JP2013098782A - Relay satellite and satellite communication system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a relay satellite having high frequency utilization efficiency in the case of performing broadcast communication.SOLUTION: A relay satellite comprises: a group of reception signal conversion means for receiving a signal from a transmission station in a reception beam area and performing frequency conversion processing; a group of division means for performing division into a plurality of signals; a digital switch matrix part 300 for allocating a frequency band to each signal having been divided and outputting the signal in units of a transmission beam area that is to be a transmission destination; a group of delay means for performing delay processing on the signal output in units of the transmission beam area; a group of combination means for combining signals after the delay processing has been performed; and a group of transmission means for converting the signal after being combined to that in a radio frequency band, and transmitting the converted signal to the transmission beam area that is the transmission destination. When a broadcast signal is transmitted to two or more reception stations; the digital switch matrix part 300 allocates each broadcast signal generated by copying the broadcast signal to the same frequency band, and the group of the delay means gives the copied broadcast signals time delay differing from each other.

Description

本発明は、送信局から受信した信号を受信局へ送信する中継衛星に関する。   The present invention relates to a relay satellite that transmits a signal received from a transmitting station to the receiving station.

従来、マルチビームを用いて中継を行うマルチビーム衛星システムがあり、このようなシステムにおいて周波数を有効に利用する技術が、下記非特許文献1において開示されている。具体的には、隣接する複数のビームを1クラスタとしてまとめ、同一周波数を複数のクラスタで繰り返し利用することで、周波数の有効利用を実現する。1クラスタ内での各ビームへの割り当て周波数は、ビーム間で重ならないように異なる周波数で割り当てる必要がある。例えば、衛星システムに割り当てられたシステム帯域をBs、M個のビームで1クラスタを構成する場合、M個のビームで利用できる総帯域はBsとなる。この場合、1ビーム当り利用可能な平均帯域はBs/Mとなる。   Conventionally, there is a multi-beam satellite system that relays using multi-beams, and a technique for effectively using the frequency in such a system is disclosed in Non-Patent Document 1 below. Specifically, effective utilization of the frequency is realized by collecting a plurality of adjacent beams as one cluster and repeatedly using the same frequency in the plurality of clusters. The allocation frequency to each beam in one cluster needs to be allocated with a different frequency so as not to overlap between the beams. For example, when the system band allocated to the satellite system is Bs and one cluster is configured by M beams, the total band that can be used by M beams is Bs. In this case, the average bandwidth available per beam is Bs / M.

三次仁他 「次世代移動衛星通信システムにおける搭載機器技術」信学技報 SAT2003−113,2003年10月Hitoshi Miyoshi et al. "Onboard Equipment Technology in Next Generation Mobile Satellite Communication Systems" IEICE Technical Report SAT 2003-113, October 2003

しかしながら、上記従来の技術によれば、放送等、1つの地上局からM個のビーム内の各移動局に同一信号を配信する1対Mの同報通信についても同様であり、ダウンリンクにおいて、M個のビーム間で同報信号の周波数が重ならないように周波数配置する必要がある。そのため、同報信号の帯域をBbとすると、1対Mの同報通信に必要な帯域はM*Bbとなり、M個のビームで利用可能な残帯域はBs−M*Bbとなることから、周波数を十分に活用できない、という問題があった(但し、*は乗算を意味する)。   However, according to the above-described conventional technology, the same applies to 1-to-M broadcast communication that distributes the same signal from one ground station to each mobile station in M beams, such as broadcasting, and in the downlink, It is necessary to arrange the frequency so that the frequency of the broadcast signal does not overlap among the M beams. Therefore, if the broadcast signal bandwidth is Bb, the bandwidth required for one-to-M broadcast communication is M * Bb, and the remaining bandwidth available for M beams is Bs-M * Bb. There was a problem that the frequency could not be fully utilized (however, * means multiplication).

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、同報通信を行う場合に、周波数利用効率を高めることが可能な中継衛星を得ることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a relay satellite capable of improving frequency utilization efficiency when performing broadcast communication.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、N(Nは2以上の整数)個の受信ビームエリア内に存在する送信局から受信した信号を、N’(N’は2以上の整数)個の送信ビームエリア内に存在する受信局へ送信する中継衛星であって、1つの受信ビームエリア内にある送信局からの信号を受信し、受信した信号に対して周波数変換処理および帯域制限処理を行った信号をサンプリングする受信信号変換手段、をN個備えた受信信号変換手段群と、前記受信信号変換手段と1対1で接続し、サンプリング後の信号を複数の信号に分波する分波手段、をN個備えた分波手段群と、前記分波手段群から入力した分波後の各信号に対して周波数帯を割り当て、送信先となる送信ビームエリア単位で出力する制御を行うディジタルスイッチマトリックス手段と、前記送信ビームエリア単位で出力された信号に対して遅延処理を行う遅延手段、をN’個備えた遅延手段群と、前記遅延手段と1対1で接続し、前記送信ビームエリア単位で出力された遅延処理後の信号を合波する合波手段、をN’個備えた合波手段群と、前記合波手段と1対1で接続し、合波後の信号をアナログ信号に変換し、さらに無線周波数帯へ変換した信号を送信先の送信ビームエリアへ送信する送信手段、をN’個備えた送信手段群と、を備え、前記送信局から受信した同報信号あるいは自身で生成した同報信号を2以上の受信局へ送信する場合、前記ディジタルスイッチマトリックス手段は、前記同報信号を複製した各同報信号を、同一周波数帯に割り当て、送信先の受信局が含まれる送信ビームエリアへ送信可能な送信手段と接続する合波手段と接続する遅延手段へ出力し、前記複製した同報信号を受信した各遅延手段は、前記同報信号に対してそれぞれ異なる時間遅延を付与する、ことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention is configured so that signals received from transmitting stations existing in N (N is an integer of 2 or more) receiving beam areas are N ′ (N ′ is An integer greater than or equal to 2) A relay satellite that transmits to a receiving station existing in one transmitting beam area, receives a signal from a transmitting station in one receiving beam area, and converts the frequency of the received signal A reception signal conversion means group including N reception signal conversion means for sampling a signal subjected to processing and band limitation processing, and the reception signal conversion means are connected in a one-to-one relationship, and the sampled signal is a plurality of signals. A demultiplexing means group including N demultiplexing means, and a frequency band is assigned to each signal after demultiplexing input from the demultiplexing means group, in units of transmission beam areas as transmission destinations. Digital switch for controlling output A delay unit group including N ′ delay units for performing delay processing on a signal output in units of the transmission beam area, and a one-to-one connection with the delay unit. A multiplexing means group comprising N ′ multiplexing means for multiplexing the delayed signals output in area units is connected to the multiplexing means on a one-to-one basis, and the combined signals are analog. A transmission means group including N ′ transmission means for transmitting the signal converted into a signal and further converted into a radio frequency band to a transmission beam area of a transmission destination, and a broadcast signal received from the transmission station or When transmitting a broadcast signal generated by itself to two or more receiving stations, the digital switch matrix means assigns each broadcast signal obtained by duplicating the broadcast signal to the same frequency band, and the receiving station of the transmission destination Transmit beam area included Output to the delay means connected to the multiplexing means connected to the transmission means capable of transmitting to, each delay means that received the duplicated broadcast signal gives different time delay to the broadcast signal, It is characterized by that.

本発明によれば、同報通信を行う場合に、周波数利用効率を高めることができる、という効果を奏する。   According to the present invention, there is an effect that the frequency use efficiency can be increased when performing broadcast communication.

図1は、中継衛星の受信側と上りの各送信局の構成例を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a receiving side of a relay satellite and each upstream transmitting station. 図2は、中継衛星の送信側と下りの各受信局の構成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the transmission side of the relay satellite and each downlink receiving station. 図3は、中継衛星が信号中継処理を行う各中継信号の流れを示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating the flow of each relay signal for which the relay satellite performs signal relay processing. 図4は、従来の衛星通信システムの信号中継処理における各中継信号の流れを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the flow of each relay signal in the signal relay processing of the conventional satellite communication system. 図5は、分波の数(m)を4とした場合の各分波回路部における分波特性の例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of demultiplexing characteristics in each demultiplexing circuit unit when the number of demultiplexing (m) is four. 図6は、受信Port2における信号分波例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of signal demultiplexing at the reception port 2. 図7は、各信号に対するスイッチ処理から遅延処理および合波処理までの流れを示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a flow from switch processing to delay processing and multiplexing processing for each signal. 図8は、各遅延回路部において付与する遅延時間を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the delay time provided in each delay circuit unit. 図9は、受信局の構成例を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of a receiving station. 図10は、合成部の構成例を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of the synthesis unit. 図11は、各アンテナのビームパターンと受信局の位置を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing the beam pattern of each antenna and the position of the receiving station. 図12は、ビームエリア内に存在する受信局が相互相関を行った場合の例を示す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating an example when a receiving station existing in the beam area performs cross-correlation. 図13は、合成部から出力される合成後の信号ベクトルを示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating a combined signal vector output from the combining unit. 図14は、同報送信局が送信する同報信号Aのフレームフォーマットを示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a frame format of the broadcast signal A transmitted by the broadcast transmission station. 図15は、受信局の構成例を示す図である。FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration example of a receiving station.

以下に、本発明にかかる中継衛星の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。   Embodiments of a relay satellite according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

実施の形態1.
本実施の形態では、複数のビームに対して、同報信号を同一周波数で配信することが可能な中継衛星および衛星通信システムについて説明する。なお、ここでは、3ビームで1クラスタを構成するM=3の場合について説明するが、一例であり、Mはこれに限定するものではなく、2以上の整数であればどのような値でもよい。
Embodiment 1 FIG.
In the present embodiment, a relay satellite and a satellite communication system capable of distributing broadcast signals at the same frequency to a plurality of beams will be described. Here, a case where M = 3 forming one cluster with three beams will be described. However, this is an example, and M is not limited to this, and any value may be used as long as it is an integer of 2 or more. .

図1は、本実施の形態にかかる中継衛星の受信側と上りの各送信局の構成例を示す図である。中継衛星200は、受信側であるビームエリア100、102などからの各アップリンク信号を受信するN(Nは2以上の整数)個の受信アンテナ部210−0、210−1、210−2、…、210−(N−1)と、受信した信号を増幅するN個の受信アンプ部220−0、220−1、220−2、…、220−(N−1)と、フィルタを用いて不必要な周波数帯を除去するN個のバンドパスフィルタ(BPF)部230−0、230−1、230−2、…、230−(N−1)と、原振信号を生成する原振生成部240と、原振信号に基づいて受信ローカル信号を生成する受信ローカル信号生成部250と、受信した信号と受信ローカル信号とを乗算するN個のミキサ部260−0、260−1、260−2、…、260−(N−1)と、フィルタを用いて不必要な周波数帯を除去するN個のローパスフィルタ(LPF)部270−0、270−1、270−2、…、270−(N−1)と、アナログ信号をディジタル信号に変換するN個のアナログ/ディジタル(A/D)変換部280−0、280−1、280−2、…、280−(N−1)と、入力した信号を複数の信号に分波するN個の分波回路部290−0、290−1、290−2、…、290−(N−1)と、入力した信号に対してスイッチ処理を行うディジタルスイッチマトリックス部300と、を備える。なお、例えば、N=2の場合、各構成の符号の末尾は「0」および「1」の2つのみとなる。   FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of the reception side of the relay satellite and each upstream transmission station according to the present embodiment. The relay satellite 200 receives N (N is an integer of 2 or more) receiving antenna units 210-0, 210-1, 210-2 that receive uplink signals from the beam areas 100, 102 on the receiving side. ..., 210- (N-1), N reception amplifier units 220-0, 220-1, 220-2, ..., 220- (N-1) for amplifying the received signal, and a filter N band-pass filter (BPF) units 230-0, 230-1, 230-2, ..., 230- (N-1) for removing unnecessary frequency bands, and source oscillation generation for generating source oscillation signals Unit 240, reception local signal generation unit 250 that generates a reception local signal based on the original oscillation signal, and N mixer units 260-0, 260-1, 260- that multiply the received signal and the reception local signal 2, ..., 260- (N-1) , N low-pass filter (LPF) units 270-0, 270-1, 270-2,..., 270- (N-1) that remove unnecessary frequency bands using filters, and digital signals as analog signals. N analog / digital (A / D) converters 280-0, 280-1, 280-2,..., 280- (N-1) to be converted into a plurality of signals. 290- (N-1), and a digital switch matrix unit 300 that performs a switch process on the input signal. For example, when N = 2, there are only two suffixes “0” and “1” for each component.

また、図1において、ビームエリア100内には同報信号Aを送信する同報送信局101が配置され、ビームエリア102内には通常の双方向通信を行うユニキャスト送信局103、104、105が配置されている。また、中継衛星200を制御する制御局110が、受信アンテナ部210−0、210−1、210−2、…、210−(N−1)を経由しない別回線で中継衛星200と接続する。制御局110は、コマンド信号を送信し、中継衛星200のディジタルスイッチマトリックス部300のスイッチ処理を制御する。   In FIG. 1, a broadcast transmission station 101 that transmits a broadcast signal A is arranged in the beam area 100, and unicast transmission stations 103, 104, 105 that perform normal bidirectional communication in the beam area 102. Is arranged. In addition, the control station 110 that controls the relay satellite 200 connects to the relay satellite 200 via a separate line that does not pass through the receiving antenna units 210-0, 210-1, 210-2,..., 210- (N−1). The control station 110 transmits a command signal and controls switch processing of the digital switch matrix unit 300 of the relay satellite 200.

図2は、本実施の形態にかかる中継衛星の送信側と下りの各受信局の構成例を示す図である。中継衛星200は、入力した信号に対して遅延処理を行うN’(N’は2以上の整数)個の遅延回路部310−0、310−1、310−2、…、310−(N’−1)と、入力した複数の信号を合波するN’個の合波回路部320−0、320−1、320−2、…、320−(N’−1)と、ディジタル信号をアナログ信号に変換するN’個のディジタル/アナログ(D/A)変換部330−0、330−1、330−2、…、330−(N’−1)と、フィルタを用いて不必要な周波数帯を除去するN’個のローパスフィルタ(LPF)部340−0、340−1、340−2、…、340−(N’−1)と、原振信号に基づいて送信ローカル信号を生成する送信ローカル信号生成部350と、送信対象の信号と送信ローカル信号とを乗算するN’個のミキサ部360−0、360−1、360−2、…、360−(N’−1)と、フィルタを用いて不必要な周波数帯を除去するN’個のバンドパスフィルタ(BPF)部370−0、370−1、370−2、…、370−(N’−1)と、送信する信号を増幅するN’個の送信アンプ部380−0、380−1、380−2、…、380−(N’−1)と、送信側であるビームエリア400、402、404やN’番目のビームエリア等への送信を行うN’個の送信アンテナ部390−0、390−1、390−2、…、390−(N’−1)と、を備える。なお、例えば、N’=2の場合、各構成の符号の末尾は「0」および「1」の2つのみとなる。   FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the transmission side of the relay satellite and each downstream receiving station according to the present embodiment. The relay satellite 200 performs N ′ (N ′ is an integer of 2 or more) delay circuit units 310-0, 310-1, 310-2,..., 310- (N ′) that performs delay processing on the input signal. -1), N ′ multiplexing circuit units 320-0, 320-1, 320-2,..., 320- (N′−1) that multiplex a plurality of input signals, and analog digital signals N ′ digital / analog (D / A) converters 330-0, 330-1, 330-2,..., 330- (N′−1) for converting signals and unnecessary frequencies using filters N ′ low-pass filter (LPF) units 340-0, 340-1, 340-2,..., 340- (N′−1) for removing bands and a transmission local signal are generated based on the original oscillation signal. A transmission local signal generator 350, a signal to be transmitted and a transmission local signal N ′ mixer units 360-0, 360-1, 360-2,..., 360- (N′−1) to be calculated, and N ′ bandpasses for removing unnecessary frequency bands using a filter Filter (BPF) units 370-0, 370-1, 370-2, ..., 370- (N'-1), and N 'transmission amplifier units 380-0, 380-1, amplifying signals to be transmitted, 380-2,..., 380- (N′−1), and N ′ transmit antenna units 390-0 that perform transmission to the beam areas 400, 402, 404 on the transmitting side, the N′-th beam area, and the like. 390-1, 390-2, ..., 390- (N'-1). For example, when N ′ = 2, the end of the code of each component is only two, “0” and “1”.

また、図2において、ビームエリア400内には受信局401が配置され、ビームエリア402内には受信局403が配置され、ビームエリア404内には受信局405が配置されている。   In FIG. 2, a receiving station 401 is arranged in the beam area 400, a receiving station 403 is arranged in the beam area 402, and a receiving station 405 is arranged in the beam area 404.

つづいて、中継衛星200における信号中継処理について説明する。図3は、中継衛星が信号中継処理を行う各中継信号の流れを示す図である。具体的に、中継衛星200が、以下に示す信号の同時中継を図3に示す周波数配置にて実現する場合について説明する。   Next, signal relay processing in the relay satellite 200 will be described. FIG. 3 is a diagram illustrating the flow of each relay signal for which the relay satellite performs signal relay processing. Specifically, a case will be described in which the relay satellite 200 realizes the simultaneous relay of signals shown below with the frequency arrangement shown in FIG.

(1)中継衛星200は、ビームエリア100内の同報送信局101からの同報信号Aを3つに複製し、ビームエリア400内の受信局401、ビームエリア402内の受信局403、ビームエリア404内の受信局405へ、それぞれ異なる遅延を与えた上で送信する。なお、遅延処理された同報信号Aを、それぞれ同報信号A0、A1、A2とする。   (1) The relay satellite 200 replicates the broadcast signal A from the broadcast transmission station 101 in the beam area 100 into three, the reception station 401 in the beam area 400, the reception station 403 in the beam area 402, the beam Transmission is performed after giving different delays to the receiving station 405 in the area 404. The broadcast signals A subjected to the delay processing are referred to as broadcast signals A0, A1, and A2, respectively.

(2)中継衛星200は、ビームエリア102内のユニキャスト送信局103からの信号Bを、ビームエリア402内の受信局403へ送信する。   (2) The relay satellite 200 transmits the signal B from the unicast transmitting station 103 in the beam area 102 to the receiving station 403 in the beam area 402.

(3)中継衛星200は、ビームエリア102内のユニキャスト送信局104からの信号Cを、ビームエリア404内の受信局405へ送信する。   (3) The relay satellite 200 transmits the signal C from the unicast transmission station 104 in the beam area 102 to the reception station 405 in the beam area 404.

(4)中継衛星200は、ビームエリア102内のユニキャスト送信局105からの信号Dを、ビームエリア400内の受信局401へ送信する。   (4) The relay satellite 200 transmits the signal D from the unicast transmitting station 105 in the beam area 102 to the receiving station 401 in the beam area 400.

なお、受信局401、403、405が、それぞれ同報信号Aと、信号D、B、Cのうち1つの信号を同時に受信する場合について説明するが、これに限定するものではない。例えば、同報信号Aを受信する受信局と、信号B、C、Dを受信する受信局は、同じ局である必要は無く、各ビームエリア内に別々に存在してもよい。   In addition, although the case where the receiving stations 401, 403, and 405 simultaneously receive the broadcast signal A and one of the signals D, B, and C will be described, the present invention is not limited to this. For example, the receiving station that receives the broadcast signal A and the receiving station that receives the signals B, C, and D do not need to be the same station, and may exist separately in each beam area.

また、ユニキャスト送信局103、104、105が、全て1つのビームエリア102に存在する場合について説明するが、これに限定するものではない。例えば、ユニキャスト送信局103、104、105が、それぞれ別々のビームエリアに存在してもよい。   Further, a case will be described in which unicast transmission stations 103, 104, and 105 are all present in one beam area 102, but the present invention is not limited to this. For example, the unicast transmission stations 103, 104, and 105 may exist in different beam areas.

また、図3に示すように、ここでは、衛星通信システムに割当てられたシステム帯域Bsを基準に、各信号帯域を表現している。すなわち、システム帯域Bsを1.0とした場合に、同報信号Aの帯域Bbは0.25、信号B、C、Dの帯域幅も0.25として表す。図3から明らかなように、本実施の形態では、中継衛星200が、遅延処理した同報信号A0、A1、A2を、それぞれ同一周波数上(f0)に配置することを特徴とする。 Also, as shown in FIG. 3, here, each signal band is expressed based on the system band Bs allocated to the satellite communication system. That is, when the system band Bs is 1.0, the band Bb of the broadcast signal A is represented as 0.25, and the bandwidths of the signals B, C, and D are represented as 0.25. As is apparent from FIG. 3, this embodiment is characterized in that the relay satellite 200 arranges the broadcast signals A0, A1, A2 subjected to delay processing on the same frequency (f 0 ).

ここで、従来の衛星通信システムにおいて信号中継処理を行ったときの各信号の周波数配置について簡単に説明する。図4は、従来の衛星通信システムの信号中継処理における各中継信号の流れを示す図である。従来の衛星通信システムでは、同一周波数による干渉を避けるため、同報信号Aを、f0、f1、f2と異なる周波数に配置していた。この場合、システム帯域1.0に対して、同報通信用に0.75(=0.25*3)の帯域が消費される。そのため、同報通信以外の他の通信には、余った僅かな帯域0.25(=1.0−0.75)を用いるしかなかった。例えば、図4に示すように、従来の衛星通信システムでは、余った帯域0.25を用いて、ユニキャスト送信局103から受信局403への信号Bの中継のみを実現できた。 Here, the frequency arrangement of each signal when signal relay processing is performed in a conventional satellite communication system will be briefly described. FIG. 4 is a diagram showing the flow of each relay signal in the signal relay processing of the conventional satellite communication system. In a conventional satellite communication system, the broadcast signal A is arranged at a frequency different from f 0 , f 1 , and f 2 in order to avoid interference due to the same frequency. In this case, a bandwidth of 0.75 (= 0.25 * 3) is consumed for broadcast communication with respect to the system bandwidth of 1.0. For this reason, the remaining bandwidth 0.25 (= 1.0-0.75) must be used for communications other than broadcast communications. For example, as shown in FIG. 4, in the conventional satellite communication system, only the relay of the signal B from the unicast transmitting station 103 to the receiving station 403 can be realized using the surplus bandwidth 0.25.

これに対して、本実施の形態では、図3に示すように、中継衛星200が、同報信号A0、A1、A2を、同一周波数上(f0)に配置するため、同報通信用には僅か0.25の帯域が消費されるだけであり、残った帯域0.75(=1.0−0.25)を同報通信以外の他の通信に使用できる。例えば、図3に示すように、中継衛星200は、余った帯域0.75を用いて、ユニキャスト送信局103から受信局403への信号Bの中継だけでなく、ユニキャスト送信局104から受信局405への信号Cの中継、およびユニキャスト送信局105から受信局401への信号Dの中継を実現することができる。これにより、周波数を有効に利用でき、システム容量の増加を実現することができる。 On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 3, the relay satellite 200 arranges the broadcast signals A0, A1, and A2 on the same frequency (f 0 ). Only 0.25 bandwidth is consumed, and the remaining bandwidth 0.75 (= 1.0-0.25) can be used for other communications other than broadcast communication. For example, as shown in FIG. 3, the relay satellite 200 receives not only the signal B from the unicast transmission station 103 to the reception station 403 but also the reception from the unicast transmission station 104 using the remaining bandwidth 0.75. The relay of the signal C to the station 405 and the relay of the signal D from the unicast transmitting station 105 to the receiving station 401 can be realized. As a result, the frequency can be used effectively and an increase in system capacity can be realized.

具体的に、M個のビームで利用できる総帯域をBs、同報信号の帯域をBbとした場合、従来の衛星通信システムで必要な帯域はM*Bbである。一方、本実施の形態で必要な帯域は、M*BbからBbに削減されるため、同報通信の周波数利用効率がM倍に改善される。これにより、M個のビームで利用可能な残帯域は、「Bs−M*Bb」から「Bs−Bb」に増加し、結果としてシステム容量を「(Bs−Bb)/(Bs−M*Bb)」倍に増加させることができる。   Specifically, assuming that the total bandwidth that can be used by M beams is Bs and the broadcast signal bandwidth is Bb, the bandwidth required in the conventional satellite communication system is M * Bb. On the other hand, since the bandwidth required in the present embodiment is reduced from M * Bb to Bb, the frequency utilization efficiency of broadcast communication is improved M times. As a result, the remaining bandwidth that can be used by the M beams increases from “Bs−M * Bb” to “Bs−Bb”. As a result, the system capacity is increased to “(Bs−Bb) / (Bs−M * Bb”. ) "Can be doubled.

中継衛星200における信号中継処理の動作について、まず、図1を用いて中継衛星200の受信側の動作について説明する。中継衛星200では、ビームエリア100からの同報送信局101から送信された同報信号Aを受信アンテナ部210−0で受信し、受信アンプ部220−0で増幅する。   Regarding the operation of signal relay processing in the relay satellite 200, first, the operation on the receiving side of the relay satellite 200 will be described with reference to FIG. In the relay satellite 200, the broadcast signal A transmitted from the broadcast transmission station 101 from the beam area 100 is received by the reception antenna unit 210-0 and amplified by the reception amplifier unit 220-0.

中継衛星200では、同報信号Aを受信アンプ部220−0で増幅後、受信Port0におけるBPF部230−0で帯域処理を行い、ミキサ部260−0へ出力する。ここで、受信ローカル信号生成部250では、原振生成部240からの原振信号に基づいて、後述する周波数変換処理を実現するための受信ローカル信号を生成し、ミキサ部260−0、260−1、260−2、…、260−(N−1)へ出力する。   In the relay satellite 200, the broadcast signal A is amplified by the reception amplifier unit 220-0, subjected to band processing by the BPF unit 230-0 at the reception Port 0, and output to the mixer unit 260-0. Here, the reception local signal generation unit 250 generates a reception local signal for realizing a frequency conversion process, which will be described later, based on the original vibration signal from the original vibration generation unit 240, and the mixer units 260-0 and 260-. 1, 260-2, ..., 260- (N-1).

ミキサ部260−0では、入力した同報信号Aと受信ローカル信号とを乗算し、乗算後の信号をLPF部270−0へ出力する。中継衛星200では、LPF部270−0で乗算後の信号を帯域処理することにより、同報信号Aを、無線周波数帯から中間周波数(IF)帯あるいはベースバンド帯に周波数変換し、また、同時にシステム帯域Bs=1.0で帯域制限された信号を得ることができる。   The mixer section 260-0 multiplies the input broadcast signal A and the received local signal, and outputs the multiplied signal to the LPF section 270-0. In the relay satellite 200, the broadcast signal A is frequency-converted from a radio frequency band to an intermediate frequency (IF) band or a baseband band by band-processing the signal after multiplication by the LPF unit 270-0, and at the same time A band-limited signal can be obtained with the system band Bs = 1.0.

つぎに、中継衛星200では、A/D変換部280−0で周波数変換後の同報信号Aをサンプリングし、分波回路部290−0へ出力する。ここで、入力される信号が中間周波数(IF)信号の場合、A/D変換部280−0は、IF信号をサンプリングする。また、入力される信号がベースバンド信号の場合、A/D変換部280−0は、同相(I)および直交(Q)の2式でベースバンド信号をサンプリングする。   Next, in the relay satellite 200, the broadcast signal A after frequency conversion is sampled by the A / D conversion unit 280-0 and output to the branching circuit unit 290-0. Here, when the input signal is an intermediate frequency (IF) signal, the A / D converter 280-0 samples the IF signal. In addition, when the input signal is a baseband signal, the A / D conversion unit 280-0 samples the baseband signal with two types of in-phase (I) and quadrature (Q).

なお、上記で説明した受信アンテナ部210−0からA/D変換部280−0までの構成をまとめて、便宜的に受信信号変換手段として表す。すなわち、中継衛星200は、N個の受信信号変換手段を備えているものとする。ただし、原振生成部240および受信ローカル信号生成部250は1つでよい。   The configuration from the reception antenna unit 210-0 to the A / D conversion unit 280-0 described above is collectively expressed as reception signal conversion means for convenience. That is, it is assumed that the relay satellite 200 includes N received signal conversion means. However, the number of the original vibration generation unit 240 and the reception local signal generation unit 250 is one.

分波回路部290−0は、A/D変換部280−0において帯域外の信号も含めてサンプリングされるため、4分波する過程で帯域幅0.25に制限された同報信号Aを抽出する。分波回路部290−0は、分波処理後の同報信号Aをディジタルスイッチマトリックス部300へ出力する。   The demultiplexing circuit unit 290-0 samples the signal including the out-of-band signal in the A / D conversion unit 280-0. Extract. The demultiplexing circuit unit 290-0 outputs the broadcast signal A after the demultiplexing process to the digital switch matrix unit 300.

なお、説明の都合上、分波の数(m)を4つとしているが、これに限定するものではない。分波の数は2以上の整数であれば、どのような値でもよい。但し、受信側のビームエリア(例えば、ビームエリア102)に複数の送信局が存在する場合、ビームエリア内に存在している送信局の数以上に分波できることが望ましい。図5は、分波の数(m)を4とした場合の、各分波回路部における分波特性の例を示す図である。横軸は周波数、縦軸は振幅を示す。分波回路部290−0、290−1、290−2、…、290−(N−1)は、各分波回路部に入力される信号スペクトラムを、図中の(1)〜(4)で示される4つの周波数特性で分波する。   For convenience of explanation, the number of demultiplexing (m) is four, but is not limited to this. The number of demultiplexing may be any value as long as it is an integer of 2 or more. However, when there are a plurality of transmitting stations in the beam area (for example, the beam area 102) on the receiving side, it is desirable to be able to demultiplex more than the number of transmitting stations existing in the beam area. FIG. 5 is a diagram illustrating an example of demultiplexing characteristics in each demultiplexing circuit unit when the number of demultiplexing (m) is four. The horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents amplitude. Demultiplexing circuit units 290-0, 290-1, 290-2,..., 290- (N-1) represent signal spectra input to the demultiplexing circuit units (1) to (4) in the figure. Is demultiplexed with the four frequency characteristics shown in FIG.

また、各分波回路部の周波数特性は、図5に示す特性に限定するものではない。各分波回路部に入力される信号スペクトラムを4つに分波できれば、図5に示す特性以外の特性で分波してもよい。但し、図5に示す特性で分波することにより、分波された元の信号を復元できるという効果がある。   Further, the frequency characteristics of each branching circuit unit are not limited to the characteristics shown in FIG. As long as the signal spectrum input to each demultiplexing circuit unit can be demultiplexed into four, it may be demultiplexed with characteristics other than those shown in FIG. However, by demultiplexing with the characteristics shown in FIG. 5, the original demultiplexed signal can be restored.

詳細には、図5に示すように、各分波回路部で使用されるフィルタの特性は、隣接するフィルタ間で特性がオーバーラップする設計とし、かつ、各フィルタの特性が交差する振幅は0.5、またオーバーラップ領域の各フィルタの周波数対振幅特性の総和は1となるフィルタ設計とする。さらに、図5に示す各フィルタの周波数対位相特性も不連続でなく、直線となる設計とすれば、例えば、広帯域信号が一旦4つに分解されても、後段の合波回路部320−0、320−1、320−2、…、320−(N’−1)による合波処理により、元の広帯域信号を復元することができる。このような性質により、中継衛星200では、中継可能な信号帯域幅は0.25未満とは限らず、帯域幅1.0までの範囲で多様な帯域幅の信号中継を実現することが可能である。   Specifically, as shown in FIG. 5, the characteristics of the filters used in each demultiplexing circuit unit are designed such that the characteristics overlap between adjacent filters, and the amplitude at which the characteristics of each filter intersect is zero. .5, and the filter design is such that the sum of the frequency vs. amplitude characteristics of each filter in the overlap region is 1. Furthermore, if the frequency vs. phase characteristic of each filter shown in FIG. 5 is not discontinuous and is designed to be a straight line, for example, even if the wideband signal is once decomposed into four, the subsequent multiplexing circuit unit 320-0 , 320-1, 320-2,..., 320- (N′−1) can restore the original wideband signal. Due to such properties, the relay satellite 200 does not necessarily have a signal bandwidth that can be relayed less than 0.25, and can implement signal relay of various bandwidths within a bandwidth up to 1.0. is there.

同報送信局101からの同報信号Aを受信した場合について説明したが、中継衛星200は、他のユニキャスト送信局からの信号を受信した場合も上記同様の処理を行う。中継衛星200では、ビームエリア102からのユニキャスト送信局103からの信号B、ユニキャスト送信局104からの信号C、およびユニキャスト送信局105からの信号Dを、受信アンテナ部210−2で受信し、受信アンプ部220−2で増幅する。なお、図示しないが、中継衛星200は、他の受信アンテナ部210−1、210−(N−1)等でも同様に他のビームエリアから複数の信号を受信し、後段の受信アンプ部で増幅する。   Although the case where the broadcast signal A is received from the broadcast transmission station 101 has been described, the relay satellite 200 performs the same process as described above even when a signal from another unicast transmission station is received. In the relay satellite 200, the reception antenna unit 210-2 receives the signal B from the unicast transmission station 103 from the beam area 102, the signal C from the unicast transmission station 104, and the signal D from the unicast transmission station 105. Then, the signal is amplified by the reception amplifier unit 220-2. Although not shown, the relay satellite 200 receives a plurality of signals from other beam areas in the same manner in the other receiving antenna units 210-1, 210- (N-1) and the like, and amplifies them in the receiving amplifier unit in the subsequent stage. To do.

中継衛星200では、受信アンプ部220−2が信号{B,C,D}を増幅後、受信Port2におけるBPF部230−2で帯域処理を行い、ミキサ部260−2へ出力する。ミキサ部260−2では、入力した信号{B,C,D}と受信ローカル信号とを乗算し、乗算後の信号をLPF部270−2へ出力する。中継衛星200では、LPF部270−2で乗算後の信号を帯域処理することにより、信号{B,C,D}を、無線周波数帯から中間周波数帯あるいはベースバンド帯に周波数変換し、また、同時にシステム帯域Bs=1.0で帯域制限された信号を得ることができる。図6は、受信Port2における信号分波例を示す図である。各ユニキャスト送信局から受信アンテナ部210−2で受信した信号を分波回路部290−2で分波するまでの流れを示すものである。図6(a)、(b)に示すように、BPF部230−2とLPF部270−2によるアナログフィルタでは、信号{B,C,D}が抽出され、隣接周波数帯に不要波が存在する場合は、不要波を除去する。   In relay satellite 200, reception amplifier section 220-2 amplifies signal {B, C, D}, performs band processing in BPF section 230-2 at reception Port 2, and outputs the result to mixer section 260-2. Mixer section 260-2 multiplies input signal {B, C, D} and the received local signal, and outputs the multiplied signal to LPF section 270-2. In the relay satellite 200, the signal {B, C, D} is frequency-converted from the radio frequency band to the intermediate frequency band or the baseband band by performing band processing on the signal after multiplication by the LPF unit 270-2, At the same time, a band-limited signal can be obtained with the system band Bs = 1.0. FIG. 6 is a diagram illustrating an example of signal demultiplexing at the reception port 2. It shows a flow until a signal received from each unicast transmitting station by the receiving antenna unit 210-2 is demultiplexed by the demultiplexing circuit unit 290-2. As shown in FIGS. 6A and 6B, in the analog filter by the BPF unit 230-2 and the LPF unit 270-2, the signal {B, C, D} is extracted, and there is an unnecessary wave in the adjacent frequency band. If so, remove unwanted waves.

つぎに、中継衛星200では、A/D変換部280−2で周波数変換後の信号{B,C,D}をサンプリングし、分波回路部290−2へ出力する。分波回路部290−2は、A/D変換部280−2でサンプリングされた図6(b)に示す信号{B,C,D}を、図6(c)の点線で示す4つのフィルタ特性により、帯域外の信号も含め、図6(d)に示す4つの信号に分解する。このようにして、分波回路部290−2は、図6(c)に示す信号{B,C,D}を、3つの信号B、C、Dに分解(分波)する。   Next, in relay satellite 200, signal {B, C, D} after frequency conversion is sampled by A / D conversion section 280-2 and output to branching circuit section 290-2. The demultiplexing circuit unit 290-2 uses the four filters indicated by the dotted lines in FIG. 6C for the signal {B, C, D} shown in FIG. 6B sampled by the A / D conversion unit 280-2. Depending on the characteristics, the signal is decomposed into four signals shown in FIG. In this way, the demultiplexing circuit unit 290-2 decomposes (demultiplexes) the signal {B, C, D} shown in FIG. 6C into three signals B, C, and D.

つぎに、ディジタルスイッチマトリックス部300におけるスイッチ処理について説明する。図7は、各信号に対するスイッチ処理から遅延処理および合波処理までの流れを示す図である。ディジタルスイッチマトリックス部300は、分波回路部290−0から出力される同報信号A、分波回路部290−2から出力される信号B、C、Dを入力とし、図7(a)に示すスイッチ処理を行う。   Next, switch processing in the digital switch matrix unit 300 will be described. FIG. 7 is a diagram showing a flow from switch processing to delay processing and multiplexing processing for each signal. The digital switch matrix unit 300 receives the broadcast signal A output from the demultiplexing circuit unit 290-0 and the signals B, C, and D output from the demultiplexing circuit unit 290-2 as shown in FIG. The switch processing shown is performed.

具体的には、ディジタルスイッチマトリックス部300は、同報信号Aをビームエリア400、402、404へ送信するため3つに複製し、図7(a)に示す送信Port{0、1、2}の各周波数0番に接続する。また、ディジタルスイッチマトリックス部300は、分波回路部290−2から出力された信号Bを図7(a)に示す送信Port1の周波数3番に、信号Cを図7(a)に示す送信Port2の周波数2番に、信号Dを図7(a)に示す送信Port0の周波数1番にそれぞれ接続する。   Specifically, the digital switch matrix unit 300 replicates the broadcast signal A into three for transmission to the beam areas 400, 402, and 404, and transmits the transmission ports {0, 1, 2} shown in FIG. Are connected to frequency 0. Further, the digital switch matrix unit 300 sets the signal B output from the demultiplexing circuit unit 290-2 to the frequency No. 3 of the transmission Port1 shown in FIG. 7A and the signal C to the transmission Port2 shown in FIG. The signal D is connected to the frequency No. 2 of the transmission port 0 shown in FIG.

つぎに、図2を用いて中継衛星200の送信側の動作について説明する。各遅延回路部310−0、310−1、310−2、…、310−(N’−1)は、m(ここではm=4)個の入力信号に対して、それぞれ時間遅延を与える。各時間遅延量は、図1に示す地上の制御局110からのコマンド信号によって任意に設定する。なお、設定を運用中に変更できる構成とすることにより、中継衛星200における信号処理の柔軟性を高めることができる。   Next, the operation on the transmission side of the relay satellite 200 will be described with reference to FIG. Each of the delay circuit units 310-0, 310-1, 310-2,..., 310- (N′−1) gives a time delay to m (here, m = 4) input signals. Each time delay amount is arbitrarily set by a command signal from the ground control station 110 shown in FIG. In addition, the flexibility of signal processing in the relay satellite 200 can be increased by adopting a configuration in which the setting can be changed during operation.

遅延回路部310−0、310−1、310−2、…、310−(N’−1)は、主に複製された同報信号Aに対して作用し、複製された同報信号Aに対して、それぞれ異なる時間遅延を与える。ここでは、遅延回路部310−0、310−1、310−2は、3つに複製された同報信号Aに対して3つの異なる時間遅延を与える。図8は、各遅延回路部において付与する遅延時間を示す図である。遅延回路部310−0は、同報信号Aに対して時間遅延τ(0,0)を与え、本遅延を与えた後の信号を同報信号A0として出力し、遅延回路部310−1は、同報信号Aに対して時間遅延τ(0,1)を与え、本遅延を与えた後の信号を同報信号A1として出力し、遅延回路部310−2は、同報信号Aに対して時間遅延τ(0,2)を与え、本遅延を与えた後の信号を同報信号A2として出力する。図8に示すように、各遅延時間τ(0,0)、τ(0,1)、τ(0,2)は異なる値とする。   The delay circuit units 310-0, 310-1, 310-2,..., 310- (N′−1) mainly act on the replicated broadcast signal A, and the replicated broadcast signal A On the other hand, different time delays are given. Here, the delay circuit units 310-0, 310-1, and 310-2 give three different time delays to the broadcast signal A replicated in three. FIG. 8 is a diagram showing the delay time provided in each delay circuit unit. The delay circuit unit 310-0 gives a time delay τ (0, 0) to the broadcast signal A, and outputs the signal after giving this delay as the broadcast signal A0. The delay circuit unit 310-1 Then, a time delay τ (0, 1) is given to the broadcast signal A, and the signal after this delay is given is output as the broadcast signal A1, and the delay circuit unit 310-2 The time delay τ (0, 2) is given, and the signal after giving this delay is outputted as the broadcast signal A2. As shown in FIG. 8, the delay times τ (0,0), τ (0,1), and τ (0,2) are different values.

なお、ここでは、同報信号は1つ(同報信号A)のみとしたが、これに限定するものではない。複数の同報信号を中継する場合、各遅延回路部において、それぞれの同報信号に対して同様に異なる遅延を与える。これにより、中継衛星200では、複数の同報信号についても対応可能となる。   Although only one broadcast signal (broadcast signal A) is shown here, the present invention is not limited to this. When a plurality of broadcast signals are relayed, different delays are similarly given to the respective broadcast signals in each delay circuit unit. As a result, the relay satellite 200 can handle a plurality of broadcast signals.

また、信号B、C、Dなどの同報信号以外の信号については、使用する周波数帯を変えていることから、各遅延回路部で遅延させる必要はなく、遅延時間ゼロで設定すればよい。図7(b)、(c)、(d)に各遅延回路部に関する処理を示す。信号B、C、Dは遅延させる必要が無いため、時間遅延を点線で表記しているが、同報信号Aと同様、それぞれに遅延を与えてもよい。   In addition, since signals other than the broadcast signal such as signals B, C, and D are used in different frequency bands, it is not necessary to delay them by each delay circuit unit, and the delay time may be set to zero. FIGS. 7B, 7C, and 7D show processing relating to each delay circuit unit. Since the signals B, C, and D do not need to be delayed, the time delay is indicated by a dotted line. However, like the broadcast signal A, each signal may be delayed.

つぎに、合波回路部320−0、320−1、320−2、…、320−(N’−1)の動作について説明する。合波回路部320−0、320−1、320−2、…、320−(N’−1)は、それぞれ4つの入力信号を、0.25の周波数間隔に並べて合成する。また、各合波回路部は、合波後の信号の周波数対位相特性が、前述の分波回路部と同様、直線となる回路設計とする。ここでは、合波回路部320−0が、信号A0と信号Dを図7(e)に示す周波数配置で合波し、合波回路部320−1が、信号A1と信号Bを図7(f)に示す周波数配置で合波し、合波回路部320−2が、信号A2と信号Cを図7(g)に示す周波数配置で合波する。   Next, the operation of the multiplexing circuit units 320-0, 320-1, 320-2, ..., 320- (N'-1) will be described. The multiplexing circuit units 320-0, 320-1, 320-2,..., 320- (N′−1) each synthesize four input signals by arranging them at a frequency interval of 0.25. In addition, each multiplexing circuit unit has a circuit design in which the frequency-to-phase characteristic of the combined signal is a straight line, similar to the above-described demultiplexing circuit unit. Here, the combining circuit unit 320-0 combines the signal A0 and the signal D with the frequency arrangement shown in FIG. 7E, and the combining circuit unit 320-1 displays the signal A1 and the signal B in FIG. The signals are combined in the frequency arrangement shown in f), and the multiplexing circuit unit 320-2 combines the signal A2 and the signal C in the frequency arrangement shown in FIG.

なお、これらの合波処理あるいは分波処理に関しては、例えば、「”フレキシブル衛星中継器用分波/合波方式の検討”,電子情報通信学会 2011年総合大会 B−3−3,2011年3月」や「”衛星搭載用再生/非再生中継器に適した分波/合波方式の検討”,電子情報通信学会 2011年総合大会 B−3−10,2011年9月」の文献に記載された2分波/2合波を基本とするツリー型のフィルタバンク方式で実現することができる。   As for these multiplexing processing or demultiplexing processing, for example, “" Examination of demultiplexing / multiplexing method for flexible satellite repeater ”, IEICE General Conference 2011 B-3-3, March 2011 "" Study of demultiplexing / combining system suitable for regenerative / non-regenerative repeater for satellite installation ", IEICE 2011 General Conference B-3-10, September 2011. Further, it can be realized by a tree-type filter bank system based on half-division / two-way multiplexing.

つぎに、中継衛星200では、D/A変換部330−0において合波回路部320−0で同報信号A0と信号Dを合波した信号をディジタル信号からアナログ信号へ変換し、LPF部340−0が帯域処理後、ミキサ部360−0へ出力する。ここで、送信ローカル信号生成部350では、原振生成部240からの原振信号に基づいて、後述する周波数変換処理を実現するための送信ローカル信号を生成し、ミキサ部360−0、360−1、360−2、…、360−(N’−1)へ出力する。   Next, in the relay satellite 200, a signal obtained by combining the broadcast signal A0 and the signal D in the combining circuit unit 320-0 in the D / A conversion unit 330-0 is converted from a digital signal to an analog signal, and the LPF unit 340 is converted. -0 outputs to the mixer unit 360-0 after band processing. Here, the transmission local signal generation unit 350 generates a transmission local signal for realizing a frequency conversion process to be described later based on the original vibration signal from the original vibration generation unit 240, and the mixer units 360-0 and 360-. 1, 360-2,..., 360-(N′−1).

ミキサ部360−0では、同報信号A0と信号Dとを合波した信号と、送信ローカル信号と、を乗算し、乗算後の信号をBPF部370−0へ出力する。中継衛星200では、BPF部370−0で乗算後の信号を帯域処理することにより無線周波数帯の信号へ変換し、無線周波数帯に変換された信号を送信アンプ部380−0経由で送信アンテナ部390−0からビームエリア400に向けて送信する。   The mixer unit 360-0 multiplies the signal obtained by combining the broadcast signal A0 and the signal D and the transmission local signal, and outputs the multiplied signal to the BPF unit 370-0. In the relay satellite 200, the signal after multiplication by the BPF unit 370-0 is band-processed to convert the signal into a radio frequency band signal, and the signal converted into the radio frequency band is transmitted via the transmission amplifier unit 380-0. Transmission from 390-0 toward the beam area 400 is performed.

同様に、中継衛星200では、合波回路部320−1で同報信号A1と信号Bを合波した信号を、D/A変換部330−1、LPF部340−1、ミキサ部360−1、BPF部370−1を経由して無線周波数帯に変換後、送信アンプ部380−1を経由して送信アンテナ部390−1からビームエリア402に向けて送信する。   Similarly, in the relay satellite 200, a signal obtained by combining the broadcast signal A1 and the signal B by the combining circuit unit 320-1 is converted into a D / A conversion unit 330-1, an LPF unit 340-1, and a mixer unit 360-1. Then, after conversion to the radio frequency band via the BPF unit 370-1, the transmission is performed from the transmission antenna unit 390-1 toward the beam area 402 via the transmission amplifier unit 380-1.

また、中継衛星200では、合波回路部320−2で同報信号A2と信号Cを合波した信号を、D/A変換部330−2、LPF部340−2、ミキサ部360−2、BPF部370−2を経由して無線周波数帯に変換後、送信アンプ部380−2を経由して送信アンテナ部390−2からビームエリア404に向けて送信する。   In the relay satellite 200, a signal obtained by combining the broadcast signal A2 and the signal C by the combining circuit unit 320-2 is converted into a D / A conversion unit 330-2, an LPF unit 340-2, a mixer unit 360-2, After conversion to the radio frequency band via the BPF unit 370-2, transmission is performed from the transmission antenna unit 390-2 toward the beam area 404 via the transmission amplifier unit 380-2.

なお、上記で説明したD/A変換部330−0から送信アンテナ部390−0までの構成をまとめて、便宜的に送信手段として表す。すなわち、中継衛星200は、N’個の送信手段を備えているものとする。ただし、送信ローカル信号生成部350は1つでよい。   Note that the configurations from the D / A conversion unit 330-0 to the transmission antenna unit 390-0 described above are collectively expressed as transmission means for convenience. That is, it is assumed that the relay satellite 200 includes N ′ number of transmission units. However, one transmission local signal generation unit 350 is sufficient.

また、説明の都合上、合波の数を4つとしているが、合波の数はこれに限定するものではない。2以上の整数であれば、どのような値でもよい。   Further, for convenience of explanation, the number of multiplexing is four, but the number of multiplexing is not limited to this. Any value may be used as long as it is an integer of 2 or more.

このように、中継衛星200では、同報信号Aを3つのビームエリアに中継する際、それぞれ異なる時間遅延を与えた上で、図3に示す同一周波数(f0)で送信する。これにより、従来と比較して、周波数の利用効率を高めることができる。 As described above, when relaying the broadcast signal A to the three beam areas, the relay satellite 200 transmits the same frequency (f 0 ) shown in FIG. 3 after giving different time delays. Thereby, the use efficiency of the frequency can be enhanced as compared with the conventional case.

ここで、3つのビームエリア400、402、404が隣接する場合、一般に、隣接するビームエリア向けの同報信号Aが、自ビームエリア向けの同報信号Aに対して、干渉源となるため、通信品質の低下を招くことになる。しかしながら、中継衛星200において上述の時間遅延を与えることにより、受信局では、逆に隣接するビームエリア向けの同報信号Aを、自ビームエリア向けの同報信号Aに合成し、通信品質の向上、および衛星の送信電力低減効果を実現することができる。   When the three beam areas 400, 402, and 404 are adjacent to each other, generally, the broadcast signal A for the adjacent beam area becomes an interference source with respect to the broadcast signal A for the own beam area. Communication quality will be degraded. However, by giving the above-mentioned time delay in the relay satellite 200, the receiving station conversely combines the broadcast signal A for the adjacent beam area with the broadcast signal A for the own beam area, thereby improving the communication quality. , And the transmission power reduction effect of the satellite can be realized.

つづいて、中継衛星200からの信号を受信する受信局の構成について説明する。図9は、受信局の構成例を示す図である。ここでは、一例として、同報信号Aがスペクトラム拡散信号の場合について説明する。また、受信局403について説明するが、受信局401、405も受信局403と同様の構成とする。   Next, the configuration of the receiving station that receives a signal from the relay satellite 200 will be described. FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of a receiving station. Here, the case where the broadcast signal A is a spread spectrum signal will be described as an example. Although the receiving station 403 will be described, the receiving stations 401 and 405 have the same configuration as the receiving station 403.

受信局403は、中継衛星200からの信号を受信する受信アンテナ部500と、受信した信号を増幅する受信アンプ部501と、フィルタを用いて不必要な周波数帯を除去するバンドパスフィルタ(BPF)部502と、受信ローカル信号を生成する受信ローカル信号生成部503と、ミキサ部504と、フィルタを用いて不必要な周波数帯を除去するローパスフィルタ(LPF)部505と、アナログ信号をディジタル信号に変換するアナログ/ディジタル(A/D)変換部506と、入力した信号を複数の信号に分波する分波回路部507と、ユニキャスト信号を復調するユニキャスト用復調部508、509と、同報信号を復調する同報信号用復調部510と、を備える。また、同報信号用復調部510は、相互相関データ系列を得る相互相関部511と、相互相関データ系列から相互相関ベクトルの数、各ベクトルの到来時刻、各ベクトル位相角を検出するベクトル位相検出部512と、ベクトルの数、ベクトルの到来時刻、およびベクトル位相角の各情報を用いて、相互相関データ系列の各相関ベクトルをベクトル合成する合成部513と、同期検波あるいは遅延検波を行いデータ復調する検波部514と、を備える。   The receiving station 403 includes a receiving antenna unit 500 that receives a signal from the relay satellite 200, a receiving amplifier unit 501 that amplifies the received signal, and a bandpass filter (BPF) that removes unnecessary frequency bands using a filter. Unit 502, reception local signal generation unit 503 for generating a reception local signal, mixer unit 504, low-pass filter (LPF) unit 505 for removing unnecessary frequency bands using a filter, and converting an analog signal into a digital signal An analog / digital (A / D) conversion unit 506 for converting, a demultiplexing circuit unit 507 for demultiplexing an input signal into a plurality of signals, and unicast demodulation units 508 and 509 for demodulating a unicast signal, A broadcast signal demodulator 510 that demodulates the broadcast signal. The broadcast signal demodulator 510 also includes a cross-correlator 511 that obtains a cross-correlation data sequence, and a vector phase detection that detects the number of cross-correlation vectors, the arrival time of each vector, and each vector phase angle from the cross-correlation data sequence. 512, a synthesis unit 513 that vector-synthesizes each correlation vector of the cross-correlation data sequence using each information of the number of vectors, vector arrival time, and vector phase angle, and data demodulation by performing synchronous detection or delay detection And a detector 514 for performing the operation.

図10は、合成部の構成例を示す図である。合成部513は、相互相関データを指定された遅延時間だけ遅延させる遅延部600、601と、遅延処理後の相互相関データを移相させるための移相部610、611と、相互相関データおよび移相後の信号を加算する加算部620と、加算後の相互相関データ系列からベクトル合成後の相関ピーク値を抽出するラッチ部630と、を備える。   FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of the synthesis unit. The synthesizing unit 513 includes delay units 600 and 601 that delay the cross-correlation data by a designated delay time, phase shift units 610 and 611 that shift the cross-correlation data after the delay process, cross-correlation data and the shift An addition unit 620 that adds the signals after the phase and a latch unit 630 that extracts a correlation peak value after vector synthesis from the cross-correlation data series after the addition.

具体的に、受信局403を用いて受信処理の動作を説明する。ビームエリア402内に存在する受信局403は、受信アンテナ部500で同報信号A1と信号Bとを合波した信号{A1,B}を受信し、受信アンプ部501で増幅する。受信局403では、増幅された信号{A1,B}をBPF部502で帯域処理し、ミキサ部504において帯域処理後の信号と受信ローカル信号とを乗算し、LPF部505でさらに帯域処理をすることにより、信号{A1,B}の周波数を、無線周波数帯から中間周波数あるいはベースバンドに変換する。そして、A/D変換部506が、周波数変換後の信号{A1,B}をサンプリングし、分波回路部507が、信号{A1,B}から同報信号A1、信号Bの各信号を分波する。   Specifically, the operation of the reception process using the reception station 403 will be described. The receiving station 403 existing in the beam area 402 receives the signal {A1, B} obtained by combining the broadcast signal A1 and the signal B by the receiving antenna unit 500, and amplifies the signal by the receiving amplifier unit 501. In the receiving station 403, the amplified signal {A1, B} is subjected to band processing by the BPF unit 502, the signal after band processing is multiplied by the received local signal in the mixer unit 504, and further band processing is performed in the LPF unit 505. Thus, the frequency of the signal {A1, B} is converted from the radio frequency band to the intermediate frequency or baseband. Then, the A / D conversion unit 506 samples the signal {A1, B} after the frequency conversion, and the demultiplexing circuit unit 507 separates the broadcast signal A1 and the signal B from the signal {A1, B}. To wave.

なお、干渉源となる隣接するビームエリア向けの信号も受信していた場合、受信局403では、この隣接するビームエリア向けの信号についても信号{A1,B}とあわせて上述の受信処理を行う。   If a signal for an adjacent beam area that is an interference source is also received, the reception station 403 performs the above-described reception processing on the signal for the adjacent beam area together with the signal {A1, B}. .

ユニキャスト用復調部508は、分波回路部507で分波された信号Bを復調する。信号Bは、図3から明らかなように、隣接するビームエリア向けの信号から同一周波数干渉を受けないため、一般的な復調方法で、データ復調を実現することができる。一方、同報信号用復調部510は、自ビームエリア向けの信号A1だけでなく、隣接するビームエリア向けの同一周波数の信号A0、A2も用いた復調を行う。   The unicast demodulation unit 508 demodulates the signal B demultiplexed by the demultiplexing circuit unit 507. As apparent from FIG. 3, the signal B is not subject to the same frequency interference from the signal for the adjacent beam area, so that data demodulation can be realized by a general demodulation method. On the other hand, the broadcast signal demodulation unit 510 performs demodulation using not only the signal A1 for the own beam area but also the signals A0 and A2 of the same frequency for the adjacent beam areas.

具体的に、同報信号用復調部510における復調処理について詳細に説明する。まず、前提として、制御局110が、中継衛星200の遅延回路部310−0〜310−(N’−1)に設定した各遅延量情報を、各受信局401、403、405にも通知しているものとする。同様に、制御局110は、各ビームエリアにおいて、隣接ビームエリアから到来し得る同報信号の数を、各受信局401、403、405に通知する。   Specifically, the demodulation processing in the broadcast signal demodulation unit 510 will be described in detail. First, as a premise, the control station 110 notifies each receiving station 401, 403, 405 of the delay amount information set in the delay circuit units 310-0 to 310- (N′−1) of the relay satellite 200. It shall be. Similarly, the control station 110 notifies the receiving stations 401, 403, and 405 of the number of broadcast signals that can arrive from adjacent beam areas in each beam area.

同報信号用復調部510では、相互相関部511において逆拡散処理を開始する。相互相関部511は、同報信号Aの拡散系列と同じ系列を用いた相互相関処理を、拡散用チップレートの数倍以上のサンプリング速度で行う(スライディング相関を行う)。   In broadcast signal demodulator 510, cross-correlator 511 starts despreading processing. The cross-correlation unit 511 performs cross-correlation processing using the same sequence as the spread sequence of the broadcast signal A at a sampling speed several times the chip rate for spreading (performs sliding correlation).

図11は、各アンテナのビームパターンと受信局403の位置を示す図である。ビームパターン701は、送信アンテナ部390−1から送信されたビームエリア402向けのビームパターンであり、ビームパターン702は、送信アンテナ部390−0から送信されたビームエリア400向けのビームパターンであり、ビームパターン703は、送信アンテナ部390−2から送信されたビームエリア404向けのビームパターンである。また、例えば、ビームエリア402向けのビームエリアについて、ビームパターン701によるアンテナ利得をY[dBi]としたときの各地点における他のビームパターンによるアンテナ利得の大きさを示す。   FIG. 11 is a diagram illustrating the beam pattern of each antenna and the position of the receiving station 403. The beam pattern 701 is a beam pattern for the beam area 402 transmitted from the transmission antenna unit 390-1, and the beam pattern 702 is a beam pattern for the beam area 400 transmitted from the transmission antenna unit 390-0. The beam pattern 703 is a beam pattern for the beam area 404 transmitted from the transmission antenna unit 390-2. Further, for example, regarding the beam area for the beam area 402, the magnitude of the antenna gain by other beam patterns at each point when the antenna gain by the beam pattern 701 is Y [dBi] is shown.

また、図12は、ビームエリア402内に存在する受信局403が相互相関を行った場合の例を示す図である。図12(a)は相互相関ベクトル特性を示し、図12(b)は相互相関電力特性を示す。受信局403では、同報信号Aの拡散系列と同じ系列を用いた相互相関処理を行うと、自ビームエリア宛の同報信号A1との相関値である相互相関ベクトルC1が得られる(図12(a))。同時に、ビームエリア400に送信された同報信号A0との相関値である相互相関ベクトルC0、ビームエリア404に送信された同報信号A2との相関値である相互相関ベクトルC2も、図12(a)、(b)に示すように、ベクトルC1よりも小さい相関電力ではあるが、時間的に分離されて得られる。この時間分離は、中継衛星200で与えた遅延差(τ(0,0)、τ(0,1)、τ(0,2))によって得られるものであり、3つの相関ベクトルの各時間差は、ベクトルC1とベクトルC0との間で「τ(0,1)−τ(0,0)」となり、ベクトルC1とベクトルC2との間で「τ(0,2)−τ(0,1)」となる。   FIG. 12 is a diagram illustrating an example when the receiving station 403 existing in the beam area 402 performs cross-correlation. 12A shows the cross-correlation vector characteristic, and FIG. 12B shows the cross-correlation power characteristic. When the receiving station 403 performs cross-correlation processing using the same sequence as the spread sequence of the broadcast signal A, a cross-correlation vector C1 that is a correlation value with the broadcast signal A1 addressed to the own beam area is obtained (FIG. 12). (A)). At the same time, a cross-correlation vector C0 that is a correlation value with the broadcast signal A0 transmitted to the beam area 400 and a cross-correlation vector C2 that is a correlation value with the broadcast signal A2 transmitted to the beam area 404 are also shown in FIG. As shown in a) and (b), although the correlation power is smaller than that of the vector C1, it is obtained by being temporally separated. This time separation is obtained by the delay difference (τ (0,0), τ (0,1), τ (0,2)) given by the relay satellite 200, and each time difference of the three correlation vectors is , “Τ (0,1) −τ (0,0)” between the vector C1 and the vector C0, and “τ (0,2) −τ (0,1)” between the vector C1 and the vector C2. "

ベクトル位相検出部512は、相互相関部511で得られた相互相関データ系列(図12(a))から、図12(a)に示す相互相関ベクトルの数、各ベクトルの到来時刻、および各ベクトル位相角を検出し、合成部513に通知する。   The vector phase detector 512 determines the number of cross-correlation vectors shown in FIG. 12A, the arrival time of each vector, and each vector from the cross-correlation data series (FIG. 12A) obtained by the cross-correlator 511. The phase angle is detected and notified to the synthesis unit 513.

なお、ベクトル位相検出部512は、ベクトルの到来時刻やベクトル位相角検出の際に、制御局110からの情報を用いてもよい。具体的には、中継衛星200の遅延回路部310−0〜310−2に設定した各遅延量、および隣接ビームエリアから到来し得る同報信号の数(ここでは3つ)の各情報であり、これらの情報を用いることで、これらの情報を用いずに検出する場合と比較して、より正確なベクトルの数、ベクトルの到来時刻、およびベクトル位相角を検出することができる。   Note that the vector phase detector 512 may use information from the control station 110 when detecting the arrival time of the vector and the vector phase angle. Specifically, each information of each delay amount set in the delay circuit units 310-0 to 310-2 of the relay satellite 200 and the number of broadcast signals that can arrive from the adjacent beam area (here, three). By using these pieces of information, the number of vectors, the arrival time of the vectors, and the vector phase angle can be detected more accurately than in the case of detecting without using these pieces of information.

合成部513は、ベクトル位相検出部512で検出したベクトルの数、ベクトルの到来時刻、およびベクトル位相角の各情報を用いて、相互相関部511から出力される相互相関データ系列の各相互相関ベクトルをベクトル合成して出力する。   The synthesizing unit 513 uses each information of the number of vectors detected by the vector phase detecting unit 512, the arrival time of the vector, and the vector phase angle, and each cross correlation vector of the cross correlation data series output from the cross correlation unit 511. Are combined and output.

合成部513の動作例について、図10を用いて説明する。相互相関データ系列は、遅延部600、601に入力される。遅延部600は、最初に到来した1番目のパスのベクトルを、3番目のパスの到来時刻に合わせる時間遅延制御を行う。具体的には、ベクトル位相検出部512が検出したベクトルの時間差情報をもとに、ベクトル位相検出部512が、1番目のパスの遅延量「τ(0,2)−τ(0,0)」を遅延部600に与える。同様に、遅延部601は、2番目のパスのベクトルを、3番目のパスの到来時刻に合わせる時間遅延制御を行う。具体的には、ベクトル位相検出部512が検出したベクトルの時間差情報をもとに、ベクトル位相検出部512が、2番目のパスの遅延量「τ(0,2)−τ(0,1)」を、遅延部601に与える。   An operation example of the combining unit 513 will be described with reference to FIG. The cross correlation data series is input to the delay units 600 and 601. The delay unit 600 performs time delay control to match the first path vector that arrives first with the arrival time of the third path. Specifically, based on the time difference information of the vector detected by the vector phase detection unit 512, the vector phase detection unit 512 performs the delay amount “τ (0,2) −τ (0,0) of the first path. To the delay unit 600. Similarly, the delay unit 601 performs time delay control for matching the second path vector to the arrival time of the third path. Specifically, based on the time difference information of the vector detected by the vector phase detection unit 512, the vector phase detection unit 512 determines the delay amount “τ (0,2) −τ (0,1) of the second path. Is provided to the delay unit 601.

このように3分岐した相互相関データ系列の各遅延制御処理により、3つの相関ベクトルの位置を、3番目のパスのベクトル位置に全て揃えることができる。但し、各相関ベクトル位相角は揃っていないため、さらに、以下の処理によりベクトル位相角を揃える。   In this way, by the delay control processing of the cross-correlation data series branched into three, the positions of the three correlation vectors can be all aligned with the vector positions of the third path. However, since the correlation vector phase angles are not aligned, the vector phase angles are further aligned by the following processing.

移相部610は、最初に到来した1番目のパスのベクトル位相角を、3番目のパスのベクトル位相角に合わせる。具体的には、ベクトル位相検出部512が検出したベクトル位相角情報をもとに、ベクトル位相検出部512が、1番目のパスの移相量を移相部610に与える。同様に、移相部611は、2番目のパスのベクトル位相角を、3番目のパスのベクトル位相角に合わせる。具体的には、ベクトル位相検出部512が、2番目のパスの移相量を移相部611に与える。   The phase shift unit 610 matches the vector phase angle of the first path that arrives first with the vector phase angle of the third path. Specifically, based on the vector phase angle information detected by the vector phase detection unit 512, the vector phase detection unit 512 gives the phase shift amount of the first path to the phase shift unit 610. Similarly, the phase shifter 611 matches the vector phase angle of the second path with the vector phase angle of the third path. Specifically, the vector phase detection unit 512 gives the phase shift amount of the second path to the phase shift unit 611.

このようなベクトル移相制御を行うことで、3分岐した相互相関データ系列のベクトル位相角も、3番目のパスのベクトル位置に全て揃えることができる。   By performing such vector phase shift control, the vector phase angles of the three-correlated cross-correlation data series can all be aligned with the vector position of the third path.

加算部620は、上述の時間遅延制御と移相制御が施された3つの相互相関データ系列を加算し、ラッチ部630は、ベクトル位相検出部512で検出したベクトルの到来時刻に基づいて、加算後の相互相関データ系列から、ベクトル合成後の相関ピーク値を抽出する。   Adder 620 adds the three cross-correlation data sequences subjected to the above-described time delay control and phase shift control, and latch 630 adds based on the arrival time of the vector detected by vector phase detector 512. A correlation peak value after vector synthesis is extracted from the subsequent cross-correlation data series.

なお、ここでは、ビームエリア402に存在する受信局403の同報信号復調処理について説明したが、ビームエリア400に存在する受信局401の同報信号復調処理、ビームエリア404に存在する受信局405の同報信号復調処理も同様にして実現できる。この場合、ビームエリア400に存在する受信局401では、自ビームエリア向けの相関ベクトルC0が、ビームエリア404に存在する受信局405では、自ビームエリア向けの相関ベクトルC2が、それぞれ最も高い相関電力を示すことになる。   Here, the broadcast signal demodulation processing of the receiving station 403 existing in the beam area 402 has been described. However, the broadcast signal demodulation processing of the receiving station 401 existing in the beam area 400 and the receiving station 405 existing in the beam area 404 are described. The broadcast signal demodulation process can be realized in the same manner. In this case, at the receiving station 401 existing in the beam area 400, the correlation vector C0 for the own beam area is the highest, and at the receiving station 405 existing in the beam area 404, the correlation vector C2 for the own beam area is the highest correlation power. Will be shown.

図13は、合成部から出力される合成後の信号ベクトルを示す図である。以上の処理により、合成部513から出力される合成後の信号ベクトルは、図13に示すように揃うため、信号レベルの減少のない信号を得ることができる。   FIG. 13 is a diagram illustrating a combined signal vector output from the combining unit. As a result of the above processing, the combined signal vectors output from the combining unit 513 are aligned as shown in FIG. 13, so that a signal without a decrease in signal level can be obtained.

後段の検波部514は、合成部513から拡散コード周期(L[μ秒])で出力される上記合成後の信号ベクトルを入力として、同期検波、あるいは遅延検波を行い、データを復調する。   The downstream detection unit 514 receives the combined signal vector output from the combining unit 513 in the spreading code period (L [μsec]) as input, performs synchronous detection or delay detection, and demodulates the data.

このように、上記中継衛星200の各同報信号に対する遅延制御と、受信局403の各信号処理により、衛星通信システムでは、各受信局において、自ビームエリア宛の同報信号だけでなく、同一周波数で隣接するビームエリアから到来する同報信号も合成した上で、同報信号を復調するため、周波数の有効利用(図4→図3)とともに、同報通信に対する良好な通信品質を実現することができる。さらに、同一周波数で隣接するビームエリアから到来する同報信号を合成することにより、合成しない場合と比較して、中継衛星200から送信する同報信号A0、A1、A2の電力を、必要最低限の通信品質レベルまで下げることができる。これにより、中継衛星200の低消費電力化を実現することもできる。なお、同一周波数で隣接するビームエリアから到来する同報信号をそれぞれ分離し、同報通信の品質が、隣接するビームエリアからの信号を合成しなくても十分確保される場合、各受信局では、合成処理を省略することも可能である。   Thus, by the delay control for each broadcast signal of the relay satellite 200 and each signal processing of the receiving station 403, in the satellite communication system, not only the broadcast signal addressed to the own beam area but also the same in each receiving station. In order to demodulate the broadcast signal after synthesizing the broadcast signal arriving from the adjacent beam area by frequency, it realizes good communication quality for broadcast communication with effective use of frequency (Fig. 4 → Fig. 3) be able to. Further, by synthesizing broadcast signals arriving from adjacent beam areas at the same frequency, the power of the broadcast signals A0, A1, A2 transmitted from the relay satellite 200 is reduced to the minimum necessary as compared with the case of not synthesizing. Can be reduced to the communication quality level. Thereby, low power consumption of the relay satellite 200 can also be realized. In addition, if each broadcast signal arriving from adjacent beam areas at the same frequency is separated and the quality of the broadcast communication is sufficiently secured without combining signals from adjacent beam areas, each receiving station It is also possible to omit the synthesis process.

なお、各受信局は、上記相関電力情報を用いて、自局の位置を推定することもできる。例えば、受信局403が、図11に示すアンテナパターンの条件下、(1)の位置で同報信号{A0,A1,A2}を受信する場合、図12(b)に示すように、自ビームエリア向けの同報信号A1から得られる相関電力P1は、隣接するビームエリアから受信される相関電力P0、P2よりb[dB]高くなり、相関電力P0、P2はいずれもb[dB]低いレベルとなる。つぎに、受信局403が図11の(1)の位置から(2)の位置に移動すると、自ビームエリア向けの同報信号A1から得られる相関電力P1、および隣接ビームエリア404向けの同報信号A2から得られる相関電力P2が減少する一方、隣接ビームエリア400向けの同報信号A0から得られる相関電力P0が増加する(図12(c))。さらに、受信局403がビームエリア400とビームエリア402の境界である図11の(3)の位置に移動すると、さらに、相関電力P1、相関電力P2が減少する一方、相関電力P0が増加する(図12(d))。この場合、図12(d)に示すように、相関電力P0、P1はa[dB]低いレベルとなり、相関電力P2はc[dB]低いレベルとなる。このように受信局がどの位置に移動しても、相関電力P0、P1、P2のいずれかの電力は保持されるため、安定した同報通信を実現できることは明らかである。さらに、この各相関電力情報を用いて、受信局の位置を推定することもできる。   Each receiving station can also estimate the position of its own station using the correlation power information. For example, when the receiving station 403 receives the broadcast signal {A0, A1, A2} at the position (1) under the condition of the antenna pattern shown in FIG. 11, as shown in FIG. The correlation power P1 obtained from the broadcast signal A1 for the area is b [dB] higher than the correlation powers P0 and P2 received from the adjacent beam areas, and the correlation powers P0 and P2 are both b [dB] lower levels. It becomes. Next, when the receiving station 403 moves from the position (1) in FIG. 11 to the position (2), the correlation power P1 obtained from the broadcast signal A1 for the own beam area and the broadcast for the adjacent beam area 404 are transmitted. While the correlation power P2 obtained from the signal A2 decreases, the correlation power P0 obtained from the broadcast signal A0 for the adjacent beam area 400 increases (FIG. 12 (c)). Further, when the receiving station 403 moves to the position of (3) in FIG. 11 which is the boundary between the beam area 400 and the beam area 402, the correlation power P1 and the correlation power P2 further decrease, while the correlation power P0 increases ( FIG. 12 (d)). In this case, as shown in FIG. 12 (d), the correlation powers P0 and P1 are at a level lower by a [dB], and the correlation power P2 is at a level lower by c [dB]. Thus, even if the receiving station moves to any position, any one of the correlation powers P0, P1, and P2 is maintained, so that it is clear that stable broadcast communication can be realized. Furthermore, the position of the receiving station can be estimated using each piece of correlation power information.

本実施の形態では、図12(b)に示す各相関電力が得られた場合、自局はビームエリア402の中央に、図12(d)に示す各相関電力が得られた場合、自局はビームエリア402とビームエリア404の境界に位置するといえる。このように各相関電力P0、P1、P2の各相関電力情報から自局の位置を推定することができる。なお、相関電力だけでなく、各相関値のタイミング情報も併用してもよい。   In the present embodiment, when each correlation power shown in FIG. 12B is obtained, the own station is in the center of the beam area 402, and when each correlation power shown in FIG. Can be said to be located at the boundary between the beam area 402 and the beam area 404. Thus, the position of the own station can be estimated from the correlation power information of each correlation power P0, P1, and P2. Not only the correlation power but also the timing information of each correlation value may be used together.

なお、相関電力P0、P1、P2の発生タイミングは、衛星で与えた各時間遅延が支配的ではあるが、厳密には、受信局の位置によって若干変動する。相関電力だけでなく、この変動情報も用いることで、自局の位置を推定してもよい。   The generation timing of the correlation powers P0, P1, and P2 is dominated by each time delay given by the satellite, but strictly speaking, varies slightly depending on the position of the receiving station. The position of the own station may be estimated by using not only the correlation power but also the fluctuation information.

ところで、本実施の形態では、1次元的に表現しているが、実際は、東西南北で2次元的に割当てられた各隣接ビームエリアからの同報信号を用いて、自局の位置を同報信号用復調部510で検出することができる。これにより、従来の複数の衛星を用いたGPSシステムと異なり、1つの中継衛星200を用いて位置推定を実現できるため、システムのコストを抑えることができる。   By the way, in the present embodiment, although it is expressed one-dimensionally, in reality, the position of the own station is broadcast using broadcast signals from adjacent beam areas allocated two-dimensionally in the east, west, north, and south directions. It can be detected by the signal demodulator 510. Thereby, unlike the conventional GPS system using a plurality of satellites, the position estimation can be realized using one relay satellite 200, so that the cost of the system can be suppressed.

また、応用例として、受信局は、GPSシステムでは3つの衛星からの信号を用いて自局の位置を推定していたが、2つのGPS衛星と本衛星(中継衛星200)の組合せで自局の位置を推定してもよい。2つのGPS衛星を用いる場合、自局の位置は、円周上の不確定性が発生するが、前述の位置推定情報を加えることにより、不確定性の範囲を狭めることもできる。   As an application example, the receiving station estimates the position of its own station using signals from three satellites in the GPS system. However, the receiving station uses a combination of two GPS satellites and this satellite (relay satellite 200). May be estimated. When two GPS satellites are used, the uncertainty of the position of the own station occurs on the circumference, but the range of uncertainty can be narrowed by adding the above-described position estimation information.

以上説明したように、本実施の形態では、1つの同報信号を複数の受信局へ送信する場合に、中継衛星において、同報信号を複製し、複製した各同報信号を同一の周波数帯へ割り当て、複製した各同報信号に対して異なる遅延時間を与えて送信することとした。これにより、同報信号の通信に使用する帯域を従来よりも低減できることから、周波数を有効に利用でき、周波数利用効率を高めることができる。   As described above, in the present embodiment, when one broadcast signal is transmitted to a plurality of receiving stations, the broadcast signal is duplicated in the relay satellite, and each duplicated broadcast signal is sent to the same frequency band. It was decided that each broadcast signal assigned and copied was given a different delay time for transmission. Thereby, since the band used for communication of the broadcast signal can be reduced as compared with the conventional one, the frequency can be used effectively and the frequency use efficiency can be increased.

また、中継衛星と受信局を含む衛星通信システム、特に、各ビームエリアを隣接して配置されるマルチビームの衛星通信システムにおいて、隣接するビームエリア向けの同報信号を用いて合成することにより、同報通信の高品質化、高安定化、および中継衛星の低消費電力化を実現することができる。さらに、各受信局の位置推定を実現することができる。   In addition, in a satellite communication system including a relay satellite and a receiving station, in particular, in a multi-beam satellite communication system in which each beam area is arranged adjacently, by using a broadcast signal for adjacent beam areas, It is possible to improve the quality and stability of broadcast communications and reduce the power consumption of relay satellites. Furthermore, the position estimation of each receiving station can be realized.

なお、本実施の形態では、3ビームに対して、同報信号に対して3通りの時間遅延を与えるが、Nビームの場合は、最大N通りの時間遅延を与える構成となる。自ビームエリアと隣接しない、別ビームエリア向けの同報信号で、自ビームエリアに同一周波数干渉を与えない場合は、自ビームエリア向けの同報信号と別ビームエリア向けの同報信号の間で、異なる時間遅延を与えなくてもよい(同一の時間遅延設定でよい)。従って、衛星から同報信号を送信するビーム数がN個の場合、必ずしもN通りの時間遅延を与えなくてもよい。   In this embodiment, three time delays are given to the broadcast signal with respect to the three beams. However, in the case of N beams, a maximum N time delays are given. When a broadcast signal for another beam area that is not adjacent to the own beam area and does not give the same frequency interference to the own beam area, the broadcast signal for the own beam area and the broadcast signal for the other beam area Different time delays may not be given (the same time delay setting may be used). Therefore, when the number of beams for transmitting broadcast signals from the satellite is N, N time delays are not necessarily given.

また、ビームエリアによっては、同報信号の送信が不要な場合もあるため、同報信号Aは必ずしも全てのビームに複製、遅延差を与えて送信する必要はなく、制御局110からのディジタルスイッチマトリックス部300への接続制御により、必要なビームエリアにのみ同報信号Aを複製して送信する。   Also, depending on the beam area, it may not be necessary to transmit a broadcast signal. Therefore, it is not always necessary to transmit the broadcast signal A by copying and delaying all the beams. By controlling connection to the matrix unit 300, the broadcast signal A is duplicated and transmitted only to the necessary beam area.

なお、本実施の形態では、遅延回路部310−0、310−1、310−2、…、310−(N’−1)を、ディジタルスイッチマトリックス部300と合波回路部320−0、320−1、320−2、…、320−(N’−1)の間に設け、それぞれ、入力されるm個の信号に対して独立した遅延を与える構成について説明したが、このような構成に限定するものではない。例えば、遅延回路部310−0、310−1、310−2、…、310−(N’−1)を、合波回路部320−0、320−1、320−2、…、320−(N’−1)の前ではなく後に設置してもよい。この場合、遅延する信号は合波後の信号1つであり、m個の信号に対して独立した遅延を与えることはできない。よって、他のユニキャスト信号も、同報信号と同様の遅延が与えられてしまうデメリットは発生するが、遅延回路部の回路規模を1/m倍に削減することができる。また、本実施の形態では、同報信号を、ビームエリア100内の同報送信局101から中継衛星200を介して、複数のビームエリアに送信するケースを示したが、同報信号は中継衛星200の内部で生成してもよい。この場合の同報信号は、例えば、中継衛星200自らが観測した情報(地形画像データ等)を変調したものとなる。この中継衛星200内部で生成した同報信号は、直接、ディジタルスイッチマトリックス部300に入力され、以降は、前記と同様、他のマルチキャスト信号と合わせて各ビームエリアに送信される。   In this embodiment, the delay circuit units 310-0, 310-1, 310-2,..., 310- (N′−1) are replaced with the digital switch matrix unit 300 and the multiplexing circuit units 320-0, 320. −1, 320-2,..., 320- (N′−1), and a configuration in which independent delays are given to m input signals has been described. It is not limited. For example, the delay circuit units 310-0, 310-1, 310-2,..., 310- (N′−1) are combined with the multiplexing circuit units 320-0, 320-1, 320-2,. You may install after N'-1) instead of before. In this case, the signal to be delayed is one signal after multiplexing, and an independent delay cannot be given to m signals. Therefore, other unicast signals also have the disadvantage that the same delay as the broadcast signal is given, but the circuit scale of the delay circuit unit can be reduced to 1 / m times. In the present embodiment, the broadcast signal is transmitted from the broadcast transmission station 101 in the beam area 100 to the plurality of beam areas via the relay satellite 200. However, the broadcast signal is transmitted to the relay satellite. It may be generated inside 200. The broadcast signal in this case is, for example, a signal obtained by modulating information (terrain image data or the like) observed by the relay satellite 200 itself. The broadcast signal generated inside the relay satellite 200 is directly input to the digital switch matrix unit 300 and thereafter transmitted to each beam area together with other multicast signals as described above.

実施の形態2.
実施の形態1では、同報信号Aがスペクトラム拡散信号である場合の信号処理について説明した。本実施の形態では、同報信号Aがスペクトラム拡散を行わないPSK変調信号の場合について説明する。実施の形態1と異なる部分について説明する。
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, the signal processing when the broadcast signal A is a spread spectrum signal has been described. In the present embodiment, the case where the broadcast signal A is a PSK modulated signal that does not perform spread spectrum will be described. A different part from Embodiment 1 is demonstrated.

図14は、同報送信局101が送信する同報信号Aのフレームフォーマットを示す図である。同報送信局101は、図14に示すように、PSK変調信号に伝送路等化用のプリアンブルを付加した形で送信し、中継衛星200は、実施の形態1と同様の処理で、同報信号Aを中継する。   FIG. 14 is a diagram showing a frame format of the broadcast signal A transmitted by the broadcast transmission station 101. As shown in FIG. 14, the broadcast transmission station 101 transmits a PSK modulated signal with a transmission path equalizing preamble added thereto, and the relay satellite 200 performs the same processing as in the first embodiment, Relay signal A.

つぎに、受信局の構成について説明する。図15は、本実施の形態における受信局401の構成例を示す図である。ここでは、一例として、同報信号AがPSK変調信号の場合について説明する。また、受信局401について説明するが、受信局403、405も受信局401と同様の構成とする。   Next, the configuration of the receiving station will be described. FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration example of the receiving station 401 in the present embodiment. Here, as an example, a case where the broadcast signal A is a PSK modulated signal will be described. Although the receiving station 401 will be described, the receiving stations 403 and 405 have the same configuration as the receiving station 401.

受信局401は、受信アンテナ部500と、受信アンプ部501と、BPF部502と、受信ローカル信号生成部503と、ミキサ部504と、LPF部505と、A/D変換部506と、分波回路部507と、ユニキャスト通信用復調部508、509と、同報信号を復調する同報信号用復調部520と、を備える。また、同報信号用復調部520は、相互相関データ系列を得る相互相関部521と、伝送路推定値を検出する伝送路推定部522と、伝送路推定値を用いて受信信号の等化処理を行う等化部523と、等化後の同報信号Aに対する復調を行う検波部524と、を備える。   The reception station 401 includes a reception antenna unit 500, a reception amplifier unit 501, a BPF unit 502, a reception local signal generation unit 503, a mixer unit 504, an LPF unit 505, an A / D conversion unit 506, a demultiplexing unit, A circuit unit 507; unicast communication demodulation units 508 and 509; and a broadcast signal demodulation unit 520 that demodulates the broadcast signal. Also, the broadcast signal demodulator 520 includes a cross-correlator 521 that obtains a cross-correlation data sequence, a transmission path estimator 522 that detects a transmission path estimation value, and a received signal equalization process using the transmission path estimation value. And an equalizer 523 that performs demodulation on the equalized broadcast signal A.

実施の形態1における受信局401との違いは、同報信号用復調部520の部分のみである。同報信号用復調部520の動作を、図15を用いて説明する。   The difference from the receiving station 401 in the first embodiment is only the broadcast signal demodulator 520. The operation of the broadcast signal demodulator 520 will be described with reference to FIG.

相互相関部521は、上記PSK変調信号に付加した同一のプリアンブルを用いて、受信信号と既知プリアンブルとの相互相関処理を行い、相互相関データ系列を得る。   The cross-correlation unit 521 performs a cross-correlation process between the received signal and the known preamble using the same preamble added to the PSK modulation signal to obtain a cross-correlation data sequence.

つぎに、伝送路推定部522は、上記相互相関データ系列のうち、受信信号に含まれるプリアンブルと既知プリアンブルとの相互相関特性を相互相関電力検出によって抽出し、抽出した上記相互相関特性を伝送路推定値として保存する。このとき、伝送路推定部522では、プリアンブル受信時、実施の形態1と同様、図12に示すような各同報信号の相関ベクトルを得ることができるため、プリアンブルの相互相関情報を用いて、実施の形態1と同様、自局の位置推定を実現することができる。   Next, the transmission path estimation unit 522 extracts the cross-correlation characteristic between the preamble and the known preamble included in the received signal from the cross-correlation data series by detecting the cross-correlation power, and uses the extracted cross-correlation characteristic as the transmission path. Save as an estimate. At this time, since the transmission path estimation unit 522 can obtain the correlation vector of each broadcast signal as shown in FIG. 12 at the time of receiving the preamble, as in the first embodiment, using the cross-correlation information of the preamble, As in Embodiment 1, it is possible to realize position estimation of the own station.

等化部523は、上記伝送路推定値を用いて、受信信号の等化処理を行う。例えば、受信信号を時間領域から周波数領域に変換後、周波数領域に変換された受信信号を、周波数領域に変換された伝送路推定値で除算することで、周波数領域での等化処理が実現できる。この等化処理により、同一周波数にて受信される同報信号A0、A1、A2から、元の同報信号Aを復元することができる。除算後のデータ系列は、等化部523内で、再び周波数領域から時間領域に変換後、検波部524に出力される。   The equalization unit 523 performs equalization processing on the received signal using the transmission path estimation value. For example, after the received signal is converted from the time domain to the frequency domain, the received signal converted to the frequency domain is divided by the transmission path estimation value converted to the frequency domain, thereby realizing equalization processing in the frequency domain. . By this equalization processing, the original broadcast signal A can be restored from the broadcast signals A0, A1, A2 received at the same frequency. The data series after division is again converted from the frequency domain to the time domain in the equalization unit 523 and then output to the detection unit 524.

検波部524は、等化部523で同報信号A帯域内の位相不連続が解消されているため、一般的な復調処理で、等化後の同報信号Aに対する復調を実現することができる。   Since the phase discontinuity in the broadcast signal A band is eliminated by the equalization unit 523, the detection unit 524 can realize demodulation of the equalized broadcast signal A by general demodulation processing. .

以上説明したように、同報信号がスペクトラム拡散を行わないPSK変調信号の場合についても、実施の形態1と同様、隣接するビームエリア向けの同報信号を用いることにより、同報通信の高品質化、高安定化を実現することができる。なお、本実施の形態では、PSK変調信号の中継を説明したが、中継する信号は、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)でもよい。OFDMの場合も、フレームフォーマットは図14に示すプリアンブルとデータの組み合わせであり、受信局も図15と同様の構成で実現できる。検波部524にてOFDM特有のFFT処理による復調が行われる。   As described above, even in the case where the broadcast signal is a PSK modulated signal that does not perform spread spectrum, similarly to the first embodiment, by using the broadcast signal for the adjacent beam area, the high quality of the broadcast communication is achieved. And high stability can be realized. In the present embodiment, the relay of the PSK modulation signal has been described, but the signal to be relayed may be OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Also in the case of OFDM, the frame format is a combination of the preamble and data shown in FIG. 14, and the receiving station can be realized with the same configuration as in FIG. Demodulation is performed in the detection unit 524 by FFT processing unique to OFDM.

実施の形態3.
実施の形態1、2では、中継衛星を用いたマルチビームの衛星通信システムにおいて、特に各ビームエリアを隣接して配置される場合に、周波数の有効利用、同報通信の高品質化、高安定化、さらに、各地上受信局の位置推定を実現する方法について説明した。しかしながら、中継衛星と同様の構成を、地上に設置された中継装置に備えることも可能である。また、この中継装置を用いて地上無線システムに適用することも可能である。
Embodiment 3 FIG.
In the first and second embodiments, in a multi-beam satellite communication system using a relay satellite, particularly when each beam area is arranged adjacent to each other, effective use of frequency, high quality of broadcast communication, high stability Furthermore, the method for realizing the position estimation of each ground receiving station has been described. However, it is also possible to provide a relay device installed on the ground with the same configuration as the relay satellite. Moreover, it is also possible to apply to a terrestrial radio system using this relay apparatus.

この場合、実施の形態1と同一の構成で実現される中継装置では、送信局からの同報信号を、別の周波数に変換後に遅延差を与え、複数の方向を向いている指向性アンテナから同一周波数で送信する。   In this case, in the relay apparatus implemented with the same configuration as that of the first embodiment, the broadcast signal from the transmission station is converted into another frequency, and then a delay difference is given, and the directional antenna is directed in a plurality of directions. Transmit on the same frequency.

これにより、中継衛星と同一構成の中継装置を用いた地上無線システムにおいても、周波数の有効利用、同報通信の高品質化、高安定化を実現することができる。   As a result, even in a terrestrial radio system using a relay apparatus having the same configuration as that of the relay satellite, it is possible to realize effective use of frequency, high quality and high stability of broadcast communication.

以上のように、本発明にかかる中継衛星は、信号の中継に有用であり、特に、複数の送信局からの信号を複数の受信局へ中継する場合に適している。   As described above, the relay satellite according to the present invention is useful for relaying signals, and is particularly suitable for relaying signals from a plurality of transmitting stations to a plurality of receiving stations.

100、102 ビームエリア
101 同報送信局
103、104、105 ユニキャスト送信局
110 制御局
200 中継衛星
210−0、210−1、210−2、…、210−(N−1) 受信アンテナ部
220−0、220−1、220−2、…、220−(N−1) 受信アンプ部
230−0、230−1、230−2、…、230−(N−1) BPF部
240 原振生成部
250 受信ローカル信号生成部
260−0、260−1、260−2、…、260−(N−1) ミキサ部
270−0、270−1、270−2、…、270−(N−1) LPF部
280−0、280−1、280−2、…、280−(N−1) A/D変換部
290−0、290−1、290−2、…、290−(N−1) 分波回路部
300 ディジタルスイッチマトリックス部
310−0、310−1、310−2、…、310−(N’−1) 遅延回路部
320−0、320−1、320−2、…、320−(N’−1) 合波回路部
330−0、330−1、330−2、…、330−(N’−1) D/A変換部
340−0、340−1、340−2、…、340−(N’−1) LPF部
350 送信ローカル信号生成部
360−0、360−1、360−2、…、360−(N’−1) ミキサ部
370−0、370−1、370−2、…、370−(N’−1) BPF部
380−0、380−1、380−2、…、380−(N’−1) 送信アンプ部
390−0、390−1、390−2、…、390−(N’−1) 送信アンテナ部
400、402、404 ビームエリア
401、403、405 受信局
500 受信アンテナ部
501 受信アンプ部
502 BPF部
503 受信ローカル信号生成部
504 ミキサ部
505 LPF部
506 A/D変換部
507 分波回路部
508、509 ユニキャスト用復調部
510 同報信号用復調部
511 相互相関部
512 ベクトル位相検出部
513 合成部
514 検波部
520 同報信号用復調部
521 相互相関部
522 伝送路推定部
523 等化部
524 検波部
100, 102 Beam area 101 Broadcast transmission station 103, 104, 105 Unicast transmission station 110 Control station 200 Relay satellite 210-0, 210-1, 210-2, ..., 210- (N-1) Receiving antenna section 220 , 220-1, 220-2,..., 220- (N-1) reception amplifier unit 230-0, 230-1, 230-2,..., 230- (N-1) BPF unit 240 Source oscillation generation Unit 250 reception local signal generation unit 260-0, 260-1, 260-2, ..., 260- (N-1) mixer unit 270-0, 270-1, 270-2, ..., 270- (N-1) LPF unit 280-0, 280-1, 280-2, ..., 280- (N-1) A / D conversion unit 290-0, 290-1, 290-2, ..., 290- (N-1) Demultiplexer circuit unit 300 Digital Switch matrix section 310-0, 310-1, 310-2, ..., 310- (N'-1) Delay circuit section 320-0, 320-1, 320-2, ..., 320- (N'-1) Multiplexing circuit units 330-0, 330-1, 330-2, ..., 330- (N'-1) D / A conversion units 340-0, 340-1, 340-2, ..., 340- (N ' -1) LPF unit 350 transmission local signal generation unit 360-0, 360-1, 360-2, ..., 360- (N'-1) mixer unit 370-0, 370-1, 370-2, ..., 370 -(N'-1) BPF section 380-0, 380-1, 380-2, ..., 380- (N'-1) transmission amplifier section 390-0, 390-1, 390-2, ..., 390- (N'-1) Transmitting antenna unit 400, 402, 404 Beam area 401, 403, 4 5 receiving station 500 receiving antenna section 501 receiving amplifier section 502 BPF section 503 received local signal generating section 504 mixer section 505 LPF section 506 A / D conversion section 507 demultiplexing circuit section 508, 509 unicast demodulating section 510 for broadcast signal Demodulator 511 Cross-correlator 512 Vector phase detector 513 Synthesizer 514 Detector 520 Broadcast signal demodulator 521 Cross-correlator 522 Transmission path estimator 523 Equalizer 524 Detector

Claims (10)

N(Nは2以上の整数)個の受信ビームエリア内に存在する送信局から受信した信号を、N’(N’は2以上の整数)個の送信ビームエリア内に存在する受信局へ送信する中継衛星であって、
1つの受信ビームエリア内にある送信局からの信号を受信し、受信した信号に対して周波数変換処理および帯域制限処理を行った信号をサンプリングする受信信号変換手段、をN個備えた受信信号変換手段群と、
前記受信信号変換手段と1対1で接続し、サンプリング後の信号を複数の信号に分波する分波手段、をN個備えた分波手段群と、
前記分波手段群から入力した分波後の各信号に対して周波数帯を割り当て、送信先となる送信ビームエリア単位で出力する制御を行うディジタルスイッチマトリックス手段と、
前記送信ビームエリア単位で出力された信号に対して遅延処理を行う遅延手段、をN’個備えた遅延手段群と、
前記遅延手段と1対1で接続し、前記送信ビームエリア単位で出力された遅延処理後の信号を合波する合波手段、をN’個備えた合波手段群と、
前記合波手段と1対1で接続し、合波後の信号をアナログ信号に変換し、さらに無線周波数帯へ変換した信号を送信先の送信ビームエリアへ送信する送信手段、をN’個備えた送信手段群と、
を備え、
前記送信局から受信した同報信号あるいは自身で生成した同報信号を2以上の受信局へ送信する場合、
前記ディジタルスイッチマトリックス手段は、前記同報信号を複製した各同報信号を、同一周波数帯に割り当て、送信先の受信局が含まれる送信ビームエリアへ送信可能な送信手段と接続する合波手段と接続する遅延手段へ出力し、
前記複製した同報信号を受信した各遅延手段は、前記同報信号に対してそれぞれ異なる時間遅延を付与する、
ことを特徴とする中継衛星。
Signals received from transmitting stations existing in N (N is an integer of 2 or more) receiving beam areas are transmitted to receiving stations existing in N ′ (N ′ is an integer of 2 or more) transmitting beam areas. A relay satellite that
Receive signal conversion comprising N reception signal conversion means for receiving a signal from a transmission station in one reception beam area and sampling a signal obtained by performing frequency conversion processing and band limitation processing on the received signal. A group of means;
A demultiplexing means group comprising N demultiplexing means connected to the received signal converting means in a one-to-one relationship and demultiplexing the sampled signal into a plurality of signals;
Digital switch matrix means for performing control to assign a frequency band to each signal after demultiplexing input from the demultiplexing means group, and to output in units of transmission beam areas as transmission destinations;
A delay means group including N ′ delay means for performing a delay process on a signal output in units of the transmission beam area;
A multiplexing unit group comprising N ′ coupling units that are connected to the delay units in a one-to-one relationship and that combine the delayed signals output in units of the transmission beam area;
N ′ transmission means connected to the multiplexing means on a one-to-one basis, converting the combined signal into an analog signal, and further transmitting the signal converted into the radio frequency band to the transmission beam area of the transmission destination Transmission means group,
With
When transmitting a broadcast signal received from the transmitting station or a broadcast signal generated by itself to two or more receiving stations,
The digital switch matrix means assigns each broadcast signal obtained by duplicating the broadcast signal to the same frequency band, and combines with a transmission means capable of transmitting to a transmission beam area including a destination receiving station; Output to connected delay means,
Each delay means that receives the duplicate broadcast signal gives different time delays to the broadcast signal,
A relay satellite characterized by this.
1つの受信ビームエリア内に2以上の送信局がある場合、
前記分波手段は、受信ビームエリア内に含まれる送信局数以上の信号数に分波可能とする、
ことを特徴とする請求項1に記載の中継衛星。
If there are two or more transmitting stations in one receive beam area,
The demultiplexing means enables demultiplexing to the number of signals equal to or greater than the number of transmitting stations included in the reception beam area.
The relay satellite according to claim 1.
前記分波手段は、分波する各フィルタの周波数特性が、隣接するフィルタ間でオーバーラップし、オーバーラップ領域の各フィルタの振幅の和が1となるように分波する、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の中継衛星。
The demultiplexing means demultiplexes so that the frequency characteristics of each filter to be demultiplexed overlap between adjacent filters, and the sum of the amplitudes of each filter in the overlap region is 1.
The relay satellite according to claim 1 or 2.
前記遅延手段は、前記ディジタルスイッチマトリックス手段から前記同報信号と同報信号以外のユニキャスト信号を入力した場合、前記ユニキャスト信号に対して前記同報信号と同じ時間遅延を付与する、
ことを特徴とする請求項1、2または3に記載の中継衛星。
The delay means, when a unicast signal other than the broadcast signal and the broadcast signal is input from the digital switch matrix means, gives the same time delay as the broadcast signal to the unicast signal,
The relay satellite according to claim 1, 2, or 3.
請求項1〜4のいずれか1つに記載の中継衛星と、前記送信ビームエリア内にある受信局と、から構成される衛星通信システムであって、
前記受信局は、
前記中継衛星からの信号を受信し、受信した信号に対して周波数変換処理および帯域制限処理を行った信号をサンプリングする受信信号変換手段と、
サンプリング後の信号を、前記中継衛星の合波手段による合波処理前の信号に分波する分波手段と、
前記同報信号を復調する同報信号用復調手段と、
前記同報信号以外のユニキャスト信号を復調するユニキャスト用復調手段と、
を備え、
前記同報信号用復調手段は、前記中継衛星から送信された、自局が存在する送信ビームエリア向けの信号に含まれる同報信号と、自局が存在しない送信ビームエリア向けの信号に含まれる同報信号と、を用いて同報信号を復調する、
ことを特徴とする衛星通信システム。
A satellite communication system comprising the relay satellite according to any one of claims 1 to 4 and a receiving station in the transmission beam area,
The receiving station is
Received signal conversion means for receiving a signal from the relay satellite and sampling a signal obtained by performing frequency conversion processing and band limitation processing on the received signal;
A demultiplexing unit that demultiplexes the sampled signal into a signal before the multiplexing process by the multiplexing unit of the relay satellite;
Broadcast signal demodulating means for demodulating the broadcast signal;
Unicast demodulation means for demodulating a unicast signal other than the broadcast signal;
With
The demodulating means for the broadcast signal is included in the broadcast signal transmitted from the relay satellite and included in the signal for the transmission beam area where the local station exists and the signal for the transmission beam area where the local station does not exist Demodulating the broadcast signal using the broadcast signal,
A satellite communication system.
前記同報信号がスペクトラム拡散信号の場合に、
前記同報信号用復調手段は、
前記同報信号の拡散系列と同じ系列を用いて相互相関処理を行い、各ビームエリアに送信された同報信号について相関値である相互相関ベクトルを求める相互相関手段と、
前記相互相関ベクトルから、相互相関ベクトルの数、各ベクトルの到来時刻、および各ベクトル位相角を検出するベクトル位相検出手段と、
前記相互相関ベクトルの数、各ベクトルの到来時刻、および各ベクトル位相角の各情報を用いて、前記相互相関手段から出力される各相互相関ベクトルを合成する合成手段と、
合成後の信号ベクトルに対して検波を行い、データを復調する検波手段と、
を備えることを特徴とする請求項5に記載の衛星通信システム。
When the broadcast signal is a spread spectrum signal,
The broadcast signal demodulating means includes:
Cross-correlation means that performs cross-correlation processing using the same sequence as the spread sequence of the broadcast signal, and obtains a cross-correlation vector that is a correlation value for the broadcast signal transmitted to each beam area;
Vector phase detection means for detecting the number of cross-correlation vectors, the arrival time of each vector, and each vector phase angle from the cross-correlation vector;
Combining means for synthesizing each cross-correlation vector output from the cross-correlation means using each number of the cross-correlation vectors, arrival time of each vector, and each vector phase angle information;
A detection means for performing detection on the combined signal vector and demodulating the data;
The satellite communication system according to claim 5, comprising:
前記受信局は、
前記相互相関手段における相互相関処理で求めた相関電力情報に基づいて、自局の位置を推定する、
ことを特徴とする請求項6に記載の衛星通信システム。
The receiving station is
Based on the correlation power information obtained by the cross-correlation process in the cross-correlation means, estimate the position of the own station,
The satellite communication system according to claim 6.
前記同報信号がPSK変調信号あるいはOFDM信号の場合に、
前記同報信号用復調手段は、
前記PSK変調信号に付加した同一のプリアンブルを用いて、受信信号と既知プリアンブルとの相互相関処理を行い、相互相関データ系列を得る相互相関手段と、
前記相互相関データ系列のうち、受信信号に含まれるプリアンブルと既知プリアンブルとの相互相関特性を相互相関電力検出で抽出し伝送路推定値を求める伝送路推定手段と、
時間領域から周波数領域に変換した受信信号を、周波数領域に変換した伝送路推定値で除算し、さらに周波数領域から時間領域に変換する等化手段と、
時間領域に変換後の信号に対して検波を行い、データを復調する検波手段と、
を備えることを特徴とする請求項5に記載の衛星通信システム。
When the broadcast signal is a PSK modulated signal or an OFDM signal,
The broadcast signal demodulating means includes:
Cross-correlation means for performing a cross-correlation process between a received signal and a known preamble using the same preamble added to the PSK modulation signal to obtain a cross-correlation data sequence;
A transmission path estimation means for extracting a cross-correlation characteristic between a preamble included in a received signal and a known preamble from the cross-correlation data series by cross-correlation power detection and obtaining a transmission path estimation value;
An equalization means for dividing the received signal converted from the time domain into the frequency domain by the transmission path estimation value converted into the frequency domain, and further converting from the frequency domain to the time domain;
A detection means for performing detection on the signal converted into the time domain and demodulating the data;
The satellite communication system according to claim 5, comprising:
さらに、
前記中継衛星のディジタルスイッチマトリックス手段に対して、分波後の各信号に対して周波数帯を割り当てる指示を行い、また、前記遅延手段群に対して、各遅延手段における時間遅延量を指示する制御局、
を備えることを特徴とする請求項5〜8のいずれか1つに記載の衛星通信システム。
further,
Control for instructing the digital switch matrix means of the relay satellite to assign a frequency band to each signal after demultiplexing, and for instructing the delay means group the amount of time delay in each delay means Bureau,
The satellite communication system according to any one of claims 5 to 8, further comprising:
前記制御局は、前記受信局に対して前記時間遅延量の情報を通知する、
ことを特徴とする請求項9に記載の衛星通信システム。
The control station notifies the information of the time delay amount to the receiving station,
The satellite communication system according to claim 9.
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