JP2004519129A

JP2004519129A - 複数のデータレート可変キャリアを用いた衛星通信システム

Info

Publication number: JP2004519129A
Application number: JP2002561392A
Authority: JP
Inventors: ウィリヘン，エンゲルベルテュスファン
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2001-01-29
Filing date: 2001-12-21
Publication date: 2004-06-24
Also published as: DE60113728D1; WO2002061972A1; EP1360780A1; EP1360780B1; DE60113728T2; US6577847B2; US20020115408A1; ATE305674T1

Abstract

第一の局２、通信衛星３、及び、少なくとも１つの第二の局４を有する衛星通信システム１が開示されている。第一の局２は、データ信号５を通信衛星３を介して第二の局４へ送信する。第一の局２は、データ信号をそれぞれ異なってＦＥＣエンコードされた少なくとも２つの周波数キャリア上に変調する変調器２４を有する。第二の局４は、第一の局２から受信したチューニング信号に応じて周波数キャリアのうちの１つにチューニングするチューナ３２を有する。第二の局４は、更に、少なくとも現在チューニングされている周波数キャリアの信号品質の推定値を判断する信号品質判断手段を有する。記第二の局４は、信号品質の推定値が所定の閾値未満となったときに、再チューニング要求信号を第一の局２に送信する再チューニング要求送信手段を有する。第一の局２は、再チューニング要求信号を受信するとより良い信号品質を有する周波数キャリアを判断する判断手段と、この周波数キャリアを示すチューニング信号を第二の局４へ送信するチューニング信号送信手段とを有する。このように、（ある周波数キャリア上へ変調された）データ信号５が（例えば、レインフェージングのために）不十分にしか受信されないとき、第二の局４は、より信頼性の高いＦＥＣエンコーディングを有する周波数キャリアにチューニングすることができ、データ信号５を問題無く受信することができる。

Description

【０００１】
本発明は、第一の局、通信衛星、及び、少なくとも１の第二の局を有する衛星通信システムに関する。
【０００２】
本発明は、更に、衛星通信システムにおいて用いられる第一の局、衛星通信システムにおいて用いられる第二の局、及び、第一の局から第二の局へ通信衛星を介してデータ信号を送信する方法、に関する。
【０００３】
このような衛星通信システムは、例えば、テレビ番組又はインターネット・データ（すなわち、いわゆるＩＰパケット）を多数の第二の局へ送信するのに用いられる。このような衛星通信システムによって行われる通信は、第一の局（例えば、地上局又はハブ）／第二の局（例えば、衛星受信機）と衛星との間の大気状態に影響を受けやすい。特に、例えばＫａ−周波数帯域で行われる衛星通信は雨によって減衰が生ずることが知られている。この減衰は、しばしばレインフェード減衰、レインフェード、或いは、レインフェージングと呼ばれ、衛星サービスの可用性に厳しく影響を及ぼし得る。
【０００４】
プリアンブルに係る衛星通信システムは、米国特許第４，９４１，１９９号から知れられている。この米国特許は、レインフェージングの問題を解決し、衛星サービスの可用性を増やす２つの考え得る解決策を開示している。１つは、衛星通信システムの送信電力（ＥＩＲＰ）を制御（増加）することである。しかし、衛星の送信電力を増やすことは常に可能ではない。なぜなら、衛星は、通常、電力に制限があるからである。
【０００５】
もう１つは、より信頼性の高い前方誤り訂正コーディング（ＦＥＣ）スキームを適用し、有効データレートを減らすことである。
【０００６】
より低い有効データレートを有する信頼性の高いＦＥＣスキームを適用することによって、重度のレインフェージングの場合であっても中継器の全容量を用いることができるようにシステムを設計することには問題がある。なぜなら、これは帯域幅の浪費につながるからである。例えば、雨が降っているエリアの人口の１％に対する可用性を増加させるためにキャリアのデータレートを減らすと、残りの９９％に対するデータレートも減少してしまう。これは明らかに衛星帯域幅の浪費である。
【０００７】
加えて、衛星のスポットビームのカバレジゾーン内での受信電力密度は、概して、均一ではない。スポットビームの中心に位置する衛星受信機（すなわち、第二の局）は、ビーム周辺に位置するものよりも高い受信電力密度を享受する。よって、中心のものは、周辺のものよりも高い受信電力のために、より高いデータレートで受信できる。
【０００８】
これらの理由により、データレートを動的に変更できること（すなわち、適用されるＦＥＣスキームをパケットごとに（ＴＤＭＡ）動的に変え得ること）が望ましい。上空が晴れ渡ったビーム中心の人口又は受信機が対象のとき、比較的高いデータレートを用いることができる（すなわち、比較的信頼性の高くないＦＥＣスキームを適用できる）。周辺の受信機又はレインフェージングによって影響を受ける受信機が対象のとき、データレートを下げることができる（すなわち、比較的信頼性の高いＦＥＣスキームを適用できる）。
【０００９】
「ＰｈｉｌｉｐｓＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ」の「ＴＤＡ８０４３ＳａｔｅｌｌｉｔｅＤｅｍｏｄｕｌａｔｏｒａｎｄＤｅｃｏｄｅｒ」集積回路などの現在入手可能な衛星受信機用の復調器及び復号器は、ＦＥＣスキームをリアルタイムに動的に（すなわち、パケットごとに）変えることができない。
【００１０】
本発明の目的は、冒頭段落記載の衛星通信システムであって、適用されるＦＥＣスキームを動的に変更可能で、特別に設計された復調器及び復号器を必要としない衛星通信システムを提供することである。この目的は、本発明に係る衛星通信システムであって、第一の局、通信衛星、及び、少なくとも１つの第二の局を有し、第一の局がデータ信号を通信衛星を介して第二の局へ送信し、第一の局がデータ信号をそれぞれ異なってＦＥＣエンコードされた少なくとも２つの周波数キャリア上に変調する変調器を有し、第二の局が第一の局から受信したチューニング信号に応じて上記周波数キャリアのうちの１つにチューニングするチューナを有し、第二の局が更に少なくとも現在チューニングされている周波数キャリアの信号品質の推定値を判断する信号品質判断手段を有し、第二の局が上記信号品質の推定値が所定の閾値未満となったときに再チューニング要求信号を第一の局に送信する再チューニング要求送信手段を有し、第一の局が上記再チューニング要求信号を受信するとより高い信号品質を有する周波数キャリアを判断する判断手段と、この周波数キャリアを示すチューニング信号を第二の局へ送信するチューニング信号送信手段とを有する、衛星通信システムによって実現される。データ信号は、それぞれ異なってＦＥＣエンコードされた複数の周波数キャリア上に変調される（例えば、ＱＰＳＫ変調される）。これらキャリアのうちの１つにチューニングされた第二の局は、受信したデータ信号（キャリア）の信号品質（例えば、信号対雑音比）（の推定値）を判断する。この信号品質がある閾値より低い／悪い場合、第二の局はより信頼性が高いＦＥＣスキームとより高い可用性を有する別のキャリアへチューニングしたい旨を示す再チューニング要求を送る。第一の局は、これに応じて、別のキャリアを示すチューニング信号を第二の局へ送る。第二の局は、この別のキャリアにチューニングする。このように、用いられるＦＥＣスキームを動的に変更することができる。
【００１１】
本発明に係る衛星通信システムの一実施形態において、チューニング信号は、第一の局から通信衛星を介して第二の局に送信される。このように、チューニング信号を送信するのとデータ信号を送信するのに同じインフラが用いられる。第二の局は、チューニング信号及び他の制御信号を受信する別個のチューナを有してもよい。別の方法として、チューニング信号は、例えば電話回線などの他の考えられるあらゆる方法によって、第一の局から第二の局へ送信されてもよい。
【００１２】
本発明に係る衛星通信システムの一実施形態において、再チューニング要求信号は、前記第二の局から前記通信衛星を介して前記第一の局に送信される。このように、衛星通信システムのリターン・チャネルは、再チューニング要求信号を送信するのに用いられる。別の方法として、再チューニング要求信号は、例えば電話回線などの他の考えられるあらゆる方法によって、第一の局から第二の局へ送信されてもよい。
【００１３】
本発明の上記目的及び特徴は、添付図面を参照した以下の好ましい実施形態の説明からより明らかとなるであろう。
【００１４】
図において、同じ部品には同じ参照番号が付される。
【００１５】
図１は、本発明に係る衛星通信システム１の一実施形態のブロック図を示す。衛星通信システム１は、第一の局２、衛星３、及び、少なくとも１つの第二の局４を含む。第一の局は、例えば、地上局、又は、ハブである。第二の局は、例えば、ＶＳＡＴ衛星受信機などの衛星受信機である。衛星３は、例えば、Ｋｕ−及び／又はＫａ−バンド通信をサポートする衛星である。衛星通信システム１は、更に、複数の第一の局２、複数の衛星３、及び、複数の第二の局４を含んでもよい。第一の局２は、データ及び制御信号５を通信衛星３を介して第二の局４へ送信することができる。第二の局４は、データ及び制御信号７を通信衛星３を介して第一の局２へ送信することができる。第一の局２は、制御信号５を通じて第二の局４を制御できる。データ信号５は、それぞれ異なって（すなわち、信頼性がより低いＦＥＣエンコーディングとより信頼性が高いＦＥＣエンコーディングとで）ＦＥＣエンコードされた少なくとも２つの周波数キャリア上へ変調される。第二の局４は、これら周波数キャリアのうちの１つにチューニングされる。通常の状態下、例えば晴れ渡った空の下では、第二の局４は、信頼性がより低いＦＥＣエンコーディングを備え、比較的高いデータレートを有する周波数キャリアにチューニングされる。第二の局４は、このキャリアの信号対雑音比（の推定値）を継続的に測定し、この信号対雑音比が（例えば、レインフェージングのために）ある閾値よりも低くなった場合、第二の局４は、制御信号７を介して再チューニング要求信号を第一の局２に送信する。この再チューニング要求信号を受信すると、第一の局２は、制御信号５を介してチューニング信号を第二の局４に送信する。このチューニング信号は、第二の局４に、より信頼性の高いＦＥＣエンコーディングを備えたもう一方の周波数キャリアにチューニングされなければならないことを示す。これによって、第二の局４は、レインフェージングにもかかわらず許容し得る信号対雑音比を有するデータ信号５を受信することができる。
【００１６】
図２は、２５０ＭＨｚのＫａ−帯域中継器内のそれぞれ異なってＦＥＣエンコードされた複数のキャリア１０、１２、１４、１６、１８を示す。キャリア１０〜１８の一部は、同じＦＥＣエンコーディングを持っていてもよい。図２示すキャリア数は８である。このキャリア数は、８より少なくても（最小値：２）、８より多くてもよい。これらキャリアの帯域幅はそれ相応に合わせられる。キャリア１０〜１８のうちの１以上が制御信号５の送信に用いられ、残りのキャリアがデータ信号５の送信に用いられてもよい。制御信号５の送信に用いられるキャリアは、それらの可用性が十分に保証されるように、十分に高い送信電力、又は、十分に高い信頼性のＦＥＣエンコーディングを持っていてもよい。
【００１７】
図３は、本発明に係る第一の局２（の一部）の一実施形態のブロック図を示す。第一の局２は、入力されたデータ信号５をエンコードするＦＥＣエンコーダ（ＦＥＣ）２２を有する。ＦＥＣエンコーダ２２の出力は、変調器（ＭＯＤ）２４の入力と連結される。変調器２４は、ＦＥＣコード化されたデータ信号５を周波数キャリア上へ変調し、そしてそれらを（図示しないアップコンバータ及び増幅器を介して）アンテナ２７へ供給する。エンコードされ、変調されたデータ信号５は、アンテナ２７によって通信衛星３に送信される。第一の局２は、データ信号をそれぞれ異なってＦＥＣエンコードされた複数の周波数キャリア上へ変調する別のＦＥＣエンコーダ２２及び変調器２４を有してもよい。
【００１８】
第一の局２は、アンテナ２７を介して、エンコードされ、変調されたデータ及び制御信号７を受信することもできる。これらエンコードされ、変調されたデータ及び制御信号７は、アンテナ２７によって（図示しないチューナを介して）復調のために復調器（ＤＥＭＯＤ）２８へ供給される。その結果生じるデータ信号７は出力へ供給され、その結果生じる制御信号７（例えば、再チューニング要求信号）はＦＥＣデコーダ（ＦＥＣ）２６に供給される。
【００１９】
ＦＥＣエンコーダ２２、変調器２４、ＦＥＣデコーダ２６、及び復調器２８は、プロセッサ２０によってコントロールされる。プロセッサ２０は、例えば、汎用のマイクロプロセッサでもよく、マイクロコントローラでもよい。プロセッサ２０も、制御信号５（例えば、チューニング信号）をＦＥＣエンコーダ２２に供給し得る。これら制御信号５は、ＦＥＣエンコーダ２２によってＦＥＣエンコードされ、その結果生じるエンコードされた制御信号５は変調器２４によって周波数キャリア上へ変調される。エンコードされ、変調された制御信号５は、アンテナ２７に供給され、そしてアンテナ２７によって送信される。
【００２０】
第二の局４からの再チューニング要求信号が第一の局２のプロセッサ２０によって受信されると、プロセッサ２０は、第二の局４が現在チューニングしてているのより信号対雑音比が高い周波数キャリアを判断する。判断手段はプロセッサ２０を含む。その後、この新たに判断された周波数キャリアを示すチューニング信号は、第二の局４への送信のために、プロセッサ２０によってＦＥＣエンコーダ２２及び変調器２４を介してアンテナ２７へ供給される。チューニング信号送信手段はプロセッサ２０、ＦＥＣエンコーダ２２、変調器２４、及びアンテナ２７を含む。
【００２１】
図４は、本発明に係る第二の局４（の一部）の一実施形態のブロック図を示す。第二の局４は、通信衛星３から変調され、エンコードされたデータ及び制御信号５を受信するアンテナ３０を有する。受信されたデータ及び制御信号５は、アンテナ３０によってチューナ３２へ供給される。チューナ３２は、利用可能な周波数キャリアのうちの１つにチューニングされ、この周波数キャリアによって運ばれてきた変調され、エンコードされたデータ及び制御信号５を復調のために復調器（ＤＥＭＯＳ）３４へ供給する。この復調されたデータ及び制御信号５は、次いで、デコーディングのために復調器３４によってＦＥＣデコーダ（ＦＥＣ）３６へ供給される。その結果生じる復調され、デコードされたデータ信号５は、最終的に、出力へ供給され、その結果生じる復調され、デコードされた制御信号５は、プロセッサ３８へ供給される。第二の局４は、更に、複数のチューナ３２、複数の復調器３４、及び複数のＦＥＣデコーダ３６を有してもよい。
【００２２】
第二の局４は、更に、ＦＥＣエンコーダ（ＦＥＣ）４０を有する。ＦＥＣエンコーダ４０は、入力を介してＦＥＣエンコーダ４０に供給されたデータ信号７、及び、プロセッサ３８によってＦＥＣエンコーダ４０に供給された制御信号７をエンコードする。エンコードされたデータ及び制御信号７は、変調するために、ＦＥＣエンコーダ４０によって変調器（ＭＯＤ）４２へ供給される。エンコードされ、変調されたデータ及び制御信号７は、次いで、通信衛星３への送信のために、（図示しないアップコンバータ及び増幅器を介して）アンテナ３０へ供給される。
【００２３】
チューナ３２、復調器３４、ＦＥＣデコーダ３６、ＦＥＣエンコーダ４０、及び変調器４２は、プロセッサ３８によってコントロールされる。ここでも、プロセッサ３８は、汎用のマイクロプロセッサでもよく、マイクロコントローラでもよい。復調器３４及びＦＥＣデコーダは、「ＰｈｉｌｉｐｓＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ」の「ＴＤＡ８０４３ＳａｔｅｌｌｉｔｅＤｅｍｏｄｕｌａｔｏｒａｎｄＤｅｃｏｄｅｒ」集積回路に含まれてもよい。この集積回路は、更に、現在チューニングされている周波数キャリアの信号対雑音比の推定値を判断するための信号対雑音比推定器（信号品質判断手段）を有する。この推定値はプロセッサ３８に供給され、プロセッサ３８はこの推定値が低過ぎるか（すなわち、ある所定の閾値を下回るか）否かを判断する。低過ぎる場合、プロセッサ３８は、通信衛星３への送信のために、再チューニング要求信号を（制御信号７の一部として）ＦＥＣエンコーダ４０及び変調器４２を介してアンテナ３０へ供給する。再チューニング要求送信手段は、プロセッサ３８、ＦＥＣエンコーダ４０、変調器４２、及びアンテナ３０を含む。
【００２４】
制御信号５は、第二の局が別の周波数キャリアにチューニングするべきであることを示すチューニング信号を含み得る。このようなチューニング信号を受信すると、プロセッサ３８はチューナ３２に指示された周波数キャリアにチューニングするように命じる。
【００２５】
より高いデータレートで送信できるように、第二の局４は、（ある時が経過した後で）より高いデータレートのキャリアに自動的に再チューニングしてもよく、（ある時が経過した後で）適切な再チューニング要求を第一の局２に送信してもよい。第一の局２は、事前に第二の局４から要求がなくても、（ある時が経過した後で）第二の局４へ適切なチューニング信号を送信してもよい。
【００２６】
制御信号５及び７は、別の通信衛星を介して、或いは、別の周波数帯域（Ｋａ−若しくはＫｕ−バンド）で、或いは、別の中継器内で、送信されてもよい。
【００２７】
別の方法として、異なるＦＥＣエンコーディング・スキームを有する複数のキャリアを用いる代わりに、異なる送信電力を有する複数のキャリアが用いられてもよい。第二の局が比較的低い送信電力を有するキャリアにチューニングされ、そのキャリアの信号品質が（例えば、レインフェージングのために）低過ぎるようになったとき、第二の局は、より高い送信電力を有する別のキャリアへ再チューニングし、レインフェージングの問題を回避してもよい。
【００２８】
本発明の範囲は、明白に開示された実施形態に制限されない。本発明は、各新しい特性及び特性の各組み合わせとして具体化される。いかなる参照符号も請求項の範囲を制限するものではない。「有する（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という語は請求項に列挙された以外の要素若しくは工程の存在を排除するものではない。要素の前に付く「１つの（ａ／ａｎ）」という語はその要素が複数個存在することを排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明に係る衛星通信システムの一実施形態のブロック図である。
【図２】
２５０ＭＨｚのＫａ−帯域中継器内のそれぞれ異なってＦＥＣエンコードされた複数のキャリアに示す図である。
【図３】
本発明に係る第一の局の一実施形態のブロック図である。
【図４】
本発明に係る第二の局の一実施形態のブロック図である。

Claims

第一の局、通信衛星、及び、少なくとも１つの第二の局を有する衛星通信システムであって、
前記第一の局は、データ信号を前記通信衛星を介して前記第二の局へ送信し、
前記第一の局は、前記データ信号をそれぞれ異なってＦＥＣエンコードされた少なくとも２つの周波数キャリア上に変調する変調器を有し、
前記第二の局は、前記第一の局から受信したチューニング信号に応じて前記周波数キャリアのうちの１つにチューニングするチューナを有し、
前記第二の局は、更に、少なくとも現在チューニングされている周波数キャリアの信号品質の推定値を判断する信号品質判断手段を有し、
前記第二の局は、前記信号品質の推定値が所定の閾値未満となったときに、再チューニング要求信号を前記第一の局に送信する再チューニング要求送信手段を有し、
前記第一の局は、前記再チューニング要求信号を受信するとより高い信号品質を有する周波数キャリアを判断する判断手段と、この周波数キャリアを示すチューニング信号を前記第二の局へ送信するチューニング信号送信手段とを有する、ことを特徴とする衛星通信システム。
請求項１記載の衛星通信システムであって、
前記チューニング信号は、前記第一の局から前記通信衛星を介して前記第二の局に送信される、ことを特徴とする衛星通信システム。
請求項１又は２記載の衛星通信システムであって、
前記再チューニング要求信号は、前記第二の局から前記通信衛星を介して前記第一の局に送信される、ことを特徴とする衛星通信システム。
衛星通信システムにおいて用いられる第一の局であって、
データ信号を通信衛星を介して第二の局へ送信し、
前記データ信号をそれぞれ異なってＦＥＣエンコードされた少なくとも２つの周波数キャリア上に変調する変調器を有し、
前記第二の局からの再チューニング要求信号を受信する受信手段を有し、
前記再チューニング要求信号を受信するとより高い信号品質を有する周波数キャリアを判断する判断手段と、この周波数キャリアを示すチューニング信号を前記第二の局へ送信するチューニング信号送信手段とを有する、ことを特徴とする第一の局。
請求項４記載の第一の局であって、
前記チューニング信号は前記通信衛星を介して送信されることを特徴とする第一の局。
請求項４又は５記載の第一の局であって、
前記再チューニング要求信号は前記通信衛星を介して受信されることを特徴とする第一の局。
衛星通信システムにおいて用いられる第二の局であって、
それぞれ異なってＦＥＣエンコードされた少なくとも２つの周波数キャリア上に変調されたデータ信号を通信衛星を介して受信する受信手段と、
第一の局から受信したチューニング信号に応じて前記周波数キャリアのうちの１つにチューニングするチューナと、
少なくとも現在チューニングされている周波数キャリアの信号品質の推定値を判断する信号品質判断手段と、
前記信号品質の推定値が所定の閾値未満となったときに、再チューニング要求信号を前記第一の局に送信する再チューニング要求送信手段と、を有することを特徴とする第二の局。
請求項７記載の第二の局であって、
前記チューニング信号は前記通信衛星を介して受信されることを特徴とする第二の局。
請求項７又は８記載の第二の局であって、
前記再チューニング要求信号は前記通信衛星を介して送信されることを特徴とする第二の局。
第一の局から通信衛星を介して第二の局へデータ信号を送信する方法であって、
前記第一の局が、前記データ信号をそれぞれ異なってＦＥＣエンコードされた少なくとも２つの周波数キャリア上に変調し、
前記第二の局が、第一の局から受信したチューニング信号に応じて前記周波数キャリアのうちの１つにチューニングし、
前記第二の局が、少なくとも現在チューニングされている周波数キャリアの信号品質の推定値を判断し、
前記第二の局が、前記信号品質の推定値が所定の閾値未満となったときに、再チューニング要求信号を前記第一の局に送信し、
前記第一の局が、前記再チューニング要求信号を受信するとより高い信号品質を有する周波数キャリアを判断し、
前記第一の局が、この周波数キャリアを示すチューニング信号を前記第二の局へ送信する、ことを特徴とする方法。
請求項１０記載の方法であって、
前記チューニング信号は前記第一の局から前記通信衛星を介して前記第二の局へ送信される、ことを特徴とする方法。
請求項１０又は１１記載の方法であって、
前記再チューニング要求信号は前記第二の局から前記通信衛星を介して前記第一の局へ送信される、ことを特徴とする方法。