JPH08251094A - 衛星通信システム及び方法 - Google Patents

衛星通信システム及び方法

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JPH08251094A
JPH08251094A JP7055830A JP5583095A JPH08251094A JP H08251094 A JPH08251094 A JP H08251094A JP 7055830 A JP7055830 A JP 7055830A JP 5583095 A JP5583095 A JP 5583095A JP H08251094 A JPH08251094 A JP H08251094A
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station
transmission
satellite
wave
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JP7055830A
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Noriaki Ishida
則明 石田
Toyoaki Uchida
豊明 内田
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • H04B7/15—Active relay systems
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    • H04B7/1851—Systems using a satellite or space-based relay
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    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は、衛星通信において複数の信号
で周波数帯域を共用することにより周波数資源を節約す
る方式を提供することにある。 【構成】図１に示すように、衛星中継器において自局が
受信する信号と同一の周波数帯域を自局の送信信号で共
用する。受信波の中から自局の送信信号を相殺する機能
を持つことで周波数帯域の共用を可能としている。 【効果】本発明によれば、周波数帯域を最大１／２まで
節約できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、衛星通信において周
波数帯域を有効に利用するための帯域共用衛星通信方式
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】衛星通信では使用出来る衛星中継器の周
波数帯域は限られており、また、使用する周波数帯域に
応じて中継器使用料を負担しなければならないため、周
波数は有効に利用しなければならない。そこで周波数を
再利用することが考えられる。
【０００３】周波数の再利用の例としては、異なる衛星
を利用する場合は、地球局アンテナの指向性により二種
類の信号を分離することが出来る。同一の衛星を利用す
る場合でも水平及び垂直の直交する二つの偏波を用いる
ことで直交偏分波器の識別度により二種類の信号を分離
することが出来る。
【０００４】しかし、同一衛星の同一偏波の中で、二つ
の信号が重なると分離が出来ずに二つの信号が、どちら
も受信不可能となっていた。
【０００５】つまり、従来の衛星通信方式では同一衛星
の同一偏波の同一周波数の帯域を再利用して二種類の信
号を伝送すること（帯域共用）は出来なかった。
【０００６】図１２に従来方式の例を示す。
【０００７】この例は、Ａ，Ｂ二局間での双方向通信の
場合で、Ａ局からＢ局への信号（Ａ→Ｂ）とＢ局からＡ
局への信号（Ｂ→Ａ）の二つの信号が有り、それぞれの
信号が重なるとどちらの信号も受信不可能となる。二つ
の信号が重ならないようにする手段として、周波数分割
多元接続（ＦＤＭＡ）と時分割多元接続（ＴＤＭＡ）が
ある。
【０００８】ＦＤＭＡ（１）では、Ａ，Ｂ二局が周波数
をずらして送信し、信号が重ならないようにすること
で、双方向の通信を可能にしている。従って、Ａ局から
Ｂ局への信号の伝送に必要な帯域（ＢＷ（Ａ→Ｂ））
と、Ｂ局からＡ局への信号の伝送に必要な帯域（ＢＷ
（Ｂ→Ａ））を合わせただけの占有帯域幅（ＢＷ（Ａ→
Ｂ）＋ＢＷ（Ｂ→Ａ））が必要になる。
【０００９】ＴＤＭＡ（２）では、Ａ，Ｂ二局が同期し
て、衛星上の中継器において双方の送信信号が時間的に
重ならないようにそれぞれ決められたタイミングでバー
スト的に送信する。Ａの送信波が衛星に到来している間
はＢの送信波が衛星に到来しないようにし、Ｂの送信波
が衛星に到来している間はＡの送信波が衛星に到来しな
いようにする。それぞれの局は限られた時間内にまとめ
て信号を送信することになるので必要な帯域は増加し
て、結果的に、Ａ局からＢ局への信号の伝送に必要な帯
域（ＢＷ（Ａ→Ｂ））と、Ｂ局からＡ局への信号の伝送
に必要な帯域（ＢＷ（Ｂ→Ａ））を合わせただけの占有
帯域幅（ＢＷ（Ａ→Ｂ）＋ＢＷ（Ｂ→Ａ））が必要にな
る。また、複雑な同期装置が必要になる。
【００１０】この他符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）があ
るが、これは伝送すべき信号を高速符号で拡散するた
め、周波数有効利用の点からは望ましいものではない。
【００１１】受信しようとする信号（希望波）に受信の
妨げと成る信号（干渉波）が重なった場合に、希望波を
正常に受信するための手段として、干渉補償という従来
技術がある。
【００１２】衛星通信において衛星系の電波と地上系の
電波が重なって受信障害を起こす場合についての技術で
ある。これは基本的には補助的なアンテナを用いること
により、アンテナの指向性を利用して地上系の電波のみ
を受信することが出来ることに基づいている。つまり、
衛星電波受信用アンテナ（主アンテナ）のサイドローブ
特性の影響で地上系無線の電波（干渉波）が衛星からの
受信波（希望波）に重なってしまう場合、これを補償す
るために補助的に別のアンテナ（補助アンテナ）を用意
して干渉波を受信し、補助アンテナで受信した干渉波を
用いて、主アンテナの受信波の中から干渉波成分を相殺
する技術である。
【００１３】以上のように、従来の衛星通信地球局は、
受信波の中から自局の送信信号を相殺する機能を持って
いないので同一の周波数帯域に複数の信号を重ねて運用
することは出来なかった。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】本発明では、Ａ局から
Ｂ局への信号の伝送とＢ局からＡ局への信号の伝送に同
一の周波数帯域を用いる（帯域共用）ことで、必要な帯
域を最大１／２まで、削減しようというものである。本
発明の概念図を図１に示している。このとき、従来方式
と異なり、Ａ，Ｂ二局それぞれにとって、自局の送信信
号が正常な受信を妨げる干渉波となる。
【００１５】本発明の場合には、干渉波は希望波と同一
の衛星から到来するので、アンテナの指向性を利用して
干渉波のみを受信することはできない。従来の衛星通信
地球局は、このような干渉波を除去する機能をもってい
ない。
【００１６】本発明の目的は有限な周波数資源を有効利
用することが可能な帯域共用衛星通信方式を提供するこ
とにある。
【００１７】本発明の目的は、周波数を有効利用するた
めに積極的に干渉をさせて周波数の再利用を図ろうとし
た時、受信波の中から自局の送信信号成分を相殺し、良
好な衛星通信が可能な帯域共用衛星通信方式を提供する
ことにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】周波数を干渉をさせて周
波数の再利用を図ろうとする場合、従来、干渉補償技術
で補償していたような地上波との干渉の場合と異なり、
アンテナの指向特性や空間ダイバーシティを用いて受信
波の中から自局送信信号のみを分離することは出来な
い。そこで、受信波の中の自局送信信号と同じ信号を生
成する手段、および、生成した信号の振幅と位相を制御
して受信波の中の自局送信信号成分を相殺する手段が必
要である。
【００１９】また、衛星折り返しの伝搬遅延時間は衛星
のドリフトによって変動するので、この変動を補償する
ために自局送信信号相殺用信号の遅延時間を制御する必
要がある。
【００２０】さらに、同一の周波数に二つの信号が重な
る事になるので、衛星中継器に於いて電力が制限される
場合、一つの信号当たりの電力を従来よりも最大3dB下
げなければならなくなる事が有り得る。
【００２１】そこで本発明では、各地球局が自局の送信
情報を持っていることに着目し、受信波の中の自局送信
信号成分と同じ信号を生成し、生成した信号を同一振幅
かつ逆位相で受信波に加え合わせることにより、自局送
信信号成分を相殺することで同一周波数帯の他局の送信
信号を受信することを可能とした。
【００２２】
【実施例】図２〜図５は本発明の概念の説明に供する説
明図であって、図２は、２局間双方向通信の例である。
同図において、両地球局に於いて衛星からS'AとS'Bが重
なった信号を受信する。地球局Aに於いてはSAを保持し
ており、SAによりS'Aを相殺し、S'Bを得る。地球局Bに
於いてはSBを保持しており、SBによりS'Bを相殺して、
S'Aを得る。
【００２３】自局送信信号相殺の原理について式を用い
て説明する。
【００２４】衛星から受信した信号と受信信号の中の自
局送信成分相殺用の信号を加算器にて加え合わせて相殺
を行う。加算器入力の入力及び出力に着目すると、それ
ぞれの信号は以下のようになる。
【００２５】衛星から受信した信号は地球局から衛星ま
で電波が往復するのに要する時間をt0とすると式(1)のS
(t-t0)の様に表す事ができる。
【００２６】また、自局送信信号相殺用の信号は遅延回
路による遅延をtDとすると式(2)のSS(t-tD)の様に表す
事ができる。
【００２７】 S(t-t0) = S1(t-t0)exp[j{ω1(t-t0)+θ1}] + S2(t-t0)exp[j{ω2(t-t2)+θ2}] ・・・(1) SS(t-tD) = a0S1(t-tD)exp[j{ω1(t-tD)+θS+π}] = -a0S1(t-tD)exp[j{ω1(t-tD)+θＳ｝］ ・・・
（２） ここで、ｔ０−ｔＤをΔτと、t-t0をtとそれぞれ置き
直すと加算器の出力信号STは(3)式の様に表す事ができ
る。
【００２８】 ST(t) = S(t) + SS(t+Δτ) = {S1(t)-a0S1(t+Δτ)exp[j{ω1Δτ+θS-θ1}]}exp[j(ω1t+θ1)] + S2(t)exp[j{ω2(t-t2')+θ2}] ・・・(3) 但し、t2'=t2-t0とする。
【００２９】(3)式に於いてΔτ≒0と見なす事が出きれ
ば、次のようになる。
【００３０】 ST(t) = S1(t){1-a0cos(θS-θ1)-ja0sin(θS-θ1)}exp[j(ω1t+θ1)} + S2(t)exp[j{ω2(t-t2')+θ2}] ・・・(4) さらに、a0=1,θS=θ1となるように自局送信信号相殺用
の信号の振幅と位相を制御すれば加算器の出力は次のよ
うになる。
【００３１】 ST(t) = S2(t)exp[j{ω2(t-t2')+θ2}] ・・・(5) 従って、相手局の送信信号S2のみが受信できる事にな
る。
【００３２】即ち本方式に於いては、Δτ≒0とする事
が必要であり、衛星の位置変動にともなう遅延時間の変
動の補償が重要になる。
【００３３】衛星通信地球局において送信している自局
送信信号と衛星からの受信信号の中の自局送信信号成分
との間には衛星折り返し伝搬による時間差が有る。従っ
て、受信波の中から自局の送信信号成分を相殺するため
には、自局の送信信号の情報を衛星折り返し伝搬による
時間分（約０．２４秒）だけ遅延（保持）するための記
憶手段が必要になる。これは、変調前のベースバンドデ
ータをバッファ（メモリ）に記憶することで実現出来
る。さらに、衛星のドリフトにより遅延時間は変動す
る。これはメモリから読みだしを行なうタイミングを制
御することで実現できる。バッファ（メモリ）に記憶し
て保持していたベースバンドデータを用いて変調波を生
成する。この変調波の振幅と位相を制御して受信信号の
中の自局送信信号成分と振幅が等しく位相が逆相となる
ようにして受信波に加え合わせる。こうして、受信波の
中の自局送信信号成分を相殺することができ、希望する
信号を正常に受信できる。このとき衛星からの受信波は
衛星中継器の局部発振器の周波数変動の影響を受けてい
るので自局送信信号相殺用の変調波を生成する際には受
信信号から搬送波を再生してこれを用いることで、衛星
中継器の局部発振器の周波数変動の影響を相殺出来る。
この搬送波再生に際しては、前述のＡ，Ｂ局の搬送波を
わずかに異ならせておくことが有効である。
【００３４】遅延時間調整のために自局送信信号の信号
フォーマットを利用する事も考えられる。例えば、送信
信号をフレーム化して、フレームの位置を示すフレーム
マーカを設ける。フレームマーカを基準にして自局送信
信号を遅延した信号と受信波の中の自局送信信号との同
期を取る。さらに受信抽出クロックと相殺用変調波生成
用クロック（遅延データ読み出しタイミング）を同期さ
せることで遅延量を制御する事も可能である。
【００３５】衛星折り返し伝送路（衛星中継器、自局送
受信ＲＦフィルタ等）の帯域制限・遅延歪を等化するこ
とで自局送信成分抑圧度向上を図ることができる。
【００３６】２地点間通信において双方向の情報量が同
一であれば、完全な帯域の共用が可能となり、従来の方
式に比べ半分の帯域で通信が可能となる。
【００３７】一方、双方向で情報量が異なる場合には広
い方の帯域を確保すれば、帯域共用により通信が可能と
なるため、従来と異なり狭い方の帯域が不用となり、帯
域の有効利用が図れることになる。
【００３８】多地点間通信についても、基本的には同報
通信を除いて２地点間通信の集合と見なせるため、各２
地点間を１つの帯域に集約することにより、帯域共用が
可能となる。
【００３９】例えば、＃１，２…を各地点として＃１→
２を局１から局２への通信とすれば、従来形のＦＤＭＡ
では、図３（１）のような帯域配置になる。これに対
し、本発明を適用すれば、図４の如くなり、帯域が約半
分で済むことになる。
【００４０】従来のＴＤＭＡ通信（図３（２））におい
ても、図４のような通信形態をとることにより、総合的
な帯域有効利用が図れることになる。
【００４１】自局送信信号相殺用回路にて相殺用の信号
を生成する際に受信波の中から自局送信信号に対する搬
送波の再生を行なう場合、再生した搬送波と自局送信信
号の搬送波を比較することで衛星中継器での周波数偏差
を得ることが出来る。衛星中継器での周波数偏差に応じ
て、自局送信波の周波数を制御して地上での受信波の周
波数を確度良くかつ、安定にすることでシステム全体の
安定度が向上する。
【００４２】また、ＶＳＡＴシステム（図５）は、大形
のアンテナや高出力の増幅器を有するＨＵＢ局と多数の
小形地球局とから構成される。従って、ＨＵＢ局送信の
信号ＳHは大電力であり、各小形局から送信される信号
ＳVは小さい。ＨＵＢ局では自局送信信号Ｓ'Hの相殺を
行なえば、各小形局からの信号Ｓ'Vは同一周波数帯域で
あったとしても容易に受信可能である。一方小形局側は
ＨＵＢ局からの信号Ｓ'Hが大きいため信号相殺回路がな
くても受信できる。更には、小形局側ではＨＵＢ局から
の大信号Ｓ'Hと小形局からの小信号Ｓ'Vとが混在するこ
とになるため、小形局に適当な非線形回路（増幅器等）
を挿入することにより、非線形回路の特徴である大信号
による小信号抑圧効果を積極活用し、ＨＵＢ局からの信
号受信を安定化することも可能である。
【００４３】以上のように、衛星通信地球局が受信波の
中から自局送信信号成分を相殺する機能を付加すること
により同一周波数帯を用いたＶＳＡＴシステムが実現で
き、周波数資源を大幅に節約することが出来る。
【００４４】さらに、衛星折返し伝送路の振幅・遅延の
等化、衛星のドリフトを含む遅延時間の補正、自局送信
信号相殺用搬送波再生等を容易ならしめるために、シス
テム運用開始時に各送信局のみでの事前調整も有効であ
り、このための機能を付加することも望ましい。
【００４５】また、課題に書いたように、衛星中継器に
於ける電力が制限される場合については、地球局に於い
て衛星から到来する電波の電力が小さくなる事を意味す
るので従来と同様の通信品質を得るためには、受信側の
アンテナを大きくすれば良い事になる。例えば、衛星中
継器に於いて最大3dB下げなければならない事がある。
この場合、アンテナ径を約1.4倍にすれば良い。
【００４６】
【作用】本発明により、従来の衛星通信方式に比べて、
限られた周波数帯域の中に収容できる回線数が増加する
ので、周波数帯域の大幅な有効利用可能となる。
【００４７】本発明を２地点間で双方向通信を行なう衛
星通信システムに適用して、周波数帯域の節約をするこ
とができる。
【００４８】多地点間の衛星通信システムにも同様に適
用でき、周波数帯域の節約ができる。
【００４９】さらに、ＶＳＡＴシステムにも適用でき、
周波数帯域の節約及びシステムの安定性向上ができる。
【００５０】また、二局間双方向通信の場合、二局の送
信信号がそれぞれ重なっているため、重なった信号の片
方を復調するためには、受信波の中の復調しようとする
信号と別の信号（干渉信号）成分を補償しなければなら
ず、干渉信号の情報をもった局（干渉信号の送信局）し
か復調できない。通信を行なっている二局以外の局では
復調できないという秘話性が得られる。
【００５１】本発明の更に詳細な実施例を図によって説
明する。
【００５２】図６は、本発明の一実施例のブロック構成
図である。
【００５３】まず、送信系について説明する。同図にお
いて、１は自局送信用ベースバンド回路、２は自局送信
用変調器、３は周波数変換器（アップコンバータ）、４
は大電力増幅器、５はアンテナである。自局送信用ベー
スバンド回路１において音声、画像、データその他の送
信情報をデジタル化し、伝送路での誤りを訂正するため
に、誤り訂正符号化を施して送信ビット列を生成し、自
局送信用変調器２に入力する。自局送信用変調器２で
は、送信ビット列を伝送路に適した変調波に変換するた
めに、送信ビット列によって自局発信器出力の搬送波に
変調をかけて、送信変調波とし、アップコンバータ３に
入力する。アップコンバータ３では、送信変調波の周波
数を衛星へ向けて電波として送信するための周波数（Ｒ
Ｆ周波数）に変換する（例えば、Ｋｕバンドでは１４Ｇ
Ｈｚ帯、Ｃバンドでは６ＧＨｚ帯等）。周波数変換を施
した送信変調波を大電力増幅器４に入力する。大電力増
幅器４では、送信するために必要な電力にまで増幅す
る。増幅した信号を、アンテナ５に入力し、アンテナ５
から電波として衛星に向けて送信する。１から５の構成
は従来の衛星通信地球局装置の送信系と同様の構成であ
るので、その詳細説明は省略する。
【００５４】次に、受信系について説明する。６は低雑
音増幅器、７は周波数変換器（ダウンコンバータ）、８
は相手局送信信号用復調器、９は相手局送信信号用ベー
スバンド回路である。各地球局が送信した信号は衛星中
継器によって周波数変換され送信とは異なった周波数帯
の電波としてアンテナ５に到来する（例えば、Ｋｕバン
ドでは１２ＧＨｚ帯、Ｃバンドでは４ＧＨｚ帯等）。ア
ンテナ５で衛星から受信した微弱な信号を低雑音増幅器
６に入力し、増幅する。低雑音増幅器６で増幅した信号
はダウンコンバータ７に入力する。ダウンコンバータ７
では、低雑音増幅器６で増幅した信号の周波数をを復調
等の処理に適した周波数（ＩＦ周波数）に変換する。周
波数変換した信号を相手局送信信号用復調器８に入力す
る。相手局送信信号用復調器８では、ＩＦ周波数の変調
波を復調して、受信ビット列に変換する。受信ビット列
を相手局送信信号用ベースバンド回路９に入力し、誤り
訂正処理等を施して、送信側の局にて送った送信情報を
得る。以上の５から９までの構成は従来の衛星通信地球
局装置の受信系と同様の構成であるので、その詳細説明
は省略する。
【００５５】さらに本実施例では、自局送信信号相殺の
機能を実現するために上記のような従来の装置に対し
て、１０、１１、１２、１３、１８を追加してある。１
０は自局送信波相殺信号生成用遅延（記憶）回路、１１
は搬送波再生回路、１２は自局送信波相殺信号生成用変
調器、１３は自局送信波相殺信号の振幅位相制御回路、
１８は加算器である。
【００５６】送信系において変調に用いた送信ビット列
（１の出力）を自局送信波相殺信号生成用遅延（記憶）
回路１０にも入力する。自局送信波相殺信号生成用遅延
（記憶）回路１０では、送信波が地球局から衛星に伝搬
し、衛星中継器を経て衛星から地球局まで伝搬するのに
要する時間分だけ遅延させるために、送信ビット列を記
憶し、必要なだけ遅延させた後自局送信波相殺信号生成
用変調器１２へ入力する。また、受信系において７でＩ
Ｆ周波数に周波数変換した信号を分配して搬送波再生回
路１１にも入力する。搬送波再生回路１１では、ＩＦ周
波数の受信信号の中から自局送信波成分の搬送波を再生
し、自局送信波相殺信号生成用変調器１２に入力する。
自局送信波相殺信号生成用変調器１２では、搬送波再生
回路１１から入力された搬送波にたいして自局送信波相
殺信号生成用遅延（記憶）回路１０から入力された送信
ビット列を用いて送信系と同じ変調をかけて自局送信波
相殺用の変調波を生成する。自局送信波相殺用の変調波
は自局送信波相殺信号の振幅位相制御回路１３へ入力す
る。自局送信波相殺信号の振幅位相制御回路１３では、
自局送信波相殺用の変調波の振幅と位相を制御して受信
信号（ダウンコンバータ７から加算器１８への信号）の
中の自局送信信号成分と振幅が等しくなるように、ま
た、位相が逆位相になるようにする。振幅と位相を制御
した自局送信波相殺信号を加算器１８へ入力する。加算
器１８では、ダウンコンバータ７からの信号と自局送信
波相殺信号の振幅位相制御回路１３からの信号を加算す
る。加算器１８での加算によって受信波の中の自局送信
信号成分が相殺効果により抑圧されて、相手局送信信号
成分が取り出せるため、後段の相手局送信信号用復調器
８、相手局送信信号用ベースバンド回路９が正常に動作
できるようになる。
【００５７】以上のような構成で、従来の衛星通信地球
局装置に対して、自局送信信号成分相殺用の機能を付加
してある。
【００５８】図７は、本発明の他の実施例のブロック構
成図である。本例では、相手局の送信信号を復調し誤り
訂正を行った結果、誤りがどの程度有ったかをフィード
バックして誤りが少なくなるように制御を行っている。
【００５９】まず、送信系について説明する。１は自局
送信用ベースバンド回路、２は自局送信用変調器、３は
周波数変換器（アップコンバータ）、４は大電力増幅
器、５はアンテナである。１において音声、画像、デー
タその他の送信情報をデジタル化し、伝送路での誤りを
訂正するために、誤り訂正符号化を施して送信ビット列
を生成し、２に入力する。２では、送信ビット列を伝送
路に適した変調波に変換するために、送信ビット列によ
って自局発信器出力の搬送波に変調をかけて、送信変調
波とし、３に入力する。３では、送信変調波の周波数を
衛星へ向けて電波として送信するためＲＦ周波数に変換
する。周波数変換を施した送信変調波を４に入力する。
４では、送信するために必要な電力にまで増幅する。増
幅した信号を５に入力し、５から電波として衛星に向け
て送信する。１から５の構成は従来の衛星通信地球局装
置の送信系と同様の構成である。
【００６０】次に、受信系について説明する。６は低雑
音増幅器、７は周波数変換器（ダウンコンバータ）、８
は相手局送信信号用復調器、９は相手局送信信号用ベー
スバンド回路である。各地球局が送信した信号は衛星中
継器によって周波数変換され送信とは異なった周波数帯
の電波として５に到来する。５で衛星から受信した微弱
な信号を６に入力し、増幅する。６で増幅した信号は７
に入力する。７では、６で増幅した信号の周波数をを復
調等の処理に適したＩＦ周波数に変換する。周波数変換
した信号を８に入力する。８では、ＩＦ周波数の変調波
を復調して、受信ビット列に変換する。受信ビット列を
９に入力し、誤り訂正処理等を施して、送信側の局にて
送った送信情報を得る。以上の５から９までの構成は従
来の衛星通信地球局装置の受信系と同様の構成である。
【００６１】さらに本実施例では、自局送信信号相殺の
機能を実現するために上記のような従来の装置に対し
て、１０、１１、１２、１３、１４、１８を追加してあ
る。１０は自局送信波相殺信号生成用遅延（記憶）回
路、１１は搬送波再生回路、１２は自局送信波相殺信号
生成用変調器、１３は自局送信波相殺信号の振幅位相制
御回路、１４は制御回路、１８は加算器である。
【００６２】送信系において変調に用いた送信ビット列
（１の出力）を１０にも入力する。１０では、送信波が
地球局から衛星に伝搬し、衛星中継器を経て衛星から地
球局まで伝搬するのに要する時間分だけ遅延させるため
に、送信ビット列を記憶し、必要なだけ遅延させた後１
２へ入力する。また、受信系において７でＩＦ周波数に
周波数変換した信号を分配して１１にも入力する。１１
では、ＩＦ周波数の受信信号の中から自局送信波成分の
搬送波を再生し、１２に入力する。１２では、１１から
入力された搬送波にたいして１０から入力された送信ビ
ット列を用いて送信系と同じ変調をかけて自局送信波相
殺用の変調波を生成する。自局送信波相殺用の変調波は
１３へ入力する。１３では、自局送信波相殺用の変調波
の振幅と位相を制御して受信信号（７から１８への信
号）の中の自局送信信号成分と振幅が等しくなるよう
に、また、位相が逆位相になるようにする。振幅と位相
を制御した自局送信波相殺信号を１８へ入力する。１４
には、９において誤り訂正を行った結果のビット誤り率
を入力する。ビット誤り率が増加してきたときには、自
局送信信号相殺が十分に行われていないと判断し、１３
に対し振幅及び位相を変化させるよう制御を行う。この
ようにして、ビット誤り率が最小になるようにする。１
８では、７からの信号と１３からの信号を加算する。１
８での加算によって受信波の中の自局送信信号成分が相
殺効果により抑圧されて、相手局送信信号成分が取り出
せるため、後段の８、９が正常に動作できるようにな
る。
【００６３】以上のような構成で、従来の衛星通信地球
局装置に対して、自局送信信号成分相殺用の機能を付加
してある。また、相殺効果の判断のために自局送信信号
成分相殺用の信号の振幅位相制御部に、受信した相手局
送信信号の符号誤り情報をフィ−ドバックする機能を備
えている。
【００６４】図８は、本発明の更に他の実施例のブロッ
ク構成図である。本例では、受信波の中の自局送信信号
成分相殺を行なった後の自局送信信号成分の残留分を検
出して自局送信信号成分相殺回路を制御するために相殺
回路前後の信号レベル差を利用している。
【００６５】まず、送信系について説明する。１は自局
送信用ベースバンド回路、２は自局送信用変調器、３は
周波数変換器（アップコンバータ）、４は大電力増幅
器、５はアンテナである。１において音声、画像、デー
タその他の送信情報をデジタル化し、伝送路での誤りを
訂正するために、誤り訂正符号化を施して送信ビット列
を生成し、２に入力する。２では、送信ビット列を伝送
路に適した変調波に変換するために、送信ビット列によ
って自局発信器出力の搬送波に変調をかけて、送信変調
波とし、３に入力する。３では、送信変調波の周波数を
衛星へ向けて電波として送信するためＲＦ周波数に変換
する。周波数変換を施した送信変調波を４に入力する。
４では、送信するために必要な電力にまで増幅する。増
幅した信号を５に入力し、５から電波として衛星に向け
て送信する。１から５の構成は従来の衛星通信地球局装
置の送信系と同様の構成である。
【００６６】次に、受信系について説明する。６は低雑
音増幅器、７は周波数変換器（ダウンコンバータ）、８
は相手局送信信号用復調器、９は相手局送信信号用ベー
スバンド回路である。各地球局が送信した信号は衛星中
継器によって周波数変換され送信とは異なった周波数帯
の電波として５に到来する。５で衛星から受信した微弱
な信号を６に入力し、増幅する。６で増幅した信号は７
に入力する。７では、６で増幅した信号の周波数をを復
調等の処理に適したＩＦ周波数に変換する。周波数変換
した信号を８に入力する。８では、ＩＦ周波数の変調波
を復調して、受信ビット列に変換する。受信ビット列を
９に入力し、誤り訂正処理等を施して、送信側の局にて
送った送信情報を得る。以上の５から９までの構成は従
来の衛星通信地球局装置の受信系と同様の構成である。
【００６７】さらに本実施例では、自局送信信号相殺の
機能を実現するために上記のような従来の装置に対し
て、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１８
を追加してある。１０は自局送信波相殺信号生成用遅延
（記憶）回路、１１は搬送波再生回路、１２は自局送信
波相殺信号生成用変調器、１３は自局送信波相殺信号の
振幅位相制御回路、１４は制御回路、１５は電力検出回
路、１６は電力検出回路、１８は加算器である。
【００６８】送信系において変調に用いた送信ビット列
（１の出力）を１０にも入力する。１０では、送信波が
地球局から衛星に伝搬し、衛星中継器を経て衛星から地
球局まで伝搬するのに要する時間分だけ遅延させるため
に、送信ビット列を記憶し、必要なだけ遅延させた後１
２へ入力する。また、受信系において７でＩＦ周波数に
周波数変換した信号を分配して１１にも入力する。１１
では、ＩＦ周波数の受信信号の中から自局送信波成分の
搬送波を再生し、１２に入力する。１２では、１１から
入力された搬送波にたいして１０から入力された送信ビ
ット列を用いて送信系と同じ変調をかけて自局送信波相
殺用の変調波を生成する。自局送信波相殺用の変調波は
１３へ入力する。１３では、自局送信波相殺用の変調波
の振幅と位相を制御して受信信号（７から１８への信
号）の中の自局送信信号成分と振幅が等しくなるよう
に、また、位相が逆位相になるようにする。振幅と位相
を制御した自局送信波相殺信号を１８へ入力する。１４
に対して、自局送信信号相殺のための加算を行う前の信
号電力に関する情報と加算を行った後の信号電力に関す
る情報を入力する。１４では、加算器での減衰量を除い
て、加算前の電力から加算後の電力を引いた差が最大と
なるように１３に対して振幅及び位相の制御を行う。例
えばこの電力差は、２局間通信の場合には、最大約３ｄ
Ｂとなり、ＶＳＡＴシステムにおけるＨＵＢ局の場合に
は数ｄＢから数十ｄＢになる。１５は加算前の信号レベ
ルを検出し１４に入力する。１６は加算後の信号レベル
を検出し１４に入力する。１５、１６に関しては、ＩＦ
周波数帯に於いてＡＧＣ回路がある場合にはＡＧＣの制
御値を利用する事で、電力検出回路を新たに設けなくて
も済む場合もある。１８では、７からの信号と１３から
の信号を加算する。１８での加算によって受信波の中の
自局送信信号成分が相殺効果により抑圧されて、相手局
送信信号成分が取り出せるため、後段の８、９が正常に
動作できるようになる。
【００６９】以上のような構成で、従来の衛星通信地球
局装置に対して、自局送信信号成分相殺用の機能を付加
してある。また、受信波の中の自局送信信号成分相殺を
行なった後の自局送信信号成分の残留分を検出して自局
送信信号成分相殺回路を制御するために相殺回路前後の
信号レベル差を利用している。
【００７０】図９は、本発明の更に他の実施例のブロッ
ク構成図である。本例では、伝送路歪を補償して、自局
送信信号成分相殺効果を高めるためのトレーニング機能
を持っている。衛星中継器および自局の送受信ＲＦ系を
含んだ衛星折り返し伝送路の歪み特性を等化して相殺用
の信号を生成する。このとき通信を開始する以前に片方
の局ずつ送信を行い自局送信信号を衛星折り返しで受信
する。この間に相殺用信号を通す適応フィルタに学習さ
せて、相殺効果が最大となるようにフィルタの係数を最
適化する。双方の局が通信開始以前にこの動作を行うこ
とでより十分に相殺を行なうことができ、受信誤り率特
性を向上することが出来る。
【００７１】まず、送信系について説明する。１は自局
送信用ベースバンド回路、２は自局送信用変調器、３は
周波数変換器（アップコンバータ）、４は大電力増幅
器、５はアンテナである。１において音声、画像、デー
タその他の送信情報をデジタル化し、伝送路での誤りを
訂正するために、誤り訂正符号化を施して送信ビット列
を生成し、２に入力する。２では、送信ビット列を伝送
路に適した変調波に変換するために、送信ビット列によ
って自局発信器出力の搬送波に変調をかけて、送信変調
波とし、３に入力する。３では、送信変調波の周波数を
衛星へ向けて電波として送信するためＲＦ周波数に変換
する。周波数変換を施した送信変調波を４に入力する。
４では、送信するために必要な電力にまで増幅する。増
幅した信号を５に入力し、５から電波として衛星に向け
て送信する。１から５の構成は従来の衛星通信地球局装
置の送信系と同様の構成である。
【００７２】次に、受信系について説明する。６は低雑
音増幅器、７は周波数変換器（ダウンコンバータ）、８
は相手局送信信号用復調器、９は相手局送信信号用ベー
スバンド回路である。各地球局が送信した信号は衛星中
継器によって周波数変換され送信とは異なった周波数帯
の電波として５に到来する。５で衛星から受信した微弱
な信号を６に入力し、増幅する。６で増幅した信号は７
に入力する。７では、６で増幅した信号の周波数をを復
調等の処理に適したＩＦ周波数に変換する。周波数変換
した信号を８に入力する。８では、ＩＦ周波数の変調波
を復調して、受信ビット列に変換する。受信ビット列を
９に入力し、誤り訂正処理等を施して、送信側の局にて
送った送信情報を得る。以上の５から９までの構成は従
来の衛星通信地球局装置の受信系と同様の構成である。
【００７３】さらに本実施例では、自局送信信号相殺の
機能を実現するために上記のような従来の装置に対し
て、１０、１１、１２、１３、１４、１７、１８を追加
してある。１０は自局送信波相殺信号生成用遅延（記
憶）回路、１１は搬送波再生回路、１２は自局送信波相
殺信号生成用変調器、１３は自局送信波相殺信号の振幅
位相制御回路、１４は制御回路、１７は適応フィルタ、
１８は加算器である。
【００７４】送信系において変調に用いた送信ビット列
（１の出力）を１０にも入力する。１０では、送信波が
地球局から衛星に伝搬し、衛星中継器を経て衛星から地
球局まで伝搬するのに要する時間分だけ遅延させるため
に、送信ビット列を記憶し、必要なだけ遅延させた後１
２へ入力する。また、受信系において７でＩＦ周波数に
周波数変換した信号を分配して１１にも入力する。１１
では、ＩＦ周波数の受信信号の中から自局送信波成分の
搬送波を再生し、１２に入力する。１２では、１１から
入力された搬送波にたいして１０から入力された送信ビ
ット列を用いて送信系と同じ変調をかけて自局送信波相
殺用の変調波を生成する。自局送信波相殺用の変調波は
１７へ入力する。１７は、自局送信信号が衛星折り返し
の伝送路で受ける歪に対して、自局送信信号相殺用の信
号に同じ歪を与えて波形を等しくする事で相殺の効果を
高めようとするものである。１７では、１４からの制御
を受けながらフィルタの特性を変化させて、自局送信信
号相殺効果が最大となる様にする。１７のフィルタ特性
を最適化する事は、双方向の通信を開始する以前に片方
の局ずつ送信して自局送信信号のみを受信しながら行う
事でより完全となる。１７の出力を１３に入力する。１
３では、自局送信波相殺用の変調波の振幅と位相を制御
して受信信号（７から１８への信号）の中の自局送信信
号成分と振幅が等しくなるように、また、位相が逆位相
になるようにする。振幅と位相を制御した自局送信波相
殺信号を１８へ入力する。１４には、加算後の信号及び
９からの誤り訂正情報を入力する。１４は、自局送信信
号相殺効果が最大となるように１３及び１７を制御す
る。１８では、７からの信号と１３からの信号を加算す
る。１８での加算によって受信波の中の自局送信信号成
分が相殺効果により抑圧されて、相手局送信信号成分が
取り出せるため、後段の８、９が正常に動作できるよう
になる。
【００７５】以上のような構成で、従来の衛星通信地球
局装置に対して、自局送信信号成分相殺用の機能を付加
してある。また、伝送路歪を補償して、自局送信信号成
分相殺効果を高めるためのトレーニング機能を持ってい
る。
【００７６】図１０及び図１１は、本発明の各実施例に
使用する位相制御回路の一例を示す図である。本発明を
実現するために自局送信信号相殺用信号の位相及び振幅
を制御する必要がある。振幅の制御は通常の可変減衰器
や可変増幅器を用いる事で容易に実現できる。位相の制
御は、ＩＦ周波数において行うことも可能である。ま
た、自局送信信号相殺用の変調器をデジタル変調器で構
成した場合、デジタル演算により位相制御を行なう事も
可能である。図１０はＩＦ周波数において位相制御を行
う回路の例であり、図１１はデジタル演算により位相制
御を行う回路の例である。
【００７７】図１０について説明する。位相を回転させ
るべき信号をS(t)とする。S(t)をθだけ回転させる演算
は、式(6)の様に表される。
【００７８】 S(t)exp(jθ) = S(t)cosθ+S(t)jsinθ ・・・(6) 図１０はこの式を実現する回路を示している。２４は入
力信号つまりS(t)であり、１９の分配器で分配する。２
０は９０°移相器であり式(6)第２項のjを表している。
２２は乗算器、２５は乗算信号（ｃｏｓθ）であり、２
２の出力が式(6)第１項をあらわしている。２３は乗算
器、２６は乗算信号（ｓｉｎθ）であり、２３の出力が
式(6)第２項をあらわしている。２１の合成器で加えあ
わせることによって、２７の出力信号S(t)exp(jθ)を得
ている。
【００７９】次に、図１１について説明する。
【００８０】変調器の入力信号は４２の入力信号（Ｉ）
および４３の入力信号（Ｑ）がある。４２は遅延回路２
８により遅延された後デジタルフィルタ２９により波形
整形される。２９の出力をI(t)とする。同様に４３は遅
延回路３０により遅延された後デジタルフィルタ３１に
より波形整形される。３１の出力をQ(t)とする。３２が
位相回転演算回路をあらわしており、３２の出力を３４
のＤ／Ａ変換器によりアナログ信号に変換して、出力信
号４７を得ている。４４は位相制御入力（θ）であり、
これを３３の係数記憶回路により４５の乗算係数（ｃｏ
ｓθ）および４６の乗算係数（ｓｉｎθ）に変換する。
３２の動作を具体的に説明する。３２の入力信号をS(t)
とすると、式(7)の様に表せる。
【００８１】S(t) = I(t)+jQ(t) ・・・(7) S(t)の位相をθだけ回転させる演算は式(8)の様に表す
ことができる。
【００８２】 S(t)exp(jθ) = (I(t)+jQ(t))(cosθ+jsinθ) = (I(t)cosθ-Q(t)sinθ)+j(I(t)sinθ+Q(t)cosθ) ・・・(8) 図１１の３２は式(8)を表している。３５から３８は係
数乗算器でありその出力はそれぞれ、式(8)の第１項か
ら第４項までを表している。それらを３９、４０、４１
の加算器によって加えあわせて、S(t)exp(jθ)を得てい
る。以上のように位相回転演算回路を構成することがで
きる。
【００８３】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、占有帯域
幅が従来方式に比べ最大で１／２にまで減少出来るた
め、運用コスト（衛星中継器使用料）が大幅に低減出来
る上、貴重な周波数資源の有効利用に寄与することが出
来る。
【００８４】本発明の方式を実現する装置は従来の衛星
通信装置に対し、簡易な回路を付加するだけで構成で
き、運用コスト（衛星中継器使用料）の大幅な削減効果
が得られる。
【００８５】さらに、本発明の一実施例であるＶＳＡＴ
方式では、ＨＵＢ局にて自局送信信号を相殺する際に、
受信した自局送信信号の搬送波の周波数によって衛星中
継器での周波数偏差がわかるのでこれを補償するように
自局の送信周波数を制御することが可能であり、この場
合、各ＶＳＡＴ局の受信周波数を安定化できるためシス
テムの安定性が増す。
【００８６】また、双方が広い周波数帯域を必要とす
る、高速２地点間双方向通信に対しては特に有効であ
る。
【００８７】なお、二局間双方向通信の場合には自局送
信情報が無いと相殺できないことにより、秘話性をもた
せることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の概念図である。
【図２】本発明の一実施例の動作説明図である。
【図３】多地点間通信における説明図である。
【図４】多地点間通信における本発明の説明図である。
【図５】ＶＳＡＴシステムの説明図である。
【図６】本発明の一実施例を示すブロック構成図であ
る。
【図７】本発明の一実施例を示すブロック構成図であ
る。
【図８】本発明の他の実施例を示すブロック構成図であ
る。
【図９】本発明の更に他の実施例を示すブロック構成図
である。
【図１０】本発明の実施例に使用する位相制御回路の一
例を示す図である。
【図１１】本発明の実施例に使用する位相制御回路の一
例を示す図である。
【図１２】従来例の概念図である。
【符号の説明】
１．自局送信用ベースバンド回路、２．自局送信用変調
器、３．周波数変換器（アップコンバータ）、４．大電
力増幅器、５．アンテナ、６．低雑音増幅器、７．周波
数変換器（ダウンコンバータ）、８．相手局送信信号用
復調器、９．相手局送信信号用ベースバンド回路、１
０．自局送信波相殺信号生成用遅延（記憶）回路１１．
搬送波再生回路１２．自局送信波相殺信号生成用変調
器、１３．自局送信波相殺信号の振幅位相制御回路、１
４．制御回路１５．電力検出回路、１６．電力検出回
路、１７．適応フィルタ、１８．加算器、１９．分配
器、２０．９０°移相器、２１．合成器、２２．乗算
器、２３．乗算器、２４．入力信号、２５．乗算信号
（ｃｏｓθ）、２６．乗算信号（ｓｉｎθ）、２７．出
力信号、２８．遅延器、２９．デジタルフィルタ、３
０．遅延器、３１．デジタルフィルタ、３２．位相回転
演算回路、３３．係数記憶回路、３４．Ｄ／Ａ変換器、
３５．係数乗算器、３６．係数乗算器、３７．係数乗算
器、３８．係数乗算器、３９．加算器、４０．加算器、
４１．加算器、４２．入力信号（Ｉ）、４３．入力信号
（Ｑ）、４４．位相制御入力（θ）、４５．乗算係数
（ｃｏｓθ）、４６．乗算係数（ｓｉｎθ）、４７．出
力信号、４８．自局信号相殺回路。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成８年２月２２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 衛星通信システム及び方法
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、衛星通信におい
て周波数帯域を有効に利用することが可能な衛星通信方
式、システム及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】衛星通信では使用出来る衛星中継器の周
波数帯域は限られており、また、使用する周波数帯域に
応じて中継器使用料を負担しなければならないため、周
波数は有効に利用しなければならない。そこで周波数を
再利用することが考えられる。周波数の再利用の例とし
ては、異なる衛星を利用する場合は、地球局アンテナの
指向性により二種類の信号を分離することが出来る。同
一の衛星を利用する場合でも水平及び垂直の直交する二
つの偏波を用いることで直交偏分波器の識別度により二
種類の信号を分離することが出来る。
【０００３】しかし、同一衛星の同一偏波の中で、二つ
の信号が重なると分離が出来ずに二つの信号が、どちら
も受信不可能となる問題があった。
【０００４】つまり、従来の衛星通信方式では同一衛星
の同一偏波の同一周波数の帯域を再利用して二種類の信
号を伝送すること（帯域共用）は出来なかった。
【０００５】図１２に従来方式の例を示す。
【０００６】この例は、Ａ，Ｂ二局（地球局）間での双
方向通信の場合で、Ａ局からＢ局へ送られる信号Ｓ
A（Ａ→Ｂ）とＢ局からＡ局へ送られる信号ＳB（Ｂ→
Ａ）の二つの信号が有り、それぞれの信号の帯域が重な
るとどちらの信号も受信不可能となる。二つの信号が重
ならないようにする手段として、周波数分割多元接続
（ＦＤＭＡ）と時分割多元接続（ＴＤＭＡ）がある。
【０００７】ＦＤＭＡ（１）では、図１２（１）に示す
ようにＡ，Ｂ二局が送信信号ＳA，ＳBの周波数をずらし
て送信し、信号が重ならないようにすることで、双方向
の通信を可能にしている。従って、Ａ局からＢ局への信
号の伝送に必要な帯域（ＢＷ（Ａ→Ｂ））と、Ｂ局から
Ａ局への信号の伝送に必要な帯域（ＢＷ（Ｂ→Ａ））を
合わせただけの占有帯域幅（ＢＷ（Ａ→Ｂ）＋ＢＷ（Ｂ
→Ａ））が必要になる。
【０００８】ＴＤＭＡ（２）では、図１２（２）に示す
ようにＡ，Ｂ二局が同期して、衛星上の中継器において
双方の送信信号ＳA，ＳBが時間的に重ならないようにそ
れぞれ決められたタイミングでバースト的に送信する。
Ａ局の送信波が衛星に到来している間はＢ局の送信波が
衛星に到来しないようにし、Ｂ局の送信波が衛星に到来
している間はＡ局の送信波が衛星に到来しないようにす
る。それぞれの局は限られた時間内にまとめて信号を送
信することになるので必要な帯域は増加して、結果的
に、Ａ局からＢ局への信号ＳAの伝送に必要な帯域（Ｂ
Ｗ（Ａ→Ｂ））と、Ｂ局からＡ局への信号ＳBの伝送に
必要な帯域（ＢＷ（Ｂ→Ａ））を合わせただけの占有帯
域幅（ＢＷ（Ａ→Ｂ）＋ＢＷ（Ｂ→Ａ））が必要にな
る。また、複雑な同期装置が必要になる。
【０００９】この他符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）があ
るが、これは伝送すべき信号を高速符号で拡散するた
め、周波数有効利用の点からは望ましいものではない。
【００１０】受信しようとする信号（希望波）に受信の
妨げと成る信号（干渉波）が重なった場合に、希望波を
正常に受信するための手段として、干渉補償という従来
技術がある。
【００１１】衛星通信において衛星系の電波と地上系の
電波が重なって受信障害を起こす場合についての技術で
ある。これは基本的には補助的なアンテナを用いること
により、アンテナの指向性を利用して地上系の電波のみ
を受信することが出来ることに基づいている。つまり、
衛星電波受信用アンテナ（主アンテナ）のサイドローブ
特性の影響で地上系無線の電波（干渉波）が衛星からの
受信波（希望波）に重なってしまう場合、これを補償す
るために補助的に別のアンテナ（補助アンテナ）を用意
して干渉波を受信し、補助アンテナで受信した干渉波を
用いて、主アンテナの受信波の中から干渉波成分を相殺
する技術である。
【００１２】以上のように、従来の衛星通信地球局は、
受信波の中から自局の送信信号（衛星折り返し信号）を
相殺する機能を持っていないので同一の周波数帯域に複
数の信号を重ねて運用することは出来なかった。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明では、Ａ局から
Ｂ局への信号の伝送とＢ局からＡ局への信号の伝送に同
一の周波数帯域を用いる（帯域共用）ことを可能とし、
必要な帯域を最大１／２まで、削減しようというもので
ある。本発明の概念図を図１に示している。このとき、
従来方式と異なり、Ａ，Ｂ二局（地球局）それぞれにと
って、自局の送信信号（衛星折り返し信号）が正常な受
信を妨げる干渉波となる。
【００１４】本発明の場合には、干渉波は希望波と同一
の衛星から到来するので、アンテナの指向性を利用して
干渉波のみを受信することはできない。従来の衛星通信
地球局は、このような干渉波を除去する機能をもってい
ない。
【００１５】本発明の目的は有限な周波数資源を有効利
用（帯域共用）することが可能な衛星通信方式、システ
ム及び方法を提供することにある。
【００１６】本発明の目的は、周波数を有効利用するた
めに積極的に干渉をさせて周波数の再利用を図ろうとし
た時、受信波の中から自局の送信信号成分（衛星折り返
し信号）を相殺し、良好な衛星通信が可能な衛星通信方
式、システム及び方法を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】周波数を干渉をさせて周
波数の再利用を図ろうとする場合、従来、干渉補償技術
で補償していたような地上波との干渉の場合と異なり、
アンテナの指向特性や空間ダイバーシティを用いて受信
波の中から自局送信信号（ＳA又はＳB）のみを分離する
ことは出来ない。そこで、受信波の中の自局送信信号と
同じ信号を生成する手段、および、生成した信号の振幅
と位相を制御して受信波の中の自局送信信号成分を相殺
する手段が必要である。
【００１８】また、衛星折り返し信号の伝搬遅延時間は
衛星のドリフトによって変動するので、この変動を補償
するために自局送信信号（衛星折り返し信号）相殺用信
号の遅延時間を制御する必要がある。
【００１９】さらに、同一の周波数に二つの信号が重な
る事になるので、衛星中継器に於いて電力が制限される
場合、一つの信号当たりの電力を従来よりも最大3dB下
げなければならなくなる事が有り得る。
【００２０】そこで本発明では、各地球局が自局の送信
情報を持っていることに着目し、受信波の中の自局送信
信号成分と同じ信号を生成し、生成した信号を同一振幅
かつ逆位相で受信波に加え合わせることにより、自局送
信信号成分を相殺することで同一周波数帯の他局の送信
信号を受信することを可能とした。
【００２１】
【発明の実施の形態】図２〜図５は本発明の概念の説明
に供する説明図であって、図２は、２局間双方向通信の
例である。同図において、両地球局Ａ，Ｂに於いて衛星
からS'AとS'Bが重なった信号を受信する。地球局Aに於
いては信号SAを保持しており、信号SAにより衛星折り返
し信号S'Aを相殺し、地球局Ｂ、衛星からの送信信号S'B
を得る。地球局Bに於いては信号SBを保持しており、信
号SBにより衛星折り返し信号S'Bを相殺して、地球局
Ａ、衛星からの送信信号S'Aを得る。
【００２２】自局送信信号（衛星折り返し信号）相殺の
原理について式を用いて説明する。
【００２３】衛星から受信した信号S'A+S'Bと該受信信
号の中の自局送信成分相殺用の信号（S'A又はS'B）を加
算器にて加え合わせて相殺を行う。加算器の入力及び出
力に着目すると、それぞれの信号は以下のようになる。
【００２４】衛星から受信した信号（S'A+S'B）は地球
局Ａ又はＢから衛星まで電波が往復するのに要する時間
をt0とすると式〔数１〕のS(t)の様に表す事ができる。
【００２５】また、自局送信信号相殺用の信号は遅延回
路による遅延をtDとすると式〔数２〕のSS(t)の様に表
す事ができる。
【００２６】
【数１】 受信信号 S(t) = S1(t-t0)exp[j{ω1(t-t0)+θ1}] + S2(t-t2)exp[j{ω2(t-t2)+θ2}]
【００２７】
【数２】 相殺用信号 SS(t) = a0S1(t-tD)exp[j{ω1(t-tD)+θS+π}] = -a0S1(t-tD)exp[j{ω1(t-tD)+θS}] ここで、t0-tDをΔτと、t-t0をtとそれぞれ置き直すと
加算器の出力信号STは〔数３〕式の様に表す事ができ
る。
【００２８】
【数３】 ST(t)= S(t) + SS(t) = {S1(τ)-a0S1(τ+Δτ)exp[j{ω1Δτ+θS-θ1}]}exp[j(ω1τ+θ1)] + S2(τ-τ2')exp[j{ω2(τ-τ2')+θ2}] 但し、τ2'=t2-t0とする。
【００２９】〔数３〕式に於いてΔτ≒0と見なす事が
出きれば、次のようになる。
【００３０】
【数４】 ST(t) = S1(τ){1-a0cos(θS-θ1)-ja0sin(θS-θ1)}exp[j(ω1τ+θ1)} + S2(τ-τ2')exp[j{ω2(τ-τ2')+θ2}] さらに、a0=1,θS=θ1となるように自局送信信号相殺用
の信号の振幅と位相を制御すれば加算器の出力は次のよ
うになる。
【００３１】
【数５】 ST(t) = S2(τ-τ2')exp[j{ω2(τ-τ2')+θ2}] 従って、相手局の送信信号S2（S'A又はS'B）のみが受信
できる事になる。
【００３２】即ち本方式に於いては、Δτ≒0とする事
が必要であり、衛星の位置変動にともなう遅延時間の変
動の補償が重要になる。
【００３３】衛星通信地球局において送信している自局
送信信号と衛星からの受信信号の中の自局送信信号成分
との間には衛星折り返し伝搬による時間差が有る。従っ
て、受信波の中から自局の送信信号成分を相殺するため
には、自局の送信信号の情報を衛星折り返し伝搬による
時間分（約０．２４秒）だけ遅延（保持）するための記
憶手段が必要になる。これは、変調前のベースバンドデ
ータをバッファ（メモリ）に記憶することで実現出来
る。さらに、衛星のドリフトにより遅延時間は変動す
る。これはメモリから読みだしを行なうタイミングを制
御することで実現できる。バッファ（メモリ）に記憶し
て保持していたベースバンドデータを用いて変調波を生
成する。この変調波の振幅と位相を制御して受信信号の
中の自局送信信号成分と振幅が等しく位相が逆相となる
ようにして受信波に加え合わせる。こうして、受信波の
中の自局送信信号成分を相殺することができ、希望する
信号を正常に受信できる。このとき衛星からの受信波は
衛星中継器の局部発振器の周波数変動の影響を受けてい
るので自局送信信号相殺用の変調波を生成する際には受
信信号から搬送波を再生してこれを用いることで、衛星
中継器の局部発振器の周波数変動の影響を相殺出来る。
この搬送波再生に際しては、前述のＡ，Ｂ局の搬送波を
わずかに異ならせておくことが有効である。
【００３４】遅延時間調整のために自局送信信号の信号
フォーマットを利用する事も考えられる。例えば、送信
信号をフレーム化して、フレームの位置を示すフレーム
マーカを設ける。フレームマーカを基準にして自局送信
信号を遅延した信号と受信波の中の自局送信信号との同
期を取る。さらに受信抽出クロックと相殺用変調波生成
用クロック（遅延データ読み出しタイミング）を同期さ
せることで遅延量を制御する事も可能である。
【００３５】衛星折り返し伝送路（衛星中継器、自局送
受信ＲＦフィルタ等）の帯域制限・遅延歪を等化するこ
とで自局送信成分抑圧度向上を図ることができる。
【００３６】２地点間通信において双方向の情報量が同
一であれば、完全な帯域の共用が可能となり、従来の方
式に比べ半分の帯域で通信が可能となる。
【００３７】一方、双方向で情報量が異なる場合には広
い方の帯域を確保すれば、帯域共用により通信が可能と
なるため、従来と異なり狭い方の帯域が不用となり、帯
域の有効利用が図れることになる。
【００３８】多地点間通信についても、基本的には同報
通信を除いて２地点間通信の集合と見なせるため、各２
地点間を１つの帯域に集約することにより、帯域共用が
可能となる。
【００３９】例えば、＃１，２…を各地点として＃１→
２を局１から局２への通信とすれば、従来形のＦＤＭＡ
では、図３（１）のような帯域配置になる。これに対
し、本発明を適用すれば、図４の如くなり、帯域が約半
分で済むことになる。
【００４０】従来のＴＤＭＡ通信（図３（２））におい
ても、図４のような通信形態をとることにより、総合的
な帯域有効利用が図れることになる。
【００４１】自局送信信号相殺用回路にて相殺用の信号
を生成する際に受信波の中から自局送信信号に対する搬
送波の再生を行なう場合、再生した搬送波と自局送信信
号の搬送波を比較することで衛星中継器での周波数偏差
を得ることが出来る。衛星中継器での周波数偏差に応じ
て、自局送信波の周波数を制御して地上での受信波の周
波数を確度良くかつ、安定にすることでシステム全体の
安定度が向上する。
【００４２】図５は、ＶＳＡＴシステムに応用した時の
例を示し、ＶＳＡＴシステムは、大形のアンテナや高出
力の増幅器を有するＨＵＢ局と多数の小形地球局（ＶＳ
ＡＴ）とから構成される。従って、ＨＵＢ局送信の信号
ＳHは大電力であり、各小形局から送信される信号ＳVは
小さい。ＨＵＢ局では自局送信信号（衛星折り返し信
号）Ｓ'Hの相殺を行なえば、各小形局から衛星を介して
送られてくる信号Ｓ'Vは信号ＳHと同一周波数帯域であ
ったとしても容易に受信可能である。一方小形局側はＨ
ＵＢ局からの信号Ｓ'Hが大きいため信号相殺回路がなく
ても受信できる。更には、小形局側ではＨＵＢ局からの
大信号Ｓ'Hと小形局からの小信号Ｓ'Vとが混在すること
になるため、小形局に適当な非線形回路（増幅器等）を
挿入することにより、非線形回路の特徴である大信号に
よる小信号抑圧効果を積極活用し、ＨＵＢ局からの信号
受信を安定化することも可能である。
【００４３】以上のように、衛星通信地球局が受信波の
中から自局送信信号成分を相殺する機能を付加すること
により同一周波数帯を用いたＶＳＡＴシステムが実現で
き、周波数資源を大幅に節約することが出来る。
【００４４】さらに、衛星折返し伝送路の振幅・遅延の
等化、衛星のドリフトを含む遅延時間の補正、自局送信
信号相殺用搬送波再生等を容易ならしめるために、シス
テム運用開始時に各送信局のみでの事前調整も有効であ
り、このための機能を付加することも望ましい。
【００４５】また、課題に書いたように、衛星中継器に
於ける電力が制限される場合については、地球局に於い
て衛星から到来する電波の電力が小さくなる事を意味す
るので従来と同様の通信品質を得るためには、受信側の
アンテナを大きくすれば良い事になる。例えば、衛星中
継器に於いて最大3dB下げなければならない事がある。
この場合、アンテナ径を約1.4倍にすれば良い。
【００４６】本発明により、従来の衛星通信方式に比べ
て、限られた周波数帯域の中に収容できる回線数が増加
するので、周波数帯域の大幅な有効利用可能となる。
【００４７】本発明を２地点間で双方向通信を行なう衛
星通信システムに適用して、周波数帯域の節約をするこ
とができる。
【００４８】多地点間の衛星通信システムにも同様に適
用でき、周波数帯域の節約ができる。
【００４９】さらに、ＶＳＡＴシステムにも適用でき、
周波数帯域の節約及びシステムの安定性向上ができる。
【００５０】また、二局間双方向通信の場合、二局の送
信信号がそれぞれ重なっているため、重なった信号の片
方を復調するためには、受信波の中の復調しようとする
信号と別の信号（干渉信号）成分を補償しなければなら
ず、干渉信号の情報をもった局（干渉信号の送信局）し
か復調できない。通信を行なっている二局以外の局では
復調できないという秘話性が得られる。
【００５１】本発明の更に詳細な実施例を図によって説
明する。
【００５２】図６は、本発明の一実施例のブロック構成
図である。
【００５３】まず、送信系について説明する。同図にお
いて、１は自局送信用ベースバンド回路、２は自局送信
用変調器、３は周波数変換器（アップコンバータ）、４
は大電力増幅器、５はアンテナである。自局送信用ベー
スバンド回路１において音声、画像、データその他の送
信情報をデジタル化し、伝送路での誤りを訂正するため
に、誤り訂正符号化を施して送信ビット列を生成し、自
局送信用変調器２に入力する。自局送信用変調器２で
は、送信ビット列を伝送路に適した変調波に変換するた
めに、送信ビット列によって自局発信器出力の搬送波に
変調をかけて、送信変調波とし、アップコンバータ３に
入力する。アップコンバータ３では、送信変調波の周波
数を衛星へ向けて電波として送信するための周波数（Ｒ
Ｆ周波数）に変換する（例えば、Ｋｕバンドでは１４Ｇ
Ｈｚ帯、Ｃバンドでは６ＧＨｚ帯等）。周波数変換を施
した送信変調波を大電力増幅器４に入力する。大電力増
幅器４では、送信するために必要な電力にまで増幅す
る。増幅した信号を、アンテナ５に入力し、アンテナ５
から電波として衛星に向けて送信する。１から５の構成
は従来の衛星通信地球局装置の送信系と同様の構成であ
るので、その詳細説明は省略する。
【００５４】次に、受信系について説明する。６は低雑
音増幅器、７は周波数変換器（ダウンコンバータ）、８
は相手局送信信号用復調器、９は相手局送信信号用ベー
スバンド回路である。各地球局が送信した信号は衛星中
継器によって周波数変換され送信とは異なった周波数帯
の電波（Ｓ'V＋Ｓ'H）としてアンテナ５に到来する（例
えば、Ｋｕバンドでは１２ＧＨｚ帯、Ｃバンドでは４Ｇ
Ｈｚ帯等）。アンテナ５で衛星から受信した微弱な信号
を低雑音増幅器６に入力し、増幅する。低雑音増幅器６
で増幅した信号はダウンコンバータ７に入力する。ダウ
ンコンバータ７では、低雑音増幅器６で増幅した信号の
周波数をを復調等の処理に適した周波数（ＩＦ周波数）
に変換する。周波数変換した信号を相手局送信信号用復
調器８に入力する。相手局送信信号用復調器８では、Ｉ
Ｆ周波数の変調波を復調して、受信ビット列に変換す
る。受信ビット列を相手局送信信号用ベースバンド回路
９に入力し、誤り訂正処理等を施して、送信側の局にて
送った送信情報を得る。以上の５から９までの構成は従
来の衛星通信地球局装置の受信系と同様の構成であるの
で、その詳細説明は省略する。
【００５５】さらに本実施例では、自局送信信号相殺の
機能を実現するために上記のような従来の装置に対し
て、１０、１１、１２、１３、１８を追加してある。１
０は自局送信波相殺信号生成用遅延（記憶）回路、１１
は搬送波再生回路、１２は自局送信波相殺信号生成用変
調器、１３は自局送信波相殺信号の振幅位相制御回路、
１８は加算器である。
【００５６】送信系において変調に用いた送信ビット列
（１の出力）を自局送信波相殺信号生成用遅延（記憶）
回路１０にも入力する。自局送信波相殺信号生成用遅延
（記憶）回路１０では、送信波ＳHが地球局から衛星に
伝搬し、衛星中継器を経て衛星から地球局まで伝搬
（Ｓ'H）するのに要する時間分だけ遅延させるために、
送信ビット列を記憶し、必要なだけ遅延させた後自局送
信波相殺信号生成用変調器１２へ入力する。また、受信
系において７でＩＦ周波数に周波数変換した信号
（Ｓ'V，Ｓ'H）を分配して搬送波再生回路１１にも入力
する。搬送波再生回路１１では、ＩＦ周波数の受信信号
の中から自局送信波成分の搬送波（Ｓ'H）を再生し、自
局送信波相殺信号生成用変調器１２に入力する。自局送
信波相殺信号生成用変調器１２では、搬送波再生回路１
１から入力された搬送波（Ｓ'H）にたいして自局送信波
相殺信号生成用遅延（記憶）回路１０から入力された送
信ビット列（Ｓ'H）を用いて送信系と同じ変調をかけて
自局送信波相殺用の変調波を生成する。自局送信波相殺
用の変調波は自局送信波相殺信号の振幅位相制御回路１
３へ入力する。自局送信波相殺信号の振幅位相制御回路
１３では、自局送信波相殺用の変調波（Ｓ'H）の振幅と
位相を制御して受信信号（ダウンコンバータ７から加算
器１８への信号）の中の自局送信信号成分（Ｓ'H）と振
幅が等しくなるように、また、位相が逆位相になるよう
にする。振幅と位相を制御した自局送信波相殺信号（−
Ｓ'H）を加算器１８へ入力する。加算器１８では、ダウ
ンコンバータ７からの信号（Ｓ'V＋Ｓ'H)と自局送信波
相殺信号の振幅位相制御回路１３からの信号（−Ｓ'H）
を加算する。加算器１８での加算によって受信波の中の
自局送信信号成分が相殺効果により抑圧されて、相手局
送信信号成分が取り出せるため、後段の相手局送信信号
用復調器８、相手局送信信号用ベースバンド回路９が正
常に動作できるようになる。
【００５７】以上のような構成で、従来の衛星通信地球
局装置に対して、自局送信信号成分相殺用の機能を付加
してある。
【００５８】図７は、本発明の他の実施例のブロック構
成図である。本例では、相手局の送信信号を復調し誤り
訂正を行った結果、誤りがどの程度有ったかをフィード
バックして誤りが少なくなるように制御を行っている。
【００５９】まず、送信系について説明する。１は自局
送信用ベースバンド回路、２は自局送信用変調器、３は
周波数変換器（アップコンバータ）、４は大電力増幅
器、５はアンテナである。１において音声、画像、デー
タその他の送信情報をデジタル化し、伝送路での誤りを
訂正するために、誤り訂正符号化を施して送信ビット列
を生成し、２に入力する。２では、送信ビット列を伝送
路に適した変調波に変換するために、送信ビット列によ
って自局発信器出力の搬送波に変調をかけて、送信変調
波とし、３に入力する。３では、送信変調波の周波数を
衛星へ向けて電波として送信するためＲＦ周波数に変換
する。周波数変換を施した送信変調波を４に入力する。
４では、送信するために必要な電力にまで増幅する。増
幅した信号を５に入力し、５から電波として衛星に向け
て送信する。１から５の構成は従来の衛星通信地球局装
置の送信系と同様の構成である。
【００６０】次に、受信系について説明する。６は低雑
音増幅器、７は周波数変換器（ダウンコンバータ）、８
は相手局送信信号用復調器、９は相手局送信信号用ベー
スバンド回路である。各地球局が送信した信号は衛星中
継器によって周波数変換され送信とは異なった周波数帯
の電波として５に到来する。５で衛星から受信した微弱
な信号を６に入力し、増幅する。６で増幅した信号は７
に入力する。７では、６で増幅した信号の周波数をを復
調等の処理に適したＩＦ周波数に変換する。周波数変換
した信号を８に入力する。８では、ＩＦ周波数の変調波
を復調して、受信ビット列に変換する。受信ビット列を
９に入力し、誤り訂正処理等を施して、送信側の局にて
送った送信情報を得る。以上の５から９までの構成は従
来の衛星通信地球局装置の受信系と同様の構成である。
【００６１】さらに本実施例では、自局送信信号相殺の
機能を実現するために上記のような従来の装置に対し
て、１０、１１、１２、１３、１４、１８を追加してあ
る。１０は自局送信波相殺信号生成用遅延（記憶）回
路、１１は搬送波再生回路、１２は自局送信波相殺信号
生成用変調器、１３は自局送信波相殺信号の振幅位相制
御回路、１４は制御回路、１８は加算器である。
【００６２】送信系において変調に用いた送信ビット列
（１の出力）を１０にも入力する。１０では、送信波が
地球局から衛星に伝搬し、衛星中継器を経て衛星から地
球局まで伝搬するのに要する時間分だけ遅延させるため
に、送信ビット列を記憶し、必要なだけ遅延させた後１
２へ入力する。また、受信系において７でＩＦ周波数に
周波数変換した信号を分配して１１にも入力する。１１
では、ＩＦ周波数の受信信号の中から自局送信波成分の
搬送波を再生し、１２に入力する。１２では、１１から
入力された搬送波にたいして１０から入力された送信ビ
ット列を用いて送信系と同じ変調をかけて自局送信波相
殺用の変調波を生成する。自局送信波相殺用の変調波は
１３へ入力する。１３では、自局送信波相殺用の変調波
の振幅と位相を制御して受信信号（７から１８への信
号）の中の自局送信信号成分と振幅が等しくなるよう
に、また、位相が逆位相になるようにする。振幅と位相
を制御した自局送信波相殺信号を１８へ入力する。１４
には、９において誤り訂正を行った結果のビット誤り率
を入力する。ビット誤り率が増加してきたときには、自
局送信信号相殺が十分に行われていないと判断し、１３
に対し変調器１２の変調波の振幅及び位相を変化させる
よう制御を行う。このようにして、ビット誤り率が最小
になるようにする。１８では、７からの信号と１３から
の信号を加算する。１８での加算によって受信波の中の
自局送信信号成分が相殺効果により抑圧されて、相手局
送信信号成分が取り出せるため、後段の８、９が正常に
動作できるようになる。
【００６３】以上のような構成で、従来の衛星通信地球
局装置に対して、自局送信信号成分相殺用の機能を付加
してある。また、相殺効果の判断のために自局送信信号
成分相殺用の信号の振幅位相制御部に、受信した相手局
送信信号の符号誤り情報をフィ−ドバックする機能を備
えている。
【００６４】図８は、本発明の更に他の実施例のブロッ
ク構成図である。本例では、受信波の中の自局送信信号
成分相殺を行なった後の自局送信信号成分の残留分を検
出して自局送信信号成分相殺回路を制御するために相殺
回路前後の信号レベル差を利用している。
【００６５】まず、送信系について説明する。１は自局
送信用ベースバンド回路、２は自局送信用変調器、３は
周波数変換器（アップコンバータ）、４は大電力増幅
器、５はアンテナである。１において音声、画像、デー
タその他の送信情報をデジタル化し、伝送路での誤りを
訂正するために、誤り訂正符号化を施して送信ビット列
を生成し、２に入力する。２では、送信ビット列を伝送
路に適した変調波に変換するために、送信ビット列によ
って自局発信器出力の搬送波に変調をかけて、送信変調
波とし、３に入力する。３では、送信変調波の周波数を
衛星へ向けて電波として送信するためＲＦ周波数に変換
する。周波数変換を施した送信変調波を４に入力する。
４では、送信するために必要な電力にまで増幅する。増
幅した信号を５に入力し、５から電波として衛星に向け
て送信する。１から５の構成は従来の衛星通信地球局装
置の送信系と同様の構成である。
【００６６】次に、受信系について説明する。６は低雑
音増幅器、７は周波数変換器（ダウンコンバータ）、８
は相手局送信信号用復調器、９は相手局送信信号用ベー
スバンド回路である。各地球局が送信した信号は衛星中
継器によって周波数変換され送信とは異なった周波数帯
の電波として５に到来する。５で衛星から受信した微弱
な信号を６に入力し、増幅する。６で増幅した信号は７
に入力する。７では、６で増幅した信号の周波数をを復
調等の処理に適したＩＦ周波数に変換する。周波数変換
した信号を８に入力する。８では、ＩＦ周波数の変調波
を復調して、受信ビット列に変換する。受信ビット列を
９に入力し、誤り訂正処理等を施して、送信側の局にて
送った送信情報を得る。以上の５から９までの構成は従
来の衛星通信地球局装置の受信系と同様の構成である。
【００６７】さらに本実施例では、自局送信信号相殺の
機能を実現するために上記のような従来の装置に対し
て、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１８
を追加してある。１０は自局送信波相殺信号生成用遅延
（記憶）回路、１１は搬送波再生回路、１２は自局送信
波相殺信号生成用変調器、１３は自局送信波相殺信号の
振幅位相制御回路、１４は制御回路、１５は電力検出回
路、１６は電力検出回路、１８は加算器である。
【００６８】送信系において変調に用いた送信ビット列
（１の出力）を１０にも入力する。１０では、送信波が
地球局から衛星に伝搬し、衛星中継器を経て衛星から地
球局まで伝搬するのに要する時間分だけ遅延させるため
に、送信ビット列を記憶し、必要なだけ遅延させた後１
２へ入力する。また、受信系において７でＩＦ周波数に
周波数変換した信号を分配して１１にも入力する。１１
では、ＩＦ周波数の受信信号の中から自局送信波成分の
搬送波を再生し、１２に入力する。１２では、１１から
入力された搬送波にたいして１０から入力された送信ビ
ット列を用いて送信系と同じ変調をかけて自局送信波相
殺用の変調波を生成する。自局送信波相殺用の変調波は
１３へ入力する。１３では、自局送信波相殺用の変調波
の振幅と位相を制御して受信信号（７から１８への信
号）の中の自局送信信号成分と振幅が等しくなるよう
に、また、位相が逆位相になるようにする。振幅と位相
を制御した自局送信波相殺信号を１８へ入力する。１４
に対して、自局送信信号相殺のための加算を行う前の信
号電力に関する情報と加算を行った後の信号電力に関す
る情報を入力する。１４では、加算器での減衰量を除い
て、加算前の電力から加算後の電力を引いた差が最大と
なるように１３に対して振幅及び位相の制御を行う。例
えばこの電力差は、２局間通信の場合には、最大約３ｄ
Ｂとなり、ＶＳＡＴシステムにおけるＨＵＢ局の場合に
は数ｄＢから数十ｄＢになる。１５は加算前の信号レベ
ルを検出し１４に入力する。１６は加算後の信号レベル
を検出し１４に入力する。１５、１６に関しては、ＩＦ
周波数帯に於いてＡＧＣ回路がある場合にはＡＧＣの制
御値を利用する事で、電力検出回路を新たに設けなくて
も済む場合もある。１８では、７からの信号と１３から
の信号を加算する。１８での加算によって受信波の中の
自局送信信号成分が相殺効果により抑圧されて、相手局
送信信号成分が取り出せるため、後段の８、９が正常に
動作できるようになる。
【００６９】以上のような構成で、従来の衛星通信地球
局装置に対して、自局送信信号成分相殺用の機能を付加
してある。また、受信波の中の自局送信信号成分相殺を
行なった後の自局送信信号成分の残留分を検出して自局
送信信号成分相殺回路を制御するために相殺回路前後の
信号レベル差を利用している。
【００７０】図９は、本発明の更に他の実施例のブロッ
ク構成図である。本例では、伝送路歪を補償して、自局
送信信号成分相殺効果を高めるためのトレーニング機能
を持っている。衛星中継器および自局の送受信ＲＦ系を
含んだ衛星折り返し伝送路の歪み特性を等化して相殺用
の信号を生成する。このとき通信を開始する以前に片方
の局ずつ送信を行い自局送信信号を衛星折り返しで受信
する。この間に相殺用信号を通す適応フィルタに学習さ
せて、相殺効果が最大となるようにフィルタの係数を最
適化する。双方の局が通信開始以前にこの動作を行うこ
とでより十分に相殺を行なうことができ、受信誤り率特
性を向上することが出来る。
【００７１】まず、送信系について説明する。１は自局
送信用ベースバンド回路、２は自局送信用変調器、３は
周波数変換器（アップコンバータ）、４は大電力増幅
器、５はアンテナである。１において音声、画像、デー
タその他の送信情報をデジタル化し、伝送路での誤りを
訂正するために、誤り訂正符号化を施して送信ビット列
を生成し、２に入力する。２では、送信ビット列を伝送
路に適した変調波に変換するために、送信ビット列によ
って自局発信器出力の搬送波に変調をかけて、送信変調
波とし、３に入力する。３では、送信変調波の周波数を
衛星へ向けて電波として送信するためＲＦ周波数に変換
する。周波数変換を施した送信変調波を４に入力する。
４では、送信するために必要な電力にまで増幅する。増
幅した信号を５に入力し、５から電波として衛星に向け
て送信する。１から５の構成は従来の衛星通信地球局装
置の送信系と同様の構成である。
【００７２】次に、受信系について説明する。６は低雑
音増幅器、７は周波数変換器（ダウンコンバータ）、８
は相手局送信信号用復調器、９は相手局送信信号用ベー
スバンド回路である。各地球局が送信した信号は衛星中
継器によって周波数変換され送信とは異なった周波数帯
の電波として５に到来する。５で衛星から受信した微弱
な信号を６に入力し、増幅する。６で増幅した信号は７
に入力する。７では、６で増幅した信号の周波数をを復
調等の処理に適したＩＦ周波数に変換する。周波数変換
した信号を８に入力する。８では、ＩＦ周波数の変調波
を復調して、受信ビット列に変換する。受信ビット列を
９に入力し、誤り訂正処理等を施して、送信側の局にて
送った送信情報を得る。以上の５から９までの構成は従
来の衛星通信地球局装置の受信系と同様の構成である。
【００７３】さらに本実施例では、自局送信信号相殺の
機能を実現するために上記のような従来の装置に対し
て、１０、１１、１２、１３、１４、１７、１８を追加
してある。１０は自局送信波相殺信号生成用遅延（記
憶）回路、１１は搬送波再生回路、１２は自局送信波相
殺信号生成用変調器、１３は自局送信波相殺信号の振幅
位相制御回路、１４は制御回路、１７は適応フィルタ、
１８は加算器である。
【００７４】送信系において変調に用いた送信ビット列
（１の出力）を１０にも入力する。１０では、送信波が
地球局から衛星に伝搬し、衛星中継器を経て衛星から地
球局まで伝搬するのに要する時間分だけ遅延させるため
に、送信ビット列を記憶し、必要なだけ遅延させた後１
２へ入力する。また、受信系において７でＩＦ周波数に
周波数変換した信号を分配して１１にも入力する。１１
では、ＩＦ周波数の受信信号の中から自局送信波成分の
搬送波を再生し、１２に入力する。１２では、１１から
入力された搬送波にたいして１０から入力された送信ビ
ット列を用いて送信系と同じ変調をかけて自局送信波相
殺用の変調波を生成する。自局送信波相殺用の変調波は
１７へ入力する。１７は、自局送信信号が衛星折り返し
の伝送路で受ける歪に対して、自局送信信号相殺用の信
号に同じ歪を与えて波形を等しくする事で相殺の効果を
高めようとするものである。１７では、１４からの制御
を受けながらフィルタの特性を変化させて、自局送信信
号相殺効果が最大となる様にする。１７のフィルタ特性
を最適化する事は、双方向の通信を開始する以前に片方
の局ずつ送信して自局送信信号のみを受信しながら行う
事でより完全となる。１７の出力を１３に入力する。１
３では、自局送信波相殺用の変調波の振幅と位相を制御
して受信信号（７から１８への信号）の中の自局送信信
号成分と振幅が等しくなるように、また、位相が逆位相
になるようにする。振幅と位相を制御した自局送信波相
殺信号を１８へ入力する。１４には、加算後の信号及び
９からの誤り訂正情報を入力する。１４は、自局送信信
号相殺効果が最大となるように１３及び１７を制御す
る。１８では、７からの信号と１３からの信号を加算す
る。１８での加算によって受信波の中の自局送信信号成
分が相殺効果により抑圧されて、相手局送信信号成分が
取り出せるため、後段の８、９が正常に動作できるよう
になる。
【００７５】以上のような構成で、従来の衛星通信地球
局装置に対して、自局送信信号成分相殺用の機能を付加
してある。また、伝送路歪を補償して、自局送信信号成
分相殺効果を高めるためのトレーニング機能を持ってい
る。
【００７６】図１０及び図１１は、本発明の各実施例に
使用する位相制御回路の一例を示す図である。本発明を
実現するために自局送信信号相殺用信号の位相及び振幅
を制御する必要がある。振幅の制御は通常の可変減衰器
や可変増幅器を用いる事で容易に実現できる。位相の制
御は、ＩＦ周波数において行うことも可能である。ま
た、自局送信信号相殺用の変調器をデジタル変調器で構
成した場合、デジタル演算により位相制御を行なう事も
可能である。図１０はＩＦ周波数において位相制御を行
う回路の例であり、図１１はデジタル演算により位相制
御を行う回路の例である。
【００７７】図１０について説明する。位相を回転させ
るべき信号をS(t)とする。S(t)をθだけ回転させる演算
は、式〔数６〕の様に表される。
【００７８】
【数６】S(t)exp(jθ) = S(t)cosθ+S(t)jsinθ 図１０はこの式を実現する回路を示している。２４は入
力信号つまりS(t)であり、１９の分配器で分配する。２
０は９０°移相器であり式〔数６〕第２項のjを表して
いる。２２は乗算器、２５は乗算信号（ｃｏｓθ）であ
り、２２の出力が式〔数６〕第１項をあらわしている。
２３は乗算器、２６は乗算信号（ｓｉｎθ）であり、２
３の出力が式〔数６〕第２項をあらわしている。２１の
合成器で加えあわせることによって、２７の出力信号S
(t)exp(jθ)を得ている。
【００７９】次に、図１１について説明する。
【００８０】変調器の入力信号は４２の入力信号（Ｉ）
および４３の入力信号（Ｑ）がある。４２は遅延回路２
８により遅延された後デジタルフィルタ２９により波形
整形される。２９の出力をI(t)とする。同様に４３は遅
延回路３０により遅延された後デジタルフィルタ３１に
より波形整形される。３１の出力をQ(t)とする。３２が
位相回転演算回路をあらわしており、３２の出力を３４
のＤ／Ａ変換器によりアナログ信号に変換して、出力信
号４７を得ている。４４は位相制御入力（θ）であり、
これを３３の係数記憶回路により４５の乗算係数（ｃｏ
ｓθ）および４６の乗算係数（ｓｉｎθ）に変換する。
３２の動作を具体的に説明する。３２の入力信号をS(t)
とすると、式〔数７〕の様に表せる。
【００８１】
【数７】S(t) = I(t)+jQ(t) S(t)の位相をθだけ回転させる演算は式〔数８〕の様に
表すことができる。
【００８２】
【数８】 S(t)exp(jθ) = (I(t)+jQ(t))(cosθ+jsinθ) = (I(t)cosθ-Q(t)sinθ)+j(I(t)sinθ+Q(t)cosθ) 図１１の３２は式〔数８〕を表している。３５から３８
は係数乗算器でありその出力はそれぞれ、式〔数８〕の
第１項から第４項までを表している。それらを３９、４
０、４１の加算器によって加えあわせて、S(t)exp(jθ)
を得ている。以上のように位相回転演算回路を構成する
ことができる。
【００８３】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、占有帯域
幅が従来方式に比べ最大で１／２にまで減少出来るた
め、運用コスト（衛星中継器使用料）が大幅に低減出来
る上、貴重な周波数資源の有効利用に寄与することが出
来る。
【００８４】本発明の方式を実現する装置は従来の衛星
通信装置に対し、簡易な回路を付加するだけで構成で
き、運用コスト（衛星中継器使用料）の大幅な削減効果
が得られる。
【００８５】さらに、本発明の一実施例であるＶＳＡＴ
方式では、ＨＵＢ局にて自局送信信号を相殺する際に、
受信した自局送信信号の搬送波の周波数によって衛星中
継器での周波数偏差がわかるのでこれを補償するように
自局の送信周波数を制御することが可能であり、この場
合、各ＶＳＡＴ局の受信周波数を安定化できるためシス
テムの安定性が増す。
【００８６】また、双方が広い周波数帯域を必要とす
る、高速２地点間双方向通信に対しては特に有効であ
る。
【００８７】なお、二局間双方向通信の場合には自局送
信情報が無いと相殺できないことにより、秘話性をもた
せることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の概念図である。
【図２】本発明の一実施例の動作説明図である。
【図３】多地点間通信における説明図である。
【図４】多地点間通信における本発明の説明図である。
【図５】ＶＳＡＴシステムの説明図である。
【図６】本発明の一実施例を示すブロック構成図であ
る。
【図７】本発明の一実施例を示すブロック構成図であ
る。
【図８】本発明の他の実施例を示すブロック構成図であ
る。
【図９】本発明の更に他の実施例を示すブロック構成図
である。
【図１０】本発明の実施例に使用する位相制御回路の一
例を示す図である。
【図１１】本発明の実施例に使用する位相制御回路の一
例を示す図である。
【図１２】従来例の概念図である。
【符号の説明】 １…自局送信用ベースバンド回路、 ２…自局送信用変調器、 ３…周波数変換器（アップコンバータ）、 ４…大電力増幅器、 ５…アンテナ、 ６…低雑音増幅器、 ７…周波数変換器（ダウンコンバータ）、 ８…相手局送信信号用復調器、 ９…相手局送信信号用ベースバンド回路、 １０…自局送信波相殺信号生成用遅延（記憶）回路、 １１…搬送波再生回路、 １２…自局送信波相殺信号生成用変調器、 １３…自局送信波相殺信号の振幅位相制御回路、 １４…制御回路、 １５…電力検出回路、 １６…電力検出回路、 １７…適応フィルタ、 １８…加算器、 １９…分配器、 ２０…９０°移相器、 ２１…合成器、 ２２…乗算器、 ２３…乗算器、 ２４…入力信号、 ２５…乗算信号（ｃｏｓθ）、 ２６…乗算信号（ｓｉｎθ）、 ２７…出力信号、 ２８…遅延器、 ２９…デジタルフィルタ、 ３０…遅延器、 ３１…デジタルフィルタ、 ３２…位相回転演算回路、 ３３…係数記憶回路、 ３４…Ｄ／Ａ変換器、 ３５…係数乗算器、 ３６…係数乗算器、 ３７…係数乗算器、 ３８…係数乗算器、 ３９…加算器、 ４０…加算器、 ４１…加算器、 ４２…入力信号（Ｉ）、 ４３…入力信号（Ｑ）、 ４４…位相制御入力（θ）、 ４５…乗算係数（ｃｏｓθ）、 ４６…乗算係数（ｓｉｎθ）、 ４７…出力信号、 ４８…自局信号相殺回路。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正内容】
【図５】
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正内容】
【図６】
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１２】
【手続補正書】
【提出日】平成８年３月１５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正内容】
【図９】

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】双方向衛星通信において、各送信局は衛星
    に向けて送信する信号の一部を分割し、その分割された
    信号を略衛星往復の時間だけ遅延させ、衛星で中継され
    た後自局で受信された信号と合成することにより、受信
    された自局信号を相殺する回路を各送信局が具備するこ
    とにより、複数の信号で同一の周波数帯域を共用し、各
    々の信号周波数の一部又は全部が重なるように送信する
    ことにより周波数資源を節約する衛星通信方式。
  2. 【請求項２】Ｎ個の衛星通信地球局からなる衛星通信方
    式において、通信が行なわれている各２局毎に所要の周
    波数帯域を割当て、Ｎ局全てに請求項１で述べた自局信
    号相殺回路を具備せしめることにより、各２局毎に同一
    周波数帯域を共用可能とし、各々の信号周波数の一部又
    は全部が重なるように送信することにより周波数資源を
    節約する衛星通信方式。
  3. 【請求項３】回線設定要求に応じてＡ，Ｂ２局間に所要
    時間双方向の衛星回線を割当てる衛星通信方式に於い
    て、ＡからＢ又はＢからＡの何れか広い方の帯域を割当
    て狭い方の帯域を広い方の帯域と共用することを特徴と
    する請求項１の衛星通信方式。
  4. 【請求項４】回線設定要求に応じてＡ，Ｂ２局間に所要
    時間双方向の同一帯域幅を割当てる衛星通信方式に於い
    て、単一の所要帯域を割当てることによりＡ，Ｂ両局が
    同時に周波数スペクトラムの全部又は一部を重複させて
    帯域を共用することを特徴とする請求項１の衛星通信方
    式。
  5. 【請求項５】大型の地球局（ＨＵＢ局）と複数の小型地
    球局（ＶＳＡＴ）からなるＶＳＡＴ型衛星通信方式に於
    いて、ＨＵＢに請求項１で述べた自局信号相殺回路を具
    備せしむることにより、ＨＵＢ局からの送信信号とＶＳ
    ＡＴからの送信信号とで同一の周波数帯域を共用し、各
    々の信号周波数の一部又は全部が重なるように送信する
    ことにより周波数資源を節約する衛星通信方式。
  6. 【請求項６】請求項５に於いて、各ＶＳＡＴにも自局信
    号相殺回路を具備せしめた衛星通信方式。
  7. 【請求項７】請求項５に於いて、ＶＳＡＴ局で受信され
    る信号のうちＨＵＢ局からの信号は、ＶＳＡＴ局からの
    信号に比べ十分大電力であることから、各ＶＳＡＴ局の
    受信機に非線形回路（増幅器、振幅制限器など）を用い
    て非線形に基づく大信号による小信号抑圧を生ぜしめる
    ことによりＨＵＢ局からの受信信号の品質を向上せしめ
    る衛星通信方式。
  8. 【請求項８】衛星通信用地球局設備として、送信信号の
    一部を分離する回路、その分離した信号を衛星折り返し
    伝搬時間だけ遅延させる回路、自ら送信して衛星経由で
    受信した信号から搬送波を再生する回路、該再生搬送波
    に遅延回路により遅延された信号で変調する回路、該変
    調波の搬送波位相並びに振幅を可変ならしめる回路、位
    相、振幅を調整された変調波と衛星経由で受信した信号
    を合成する回路並びに合成された信号が略相殺されるよ
    う制御しうる回路とから成る自局信号相殺回路。
  9. 【請求項９】請求項１の衛星通信方式において、請求項
    ８の搬送波再生を容易ならしめるため、各送信周波数を
    意図的に若干異ならしめる衛星通信方式。
  10. 【請求項１０】請求項９で、発呼局が僅かに高い周波
    数、着呼局が僅かに低い周波数（この逆も可）へと異な
    らせる、又は各局に順位を与えて周波数を異ならしめ
    る、又は乱数により周波数を異ならしめる等一定の規則
    により各送信周波数を異ならしめる衛星通信方式。
  11. 【請求項１１】請求項８に於いて、再生搬送波の電力レ
    ベルに応じて振幅を可変ならしめる自局信号相殺回路。
  12. 【請求項１２】請求項８に於いて、合成回路出力の相手
    局からの信号（目的とする受信信号）の信号品質（符号
    誤り率等）を監視しその情報により搬送波位相、振幅並
    びに遅延回路の遅延時間を調整する自局相殺回路。
  13. 【請求項１３】請求項８に於いて、遅延回路としてバッ
    ファメモリを使用して衛星折り返し時間を遅延せしめ必
    要に応じバッファメモリの読み出しのタイミングを制御
    することにより衛星のドリフトに伴う遅延時間の変動を
    補正可能ならしめる自局信号相殺回路。
  14. 【請求項１４】請求項８に於いて、送信信号から分離さ
    れた信号系に衛星折り返し伝送路の振幅遅延周波数特性
    と等価の回路を挿入することにより自局信号の相殺度を
    高めることを可能とする自局信号相殺回路。
  15. 【請求項１５】請求項８に於いて、搬送波位相、振幅並
    びに遅延時間の補正及び搬送波再生を容易ならしめるた
    め、通信開始前に各局毎に送信を行うプレトレーニング
    機構。
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