JPS6343019B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は衛星通信方式、特にテレビ等の広帯域
信号とSCPC方式による電話等の狭帯域信号の伝
送を衛星の同一中継器を用いて行う衛星通信方式
に関する。

大洋を越えての国際通信で幕を開けた衛星通信
は、その後大きな発展を遂げて様々な用途に使用
されるようになり、衛星の同一中継器で種類の異
つた信号を方式の異つた複数の通信方式で同時に
伝送する要求も生じてきた。例えば、テレビと
SCPCの電話はインテルサツトの衛星では別々の
衛星中継器を用いて伝送されているが、衛星の同
一中継器を用いて複数地球局間でテレビもSCPC
方式の電話も伝送できる専用通信系を構成する等
の要求が生じている。一方、衛星の規模が大形化
したとは言え、衛星中継器の出力には限界があ
り、衛星通信方式の経済的構成のためには衛星中
継器出力の有効利用は方式設計上の重要課題であ
り、準ミリ波帯以上の高い周波数帯を用いる場合
には、通信容量は周波数帯域幅よりも衛星中継器
の出力で制限されることが多い。複数地球局間で
のテレビ・電話の両葉方式において、テレビ信号
の存在しないときは電話のチヤンネル数を増やし
て通信需要の多い地球局間の通信に割当てること
は中継器出力の有効利用の観点からも望ましく、
１搬送波で電話１チヤンネル又は相当の狭帯域信
号を伝送し、通話の発生に応じて各地球局間に使
用搬送波を割当てる要求割当多元接続（DAMA）
方式で制御されるSCPC方式は、この操作が容易
に行える有効な通信方式である。（固定チヤンネ
ル割当方式のものを特にSCPCと称する場合もあ
るが、ここではDAMA方式のものも含み広義に
用いる。）中継器出力の有効利用の観点から言え
ば、中継器は他の条件が許す限り飽和出力に近い
動作点で運用されることが望ましいが、上述の様
にテレビや多重電話・高速データ等の広帯域信号
で変調された大電力搬送波と電話等の狭帯域信号
で変調された小電力搬送波とが飽和出力附近で動
作する場合には、大電力信号による小信号抑圧効
果のため、小電力搬送波、すなわちSCPC搬送波
に対する中継器の実効利得が、大電力搬送波に対
する中継器実効利得よりも低くなる現象が現れ
る。この結果、中継器のSCPC搬送波に対する利
得は、大電力搬送波入力のない場合には中継器の
小信号利得とほぼ同じであるのに対し、大電力搬
送波入力が加えられると、小信号利得よりも飽和
の影響で数dB低下した大信号利得すなわち大電
力搬送波に対する実効利得よりも更に数dB低下
することとなつて、通常の衛星通信方式の如く地
球局の送信電力を一定にする方法では、衛星中継
器の出力すなわち相手地球局の受信入力が大幅に
変動する。従つて、通信品質も大幅に変るという
問題がある。

本発明の目的は上述の問題点を除去し、大電力
搬送波の有無またはレベル変動によつてSCPC方
式の受信電力変動が生ぜず、衛星中継器出力の有
効利用が図れる衛星通信方式を提供することであ
る。

本発明の衛星通信方式は、DAMA方式で運用
され狭帯域信号で変調されたSCPC方式の複数の
小電力搬送波と広帯域信号で変調された少なくと
も一つの大電力搬送波とを用いて複数の地球局間
で衛星の同一中継器を介して通信を行う衛星通信
方式において、前記複数の地球局のうち、自局が
発生する前記SCPC方式の周波数基準となるパイ
ロツト信号および前記要求割当多元接続方式の制
御を行う制御局からの共通制御信号の少なくとも
一方を送信する地球局が前記パイロツト信号また
は共通制御信号を基準信号とする基準局となり、
この基準局が、前記衛星から放射されるビーコン
信号を受信するビーコン受信手段と、前記基準信
号を含む前記SCPC方式の小電力搬送波を前記衛
星に向けて送出する送信電力制御の可能な第１の
SCPC送信手段と、この第１のSCPC送信手段に
より送信され前記衛星で折返された前記基準信号
を受信する第１の基準信号受信手段と、前記ビー
コン受信手段および前記第１の基準信号受信手段
の出力から両信号の搬送波対雑音電力比（Ｃ／
Ｎ）または受信電力を比較して前記第１のSCPC
送信手段の制御信号を発生する第１の制御信号発
生手段とを備え、前記基準局を除く他の前記
SCPC方式の小電力搬送波を送信する地球局が、
前記SCPC方式の小電力搬送波を前記衛星に向け
て送出する送信電力制御の可能な第２のSCPC送
信手段と、前記基準信号を受信する第２の基準信
号受信手段と、前記第２のSCPC送信手段により
送信され前記衛星で折返された一つの小電力搬送
波を受信する折返し受信手段と、前記第２の基準
信号受信手段および前記折返し受信手段の出力か
ら両信号の受信電力またはＣ／Ｎを比較して前記
第２のSCPC送信手段の制御信号を発生する第２
の制御信号発生手段とを備え、前記制御局が、前
記大電力搬送波の有無を検知する広帯域信号検知
手段と、同時に使用を割当てることができる前記
SCPC方式の小電力搬送波の最大許容数を前記広
帯域信号検知手段の出力により少なくとも２段階
に切替える機能を有する前記DAMA方式の接続
制御装置とを備えることによつて構成される。

次に図面を参照して本発明を詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例のシステム構成図
で、衛星１の同一中継器を用いてテレビ信号と
SCPC方式の電話を伝送する10個の地球局から構
成されている。２はテレビと電話の送受を行う中
央局で基準局とDAMAの集中制御を行う制御局
を兼ね、衛星からのビーコン信号f_bを受信してテ
レビ搬送波の有無やそのレベル変動にかかわらず
SCPC方式のAFC・AGCの基準となるパイロツ
ト信号の地球局におけるＣ／Ｎを一定とする機能
と、テレビ搬送波の有無によりSCPCの最大使用
チヤンネル数を２段階に切替えるよう構成された
DAMA方式の接続制御装置を備えている。３は
テレビの送信とSCPC電話を利用する地球局、４
はテレビ受信とSCPC電話を利用する地球局、５
はSCPC電話のみを送受する地球局であつて、こ
れらSCPC電話の送信を行う地球局は自局の送信
電波の一つを折返し受信し、これと中央局２から
送出され受信Ｃ／Ｎが一定となるよう制御された
パイロツト信号とから、自局送信波の受信Ｃ／Ｎ
がテレビ信号の有無やレベル変動にかかわらず一
定となるよう制御する機能を備えている。６はテ
レビのみを送受する移動局、７はテレビ受信専用
の地球局である。図中で衛星１と各地球局との間
の電波の送受を示す矢印のうち、実線はパイロツ
トを含むSCPC電話搬送波を、破線はテレビ搬送
波を、鎖線はビーコン信号波を表している。

第２図は中央局２の一実施例のブロツク図で、
２０は送受共用のアンテナ（ANT）、２１はビ
ーコン及び通信用信号を増幅する無線周波数
（RF）帯の低雑音増幅器（LNA）、２２はRF帯
信号を二分するRF帯ハイブリツド（RF HYB）、
２３はビーコン信号波を中間周波数（IF）帯に
変換するビーコン用ダウンコンバータ（Ｄ／Ｃ）、
２４は２３の出力からビーコン信号のみを受信し
てアンテナ制御用出力（ANT CONT）および
ビーコン信号のＣ／Ｎ出力１０１を発生するビー
コン受信装置（BCN REC）で、上述の２０〜２
４でビーコン受信手段を構成している。２５はテ
レビ及びSCPCを含む通信用信号をIF帯に変換す
る通信用ダウンコンバータ（Ｄ／Ｃ）、２６はIF
帯の信号を二分するIF帯ハイブリツド（IF
HYB）、２７はこの出力からSCPC信号の周波数
帯を選択増幅するSCPC用の中間周波増幅器
（SCPC IFA）、２８はSCPC IFA２７の出力を
必要数に分割する分配器（DIV）、２９はSCPC
方式のパイロツト信号を分離・検出してAFC信
号をＤ／Ｃ２５に、AGC信号をSCPC IFA２７
に供給すると共にＣ／Ｎ出力１０２を発生するパ
イロツト受信装置（PIL REC）で、２０，２１，
２２と上述の２５〜２９で第１の基準信号受信手
段を構成する。又、３０はパイロツト信号発振器
（PIL OSC）、３１は電話入力信号（TP TX）で
変調されたSCPC方式の送信IF信号を発生する送
信チヤンネルユニツト（TX CHU）、３２は
DAMA方式の共通制御信号を送出する共通制御
信号送信盤（CSC TX）、３３はパイロツト信
号、通話信号および共通制御信号を合成する合成
器（COMB）、３４はこの出力を増幅し制御信号
によつて利得制御の可能な可変利得中間周波増幅
器（V.G.AMP）、３５はテレビ入力信号（TV
TX）で搬送波を変調しIF信号を発生するテレビ
変調器（TV MOD）３８のIF出力とV.G.AMP
３４の出力とを合成するIF帯のハイブリツド
（TX HYB）、３６は送信IF信号をRF帯に変換
するアツプコンバータ（Ｕ／Ｃ）、３７はその出
力を必要な送信電力まで増幅する送信電力増幅器
（HPM）で、アンテナ２０と上述の３０〜３７
で第１のSCPC送信手段を構成する。３９はBCN
REC２４のＣ／Ｎ出力１０１とPIL REC２９の
Ｃ／Ｎ出力１０２とを比較して１０１に対する１
０２の比を出力する比較器（COMP）、４０は
COMP３９の出力を受けその値があらかじめ定
められた値より大きい場合はV.G.AMP３４の利
得を下げ、小さい場合には利得を上げるような制
御信号１０３を発生する送信電力制御盤（TPC）
で、両者で第１の制御信号発生手段を構成し、パ
イロツト信号のＣ／Ｎが衛星から常時一定出力で
送信されているビーコン信号のＣ／Ｎと一定の比
を保つようSCPCの送信電力を制御している。従
つて、ダウンリンクの減衰が変化しない場合はビ
ーコン信号のＣ／Ｎも変らないので衛星中継器の
SCPC信号に対する実効利得が変化してもパイロ
ツト信号のＣ／Ｎは一定に保たれ、この地球局か
ら送信した他局向けのSCPC波もパイロツトと同
じ出力制御を受けるので相手地球局でほぼ一定の
Ｃ／Ｎで受信できることになる。厳密に言えば、
衛星中継器の実効利得が変わることは、衛星回線
の全雑音中に占めるアツプリンクの雑音寄与が変
ることとなるので、この中央局と異つたＣ／Ｎで
受信している他の地球局では受信Ｃ／Ｎが若干変
化するわけであるが、一般にはアツプリンクの雑
音寄与はダウンリンクの雑音寄与よりもかなり小
さく、各地球局の受信Ｃ／Ｎにも大きな差はない
ので、どの地球局でも受信Ｃ／Ｎにほとんど変化
がないと言える。更に、４１はIF HYB２６の
一方の出力からテレビ信号を増幅するテレブ用の
中間周波増幅器（TV IFA）、４２はその出力か
らテレビ信号の有無を判別する検知信号１０４と
TV IFA４１のAGC信号を発生するAGC増幅・
検知器（AGC DET）、４３はテレビ信号を復調
するテレビ復調器（TV DEM）で、アンテナ２
０と受信系の２１，２２，２５，２６及び上述の
４１，４２とで広帯域信号検知手段が構成されて
おり、その出力１０４で集中制御DAMA方式の
接続制御装置（DAMA）４４が使用を割当てる
SCPCの最大搬送波数を２段階に切替え、テレビ
を使用していないときにはSCPC搬送波数を増や
して衛星中継器出力の有効利用ができるよう構成
されている。なお、DAMA４４はSPADE方式と
同様にTDMA方式で構成された基準バーストを
含む共通制御信号をCSC TX３２を経て送出す
ると共に、各地球局からの発呼・応答などの制御
信号を共通制御信号受信盤（CSC RX）４５を
介して受け、SCPCの受信IFから音声を復調して
電話出力信号（TP RX）を取出す受信チヤンネ
ルユニツト（RX CHU）４６及びTX CHU３１
のシンセサイザ局部発振器の周波数を設定して通
話を制御する。

第３図はSCPC電話のみを送受する地球局５の
一実施例を示すブロツク図で、送受共用のアンテ
ナ（ANT）５０、低雑音増幅器（LNA）５１、
ダウンコンバータ（Ｄ／Ｃ）５２、中間周波増幅
器（IF AMP）５３、分配器（DIV）５４及び
パイロツト受信装置（PIL REC）５５とで第２
の基準信号受信手段を、上記５０〜５４と、
DAMA方式の共通制御信号を受信し制御指令を
被制御局用の子局DAMA装置（LOC DAMA）
６６に伝えると共に、自局から割当てられたタイ
ムスロツトに送出され衛星で折返された共通制御
信号の出力を検出し、折返しレベル出力１０６を
出力する制御信号受信盤（CSC RX）５６とで
折返し受信手段を、TP TXを送信する送信チヤ
ンネルユニツト（TX CHU）５７、発呼信号・
応答信号等を決められたタイムスロツトに送出す
る制御信号送信盤（CSC TX）５８、合成器
（COMB）５９、可変利得中間周波増幅器（V.G.
AMP）６０、アツプコンバータ（Ｕ／Ｃ）６１、
送信電力増幅器（HPA）６２及びアンテナ５０
で第２のSCPC送信手段を、PIL REC５５の受
信レベル出力１０５とCSC RX５６の折返しレ
ベル出力１０６の比を出力する比較器（COMP）
６３及びこの比を一定値に保つようにV.G.AMP
６０の利得を制御する制御信号１０７を発生する
送信電力制御盤（TPC）６４で第２の制御信号
発生手段を構成している。以上の構成は第２図の
基準兼制御局の構成と比較すると、中央局のビー
コン信号の代りにパイロツト信号を、パイロツト
信号の代りに自局送信の折返し共通制御信号を、
Ｃ／Ｎの代りにレベルすなわち受信電力を用いて
いるが、パイロツト信号の受信Ｃ／Ｎが中央局に
より一定に制御されていれば、この地球局から送
信されるSCPC信号の受信Ｃ／Ｎも、テレビ信号
のレベル変動や有無によつて衛星中継器のSCPC
信号に対する実効利得が変化しても、ほぼ一定に
制御されることとなる。Ｃ／Ｎの代りに受信電力
を比較するよう構成されているが、パイロツト信
号も共通制御信号も同じSCPC IFA５３で増幅
されるので受信系利得安定度の問題もなく、雑音
構成も同じであるので、両者の違いはない。な
お、６５はTP RXを取出す受信チヤンネルユニ
ツト（RX CHU）であり、LOC DAMA６６は
CSC RX５６の出力から指令を検出してTX
CHU５７、RX CHU６５のシンセサイザ局部発
振器の周波数を設定し、発呼・応答・終話等の信
号をCSC TX５８を経て送出する。

第１図においてSCPC電話の外にテレビ信号を
送信または受信する地球局３及び４もSCPC電話
に関する部分は第３図と同様に構成されていて、
例えば移動局６からのテレビ信号のレベルが変動
しても各地球局の電話の品質は常に一定に維持さ
れる。テレビ信号のないときには同品質の電話回
線の数が自動的に増加されるよう構成されてい
て、テレビ信号を衛星中継器の飽和点附近で使用
することができ中継器出力を有効利用した回線構
成ができる。なお、本方式において降雨等による
減衰があつた場合には送信電力制御の基準となつ
ているビーコン信号またはパイロツト信号のＣ／
Ｎはダウンリンクの減衰および雑音温度上昇によ
つて低下するが、これとＣ／Ｎを比較する自局折
返しのパイロツト信号または折返し信号もほぼ同
様の劣化があるので、衛星の送信電力はアツプリ
ンクの雑音寄与の差から生ずる若干の違いを除い
てほぼ一定に保たれる。すなわち、アツプリンク
の降雨減衰の影響が大幅に低減される効果があ
る。

上述の実施例ではテレビ１波とSCPCの電話と
から成るシステムについて説明したが、テレビ以
外の広帯域信号で変調された大電力搬送波と
SCPC電話でもよく、大電力搬送波は２波以上で
あつても差支えない。又、SCPCは電話のみでな
く、データ・音楽伝送または少数通話路の多重電
話等の狭帯域信号で変調された複数の小電力搬送
波を用いた広義のSCPC方式であつてもよく、
SCPC利用局のなかには送信専用（共通制御信号
は受信する）または受信専用の局が含まれていて
も差支えない。更に、実施例では中央局が基準局
と制御局とを兼ねているが、基準局と制御局は別
の地球局が分担することもできる。

第２図の中央局の実施例では基準局機能を果す
ための基準信号としてSCPC方式のパイロツト信
号を用いているが、基準バーストを含むDAMA
共通制御信号を基準信号としてビーコン信号と比
較するよう構成してもよく、COMP３９では両
信号のＣ／Ｎを比較するよう構成されているが、
ビーコン受信系とSCPC信号受信系の利得および
AGC特性に考慮を払えば受信電力を比較するよ
うにすることもできる。受信電力を比較する場合
は、アツプリンクの雑音寄与がビーコン信号には
ないのでSCPC回線のＣ／Ｎが一定とはならない
が、変動は大幅に改善される。又、送信系の
HPA３７はテレビとSCPCを共通増幅している
が、別々の送信電力増幅器を用いることもでき、
テレビ送信機能は無くても差支えない。実施例の
場合、HPA３７で衛星中継器同様のテレビ信号
によるSCPC信号の実効利得低下が発生する可能
性があるが、発生しても衛星中継器の利得変動と
共に補償される。

第２図の実施例において、本発明の制御局機能
は、基準局機能のほかにテレビ受信系から成る広
帯域信号検知手段と集中制御方式の接続制御装置
DAMA４４とから構成されているが、制御局は
必ずしもテレビ受信設備を持たなくても、他のテ
レビ受信設備を持つ地球局からテレビ信号の有無
を知らせる情報を伝送してもらう手段によつても
よく、集中制御のDAMA方式でなく分散制御の
DAMA方式でも、回線接続の割当てを行う制御
局が最大搬送波数を切替える接続制御装置を備え
ればよい。又、大電力搬送波の数が２波以上で最
大搬送波数の切替えが３段階以上となつても差支
えない。基準局機能を持たない制御局の場合は例
えば第３図実施例の設備に広帯域信号検知手段を
加え、LOC DAMA６６を接続制御装置に置替
えることで構成される。

第３図のSCPC電話専用地球局の実施例は基準
信号がパイロツト信号であるが、基準信号が共通
制御信号の場合はCOMP６３はCSC RX５６の
基準バーストと自局折返しバーストのレベルを比
較することとなる。又、折返し信号は共通制御信
号でなく自局送信のSCPC通信波の１波を折返し
受信するよう構成することもできる。

以上詳細に説明したように、本発明の衛星通信
方式によれば、衛星の同一中継器を用いて大電力
搬送波とDAMA制御で運用されるSCPC方式を
共用する場合、衛星中継器の飽和出力近くで大電
力搬送波を動作させてもSCPC波の回線品質の変
動が僅かであり、大電力搬送波の有無により自動
的にSCPC回線のチヤンネル数を制御することが
可能で、衛星中継器の出力利用効率の高いシステ
ムが構成できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のシステム構成図、
第２図は第１図における中央局の一実施例のブロ
ツク図、第３図はSCPC電話専用局の一実施例を
示すブロツク図である。 １……衛星、２……中央局、５……SCPC電話
専用局、２０，５０……アンテナ、２１，５１…
…低雑音増幅器、２２，２６，３５……ハイブリ
ツド、２３，２５，５２……ダウンコンバータ、
２４……ビーコン受信装置、２７，４１，３４，
５３，６０……中間周波増幅器、２８，５４……
分配器、２９，５５……パイロツト受信装置、３
０……パイロツト信号発振器、３１，５７……送
信チヤンネルユニツト、３２……共通制御信号送
信盤、３３，５９……合成器、３６，６２……ア
ツプコンバータ、３７，６２……送信電力増幅
器、３８……テレビ変調器、３９，６３……比較
器、４０，６４……送信電力制御盤、４２……
AGC増幅・検知器、４３……テレビ復調器、４
４……接続制御装置、４５，５６……共通制御信
号受信盤、４６，６５……受信チヤンネルユニツ
ト、５８……制御信号送信盤、６６……子局
DAMA装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 要求割当多元接続方式で運用され狭帯域信号
   で変調されたSCPC方式の複数の小電力搬送波と
   広帯域信号で変調された少なくとも一つの大電力
   搬送波とを用いて複数の地球局間で衛星の同一中
   継器を介して通信を行う衛星通信方式において、
   前記複数の地球局のうち、自局が発生する前記
   SCPC方式の周波数基準となるパイロツト信号お
   よび前記要求割当多元接続方式の制御を行う制御
   局からの共通制御信号の少なくとも一方を送信す
   る地球局が前記パイロツト信号または共通制御信
   号を基準信号とする基準局となり、この基準局
   が、前記衛星から放射されるビーコン信号を受信
   するビーコン受信手段と、前記基準信号を含む前
   記SCPC方式の小電力搬送波を前記衛星に向けて
   送出する送信電力制御の可能な第１のSCPC送信
   手段と、この第１のSCPC送信手段により送信さ
   れ前記衛星で折返された前記基準信号を受信する
   第１の基準信号受信手段と、前記ビーコン受信手
   段および前記第１の基準信号受信手段の出力から
   両信号の搬送波対雑音電力比または受信電力を比
   較して前記第１のSCPC送信手段の制御信号を発
   生する第１の制御信号発生手段とを備え、前記基
   準局を除く他の前記SCPC方式の小電力搬送波を
   送信する地球局が、前記SCPC方式の小電力搬送
   波を前記衛星に向けて送出する送信電力制御の可
   能な第２のSCPC送信手段と、前記基準信号を受
   信する第２の基準信号受信手段と、前記第２の
   SCPC送信手段により送信され前記衛星で折返さ
   れた一つの小電力搬送波を受信する折返し受信手
   段と、前記第２の基準信号受信手段および前記折
   返し受信手段の出力から両信号の受信電力または
   搬送波対雑音電力比を比較して前記第２のSCPC
   送信手段の制御信号を発生する第２の制御信号発
   生手段とを備え、前記 制御局が、 前記大電力
   搬送波の有無を検知する広帯域信号検知手段と、
   同時に使用を割当てることができる前記SCPC方
   式の小電力搬送波の最大許容数を前記広帯域信号
   検知手段の出力により少なくとも２段階に切替え
   る機能を有する前記要求割当多元接続方式の接続
   制御装置とを備えたことを特徴とする衛星通信方
   式。