JP2000174688A - 衛星通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】この発明は、地上設備の軽減を図ったうえで、
安定した高精度な衛星通信を実現し得るようにすること
にある。 【解決手段】３機の衛星１１１〜１１３を、日本国の主
要都市に対して所定値以上の仰角となる時間が所定時間
以上であって、非静止軌道１０に軌道周期が略２４時間
となると共に、日本国の主要都市に対する仰角が所定値
以上となる時間の合計が略２４時間となる間隔で配置し
て、これら３機の衛星１１１〜１１３を選択的に切替え
運用して日本国の主要都市の通信端末との情報の送受を
２４時間リアルタイムで実行するようにした構成したも
のである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば宇宙空間
の非静止軌道に配置した衛星を利用して映像、音声等の
情報を日本国等の中緯度の所定のサービスエリアに提供
する衛星通信システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】最近の放送システムの分野においては、
広範囲に亘る地域にサービス可能な衛星放送システムが
開発され、放送サービスの多様化が図られている。この
ような衛星放送システムにおいては、在来からの放送シ
ステムに比して、地上に大掛かりな放送設備を配置する
ことなく、映像、音声を含む放送信号等のチャンネル信
号を比較的容易に広範囲のサービスエリアに提供するこ
とが実現できるという特徴を有する。

【０００３】例えば、衛星放送システムとしては、ＢＳ
（Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ）
放送、ＣＳ（Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌ
ｌｉｔｅ）放送が実用化されている。

【０００４】ところが、上記衛星放送システムでは、い
ずれの方式においても放送チャンネル数の増加を図る
と、それに伴って衛星に搭載する中継側電力増幅器の出
力要求も大きくなるため、移動体を対象とした移動体通
信には、好適しないという問題を有する。

【０００５】そこで、最近では、静止軌道上に配置した
衛星を用いてマルチメディア符号化した音声／音響・画
像データをオブジェクト単位で送信して、移動体等に搭
載される通信端末側でオブジェクト単位のオブジェクト
データを編集して提示することが可能な衛星通信システ
ムが開発されている。

【０００６】このような衛星通信システムにあっては、
その衛星放送通信端末を移動体に搭載して情報の送受を
行う場合、移動体が地上を移動しながら宇宙空間に配置
した静止衛星との情報の送受を行うために、その仰角が
小さいことにより、情報の送受信場所に応じて、地上に
存在する高い建物等が邪魔をして安定した通信が困難と
なる。この結果、このような衛星通信システムでは、移
動体との安定した通信を実現するのに、地上にギャップ
フィラーと称する再送信装置等を多数配置しなければな
らないために、その地上設備が非常に大規模となるとい
う問題を有する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、移
動体を対象とした衛星通信システムでは、地上設備を多
数配置しなければならないという問題を有する。

【０００８】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、地上設備の軽減を図り得、且つ、大きな仰角を実
現して、安定した高精度な衛星通信を実現し得るように
した衛星通信システムを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明の衛星通信シス
テムは、軌道傾斜角、離心率、昇交点経度から決められ
る非静止軌道上を略２４時間で周回し、地球上の所定の
サービスエリアの通信端末から見た仰角が所定値以上と
なる範囲内に少なくとも１つの衛星が周回するように複
数の衛星を配置し、前記通信端末が前記複数の衛星を切
替え選択し、常時情報通信の送受を可能とするように構
成したものである。

【００１０】上記構成によれば、非静止軌道上に配置し
た複数の衛星のうちサービスエリアに対する仰角が所定
値以上を得る衛星を選択的切替え運用してサービスエリ
アへの２４時間の継続的情報の送受信を実行する。これ
により、最小限の衛星数で、しかも、最小限の地上設備
を備えるだけで、サービスエリア内を移動する移動体通
信においても電波障害を受けることのない安定した高精
度な衛星通信を行うことが可能となる。

【００１１】また、この発明は、サービスエリアに対し
て８時間以上において７０度以上となるように離心率を
０．１以上で０．４以下、軌道傾斜角を３８度以上で５
０度以下、昇交点経度を１５３．７度以上で１７１．７
度以下の軌道周期が略２４時間の非静止軌道に少なくと
も複数の衛星を所定の間隔に配置した。

【００１２】上記構成によれば、非静止軌道に配置した
衛星が、サービスエリアへの仰角が８時間以上、７０度
以上に確保されることにより、少なくとも３機の衛星を
非静止軌道内に略均等に配置するだけで、２４時間の連
続した衛星通信を実行することが可能となる。これによ
り、簡易な地上設備で、しかも、最小限の衛星を備える
だけで、移動体衛星通信を含む衛星通信を、２４時間安
定して行うことが可能となる。

【００１３】さらに、この発明は、サービスエリアに対
して８時間以上において８０度以上となるように離心率
を０．１以上で０．４以下、軌道傾斜角を３８度以上で
５０度以下、昇交点経度を１５４．５度以上で１７１．
５度以下の軌道周期が略２４時間の非静止軌道に少なく
とも複数の衛星を所定の間隔に配置したものである。

【００１４】上記構成によれば、非静止軌道に配置した
衛星が、サービスエリアへの仰角が８時間以上、８０度
以上に確保されることにより、少なくとも３機の衛星を
非静止軌道内に略均等に配置するだけで、２４時間の連
続した衛星通信を実行することが可能となる。これによ
り、簡易な地上設備で、しかも、最小限の衛星を備える
だけで、移動体衛星通信を含む衛星通信を、２４時間安
定して行うことが可能となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて、図面を参照して詳細に説明する。

【００１６】図１は、この発明の一実施の形態に係る衛
星通信システムを示すもので、通信サービスエリアＡと
しては、例えば地球の中緯度に存在する日本国を対象と
して構築され、周知の静止軌道と異なるこの発明の特徴
とする非静止軌道１０に、例えば３機の通信用衛星１１
１〜１１３が軌道内に位相角１２０度の間隔を有してで
配置される。

【００１７】なお、図１においては、３機の衛星１１１
〜１１３を配置した非静止軌道１０を、地球固定座標系
で見た状態を示し、この非静止軌道１０を周回する衛星
１１１〜１１３の直下点地上軌跡を示すと図２に示すよ
うに表示される。

【００１８】即ち、上記非静止軌道１０は、日本国の７
都市（鹿児島、福岡、大阪、名古屋、東京、仙台、函
館）において、仰角が所定値以上（例えば７０度以上）
になる時間が最大となり、その軌道周期が略２４時間を
有するように、軌道長半径、楕円の離心率、軌道傾斜
角、昇交点経度及び近地点引数がそれぞれ設定される。

【００１９】上記近地点引数は、図３に示すように仰角
が最大となる昇交点経度と近地点引数の関数関係を利用
して決定される。なお、図３は、日本国の７都市（鹿児
島、福岡、大阪、名古屋、東京、仙台、函館）におい
て、仰角が７０度以上となる時間が２４時間未満であっ
て、８時間以上となる状態を示すもので、軌道傾斜角を
４５度、離心率を０．２に固定したものである。

【００２０】例えば、日本国の主要都市に対して７０度
以上の仰角を得られる時間が最大となるように１機の軌
道周期が略２４時間となる３機の衛星１１１〜１１３を
運用し、非静止軌道１０を設定する場合には、離心率
０．２４、軌道傾斜角４８度、昇交点経度１６８．７
度、近地点引数２６５度となる軌道を選択して、この非
静止軌道１０に略均等に３機の衛星１１１〜１１３を配
置する。これにより、３機の衛星１１１〜１１３は、図
４に示すように７０度以上の仰角が、１０時間以上確保
され、この３機の衛星１１１（１１２，１１３）を選択
的切替え運用して日本国の主要都市への通信サービスを
常時可能とする。

【００２１】そして、日本国の主要都市に対する仰角が
７０度以上となる時間が８時間以上に設定する場合に
は、離心率０．１以上で０．４以下、軌道傾斜角３８度
以上で５０度以下、昇交点経度１５３．７度以上で１７
１．７度以下で、軌道周期が略２４時間の非静止軌道１
０を設定して、この非静止軌道１０の軌道面内に３機の
衛星１１１〜１１３を略均等に配置する。

【００２２】また、３機の衛星１１１〜１１３を運用し
て日本国の主要都市に対して８０度以上の仰角を司る時
間が最大となるように非静止軌道１０を設定する場合に
は、離心率０．１６、軌道傾斜角４４度、昇交点経度１
６８．７度、近地点引数２６５度の軌道周期が略２４時
間となる軌道を選択して、この非静止軌道１０に軌道面
内の位相角を約１２０度づつ離間させて３機の衛星１１
１〜１１３を配置する。これにより、３機の衛星１１１
〜１１３は、それぞれ同様に図５に示すように８０度以
上の仰角が、８時間以上確保され、この３機の衛星１１
１（１１２，１１３）を選択的に切替え運用して日本国
の主要都市への通信サービスを常時可能とする。

【００２３】そして、日本国の主要都市に対する仰角８
０度以上となる時間が８時間以上に設定する場合には、
離心率０．１以上で０．４以下、軌道傾斜角３８度以上
で５０度以下、昇交点経度１５４．５度以上で１７１．
５度以下で、軌道周期が略２４時間の非静止軌道１０を
設定して、この非静止軌道１０の軌道面内に３機の衛星
１１１〜１１３を１２０度の位相角で配置する。

【００２４】上記構成において、３機の衛星１１１〜１
１３は、非静止軌道１０において、例えば衛星制御局か
らの指令信号に基づいて姿勢制御され、選択的切替えら
れて運用制御され、通信サービスを常時可能とする。

【００２５】ここで、運用に供する衛星は、例えば図６
に示すように地上に配置される送信局１２をから上り伝
送路を介して送信された例えば、Ｋu バンド（ｂａｎ
ｄ）の放送信号等のチャンネル信号を受信して、Ｓバン
ド（ｂａｎｄ）に周波数変換し、図示しない送信アンテ
ナから下り伝送路を介して日本国内に送信する。日本国
の主要都市においては、衛星１１１（１１２，１１３）
から送信されたチャンネル信号を、例えば移動体１３に
搭載される移動通信端末、携帯通信端末及び地上建物１
４に設けられる固定通信端末等を含む通信端末で受信す
る。これら通信端末は、上記衛星１１１〜１１３を切替
え選択して、例えば移動公衆網を介してサーバ及び送信
局１２と常時通信が可能に構成される。

【００２６】なお、上記３機の衛星１１１〜１１３のう
ち通信に供している衛星１１１以外の他の衛星１１２，
１１３に関しては、例えば日本国への通信以外の他の各
種の運用を実行するように制御されたり、上記日本国以
外の他のサービスエリアへの通信に供される。

【００２７】このように、上記衛星通信システムは、３
機の衛星１１１〜１１３を、日本国の主要都市に対して
所定値以上の仰角となる時間が所定時間以上であって、
非静止軌道１０に軌道周期が略２４時間となる各衛星１
１１〜１１３を配置する。即ち、各衛星１１１〜１１３
と日本国の主要都市に対する仰角が所定値以上となる時
間の合計が略２４時間となる間隔で配置して、これら３
機の衛星１１１〜１１３を選択的に運用して日本国の主
要都市の通信端末との情報の送受を２４時間リアルタイ
ムで実行するようにした構成する。

【００２８】これによれば、非静止軌道１０上に配置し
た３機の衛星１１１〜１１３のうち日本国の主要都市に
対する仰角が所定値以上を得る衛星１１１（１１２，１
１３）を選択的に運用して日本国の主要都市への２４時
間の継続的情報の送受信を実行していることにより、日
本国内を移動する移動体通信においても、建物等の障害
物による電波障害を最小限に押さえることができて、再
送信装置等を備えなくとも最小限の地上設備を備えるだ
けで、安定した高精度な衛星通信を行うことが可能とな
る。また、これによれば、最小限の数の衛星１１１〜１
１３を備えるだけで、略２４時間の通信サービスを常時
行うことが可能となる。

【００２９】なお、上記実施の形態では、３機の衛星１
１１〜１１３を日本国の主要都市に対する仰角が所定値
以上有する時間が所定時間以上の時間採ることが可能
で、軌道周期が２４時間の非静止軌道１０に所定の位相
角で配置して、これら３機の衛星１１１〜１１３を選択
的に運用制御して衛星通信を実行するように構成した場
合で説明したが、これに限ることなく、非静止軌道１０
に２機以上複数の衛星を所定の間隔を有して配置するよ
うに構成してもよい。

【００３０】また、上記実施の形態では、サービスエリ
アとして日本国を対象として構成した場合で説明した
が、これに限ることなく、その他、例えば他の中緯度の
領域を所定のサービスエリアとして構成することも可能
で、いづれも同様の効果が期待される。

【００３１】よって、この発明は、上記実施の形態に限
ることなく、その他、この発明の要旨を逸脱しない範囲
で種々の変形を実施し得ることは勿論のことである。

【００３２】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、地上設備の軽減を図り得、且つ、大きな仰角を実現
して、安定した高精度な衛星通信を実現し得るようにし
た衛星通信システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態に係る衛星通信システ
ムの衛星を配置する非静止軌道を地球固定座標系で示し
た図である。

【図２】図１の非静止軌道を周回する衛星の直下地上軌
跡を示した図である。

【図３】日本国の７都市（鹿児島、福岡、大阪、名古
屋、東京、仙台、函館）において７０度以上の仰角を８
時間以上採ることが可能な範囲の近地点引数と昇交点経
度の関係を示した特性図である。

【図４】日本国の７都市（鹿児島、福岡、大阪、名古
屋、東京、仙台、函館）において７０度以上の仰角を１
０時間以上採ることが可能な非静止軌道に衛星を配置し
た場合の仰角履歴を示した特性図である。

【図５】日本国の７都市（鹿児島、福岡、大阪、名古
屋、東京、仙台、函館）において８０度以上の仰角を採
る時間が最大となる非静止軌道に衛星を配置した場合の
仰角履歴を示した特性図である。

【図６】図１の非静止軌道に配置した衛星と地上の送信
局及び通信端末を搭載した移動体との通信の状態を示し
た図である。

【符号の説明】

Ａ … サービスエリア。 １０ … 非静止軌道。 １１１〜１１３ … 衛星。 １２ … 送信局。 １３ … 移動体。 １４ … 建物。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鵜野 文男 東京都中央区銀座５丁目２番１号 モバイ ル放送株式会社内 (72)発明者 奥村 賀代子 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝小向工場内 (72)発明者 山口 慶剛 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝小向工場内 (72)発明者 生田 宏二郎 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝小向工場内 (72)発明者 泉田 利行 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 東 芝電波システムエンジニアリング株式会社 内 Ｆターム(参考） 5K072 AA19 BB03 BB04 BB14 DD03 DD04 DD11 DD16 DD17 GG12 GG13 GG15

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軌道傾斜角、離心率、昇交点経度から決
   められる非静止軌道上を略２４時間で周回し、地球上の
   所定のサービスエリアの通信端末から見た仰角が所定値
   以上となる範囲内に少なくとも１つの衛星が周回するよ
   うに複数の衛星を配置し、前記通信端末が前記複数の衛
   星を切替え選択し、常時情報通信の送受を可能とするこ
   とを特徴とする衛星通信システム。
2. 【請求項２】 前記非静止軌道は、少なくとも複数の衛
   星を、サービスエリアに対して８時間以上において、そ
   の仰角が７０度以上となるように離心率が０．１以上で
   ０．４以下、軌道傾斜角が３８度以上で５０度以下、昇
   交点経度が１５３．７度以上で１７１．７度以下に設定
   することを特徴とする請求項１記載の衛星通信システ
   ム。
3. 【請求項３】 前記非静止軌道は、すくなくとも複数の
   衛星を、サービスエリアに対して８時間以上において、
   その仰角が８０度以上となるように離心率が０．１以上
   で０．４以下、軌道傾斜角が３８度以上で５０度以下、
   昇交点経度が１５４．５度以上で１７１．５度以下に設
   定することを特徴とする請求項１記載の衛星通信システ
   ム。
4. 【請求項４】 前記非静止軌道の近地点引数は、仰角を
   最大にする昇交点経度と近地点引数の関数に基づいて設
   定することを特徴とする請求項２又は３記載の衛星通信
   システム。
5. 【請求項５】 前記サービスエリアは、中緯度に存在す
   ることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の衛
   星通信システム。