JP2002152100A - 衛星通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 現用局故障時の現用／予備切替えをスムーズ
に行え、パイロット信号のガードバンドによる使用可能
な周波数帯域の減少を防止した衛星通信システムを得
る。 【解決手段】 現用局１とは別に、予備局２でも常にパ
イロット信号２７を送出しておき、自局の送出したパイ
ロット信号を受信して、自動周波数制御、自動送信電力
機能をあらかじめ働かせておくことにより、現用故障時
の現用から予備局への切替えをスムーズに行い、また各
地球局１，２で使用するパイロット信号２５，２７を音
声信号に隣接して割り当てることにより、ガードバンド
６を可能な限り小さくして、使用可能な周波数帯域を増
加させる。

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、複数の地球局の
間で衛星を経由して通信信号の通信を行う衛星通信シス
テムに関するものであり、特に、そのパイロット周波数
の割当てに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は従来の衛星通信システムの構成を
示すブロック図である。図において、１は第１の地球
局、２は第２の地球局、３は衛星、４は子局であり、第
１の地球局１および第２の地球局２はそれぞれが個別に
運用されて、別々の子局４と通信している。また、第１
の地球局１および第２の地球局２において、１１はアン
テナ、１２は送受信装置であり、１３は回線制御装置で
ある。この送受信装置１２内において、１４は変調器、
１５はアップコンバータ、１６は高出力増幅器、１７は
低雑音増幅器、１８はダウンコンバータ、１９は復調
器、２０は給電回路であり、２１はパイロット発振器、
２２はパイロット受信機である。なお、アップコンバー
タ１５内には通信出力調整装置２３が内蔵されいる。２
４は通信信号、２５はパイロット信号であり、２６は受
信情報である。

【０００３】図４は従来の衛星通信システムにおける第
１の地球局１または第２の地球局２に割当てられる通信
チャネルの周波数割当てを示す模式図である。図におい
て、５は衛星通信システムの周波数帯域であり、６はガ
ードバンドである。７は通信信号２４のデータ通信チャ
ネルであり、８は通信信号２４の音声通信チャネルであ
る。なお、２５は無変調の上記パイロット信号である。

【０００４】次に動作について説明する。衛星通信にお
いては、伝播路における降雨等の減衰を補正するための
自動送信電力制御機能や、衛星３のドップラシフトや衛
星３の中継器による周波数変換誤差等を補正するための
自動周波数補償機能を、第１の地球局１および第２の地
球局２に具備することが多い。また、第１の地球局１お
よび第２の地球局２は一般に開口径の大きいアンテナ１
１を用いることが多く、そのような場合にはビームが狭
くなるため、衛星３を自動追尾するための機能をアンテ
ナ１１に持たせるケースがある。

【０００５】この自動追尾機能は、第１の地球局１およ
び第２の地球局２が基準となるパイロット信号２５を衛
星３から受信することによって動作している。従って、
第１の地球局１および第２の地球局２にはそのためのパ
イロット受信機２２が具備されている。なお、このパイ
ロット信号２５としては、衛星３自身がビーコン基準信
号（パイロット信号）を送出する場合、および衛星３が
パイロット信号送出機能をもたずに、第１の地球局１お
よび第２の地球局２からパイロット信号２５を発射し、
衛星３を経由して自局の発射したパイロット信号２５を
受信する場合の２つの方式がある。

【０００６】後者の場合、第１の地球局１および第２の
地球局２はパイロット発振器２１を具備しており、この
パイロット発振器２１の発振周波数に基づいて生成した
パイロット信号２５を送出している。パイロット発振器
２１で生成されたパイロット信号２５は、アップコンバ
ータ１５、高出力増幅器１６、給電回路２０、アンテナ
１１を経由して衛星３に送出され、衛星３よりアンテナ
１１、給電回路２０、低雑音増幅器１７、ダウンコンバ
ータ１８を経由してパイロット受信機２２にて受信され
る。その時パイロット受信機２２より出力される受信情
報２６を、アップコンバータ１５が内蔵している通信出
力調整装置２３にループバックして、伝播路や衛星３が
原因で発生するレベル低下（例えば降雨によるレベル低
下）、あるいは周波数のずれを補償する、自動送信電力
制御および自動周波数制御を実施する。

【０００７】また、１つの衛星通信システムで使用でき
る周波数帯域５は有限であり、限られた帯域内でしか、
チャネル毎の周波数を割当てることができない。近年、
多様な衛星通信システムが運用されるようになり、１つ
の衛星通信システムで使用する周波数帯域は国際間の周
波数調整によって決定されているが、そのシステムにお
いて使用可能な周波数帯域は減少している。

【０００８】ここで、第１の地球局１および第２の地球
局２に装備されたパイロット受信機２２は、所望のパイ
ロット信号２５を捕捉するために所定の掃引帯域幅をも
っている。このパイロット信号２５の捕捉に際して、デ
ータ通信チャネル７や音声通信チャネル８などによる通
信信号２４のチャネルを誤って捕捉することがないよう
にするため、図４に示すごとく、ガードバンド６をパイ
ロット信号２５の両側に設けて通信信号２４の各チャネ
ルの周波数を割当て、この両ガードバンド６内を掃引す
ることによってパイロット信号２５の捕捉を行ってい
る。従って、パイロット信号２５を増やす場合、このガ
ードバンド６の帯域幅はなるべく小さくする必要があ
る。

【０００９】なお、このような従来の衛星通信システム
に関する技術についての記載がある文献としては、例え
ば、特開平１−２２６２３１号公報、特開平９−１８１
６６９号公報、特開平１−２８６６３５号公報、特開平
１１−１５０５００号公報などがある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来の衛星通信システ
ムは以上のように構成されているので、パイロット信号
２５は第１の地球局１および第２の地球局２で共通に利
用されており、第１の地球局１および第２の地球局２か
らパイロット信号２５を送出し、発射したパイロット信
号２５を衛星３経由で受信する場合には、第１の地球局
１（または第２の地球局２）から送出されたパイロット
信号２５を第１の地球局１および第２の地球局２で利用
することになる。このとき、第１の地球局１および第２
の地球局２の一方を現用局、他方を予備局として運用す
る際には、予備局（例えば第２の地球局２）は現用局
（例えば第１の地球局１）のパイロット信号２５を受け
て、自動送信電力制御、自動周波数制御のパラメータの
設定を行うことになるが、衛星３までの間の条件が現用
局と予備局とで異なるため、例えば現用局側が降雨状態
で、予備局側が晴天状態にあった場合に、現用局と予備
局との間に切替えが生じると、予備局は降雨側の現用局
が送出したパイロット信号２５をもとに、不適切な運用
パラメータを設定していることになり、運用を引き継げ
ないことがあるという課題があった。

【００１１】また、多様な衛星通信システムが運用され
るようになると、システムで使用可能な周波数帯域５は
減少し、さらにパイロット信号２５を増やす場合、ガー
ドバンド６を可能な限り小さくする必要があるなどの課
題もあった。

【００１２】この発明は上記のような課題を解消するた
めになされたもので、スムーズな自動周波数制御、自動
送信電力制御を行うことが可能な衛星通信システムを得
ることを目的とする。

【００１３】また、この発明は、現用局の故障時におけ
る予備局から現用局への切替えをスムーズに行うことが
できる衛星通信システムを得ることを目的とする。

【００１４】さらに、この発明は、パイロット信号のガ
ードバンドの帯域幅を小さくすることが可能な衛星通信
システムを得ることを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明に係る衛星通信
システムは、パイロット発振器とパイロット受信機とを
各地球局毎に持たせ、各地球局がそれぞれ独自のパイロ
ット信号を生成して送出し、その自局のパイロット信号
を衛星経由で受信して、受信したパイロット信号をもと
に周波数および送信電力の制御を行うようにしたもので
ある。

【００１６】この発明に係る衛星通信システムは、複数
の地球局を現用局と予備局の関係で運用するとともに、
各地球局間を局間通信回線で接続し、予備局では待機中
においても自局より送出したパイロット信号の受信状態
をもとに、現用局として動作する際の周波数制御、送信
電力制御のためのパラメータを設定しておき、異常発生
時に現用局より局間通信回線を介して異常通知を受けた
予備局は、設定しておいたパラメータに基づいて、異常
が発生した現用局の動作を引継ぐようにしたものであ
る。

【００１７】この発明に係る衛星通信システムは、各地
球局より送出されるパイロット信号の周波数を、音声信
号チャネルの周波数に隣接して割当てるようにしたもの
である。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１による衛
星通信装置の構成を示すブロック図である。図１におい
て、１は第１の地球局であり、２は第２の地球局であ
る。この第１の地球局１および第２の地球局２は、その
一方を現用局、他方を予備局とする冗長構成にて動作す
る。３は第１の地球局１または第２の地球局２と後述す
る子局との間の通信信号を中継する衛星であり、４はこ
の衛星３を介して第１の地球局１または第２の地球局２
と通信する複数の子局である。９はこの第１の地球局１
と第２の地球局２との間に設けられた、異常通知を行う
ための局間異常通知手段としての局間通信回線である。
また、第１の地球局１および第２の地球局２において、
１１は衛星３との間で電波を送受信するアンテナであ
る。１２はこのアンテナ１１経由で衛星３を介して子局
４と通信する通信信号を変復調し、高周波信号処理を行
なう送受信装置である。１３は送受信装置１２で送受信
される通信信号の信号処理を行う回線制御装置である。

【００１９】送受信装置１２内において、１４は回線制
御装置１３からの送信信号を変調する変調器であり、１
５は変調器１４で変調された送信信号の高周波変換を行
うアップコンバータである。１６はアップコンバータ１
５にて高周波変換された送信信号を増幅する高出力増幅
器である。１７はアンテナ１１で受信された受信信号の
増幅を行う低雑音増幅器であり、１８は低雑音増幅器１
７で増幅された受信信号の低周波変換を行うダウンコン
バータである。１９はダウンコンバータ１８にて低周波
変換された受信信号を復調する復調器である。２０は高
出力増幅器１６からの送信信号をアンテナ１１へ、アン
テナ１１からの受信信号を低雑音増幅器１７へそれぞれ
分岐出力する給電回路である。

【００２０】２１は第１の地球局１および第２の地球局
２毎に独自なパイロット信号を生成してアップコンバー
タ１５に供給するパイロット発振器である。２２は衛星
３を経由してアンテナ１１にて受けた自局送出のパイロ
ット信号を、ダウンコンバータ１８より受信するパイロ
ット受信機である。２３はアップコンバータ１５に内蔵
され、パイロット受信機２２が受信信号の受信時に出力
する受信情報に基づいて、送信信号の出力および周波数
を調整する通信出力調整装置である。

【００２１】また、２４は衛星３を経由して第１の地球
局１と子局４との間で送受信される通信信号である。２
５は第１の地球局１と衛星３との間で送受信されるパイ
ロット信号であり、２７は第２の地球局２と衛星３との
間で送受信されるパイロット信号である。２６は第１の
地球局１の送受信装置１２内におけるパイロット受信機
２２が受信信号の受信時に出力する受信情報であり、２
８は第２の地球局２の送受信装置１２内におけるパイロ
ット受信機２２が受信信号の受信時に出力する受信情報
である。

【００２２】次に動作について説明する。なお、ここで
は第１の地球局１が現用局として動作し、第２の地球局
２は予備局として待機しているものとする。第１の地球
局１に接続されている、図示を省略した端末からの送信
信号は、回線制御装置１３に入力されて信号処理され、
送受信装置１２に送られる。送受信装置１２ではその送
信信号を変調器１４で変調してアップコンバータ１５に
入力する。アップコンバータ１５はその送信信号を高周
波変換して高出力増幅器１６に渡し、高出力増幅器１６
はそれを増幅して給電回路２０に入力する。給電回路２
０ではこの増幅された送信信号をアンテナ１１に分岐出
力し、アンテナ１１はその送信信号を通信信号２４とし
て、衛星３に送出する。

【００２３】また、送受信装置１２では、パイロット発
振器２１がその第１の地球局１に独自のパイロット信号
を生成してアップコンバータ１５に入力する。このパイ
ロット信号は送信信号の場合と同様に、アップコンバー
タ１５によって高周波変換された後、高出力増幅器１６
に送られる。高出力増幅器１６はこのパイロット信号を
増幅して給電回路２０に渡し、給電回路２０ではそれを
アンテナ１１に分岐出力する。アンテナ１１はこの給電
回路２０からのパイロット信号をパイロット信号２５と
して衛星３に送出する。

【００２４】一方、子局４からの通信信号２４は衛星３
を経由して第１の地球局１のアンテナ１１に送られる。
アンテナ１１で受けられた受信信号は送受信装置１２に
送られ、その給電回路２０に入力される。給電回路２０
はこのアンテナ１１からの受信信号を低雑音増幅器１７
に分岐出力し、低雑音増幅器１７はそれを増幅してダウ
ンコンバータ１８に入力する。ダウンコンバータ１８は
この受信信号を低周波変換して復調器１９に渡し、復調
器１９はその受信信号を復調して回線制御装置１３に出
力する。回線制御装置１３はその受信信号の信号処理を
行って、第１の地球局１に接続された端末（図示せず）
に送出する。

【００２５】また、第１の地球局１のアンテナ１１から
送出されたパイロット信号２５は、衛星３を経由して当
該第１の地球局１のアンテナ１１で受信される。受信さ
れたパイロット信号は受信信号の場合と同様に送受信装
置１２に送られ、その給電回路２０によって低雑音増幅
器１７に分岐出力される。低雑音増幅器１７ではこのパ
イロット信号を増幅してダウンコンバータ１８に入力
し、ダウンコンバータ１８はその低周波変換を行う。ダ
ウンコンバータ１８で低周波変換されたパイロット信号
はパイロット受信機２２にて受信される。パイロット受
信機２２はこのパイロット信号が受信されると、受信情
報２６をアップコンバータ１５内の通信出力調整装置２
３にループバックする。これによって、第１の地球局１
と衛星３の間の伝播路や衛星３が原因で発生する、レベ
ル低下（例えば降雨によるレベル低下）あるいは周波数
ずれを補償する自動送信電力制御および自動周波数制御
を実施する。

【００２６】なお、前述のごとく、第１の地球局１は現
用局として運用され、第２の地球局２は予備局として待
機しているので、送信信号は現用局である第１の地球局
１の回線制御装置１３のみから送出されている。一方、
予備局としての第２の地球局２は運用されていない待機
期間中においても、第１の地球局１とは異なる独自のパ
イロット信号２７を送出している。第２の地球局２は第
１の地球局１に代わって現用局として運用される場合を
想定して、自局の送出したパイロット信号２７の受信状
態をもとに、その周波数制御、送信電力制御のためのパ
ラメータを設定しておく。このように、第２の地球局２
はパイロット信号２７のループバックによるパイロット
受信機２２の受信情報２８により、自動送信電力制御お
よび自動周波数制御を動作させる。

【００２７】ここで、現用局として運用されている第１
の地球局１に異常が生じると、例えば第１の地球局１と
第２の地球局２の各回線制御装置１３間に設けた局間通
信回線９によって、この第１の地球局１の異常が予備局
として待機している第２の地球局２に通知される。この
異常通知を受けた第２の地球局２は、設定しておいたパ
ラメータをもとに第１の地球局１の運用を引継ぎ、回線
制御装置１３から送信信号を送出する。

【００２８】このように、この実施の形態１に係る衛星
通信システムでは、第１の地球局１を現用局、第２の地
球局２を予備局として運用する場合に、第１の地球局１
および第２の地球局２において、それぞれ独自のパイロ
ット信号を送出し、衛星３経由で自局の送出したパイロ
ット信号を受信しておくものである。特に、第１の地球
局１と第２の地球局２とは伝播条件が異なる可能性があ
るため、第１の地球局１と第２の地球局２から別々のパ
イロット信号２５および２７を発射し、第２の地球局２
側でも自局のパイロット信号２７を衛星３経由で受信
し、自動送信電力制御機能および自動周波数補正機能を
動作させて、周波数、レベルの運用条件のパラメータを
更新しておく。これにより、第１の地球局１が故障して
第２の地球局２への切替え動作が生じても、すぐに第２
の地球局２を現用局として運用を開始できる。具体的に
は、現用局側が降雨状態にあり、予備局側が晴天状態に
あった場合、予備局は自局が送出したパイロット信号を
もとに適切な運用パラメータを設定しているため、それ
に基づいて予備局の現用局への切替えを行って、すぐに
運用を開始することができる。

【００２９】さらに、図２はこの発明の実施の形態１に
おける衛星通信システムの、第１の地球局１または第２
の地球局２に割当てられるパイロット信号の周波数割当
てを示す模式図である。図において、５は使用する衛星
通信システムに割当てられた周波数帯域である。７は第
１の地球局１または第２の地球局２に割当てられるデー
タ通信チャネルであり、８は第１の地球局１または第２
の地球局２に割当てられる音声通信チャネルである。こ
れらデータ通信チャネル７および音声通信チャネル８
は、図１に示す通信信号２４として、衛星３経由で第１
の地球局１と各子局４の間でやりとりされる。２５は第
１の地球局１より送出されるパイロット信号であり、２
７は第２の地球局２より送出されるパイロット信号であ
る。

【００３０】以下、この図２を用いて、第１の地球局１
および第２の地球局２におけるパイロット信号周波数の
割当てについて説明する。ここで、第１の地球局１およ
び第２の地球局２はパイロット信号２５あるいは２７を
初期捕捉する際、図１に示すパイロット受信機２２は一
定幅の周波数掃引を行って、パイロット信号２５，２７
の周波数を捕捉している。従って、隣接する周波数領域
に通信信号があると、パイロット信号２５，２７の捕捉
に際して、データ通信チャネル７や音声通信チャネル８
などによる通信信号２４のチャネルを誤って捕捉する可
能性がある。そのため、パイロット周波数を割当てる際
には、図４に示すようにパイロット信号の両側にガード
バンド６を設けるのが一般的である。このガードバンド
６の帯域幅をパイロット受信機２２の掃引幅に比べて広
く設定しておけば、初期捕捉時における誤捕捉の可能性
はなくなる。しかしながら、一方で当然１つの衛星通信
システムで使用できる周波数帯域５は有限であり、ガー
ドバンド６の帯域幅を広くすると、それを除く残りの通
信信号２４に割当てる周波数帯域が減り、システムで扱
える通信チャネルの容量が減少してしまう。

【００３１】この問題を解決するため、この発明の実施
の形態１では図２に示すように、パイロット信号２５お
よび２７の周波数を通信信号２４の音声通信チャネル８
の周波数に隣接させて配置しておく。そのとき、図４に
示したガードバンド６はなくすか、あるいは可能な限り
小さなものとする。図２に示す例では、ガードバンド６
をなくした場合について例示している。音声通信チャネ
ル８は通常、実際に話しを行っているときにしか周波数
信号は送出されていない（ボイスアクティベーショ
ン）。従って、パイロット信号２５，２７の初期捕捉に
際して、音声通信チャネル８を誤って捕捉する確率は小
さなものとなる。

【００３２】以上のように、この実施の形態１によれ
ば、複数の地球局１，２を現用局と予備局による冗長構
成にて運用する衛星通信システムにおいて、パイロット
信号２５，２７を各局独自に送出し、自局より送出した
パイロット信号２５，２７を衛星３経由で受信すること
によって、現用局故障時の現用から予備への切替えをス
ムーズに行うことが可能になり、また、パイロット信号
２５，２７を音声通信チャネル８に隣接して割当てるこ
とにより、パイロット周波数を割当てる際のガードバン
ド６の帯域幅を小さくすることができて、周波数資源の
有効活用が図れるなどの効果が得られる。

【００３３】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、各地
球局毎にパイロット発振器とパイロット受信機とを持た
せ、各地球局がそれぞれ生成した独自のパイロット信号
を送出して、自局のパイロット信号を衛星経由で受信
し、この受信したパイロット信号をもとに周波数および
送信電力の制御を行うように構成したので、自動周波数
制御および自動送信電力制御をスムーズに行うことが可
能な衛星通信システムが得られるという効果がある。

【００３４】この発明によれば、複数の地球局間を局間
通信回線で接続して、それらを現用局と予備局として運
用し、予備局では待機中においても自局より送出したパ
イロット信号の受信状態をもとに、現用局として動作す
る際の周波数制御、送信電力制御のためのパラメータを
設定しておき、現用局の異常発生時には、局間通信回線
を介して異常通知を予備局に送り、それを受けた予備局
は設定しておいたパラメータに基づいて、異常が発生し
た現用局の動作を引継ぐように構成したので、現用局の
故障発生時に予備局から現用局へのスムーズな切替えが
可能になるという効果がある。

【００３５】この発明によれば、音声信号チャネルの周
波数に隣接して、各地球局より送出されるパイロット信
号の周波数を割当てるように構成したので、パイロット
信号のガードバンドの帯域幅を小さくすることが可能に
なり、周波数資源を有効に活用することができるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による衛星通信シス
テムの構成を示すブロック図である。

【図２】 実施の形態１におけるパイロット信号の周波
数の割当てを示す模式図である。

【図３】 従来の衛星通信システムの構成を示すブロッ
ク図である。

【図４】 従来の衛星通信システムにおける通信チャネ
ルの周波数の割当てを示す模式図である。

【符号の説明】

１ 第１の地球局（現用局）、２ 第２の地球局（予備
局）、３ 衛星、４子局、５ 周波数帯域、７ データ
通信チャネル、８ 音声通信チャネル、９ 局間通信回
線（局間異常通知手段）、１１ アンテナ、１２ 送受
信装置、１３回線制御装置、１４ 変調器、１５ アッ
プコンバータ、１６ 高出力増幅器、１７ 低雑音増幅
器、１８ ダウンコンバータ、１９ 復調器、２０ 給
電回路、２１ パイロット発振器、２２ パイロット受
信機、２３ 通信出力調整装置、２４ 通信信号、２５
パイロット信号、２６ 受信情報、２７ パイロット
信号、２８ 受信情報。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の地球局の間で、衛星を介して通信
   信号の送受信を行う衛星通信システムにおいて、 前記各地球局毎に、パイロット信号を生成するパイロッ
   ト発振器と、前記パイロット信号を受信するパイロット
   受信機とを持たせ、 前記各地球局はそれぞれ、自局の前記パイロット発振器
   で生成した独自のパイロット信号を送出して、そのパイ
   ロット信号を自局の前記パイロット受信機で受信し、 前記パイロット受信機で受信した前記パイロット信号を
   もとに、周波数制御および送信電力制御を行うことを特
   徴とする衛星通信システム。
2. 【請求項２】 複数の地球局の間に、異常の通知を行う
   ための局間異常通知手段を設け、 前記地球局中の少なくとも１つを予備局とし、他を現用
   局とする冗長構成で運用し、 前記予備局は、待機している間も自局のパイロット発振
   器で生成した独自のパイロット信号の送信を行い、 自局のパイロット受信機におけるそのパイロット信号の
   受信状態をもとに、現用局として動作する際の周波数制
   御および送信電力制御のためのパラメータを設定してお
   き、 前記現用局は異常発生時に、前記局間異常通知手段を介
   して前記予備局に異常を通知し、 前記予備局は、設定しておいた前記周波数制御および送
   信電力制御のためのパラメータをもとに、前記異常が発
   生した現用局の動作を引継ぐ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】 各地球局のパイロット発振器が生成する
   パイロット信号の周波数を、音声通信チャネルの周波数
   に隣接して割当てることを特徴とする請求項１または請
   求項２記載の衛星通信システム。