場合であり、多く
の場合は完全な形の初期接続信号は１個しか通過
せず、其の前後の初期接続信号は一部を削られた
形で通過する。此の場合、削られた初期接続信号
においては、例えば同期語４２は通過できても、
それに先行する同期確立語４１が通過しなければ
復調器は同期語を正しく復調できず、従つて同期
語は検出されず、同期語検出パルスも現われない
ことになる。従つて初期接続制御回路３０４は連
続した２個あるいは１個だけの同期語検出パルス
がフレーム周期で検出される位置を識別すること
により、そこを基準ウインドの受信位置と判定
し、其の位置に受信基準タイミングとしてのフレ
ームパルスを発生させることになる。

また、上述の様に少なくとも１つの完全な形の
初期接続信号が基準ウインドを通過し受信される
から、その中に含まれるデータ語４３も正しく受
信復調される。こうしてデータ語に含まれる送信
番号を判読することにより、基準ウインドを通過
する初期接続信号の送信番号、従つてフレーム内
での基準送信タイミングを知ることができる。こ
れらの処理は従来より用いられている相関法、あ
るいはマイクロコンピユータ等を用いた簡易な演
算処理回路等を用いて行える。

このようにして、初期接続の第１段階として、
衛星スイツチのフレームタイミングに対応する基
準局の概略の送信、受信の基準タイミングを、初
期接続信号の送信間隔を単位として知ることがで
きる。

次の第２段階では、このようにして得られたタ
イミングをもとにして適切な初期値を設定して、
公知の定常的な同期維持に用いる方法、例えばメ
トリツクビツト等を用いる方法により、完全な衛
星スイツチのフレーム同期を確立し、初期接続を
完了することができる。なお、ここでは初期接続
信号の送信間隔を基準ウインド時間幅の1/2以下
とする場合について説明したが、送信間隔が衛星
スイツチのフレーム周期の整数分の一でかつ基準
ウインドの時間幅よりも短ければ本発明を適用可
能である。

（発明の効果）以上説明したように、通常の通信に必要となる
回路を共通に使用することが可能であるから、簡
易でありながら、初期接続第２段階で必要となる
サテライトスイツチの概略のタイミングを容易に
得ることができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はSS／TDMA方式のの原理図、第２図
は衛星スイツチの接続モードを示す図、第３図は
本発明による基準局TDMA装置の一実施例、第
４図は初期接続信号、衛星スイツチのON，
OFF、同期語検出器の出力およびフレームパル
スの関係を示す図である。１……スポツトビームアンテナ、２……スポツ
トビーム、３……スポツト領域、４……地球局、
５……受信機、６……送信機、７……マトリク
ス・スイツチ、８……マトリクス・スイツチ制
御、３０１……復調器、３０２……変調器、３０
３……同期信号検出回路、３０４……初期接続制
御回路、３０５……送受信タイミング発生回路、
３０６……同期語発生回路、３０７……データ語
発生回路、３０８……クロツク発生回路、３０９
……TDMA通信制御部、３１０……IF入力端子、
３１１……IF出力端子、３１２……ベースバン
ド通信信号出力端子、３１３……ベースバンド通
信信号入力端子、４１……同期確立語、４２……
同期語、４３……データ語、４４……補助語。

Claims

【特許請求の範囲】１アツプ・リンクとダウン・リンクの一方また
はる両方に複数のスポツト・ビームを含み、アツ
プ・リンクとダウン・リンクとの間の接続を衛星
スイツチによりあらかじめ定められた接続モード
に従つて順次切換えて、これを衛星上のタイミン
グ基準に従つて一定のフレーム周期で繰り返す機
能を有する通信衛星と、この通信衛星を用いて時
分割多元接続により通信を行う複数の地球局から
成る衛星通信系であつて、地球局の一つである基
準局が、前記接続モードのうち同期用として設け
られ当該基準局がある領域に対して折り返し接続
を与える基準ウインドを検出し、これをもとに自
局のタイミング基準を衛星上のタイミング基準に
同期させる初期接続制御において、基準局が同期語を含むバースト状の初期接続信
号を、フレーム周期の整数分の一でかつ前記基準
ウインドの時間幅より短い間隔で、フレーム周期
で繰り返す一連の送信番号を附して連続的に通信
衛星に送信することにより、衛星スイツチを経由
して当該初期接続信号を受信し、受信した初期接続信号から前記同期語を検出し
て検出結果を示す検出パルスを発生させ、衛星スイツチの折り返しモードのフレーム内の
配列に対応して断続して発生する前記検出パルス
のパターンの中から、前記基準ウインド幅に有効
に含まれ得る前記初期接続信号の数だけ検出パル
スが連続して現われる位置を基準ウインドの受信
タイミングとして識別し、また該位置の検出パル
スに対応する初期接続信号に含まれる前記送信番
号を判読することにより、対応する送信タイミン
グを求めることを特徴とする衛星通信初期接続方
式。