JP2006279558A - 通信端末及び統制局装置及び衛星通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 無瞬断の衛星ハンドオーバを提供する。
【解決手段】 ＯＵＴ衛星は、固定端末局Ａからアップリンク信号Ｆ（ｈ１）を受信し、これをダウンリンク信号ｆ（ｈ１）に変換してダウンリンクしている。固定端末局Ｂは、このダウンリンク信号ｆ（ｈ１）受信している。ＯＵＴ衛星とＩＮ衛星とが会合点の近傍に位置するとともに両者が所定の距離以下となった場合に、あらかじめ統制局Ｃの統制局装置３００から送信を受けていたコマンドに基づいて、ＩＮ衛星は、ＯＵＴ衛星が受信しているアップリンク信号Ｆ（ｈ１）と同一の信号を受信し、これをＯＵＴ衛星によるダウンリンク信号ｆ（ｈ１）の周波数と異なる周波数のダウンリンク信号ｆ（Ｌ１）に変換してダウンリンクする。固定端末局Ｂは、ダウンリンク信号ｆ（ｈ１）とダウンリンク信号ｆ（Ｌ１）との２周波を受信し、両衛星からの伝播遅延を補正し、ビット単位で合成する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、マルチビーム・シングルホップ通信における衛星ハンドオーバ及びビームハンドオーバを実行する通信端末、統制局装置及び衛星通信装置に関する。

準天頂衛星システムでは、軌道上に３機の衛星を配置し、各衛星が８時間ずつのサービスを受け持つ。このため、衛星間の無瞬断ハンドオーバが不可欠である。また、準天頂衛星がマルチビームによるサービスを行う場合は、無瞬断ビームハンドオーバが不可欠となる。従来の技術（例えば特許文献１）では、衛星ハンドオーバについての開示はあるが、ビームハンドオーバに関する技術の開示はない。また、従来の技術（特許文献１）は、２機の衛星が接近する数分間に衛星ハンドオーバを行なうものであり、時間の制約があった。
特開２００４−０８０４６６号公報

本発明は、無瞬断の衛星ハンドオーバ及び無瞬断のビームハンドオーバを提供することを目的とする。また、無瞬断の衛星ハンドオーバ及びビームハンドオーバを同一原理で実現することを目的とする。

本発明の通信端末は、
所定の周波数のアップリンク信号を受信し受信した前記アップリンク信号の周波数を変換し第１ダウンリンク信号としてダウンリンクする第１衛星と、前記アップリンク信号を受信し受信した前記アップリンク信号の周波数を前記第１ダウンリンク信号の周波数と異なる周波数に変換し第２ダウンリンク信号としてダウンリンクする第２衛星とから、前記第１ダウンリンク信号と前記第２ダウンリンク信号とを受信する受信部と、
前記受信部が受信した前記第１ダウンリンク信号と前記第２ダウンリンク信号とを蓄積する蓄積部と、
前記蓄積部が蓄積した前記第１ダウンリンク信号と前記第２ダウンリンク信号とに基づいて、前記アップリンク信号に対応する対応信号を生成する生成部と
を備えたことを特徴とする。

本発明により、無瞬断の衛星ハンドオーバを実現することができる。

実施の形態１．
図１〜図３７を用いて実施の形態１における「衛星ハンドオーバ」と「ビームハンドオーバ」を説明する。
「衛星ハンドオーバ」とは、運用する衛星を他の衛星の運用に切り替えることをいう。また、「ビームハンドオーバ」とは、マルチビーム衛星の運用において、送信あるいは受信に使用しているビームを他のビームに切り替えることをいう。例えば本実施の形態１の「衛星ハンドオーバ」は、切替元の衛星と、切替先の衛星とが一時的に同一の信号を受信して互いに異なる周波数のダウンリンク信号に変換してそれぞれダウンリンクする。通信端末はこれら周波数の異なる２周波を受信して伝播遅延補正をおこない、ビット単位の合成を行う。これにより無瞬断の衛星ハンドオーバを実現する。

本実施の形態１では、非静止衛星の例として準天頂衛星を想定している。まず、準天頂衛星について説明する。図１〜図３を用いて「準天頂衛星」を説明する。「準天頂衛星」とは、非静止衛星であって、通常の静止衛星に比べて高緯度地方において高い仰角の衛星をいう。高い仰角が得られることから、静止衛星に比較して建物等の遮蔽等の影響が少なく、通信場所が随時に変わる移動体の通信に適している。

図１は、準天頂衛星の軌道の一例をあらわしている。この例の準天頂衛星は、赤道面から約４５度の傾斜角になるように遠地点で約４０、０００ｋｍ、近地点で約３２、０００ｋｍの上空を地球の自転に合わせて１日に１周回する。また、準天頂衛星は、昇交点赤経（赤道面との交点）において１２０度ずつ離れるように準天頂衛星１０、準天頂衛星２０及び準天頂衛星３０の３機が配置される。しかしこれに限らず、軌道、及び機数の配置は、この例と異なる方式でも構わない。

（１）図２は、地上を固定して考えた場合に、図１における準天頂衛星の軌道を示している。図２に示すように、準天頂衛星１０、準天頂衛星２０、準天頂衛星３０は、会合点４を交点とする「８の字」を描くように周回する。準天頂衛星１０、準天頂衛星２０、準天頂衛星３０は、図１に示すように個別の衛星軌道を周回しているが、それぞれの衛星軌道には他の衛星の衛星軌道と交差する位置があり、衛星軌道が交差している位置にて交差する。このような複数の衛星が交差することを会合という。そして複数の非静止衛星が会合する位置を「会合点」という。後述の図１６に示すように、図２の準天頂衛星１０〜３０は、準天頂衛星１０と準天頂衛星２０、準天頂衛星２０と準天頂衛星３０、及び準天頂衛星３０と準天頂衛星１０と、いずれの組も会合する。
（２）３機の準天頂衛星は、８時間ずつ交代するように、切れ目なく日本上空に位置する。図２に示す状態において、準天頂衛星１０は、「８の字の上部の軌道」から出ようとしている。以下、「８の字の上部の軌道」から出ようとしている準天頂衛星を「ＯＵＴ衛星」（図２の準天頂衛星１０の状態の衛星）と呼ぶこととする。準天頂衛星２０は、「８の字の上部の軌道」（日本を囲む部分）に入ろうとしている。以下、「８の字の上部の軌道」（日本を囲む部分）に入ろうとする準天頂衛星を「ＩＮ衛星」（図２の準天頂衛星２０の状態の衛星）と呼ぶこととする。図２において、準天頂衛星１０と準天頂衛星２０とが会合点４の近傍に位置する場合、準天頂衛星３０は、「８の字軌道」の下部に位置する。
（３）ＩＮ衛星である準天頂衛星２０は、会合点４を通過し「８の字の上部の軌道」に入り再び会合点４に戻るまでに８時間を要する。また、このときＯＵＴ衛星となる準天頂衛星１０は、「８の字の上部の軌道」から出て、準天頂衛星２０と入れ替わり会合点４を通過し準天頂衛星３０の位置に向かう。準天頂衛星１０は会合点４から準天頂衛星３０の位置に到達するまで８時間かかる。また、このとき、準天頂衛星３０は会合点４に向かうが、準天頂衛星３０の位置から会合点４に到達するまでに８時間を要する。したがって、８時間ごとに、「８の字の上部の軌道」には準天頂衛星１０、準天頂衛星２０、準天頂衛星３０のいずれかが入れ替わりで存在する。日本では、「８の字の上部の軌道」に存在する準天頂衛星からの信号を高仰角受信することができる。

図３（出典：ｗｗｗ２．ｃｒｌ．ｇｏ．ｊｐ／ｋａ／ｃｏｎｔｒｏｌ／ｅｆｓａｔ／ＩＮｄｅｘ−Ｊ．ｈｔｍｌ）は、準天頂衛星１０が高仰角であることを、静止衛星との比較において示す図である。静止衛星は仰角が４８度以下と小さいため、ビルなどに電波がさえぎられる。これに対して、準天頂衛星１０は仰角が６０度以上（図３では６０度以上とあるが、７０度以上も可能である）と大きいため、ビルの谷間でも電波が遮られることが少ない。

次に、図４を参照して「衛星ハンドオーバ」について説明する。上述の図２の準天頂衛星システムでは、軌道上に３機の衛星を配置し、各衛星が８時間ずつのサービスを受け持つ。このため、図２の準天頂衛星システムでは、会合点４において、現在運用中のＯＵＴ衛星をＩＮ衛星の運用に切り替える「衛星ハンドオーバ」が必要となる。すなわち、図２における「８の字の上部の軌道」においては、準天頂衛星１０〜準天頂衛星３０の何れか１機が運用中である。そして、会合点４において次に運用となるべきＩＮ衛星と、現在運用中のＯＵＴ衛星とが入れ替わる。図２における「８の字の上部の軌道」の部分を「アクティブ領域」と呼ぶことがあり、「８の字の上部の軌道」に対して下の部分を「非アクティブ領域」と呼ぶことがある。ＯＵＴ衛星からＩＮ衛星への「衛星ハンドオーバ」は、ＯＵＴ衛星とＩＮ衛星との距離が、会合点の近傍において、所定の距離以下の場合に行われる。「衛星ハンドオーバ」の概要を図４を参照して説明する。
（１）ＯＵＴ衛星（第１衛星）は、固定端末局Ａ（通信端末１００）からアップリンク信号Ｆ（ｈ１）（後述の図６の説明で記号の意味を述べる）を受信し、これをダウンリンク信号ｆ（ｈ１）（第１ダウンリンク信号）に変換してダウンリンクしている。固定端末局Ｂ（通信端末２００）は、このダウンリンク信号ｆ（ｈ１）受信している。
（２）ＯＵＴ衛星とＩＮ衛星（第２衛星）とが会合点４の近傍に位置するとともに両者が所定の距離以下となった場合に、あらかじめ統制局Ｃの統制局装置３００から送信を受けていたコマンドに基づいて、ＩＮ衛星は、ＯＵＴ衛星が受信しているアップリンク信号Ｆ（ｈ１）と同一の信号を受信し、これをＯＵＴ衛星によるダウンリンク信号ｆ（ｈ１）の周波数と異なる周波数のダウンリンク信号ｆ（Ｌ１）（第２ダウンリンク信号）に変換してダウンリンクする。
（３）固定端末局Ｂ（通信端末２００）は、ダウンリンク信号ｆ（ｈ１）とダウンリンク信号ｆ（Ｌ１）との２周波を受信し、両衛星からの伝播遅延を補正し、ビット単位で合成する。これにより瞬断のない滑らかな「衛星ハンドオーバ」を実現することができる。

次に「ビームハンドオーバ」を説明する。準天頂衛星１０等がマルチビームによるサービスを行う場合、「ビームハンドオーバ」が不可欠である。「ビームハンドオーバ」は、アクティブ領域に存在する衛星についてのみ実施する。

本実施の形態１における「ビームハンドオーバ」の特徴は、固定端末局Ａから移動端末局Ｂ’に対しては「同一のアップリンク信号に対して１機の衛星の１つのビームで受信し、周波数の異なる２周波に変換し、ビーム覆域の重なる２つのビームへ同時にダウンリンクする」ことである。図５は、この固定端末局Ａから移動端末局Ｂ’に送信する場合の「ビームハンドオーバ」を説明する図である。図５に示すように「ビームハンドオーバ」を行う場合であって、固定端末局Ａから移動端末局Ｂ’に送信する場合を、以下、「フォワードリンク」と呼ぶことにする。図５に示すように、
（１）固定端末局Ａは、アップリンク信号Ｆ（Ｌ１）をビーム１によりアップリンクしている。
（２）準天頂衛星は、統制局Ｃ（統制局装置３００）からコマンドを受信し、受信したコマンドに基づいて、アップリンク信号Ｆ（Ｌ１）をビーム１で受信して互いに周波数の異なるダウンリンク信号ｆ（ｈ１）とダウンリンク信号ｆ（ｈ３）の２周波に変換する。そして、ダウンリンク信号ｆ（ｈ１）をビーム１にダウンリンクし、ダウンリンク信号ｆ（ｈ３）をビーム２にダウンリンクする。
ここでビームハンドオーバにおける固定端末局Ａ、移動端末局Ｂ’と統制局Ｃ間でのハンドオーバを行なう上での情報のやり取りはビーム４により行われる。ビーム４は、全ユーザと統制局Ｃとの間で制御信号を送受信する共通制御信号チャンネル（Ｃｏｍｍｏｎ ＳｉｇｎａｌＩＮｇ Ｃｈａｎｎｅｌ ：ＣＳＣ）用のビームである。このＣＳＣには、後述の図６に示すようにＦ１チャンネルを割り当てる。ＣＳＣは、全ユーザと統制局Ｃとの間でＦ１チャンネルでビーム４を用いて制御信号を送受信する。ユーザ局（通信端末１００、通信端末２００）から統制局Ｃ（統制局装置３００）へはスロッテド・アロハ等のｎ：１通信（複数のユーザから統制局へはランダム・アクセス通信）で行う。また、統制局Ｃからユーザ局には、ＴＤＭ等の１：ｎ通信（時間軸上をｎ個のスロットに切り、ユーザにスロットが与えられており、いつでも自分への情報が受信できる）で行われる。ユーザ局は統制局Ｃに対して回線要求、自端末ＩＤ、相手局ＩＤ、伝送速度、自端末位置等を送信する。統制局ｃはユーザ局に対して相手局呼び出し、衛星ＩＤ、チャンネル指定、伝送速度指定、ハンドオーバ開始時刻等を送信する。
（３）移動端末局Ｂ’（通信端末２００）は、ビーム１とビーム２とが重複する重複領域においてダウンリンク信号ｆ（ｈ１）とダウンリンク信号ｆ（ｈ３）との２周波を受信し、２周波の伝播遅延を補正し、ビット単位で合成する。このように、「ビームハンドオーバ」において、同一のアップリンク信号を異なる周波数の２つのダウンリンク信号としてダウンリンクし、受信する通信端末側で２周波の伝播遅延を補正し、ビット単位で合成することにより、瞬断のない滑らかな「ビームハンドオーバ」を実現することができる。これについては後に更に詳述する。
（４）なお、「フォワードリンク」とは逆に、「ビームハンドオーバ」を行う場合であって移動端末局Ｂ’から固定端末局Ａに送信する場合を、以下、「リターンリンク」と呼ぶことにする。「リターンリンク」の説明は後述の図３３〜図３７の説明で詳しく述べるが、「リターンリンク」の場合の「ビームハンドオーバ」の特徴は、「同一のアップリンク信号を１機の衛星のビーム覆域の重なる２つのビームで受信し、それぞれ周波数の異なる２周波に変換し、１つのビームへ同時にダウンリンクする」ことである。

次に、図６〜図１１を用いて、「衛星ハンドオーバ」及び「ビームハンドオーバ」の周波数プランを説明する。

まず、図６を参照して「衛星ハンドオーバ」における周波数関係を説明する。図６は「衛星ハンドオーバ」時におけるＯＵＴ衛星１のトランスポンダの周波数を示す概念図である。このＯＵＴ衛星１は図２のＯＵＴ衛星に対応する。図６の実線はフォワードリンク、破線はリターンリンクを示す。図６に示すように、アップリンク周波数のＦ２からＦ４の各トランスポンダ帯域を、「Ｌ１〜Ｌ４」のＬｏｗ側と、「ｈ１〜ｈ４」のＨｉｇｈ側に２分割する。

本実施の形態１の「衛星ハンドオーバ」では、アップリンク周波数は、フォワードリンク、リターンリンクとも、トランスポンダのＨｉｇｈ側を使用することが一つの特徴である。アップリンク周波数は、「衛星ハンドオーバ」では、フォワードリンク、リターンリンクとも、トランスポンダのＨｉｇｈ側のアップリンク周波数が「統制局Ｃ」により指定される。

図６に示すように、アップリンクのＦ２からＦ４、及びダウンリンクのｆ２からｆ４の各トランスポンダは、「Ｌ１〜Ｌ４」のＬｏｗ側、「ｈ１〜ｈ４」のＨｉｇｈ側のように、それぞれ４個のサブチャンネルから構成されている。通信キャリアはこのサブチャンネルに対し指定される。このトランスポンダ内のサブチャンネルは、Ｈｉｇｈ側は「ｈ１〜ｈ４」とし、Ｌｏｗ側は「Ｌ１〜Ｌ４」としているのは一例であり、これに限定するものではない。なお、表記として、例えばＦ２のＬ１はＦ２（Ｌ１）あるいはＦ（Ｌ１）のように表す。

（１）本実施の形態１における「衛星ハンドオーバ」は、図２に示したように、「アクティブ領域」にあって今まさに「非アクティブ領域」に出て行こうとする衛星（ＯＵＴ衛星）と、「非アクティブ領域」にあって今まさに「アクティブ領域」に入って行こうとする衛星（ＩＮ衛星）との間で、ユーザに無瞬断のサービスを提供しようとするものである。
（２）「衛星ハンドオーバ」時には、ＯＵＴ衛星及びＩＮ衛星から、周波数の異なる同一信号がダウンリンクされる。ユーザ（通信端末）は、ＩＮ衛星とＯＵＴ衛星とから、２波を同時受信する。
（３）図７は、「衛星ハンドオーバ」時におけるＩＮ衛星１の周波数を示す図である。このＩＮ衛星１は図２のＩＮ衛星に対応する。実線はフォワードリンク、破線はリターンリンクを示す。図７に示すように、ダウンリンク周波数がＬｏｗ側を使用するＩＮ衛星を「ＩＮ衛星１」と呼ぶこととする。また、図９に示すように、ダウンリンク周波数がＨｉｇｈ側を使用するＩＮ衛星を「ＩＮ衛星２」と呼ぶこととする。図６、図７とにより、ユーザ（通信端末）が、ＩＮ衛星１とＯＵＴ衛星１とから、２波を同時受信する場合を説明する。ＯＵＴ衛星１は、ダウンリンクにＨｉｇｈ側の周波数を使用しているため、ＩＮ衛星１は、ダウンリンクにＬｏｗ側の周波数を使用する必要がある。よって、ＩＮ衛星１はＬｏｗ側の周波数を使用している。
（４）この図６、図７から分かるように、「衛星ハンドオーバ」を行っている時間帯は、ダウンリンク周波数は全て衛星ハンドオーバが使用していることになる。すなわち、ダウンリンク周波数のＨｉｇｈ側はＯＵＴ衛星１が使用しており、Ｌｏｗ側はＩＮ衛星１が使用している。このように「衛星ハンドオーバ」が行われる時は１ユーザに対して２波をダウンリンクするため、「ビームハンドオーバ」を実施するべきダウンリンクの周波数帯域は「衛星ハンドオーバ」に占有される。「ビームハンドオーバ」は、「衛星ハンドオーバ」が行われない時間帯に限られる。つまり無瞬断ビームハンドオーバで運用されていても、その間に「衛星ハンドオーバ」が入るとその時点で「ビームハンドオーバ」は終了となる。
（５）図８は、図７のＩＮ衛星１が図２のアクティブ領域に入り会合点４に接近し、ＯＵＴ衛星２となった場合を示している。従って周波数関係は図７と同じである。ＯＵＴ衛星２と「衛星ハンドオーバ」を行うＩＮ衛星２の周波数関係は、図９のようにＨｉｇｈ側の周波数を使用している。図２においてＯＵＴ衛星は、準天頂衛星１０、準天頂衛星２０、準天頂衛星３０と順次入れ替わるが、図２でＯＵＴ衛星である準天頂衛星１０が図６のＯＵＴ衛星１である場合、次のＯＵＴ衛星（準天頂衛星２０）の周波数は、図８のＯＵＴ衛星２となる。このように、「衛星ハンドオーバ」を行うたびに、ＯＵＴ衛星とＩＮ衛星のダウンリンク周波数を、フォワードリンク回線（実線）は、ｈ１からＬ１へ、Ｌ１からｈ１へと切り替えながら衛星ハンドオーバを実施して行く。また、リターン回線は、ｈ２からＬ２へ、Ｌ２からｈ２へと切り替えながら衛星ハンドオーバを実施して行く。

次に図１０、図１１を使用して「ビームハンドオーバ」における周波数関係を説明する。「ビームハンドオーバ」は、アクティブ領域にある衛星についてのみ実施する。従って、これからアクティブ領域をでようとするＯＵＴ衛星には関係がない。

「ビームハンドオーバ」では、図１０、図１１に示すＩＮ衛星１、あるいはＩＮ衛星２のように、アップリンク周波数のＦ２からＦ４の各トランスポンダ帯域をＨｉｇｈ側、Ｌｏｗ側とに２分割して、Ｌｏｗ側を固定的に使う。航空機等のように「ビームハンドオーバ」を必要とする回線は、フォワード、リターン回線ともＬｏｗ側のアップリンク周波数が統制局Ｃにより指定される。

（１）本実施の形態１の「ビームハンドオーバ」は、「アクティブ領域」にある衛星を使って、ユーザ（通信端末）がビーム間をまたがって移動するときに、無瞬断の通信を提供するものである。
（２）「ビームハンドオーバ」でのダウンリンク周波数は、現在のＩＮ衛星（これからアクティブ領域に入ろうとしている衛星）が、「衛星ハンドオーバ」において、ダウンリンク周波数をＨｉｇｈ側とＬｏｗ側とのどちら側を使っているかによって、Ｈｉｇｈ側或はＬｏｗ側が決る。図１２は「衛星ハンドオーバ」と「ビームハンドオーバ」との周波数関係を示す図である。図１２に示すＩＮ衛星１は、「衛星ハンドオーバ」において、Ｌｏｗ側のダウンリンク周波数を使用している。このため、「ビームハンドオーバ」では、ダウンリンク周波数は、Ｈｉｇｈ側の周波数を用いる必要がある。なお、図１２のＩＮ衛星１はＦ２のみ記載している。図１２のＩＮ衛星１の場合は、ビームハンドオーバを行うたびに、フォワード回線（実線）では、各トランスポンダのＨｉｇｈ側の範囲内において、ダウンリンク周波数が、ｆ２（ｈ１）からｆ２（ｈ３）へ、ｆ（ｈ３）からｆ（ｈ１）へと、交互に変化する。
（３）また、リターン回線（破線）は、各トランスポンダのＨｉｇｈ側の範囲内において、ダウンリンク周波数が、ｆ（ｈ２）からｆ（ｈ４）へ、ｆ（ｈ４）からｆ（ｈ２）へと、交互に変化する。このＩＮ衛星１は会合点４を過ぎてアクティブ領域へ進行し、ＯＵＴ衛星２になる。

また、図１２のＩＮ衛星２の場合は、「衛星ハンドオーバ」でダウンリンク周波数がＨｉｇｈ側を使用している。よって、「ビームハンドオーバ」は、Ｌｏｗ側を使用しなければならない。「ビームハンドオーバ」を行うたびに、フォワード回線（実線）では、ダウンリンク周波数がｆ２（Ｌ１）からｆ２（Ｌ３）へ、ｆ２（Ｌ３）からｆ２（Ｌ１）へと変化する。また、リターン回線（破線）は、ダウンリンク周波数がｆ２（Ｌ２）からｆ２（Ｌ４）へ、ｆ２（Ｌ４）からｆ２（Ｌ２）へと変化する。

図１２に示すように、ダウンリンク周波数は、「衛星ハンドオーバ」と「ビームハンドオーバ」で「逆」になっている。すなわち、図１２を参照して説明すれば、ＩＮ衛星１では「衛星ハンドオーバ」のダウンリンク周波数はｆ２のＬｏｗ側であり、「ビームハンドオーバ」のダウンリンク周波数はｆ２のＨｉｇｈ側であり「逆」である。また、ＩＮ衛星２では「衛星ハンドオーバ」のダウンリンク周波数はｆ２のＨｉｇｈ側であり、「ビームハンドオーバ」のダウンリンク周波数はｆ２のＬｏｗ側であり「逆」である。

図１３〜図２２を使用して図２に示した衛星軌道と、「衛星ハンドオーバ」及び「ビームハンドオーバ」との関係を具体的に説明する。周波数帯域としては、例えばアップリンクはＦ２、ダウンリンクはｆ２を想定する。

図１３は、「衛星ハンドオーバ」におけるＯＵＴ衛星とＩＮ衛星との周波数関係を示す図である。図１３において、右向き矢印「→」は、フォワードリンクを示す。左向き矢印「←」はリターンリンクを示す。図１４は、「ビームハンドオーバ」におけるＩＮ衛星１とＩＮ衛星２との周波数関係を示す図である。図１３でＳＨＯは衛星ハンドオーバを意味する。図１４において、右向き矢印「→」はフォワードリンクを示す。左向き矢印「←」はリターンリンクを示す。図１５は、図１３、図１４の「衛星ハンドオーバ」、「ビームハンドオーバ」の周波数関係をトランスポンダの概念図としたものである。図１４でＢＨＯはビームハンドオーバを意味する。図１５において、（ａ）〜（ｈ）は、図１３の（ａ）〜（ｈ）に対応する。図１６は、図１３の「衛星ハンドオーバ」のフォワードリンクにおける周波数関係を図２の衛星軌道として表した図である。図１６の（１）は図１３のフォワードリンクの（ａ），（ｂ）に対応し、（２）は図１３のフォワードリンクの（ｃ），（ｄ）に対応し、（３）は図１３のフォワードリンクの（ｅ），（ｆ）に対応し、（４）は図１３のフォワードリンクの（ｇ），（ｈ）に対応している。

図１６を説明する。図１６（１）〜（４）に示すように「衛星ハンドオーバ」のアップリンク周波数はＦ（ｈ１）であり、固定である。図１６の（１）では、準天頂衛星１０がＯＵＴ衛星であり、準天頂衛星２０がＩＮ衛星である。この場合、準天頂衛星２０の周波数関係は、図１５（ｂ）に示すようにＩＮ衛星１である。ＯＵＴ衛星はＦ（ｈ１）を受信し、ｆ（ｈ１）をダウンリンクしている。ＩＮ衛星１はＦ（ｈ１）を受信し、ｆ（Ｌ１）をダウンリンクしている。

図１６（１）の状態から準天頂衛星２０がアクティブ領域に進入して、やがてＯＵＴ衛星となり図１６（２）の状態となる。準天頂衛星３０がＩＮ衛星である。準天頂衛星３０の周波数関係は図１５（ｄ）に示すようにＩＮ衛星２である。ＯＵＴ衛星はＦ（ｈ１）を受信し、ｆ（Ｌ１）をダウンリンクしている。ＩＮ衛星２はＦ（ｈ１）を受信し、ｆ（ｈ１）をダウンリンクしている。

図１６（２）の状態から準天頂衛星３０がアクティブ領域に進入して、やがてＯＵＴ衛星となり図１６（３）の状態となる。準天頂衛星１０がＩＮ衛星である。準天頂衛星１０の周波数関係は図１５（ｆ）に示すようにＩＮ衛星１である。ＯＵＴ衛星はＦ（ｈ１）を受信し、ｆ（ｈ１）をダウンリンクしている。ＩＮ衛星１はＦ（ｈ１）を受信し、ｆ（Ｌ１）をダウンリンクしている。

図１６（３）の状態から準天頂衛星１０がアクティブ領域に進入して、やがてＯＵＴ衛星となり図１６（４）の状態となる。準天頂衛星２０がＩＮ衛星である。準天頂衛星２０の周波数関係は図１５（ｈ）に示すようにＩＮ衛星２である。ＯＵＴ衛星はＦ（ｈ１）を受信し、ｆ（Ｌ１）をダウンリンクしている。ＩＮ衛星２はＦ（ｈ１）を受信し、ｆ（ｈ１）をダウンリンクしている。以下、これを繰り返す。

図１７〜図２２は、図１４の「ビームハンドオーバ」におけるＩＮ衛星１の「フォワードリンク」及び「リターンリンク」の周波数関係を図２の衛星軌道を使用して表した図である。図１７〜図１９はＩＮ衛星１であった準天頂衛星２０がアクティブ領域に進行してフォワードリンクのビームハンドオーバを行う場合を説明する図である。まず図１７〜図１９によりフォワードリンクのビームハンドオーバを説明する。

図１７において、ＩＮ衛星１であった準天頂衛星２０は、アップリンク信号Ｆ（Ｌ１）を受信し、ビーム１にダウンリンク信号ｆ（ｈ１）をダウンリンクする。アップリンク信号はＦ（Ｌ１）として固定である。

図１８において、移動端末局Ｂ’（通信端末２００）がビーム１とビーム２の重複領域に入ると、準天頂衛星２０は、ビーム１からアップリンク信号Ｆ（Ｌ１）を受信し、ビーム１にダウンリンク信号ｆ（ｈ１）をダウンリンクするとともに、ビーム２にダウンリンク信号ｆ（ｈ３）をダウンリンクする。

図１９において、移動端末局Ｂ’（通信端末２００）がビーム２とビーム３の重複領域に入ると、準天頂衛星２０は、ビーム１からアップリンク信号Ｆ（Ｌ１）を受信し、ビーム２にダウンリンク信号ｆ（ｈ３）をダウンリンクするとともに、ビーム３にダウンリンク信号ｆ（ｈ１）をダウンリンクする。

図２０〜図２２は、ＩＮ衛星１であった準天頂衛星２０がアクティブ領域に進行してリターンリンクの「ビームハンドオーバ」を行う場合を説明する図である。

図２０において、準天頂衛星２０は、ビーム１に存在する移動端末局Ｂ’（通信端末）からアップリンク信号Ｆ（Ｌ２）を受信して周波数を変換し、ダウンリンク信号ｆ（ｈ２）としてビーム１にダウンリンクする。

図２１において、準天頂衛星２０は、ビーム１とビーム２の重複領域に存在する移動端末局Ｂ’（通信端末）からアップリンク信号Ｆ（Ｌ２）を受信して周波数を変換し、ダウンリンク信号ｆ（ｈ２）及びダウンリンク信号ｆ（ｈ４）としてビーム１にダウンリンクする。

図２２において、準天頂衛星２０は、ビーム２とビーム３の重複領域に存在する移動端末局Ｂ’（通信端末）からアップリンク信号Ｆ（Ｌ２）を受信して周波数を変換し、ダウンリンク信号ｆ（ｈ２）及びダウンリンク信号ｆ（ｈ４）としてビーム１にダウンリンクする。

次に、図２３〜図３７を使用して「衛星ハンドオーバ」における通信端末の動作を含めて説明する。タイプ１〜タイプ４の場合を説明する。タイプ１は、「衛星ハンドオーバ」におけるフォワードリンクの場合である。タイプ２は、「衛星ハンドオーバ」におけるリターンリンクの場合である。タイプ３は、「ビームハンドオーバ」におけるフォワードリンクの場合である。
タイプ４は、「ビームハンドオーバ」におけるリターンリンクの場合である。

（タイプ１）
タイプ１として、図２３を参照し、「衛星ハンドオーバ」におけるフォワードリンクの場合を説明する。
（１）「衛星ハンドオーバ」の場合のフォワードリンクの周波数関係を図２３に示す。図２３は、図１５（ａ），（ｂ）に対応する。固定端末局Ａは、衛星へ周波数Ｆ（ｈ１）でアップリンクする。ＯＵＴ衛星（第１衛星）は、このアップリンク信号Ｆ（ｈ１）を受信しｆ（ｈ１）（第１ダウンリンク信号）でダウンリンクする。ＩＮ衛星（第２衛星）は、このアップリンク信号Ｆ（ｈ１）を受信しｆ（Ｌ１）（第２ダウンリンク信号）でダウンリンクする。ＩＮ衛星のこの動作は、統制局Ｃの統制局装置３００がＩＮ衛星に送信するコマンドに基づく。図２４は、統制局装置３００の基本構成を示す。制統局装置３００は、前記コマンドを作成するコマンド作成部３０２と、コマンド作成部３０２が作成したコマンドをＩＮ衛星に送信する送信部３０１と、ＣＳＣにより送信する制御信号を作成する統制側ＣＳＣ作成部３０３と、この制御信号を送信するＣＳＣ送信部３０４とを備える。コマンド作成部３０１は、ＩＮ衛星に対するコマンドとして、ＯＵＴ衛星が第１ダウンリンク信号をダウンリンクしている場合にアップリンク信号を受信し、受信したアップリンク信号の周波数を第１ダウンリンク信号の周波数と異なる周波数に変換し第２ダウンリンク信号としてダウンリンクする指示を示すコマンドを作成する。また、コマンド作成部３０１が作成する前記コマンドは、ＯＵＴ衛星とＩＮ衛星との距離が所定の距離以下の場合に、ＩＮ衛星に第２ダウンリンク信号のダウンリンクを指示する。すなわち、ＯＵＴ衛星とＩＮ衛星とが会合点４の近傍に位置する場合に、ＩＮ衛星が第２ダウンリンク信号をダウンリンクするべき指示を示すコマンドである。
（２）固定端末局Ｂの通信端末２００は、ダウンリンクされた２波を同時受信し、遅延補正を行い、ビット単位で受信信号の切替を行う。
（３）このダウンリンク周波数は、衛星ハンドオーバが行われるたびに変更される。ＯＵＴ衛星／ＩＮ衛星でｈ１／Ｌ１，Ｌ１／ｈ１，ｈ１／Ｌ１，…と変化する。

図２５は、通信端末２００の受信機能を示す機能ブロック図である。通信端末２００は、受信部２０１と、蓄積部２０２と、生成部２０３と、ＣＳＣによる制御信号を受信するＣＳＣ受信部２０４と、ＣＳＣ受信部２０４が受信した制御信号から制御情報を生成する端末側ＣＳＣ生成部２０５とを備える。なお、通信端末１００の構成も通信端末２００と同様である。
（１）受信部部２０１は、所定の周波数のアップリンク信号Ｆ（ｈ１）を受信しダウンリンク信号ｆ（ｈ１）に周波数変換してダウンリンクするＯＵＴ衛星と、アップリンク信号Ｆ（ｈ１）を受信しダウンリンク信号ｆ（ｈ１）と異なる周波数に変換しダウンリンク信号ｆ（Ｌ１）としてダウンリンクするＩＮ衛星とから、ダウンリンク信号ｆ（ｈ１）とダウンリンク信号ｆ（Ｌ１）とを受信する。
（２）蓄積部２０２は、受信部２０１が受信したダウンリンク信号ｆ（ｈ１）とダウンリンク信号ｆ（Ｌ１）とを蓄積する。
（３）生成部２０３は、蓄積部２０２が蓄積したダウンリンク信号ｆ（ｈ１）とダウンリンク信号ｆ（Ｌ１）とに基づいて、アップリンク信号Ｆ（ｈ１）に対応する対応信号を生成する。「対応信号」とは、ダウンリンク信号ｆ（ｈ１）とダウンリンク信号ｆ（Ｌ１）とを合成して生成される信号であって、瞬断のない信号をいう。固定端末局Ａから送信されるアップリンク信号Ｆ（ｈ１）は、例えば、図２６（ａ）に示すように、ビット１〜ビット８等により構成されているものとする。ＩＮ衛星がダウンリンクするダウンリンク信号ｆ（Ｌ１）は図２６（ｂ）のようである。一方、ＯＵＴ衛星がダウンリンクするダウンリンク信号ｆ（ｈ１）は図２６（ｃ）のようである。受信する信号を単にＯＵＴ衛星からのｆ（ｈ１）から、ＩＮ衛星のｆ（Ｌ１）に切り替えるのみでは、ビットにズレがあるため瞬断が生じる。このため、生成部２０３は、図２６（ｂ）、（ｃ）の信号を合成し、（ｄ）に示す信号（対応信号）を生成する。生成部２０３が信号を合成することによって、瞬断することなくビットが再生される。なお、「ビームハンドオーバ」の場合は、通信端末が１機のマルチビーム衛星から同一内容である周波数の異なる２周波の信号を受信するが、この場合も、上記に説明した「衛星ハンドオーバ」の場合と同様である。

（タイプ２）
タイプ２として、図２７を参照し、「衛星ハンドオーバ」におけるリターンリンクの場合を説明する。図２７は、「衛星ハンドオーバ」のリターンリンクの周波数関係を示す。図２７は、図１５（ａ），（ｂ）に対応する。固定端末局Ｂは、衛星へ周波数Ｆ（ｈ２）でアップリンクする。ＯＵＴ衛星はｆ（ｈ２）でダウンリンクし、ＩＮ衛星はｆ（Ｌ２）でダウンリンクする。この周波数関係は、「衛星ハンドオーバ」が行われるたびに変更される。ＯＵＴ衛星／ＩＮ衛星で、ｈ２／Ｌ２，Ｌ２／ｈ２，ｈ２／Ｌ２，…と変化する。

次に「ビームハンドオーバ」の場合を説明する。「ビームハンドオーバ」は基本的に固定端末局Ａと移動端末局Ｂ’との間の通信である。移動端末局Ｂ’がビーム間を移動する。送受端末局の何れも移動局であり、何れもビームハンドオーバが要求される場合も考えられるが、本実施の形態では固定局と移動局間との通信を想定する。

（タイプ３）
タイプ３として、図２８〜図３２を参照し、「ビームハンドオーバ」におけるフォワードリンクの場合を説明する。図２８〜図３２に「ビームハンドオーバ」のフォワードリンクの周波数関係を示す。ビーム１に存在する固定端末局Ａから移動端末局Ｂ’へ送信する場合である。移動端末局Ｂ’は、受信しながらビーム間を移動する。この場合は、「衛星ハンドオーバ」で「ＩＮ衛星」のダウンリンク周波数がＬｏｗ側を使用しているものとする（すなわち、この場合のＩＮ衛星は、ＩＮ衛星１である）。
（１）図２８のように、航空機である移動端末局Ｂ’がビーム１（受信側存在ビーム）内に存在するときは、固定端末局Ａは、Ｆ（Ｌ１）をアップリンクし、移動端末局Ｂ’はｆ（ｈ１）を受信する。
（２）図２９のように、移動端末局Ｂ’がビーム１を出てビーム２へ入る所で、統制局Ｃ（統制局装置３００）からのコマンドにより、マルチビーム衛星は、ビーム１にｆ（ｈ１）（第１ダウンリンク信号）をダウンリンクするとともに、ビーム２（隣接ビーム）にｆ（ｈ３）（第２ダウンリンク信号）を同時にダウンリンクする。この場合、統制局装置３００（図２４）のコマンド作成部３０１は、マルチビーム衛星に対するコマンドとして、ビーム１（所定のビーム）にｆ（ｈ１）（第１ダウンリンク信号）をダウンリンクしている場合に更にアップリンク信号をｆ（ｈ１）と異なる周波数のｆ（ｈ３）（第２ダウンリンク信号）へ変換し、ｆ（ｈ３）をビーム１と隣接する隣接ビームであってビーム１と重複する重複領域を有するビーム２（隣接ビーム）にダウンリンクする指示を示すコマンドを作成する。統制局装置３００の送信部３０２は、コマンド作成部３０１が作成した前記コマンドをマルチビーム衛星に送信する。この場合、コマンド作成部３０１が作成する前記コマンドは、アップリンク信号Ｆ（Ｌ１）の送信先である移動端末局Ｂ’（通信端末）が、ビーム１とビーム２との重複領域に存在する場合に、ビーム２（隣接ビーム）へｆ（ｈ３）（第２ダウンリンク信号）のダウンリンクを指示する。
（３）移動端末局Ｂ’（通信端末２００）は、ビームエッジ（ビーム１とビーム２との重複領域）で、ｆ（ｈ１）とｆ（ｈ３）とを選択受信する。この場合の通信端末２００の受信の動作は図２５、図２６の説明で述べたとおりである。
（４）そして図３０のように、規定の時間経過後、統制局Ｃ（統制局装置３００）は、ビーム１のｆ（ｈ１）信号をオフする。
（５）図３１のように、移動端末局Ｂ’がビーム２を出てビーム３へ入る所（ビーム２とビーム３との重複領域）で、統制局Ｃ（統制局装置３００）からのコマンドにより、衛星は、ビーム２にｆ（ｈ３）（第１ダウンリンク信号）をダウンリンクするとともに、ビーム３（隣接ビーム）にｆ（ｈ１）（第２ダウンリンク信号）を同時にダウンリンクする。この場合、移動端末局Ｂ’（通信端末２００）は、ビームエッジ（ビーム２とビーム３との重複領域）でｆ（ｈ３）とｆ（ｈ１）とを選択受信する。
（６）図３２のように、統制局Ｃ（統制局装置３００）は、規定の時間経過後、衛星によるビーム２のｆ（ｈ３）信号をオフする。

（タイプ４）
タイプ４として、図３３〜図３７を参照し、「ビームハンドオーバ」におけるリターンリンクの場合を説明する。図３３〜図３７は、「ビームハンドオーバ」のリターンリンクの周波数関係を示す。移動端末局Ｂ’からビーム１に存在する固定端末局Ａへ送信する場合である。移動端末局Ｂ’（通信端末２００）が送信しながらビーム間を移動する。この場合も、「衛星ハンドオーバ」でＩＮ衛星のダウンリンク周波数がＬｏｗ側を使用しているものとする（すなわち、この場合の衛星は、ＩＮ衛星１である）。
（１）図３３のように、移動端末局Ｂ’がビーム１内に存在するときは、移動端末局Ｂ’は、Ｆ（Ｌ２）をアップリンクし、固定端末局Ａはｆ（ｈ２）（第１ダウンリンク信号）を受信する。
（２）図３４のように、移動端末局Ｂ’がビーム１を出てビーム２へ入る所（ビーム１とビーム２の重複領域）で、統制局Ｃ（統制局装置３００）からのコマンドにより、衛星は、ビーム１にｆ（ｈ２）（第１ダウンリンク信号）をダウンリンクするとともに、ビーム１にｆ（ｈ４）（第２ダウンリンク信号）を同時にダウンリンクする。この場合、統制局装置３００（図２４）のコマンド作成部３０１は、マルチビーム衛星に対するコマンドとして、アップリンク信号Ｆ（Ｌ２）が複数のビームのうち２つのビームが重複する重複領域からアップリンクされている場合にアップリンク信号Ｆ（Ｌ２）を受信し、受信したアップリンク信号Ｆ（Ｌ２）を互いに周波数の異なるｆ（ｈ２）（第１ダウンリンク信号）とｆ（ｈ４）（第２ダウンリンク信号）とに変換し、ｆ（ｈ２）とｆ（ｈ４）とを複数のビームのうちアップリンク信号の送信先である固定端末局Ａ（通信端末１００）が存在するビーム１にダウンリンクする指示を示すコマンドを作成する。統制局装置３００の送信部３０２は、コマンド作成部３０１が作成した前記コマンドを衛星に送信する。
（３）この場合、固定端末局Ａ（通信端末１００）は、ダウンリンクされたｆ（ｈ２）とｆ（ｈ４）とを選択受信する。
（４）そして、図３５のように、統制局Ｃは、規定の時間経過後、衛星によるｆ（ｈ２）のダウンリンクをオフする。
（５）図３６のように、移動端末局Ｂ’がビーム２を出てビーム３へ入る所（ビーム２とビーム３との重複領域）で、統制局Ｃからのコマンドにより、衛星は、ビーム１にｆ（ｈ４）（第１ダウンリンク信号）をダウンリンクするとともに、ビーム１にｆ（ｈ２）（第２ダウンリンク信号）を同時にダウンリンクする。固定端末局Ａは、ｆ（ｈ４）とｆ（ｈ２）を選択受信する。
（６）そして、図３７のように、統制局Ｃは、規定の時間経過後、衛星によるｆ（ｈ４）のダウンリンクをオフする。

実施の形態１の通信端末２００は、ＯＵＴ衛星とＩＮ衛星とから同一のアップリンク信号の周波数を変換した、互いに周波数の異なるダウンリンク信号を受信する受信部と、受信部が受信した互いに周波数の異なるダウンリンク信号から対応信号を生成する生成部を備えたので、無瞬断の「衛星ハンドオーバ」を実現することができる。

実施の形態１の通信端末２００は、マルチビーム衛星から同一のアップリンク信号の周波数を変換した、互いに周波数の異なるダウンリンク信号を受信する受信部と、受信部が受信した互いに周波数の異なるダウンリンク信号から対応信号を生成する生成部を備えたので、無瞬断の「ビームハンドオーバ」を実現することができる。

実施の形態１の統制局装置３００は、ＩＮ衛星に対するコマンドとして、ＯＵＴ衛星が第１ダウンリンク信号をダウンリンクしている場合にアップリンク信号を受信し、受信したアップリンク信号の周波数を第１ダウンリンク信号の周波数と異なる周波数に変換し第２ダウンリンク信号としてダウンリンクする指示を示すコマンドを作成するコマンド作成部を備えたので、無瞬断の衛星ハンドオーバを実現することができる。

実施の形態１の統制局装置３００は、マルチビーム衛星に対するコマンドとして、所定のビームに第１ダウンリンク信号をダウンリンクしている場合に更にアップリンク信号を第１ダウンリンク信号と異なる周波数の第２ダウンリンク信号に変換し、第２ダウンリンク信号を前記所定のビームと隣接する隣接ビームであって前記所定のビームと重複する重複領域を有する隣接ビームにダウンリンクする指示を示すコマンドを作成するコマンド作成部を備えたので、無瞬断のビームハンドオーバを実現することができる。

実施の形態１の統制局装置３００は、マルチビーム衛星に対するコマンドとして、アップリンク信号が複数のビームのうち２つのビームが重複する重複領域からアップリンクされている場合に前記アップリンク信号を受信し、受信した前記アップリンク信号を互いに周波数の異なる第１ダウンリンク信号と第２ダウンリンク信号とに変換し、前記第１ダウンリンク信号と前記第２ダウンリンク信号とを前記複数のビームのうち前記アップリンク信号の送信先である通信端末が存在するビームにダウンリンクする指示を示すコマンドを作成するコマンド作成部を備えたので、無瞬断のビームハンドオーバを実現することができる。

実施の形態２．
図３８〜図４３を使用して実施の形態２に係る中継器５００（衛星通信装置の一例）を説明する。図３８は、中継器５００の構成を示す。図３８において、ビーム１からビーム３は、ユーザが通信を行うビームである。ビーム４は、図５の説明で述べたように、全ユーザと統制局Ｃの間で制御信号を送受信する共通制御信号チャンネル（Ｃｏｍｍｏｎ ＳｉｇｎａｌＩＮｇ Ｃｈａｎｎｅｌ ：ＣＳＣ）用のビームである。その他に、衛星中継器内で信号のルートを設定するスイッチマトリクス制御及び周波数変換器のローカル周波数を変えるためのシンセサイザ周波数制御及び中継器の状態を地上に送るためのテレメトリ・コマンド機器からなる。

中継器５００の動作を説明する。
（１）地上からアップリンクされた信号は、受信アンテナ部で受信され、３つのホーンの何れかで受信される。
（２）ホーンに入力したアップリンク信号は、右旋左旋円偏波を分波する円偏器（Ｏｒｔｈｏ−Ｍｏｄｅ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ ：ＯＭＴ）で送受分離が行われる。
（３）送受分離された信号は、入力フィルタ（ＩＦＡ）に入力する。
（４）このＩＦＡで帯域外不要波が除去され、低雑音増幅器（ＬＮＡ）で低雑音増幅が行われる。
（５）低雑音増幅が行われた信号は、ハイブリッド（Ｈ）により２分配される。この２分配された一方は、「衛星ハンドオーバ」のための第一のスイッチマトリクスに入力する。他方は、ビームハンドオーバ用のスイッチマトリクスに入力する。
（６）このスイッチマトリクスの構成を図３９に示す。この図３９は、３入力３出力の「３×３スイッチマトリクス」を示している。他の「３×８スイッチマトリクス」も、構成の考え方は同じである。図３９において「３×３」とあるのは「３×３スイッチマトリクス」を示し、「３×８」とあるのは「３×８スイッチマトリクス」を示し、「８×３」とあるのは「８×３スイッチマトリクス」を示す。「３×３スイッチマトリクス」では、入力信号は、３分配される。分配された信号の各々は、出力スイッチの各端子に繋がっている。図３９の出力スイッチは、一つの出力端子当たり、２個の２点スイッチ（ＳＰＤＴ）で構成されている。出力スイッチの接点の選択により分配された３つの信号は、３つの出力端子の何れにも出力可能となる。この接点動作は、地上からのコマンド制御信号（ＣＭＤ）により行われる。

（７）第一のスイッチマトリクスを出た信号は、周波数変換機（Ｄ／Ｃ）へ入力し、ここでアップリンク周波数は、中間周波数（ＩＦ）帯に変換される。このＤ／Ｃでは、ローカル周波数を変えることにより出力周波数が変化するため、ローカル発振器としてシンセサイズド・ローカル発振器を用いる。これにより地上からのＣＭＤにより、このシンセサイザのローカル周波数を変え、任意の周波数が出力可能となる。Ｄ／ＣでＩＦ周波数に変換された信号は、さらに第二、第三のスイッチマトリクスを経由してフィルタバンクへ入力する。
（８）このフィルタバンクは、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）とチャンネル増幅器（ＣＡＭＰ）から構成されている。このＢＰＦの中心周波数は、ＩＦ帯であるが、周波数間隔は、周波数プランと同じである。このＢＰＦによりアップリンクされたビームに含まれる全帯域の信号から、そのサブチャンネル内の信号のみが出力される。このフィルタバンクにより切り取られた信号は、第四、第五のスイッチマトリクスを経由しアップコンバータ（Ｕ／Ｃ）でＩＦ周波数がダウンリンク周波数に変換される。
（９）このＵ／Ｃのローカル発振器もシンセサイザが用いられている。これによりＩＦ帯の信号周波数は、任意のダウンリンク周波数に変換される。Ｕ／Ｃを出た信号は、第六のスイッチマトリクスでビーム選択が行われる。そしてこの後、進行波管増幅器（ＴＷＴＡ）で電力を増幅した後、送信フィルタ（ＴＸ−ＦＩＬ）で帯域外不要波を取り除き、送信アンテナへ送られここから地上へと送信される。
（１０）ビーム４は、全ユーザと統制局Ｃの間で制御信号を送受信する共通制御信号チャンネル（Ｃｏｍｍｏｎ ＳｉｇｎａｌＩＮｇ Ｃｈａｎｎｅｌ ：ＣＳＣ）用のビーム（ビーム４）である。よって、このビームは、前記サービス用ビーム１から３のすべてを含んだ覆域を照射する。この制御チャンネルは、周波数プランのＦ１チャンネルを使用する。

その他に衛星中継器内で信号のルートを設定するスイッチマトリクス制御及び周波数変換器のローカル周波数を変えるためのシンセサイザ周波数制御及び中継器の状態を地上に送るためのテレメトリ・コマンド機器（ＴＴ＆Ｃ）からなる。

次に、図４０、図４１を使用して「衛星ハンドオーバ」時の中継器５００の信号経路である経路１，２を示す。

（１）経路１
図４０の「経路１」は、ＯＵＴ衛星（図１５（ａ））の信号経路である。「経路１」は、固定端末局Ａから周波数Ｆ２（ｈ１）でアップリンクし、ＯＵＴ衛星がｆ２（ｈ１）に変換してダウンリンクする場合を示す。
（２）経路２
図４１の「経路２」は，図１５（ｂ）に示したＩＮ衛星１の信号経路である。固定端末局ＡからＦ２（ｈ１）でアップリンクし、ＩＮ衛星１でｆ２（Ｌ１）に変換してダウンリンクする場合を示す。

次に、図４２、図４３を使用して「ビームハンドオーバ」時の中継器５００の信号経路３〜８を示す。ここでは「衛星ハンドオーバ」でＩＮ衛星のダウンリンクがＬｏｗ側の周波数を用いる場合（つまりこの場合ＩＮ衛星はＩＮ衛星１である）である。従ってＩＮ衛星１は、「ビームハンドオーバ」では、フォワードリンク及びリターンリンクとも、Ｈｉｇｈ側の周波数を用いる。

（３）経路３（図２８に対応）
「経路３」（実線）は、ビーム１からＦ２（Ｌ１）で送信（アップリンク）し、ビーム１へｆ２（ｈ１）がダウンリンクされる場合を示している。
（４）経路４（図２９に対応）
移動端末局Ｂ’がビーム１とビーム２の境界に来ると、「経路４」（一点鎖線）が同時オンとなり、ｆ２（ｈ３）信号がビーム２にダウンリンクされる。ある規定の時間経過後、ビーム１のｆ２（ｈ１）信号がオフとなり、ビーム２のｆ２（ｈ３）信号のみがダウンリンクされる。

（５）経路５（図３１に対応）
移動端末局Ｂ’がビーム２とビーム３の境界（重複領域）に来ると、「経路５」（破線）が同時オンとなる。これにより、ｆ２（ｈ１）信号がビーム３にダウンリンクされる。ある規定の時間後、ビーム２のｆ２（ｈ３）信号がオフとなり、ビーム３のｆ２（ｈ１）信号のみがダウンリンクされる。

次に示す経路６〜経路８は「ビームハンドオーバ」のリターンリンクの場合である。
（６）経路６（図３３に対応）
図４３の「経路６」（実線）は、ビーム１からＦ２（Ｌ２）で送信（アップリンク）し、ビーム１へｆ２（ｈ２）がダウンリンクされる経路である。
（７）経路７（図３４に対応）
移動端末局Ｂ’がビーム１とビーム２の境界（重複領域）に来ると、「経路７」（一点鎖線）が同時オンとなり、ビーム１にｆ２（ｈ４）信号が出力される。これにより、ビーム１にｆ２（ｈ２）信号とｆ２（ｈ４）信号が同時にダウンリンクされる。ある規定の時間後、ビーム１のｆ２（ｈ２）信号がオフとなり、ビーム１の中でｆ２（ｈ４）信号のみがダウンリンクされる。
（８）経路８（図３６に対応）
移動端末局Ｂ’がビーム２とビーム３の境界（重複領域）に来ると、「経路８」（破線）が同時オンとなる。これにより、ｆ２（ｈ２）信号がビーム１にダウンリンクされる。ある規定の時間経過後、ビーム１のｆ２（ｈ４）信号がオフとなり、ビーム１の中のｆ２（ｈ２）信号のみがダウンリンクされる。

（１）以上のように「衛星ハンドオーバ」及び「ビームハンドオーバ」とも、同一信号で、周波数の異なる２周波を衛星からダウンリンクする。これにより、確実な無瞬断ハンドオーバを実現することができる。
（２）また、「衛星ハンドオーバ」に関しては、「衛星ハンドオーバ」が行われる間（およそ２分間）は、地上からコマンドを送信する必要がない。このため、運用者は、２衛星の最接近時のコンテンジェンシーに対して、速やかな対応が可能となる。
（３）また、ハンドオーバは、端末局での２波の同時受信、及びビット単位での合成が行われ、時間的には５〜１０秒で終了する。このために、端末局アンテナが、最も利得の高いビーム中心で２衛星を捕らえることができ、ハンドオーバ時の回線断が起こりにくい。

実施の形態２に係る中継装置（衛星通信装置）は、ＯＵＴ衛星に上空で会合するＩＮ衛星へ搭載され、ＯＵＴ衛星が第１ダウンリンク信号をダウンリンクしており、かつ、会合によりＯＵＴ衛星とＩＮ衛星との距離が所定の距離以下の場合に、アップリンク信号を受信し受信したアップリンク信号の周波数を第１ダウンリンク信号の周波数と異なる周波数に変換し第２ダウンリンク信号としてダウンリンクするので、無瞬断の衛星ハンドオーバを実現することができる。

実施の形態２に係る中継装置（衛星通信装置）は、複数のビームのいずれかのビーム内に存在する送信側の通信端末から前記複数のビームのいずれかのビーム内に存在する移動可能な受信側の通信端末に送信するための所定の周波数のアップリンク信号を受信し、受信した前記アップリンク信号の周波数を変換し第１ダウンリンク信号として前記受信側の通信端末が存在する受信側存在ビームにダウンリンクするとともに、前記受信側の通信端末が前記受信側存在ビーム内を移動することにより前記受信側存在ビームに隣接する隣接ビームであって前記受信側存在ビームと重複する重複領域を有する隣接ビームの前記重複領域に位置する場合に、前記アップリンク信号を前記第１ダウンリンク信号の周波数と異なる周波数の第２ダウンリンク信号に変換し、前記第２ダウンリンク信号を前記隣接ビームにダウンリンクするので、無瞬断のビームハンドオーバを実現することができる。

実施の形態２に係る中継装置（衛星通信装置）は、複数のビームのうち２つのビームが重複する重複領域に存在する送信側の通信端末から前記複数のビームのいずれかのビーム内に存在する受信側の通信端末に送信するための所定の周波数のアップリンク信号を受信した場合に、受信した前記アップリンク信号を互いに周波数の異なる第１ダウンリンク信号と第２ダウンリンク信号とに変換し、前記第１ダウンリンク信号と前記第２ダウンリンク信号とを前記受信側の通信端末が存在するビームにダウンリンクするので、無瞬断のビームハンドオーバを実現することができる。

実施の形態１における、準天頂衛星の軌道を説明する図である。 実施の形態１における、地上を固定して考えた場合の準天頂衛星の軌道を表す。 実施の形態１における、準天頂衛星が高仰角であることを示す図である。 実施の形態１における、衛星ハンドオーバを説明する図である。 実施の形態１における、ビームハンドオーバを説明する図である。 実施の形態１における、衛星ハンドオーバ時のＯＵＴ衛星１のアップリンク周波数とダウンリンク周波数との関係を示す図である。 実施の形態１における、衛星ハンドオーバ時のＩＮ衛星１のアップリンク周波数とダウンリンク周波数との関係を示す図である。 実施の形態１における、衛星ハンドオーバ時のＯＵＴ衛星２のアップリンク周波数とダウンリンク周波数との関係を示す図である。 実施の形態１における、衛星ハンドオーバ時のＩＮ衛星２のアップリンク周波数とダウンリンク周波数との関係を示す図である。 実施の形態１における、ビームハンドオーバ時のＩＮ衛星１の周波数関係を示す図である。 実施の形態１における、ビームハンドオーバ時のＩＮ衛星２の周波数関係を示す図である。 実施の形態１における、衛星ハンドオーバとビームハンドオーバとの周波数関係を示す図である。 実施の形態１における、衛星ハンドオーバ時の周波数関係を示す。 実施の形態１における、ビームハンドオーバ時の周波数関係を示す。 実施の形態１における、図１１、図１２に対応する図である。 実施の形態１における、図１１の衛星ハンドオーバを説明する図である。 実施の形態１における、図１２のビームハンドオーバを説明する図である。 実施の形態１における、図１２のビームハンドオーバを説明する図である。 実施の形態１における、図１２のビームハンドオーバを説明する図である。 実施の形態１における、図１２のビームハンドオーバを説明する図である。 実施の形態１における、図１２のビームハンドオーバを説明する図である。 実施の形態１における、図１２のビームハンドオーバを説明する図である。 実施の形態１における、衛星ハンドオーバのフォワード回線を説明する図である。 実施の形態１における、統制局装置３００のブロック図である。 実施の形態１における、通信端末２００の受信機能を示すブロック図である。 実施の形態１における、通信端末２００の受信動作を説明する図である。 実施の形態１における、衛星ハンドオーバのリターン回線を説明する図である。 実施の形態１における、ビームハンドオーバのフォワード回線を説明する図である。 実施の形態１における、ビームハンドオーバのフォワード回線を説明する図である。 実施の形態１における、ビームハンドオーバのフォワード回線を説明する図である。 実施の形態１における、ビームハンドオーバのフォワード回線を説明する図である。 実施の形態１における、ビームハンドオーバのフォワード回線を説明する図である。 実施の形態１における、ビームハンドオーバのリターン回線を説明する図である。 実施の形態１における、ビームハンドオーバのリターン回線を説明する図である。 実施の形態１における、ビームハンドオーバのリターン回線を説明する図である。 実施の形態１における、ビームハンドオーバのリターン回線を説明する図である。 実施の形態１における、ビームハンドオーバのリターン回線を説明する図である。 実施の形態２における、中継器を示す図である。 実施の形態２における、「３×３スイッチマトリクス」の構成を示す図である。 実施の形態２における、中継器での経路１を示す図である。 実施の形態２における、中継器での経路２を示す図である。 実施の形態２における、中継器での経路３、経路４、経路５を示す図である。 実施の形態２における、中継器での経路６、経路７、経路８を示す図である。

符号の説明

Ａ 固定端末局、Ｂ 固定端末局、Ｂ’ 移動端末局、Ｃ 統制局、４ 会合点、１０，２０，３０ 準天頂衛星、１００，２００ 通信端末、２０１ 受信部、２０２ 蓄積部、２０３ 生成部、３００ 統制局装置、３０１ 送信部、３０２ コマンド作成部、５００ 中継器。

Claims (13)

1. 所定の周波数のアップリンク信号を受信し受信した前記アップリンク信号の周波数を変換し第１ダウンリンク信号としてダウンリンクする第１衛星と、前記アップリンク信号を受信し受信した前記アップリンク信号の周波数を前記第１ダウンリンク信号の周波数と異なる周波数に変換し第２ダウンリンク信号としてダウンリンクする第２衛星とから、前記第１ダウンリンク信号と前記第２ダウンリンク信号とを受信する受信部と、
   前記受信部が受信した前記第１ダウンリンク信号と前記第２ダウンリンク信号とを蓄積する蓄積部と、
   前記蓄積部が蓄積した前記第１ダウンリンク信号と前記第２ダウンリンク信号とに基づいて、前記アップリンク信号に対応する対応信号を生成する生成部と
   を備えたことを特徴とする通信端末。
2. 前記第１衛星は、
   運用中の衛星を他の衛星の運用に切り替える衛星ハンドオーバにおける前記運用中の衛星を示す切替元衛星であり、
   前記第２衛星は、
   前記衛星ハンドオーバにおける前記他の衛星を示す切替先衛星であることを特徴とする請求項１記載の通信端末。
3. 前記第１衛星と前記第２衛星との距離は、
   所定の距離以下であることを特徴とする請求項２記載の通信端末。
4. 複数のビームを使用して通信を中継可能なマルチビーム衛星であるとともに、前記複数のビームのいずれかの所定の周波数のアップリンク信号を受信し、受信した前記アップリンク信号を互いに周波数の異なる２つのダウンリンク信号に変換し、変換した前記２つのダウンリンク信号のうち一方を前記複数のビームのうち所定のビームにダウンリンクし、他方を前記所定のビームと隣接する隣接ビームであって前記所定のビームと重複する重複領域を有する隣接ビームにダウンリンクするマルチビーム衛星から、前記重複領域において、周波数の異なる前記２つのダウンリンク信号を受信する受信部と、
   前記受信部が受信した周波数の異なる前記２つのダウンリンク信号を蓄積する蓄積部と、
   前記蓄積部が蓄積した周波数の異なる前記２つのダウンリンク信号に基づいて、前記アップリンク信号に対応する対応信号を生成する生成部と
   を備えたことを特徴とする通信端末。
5. 複数のビームを使用して通信を中継可能なマルチビーム衛星であるとともに、前記複数のビームのうち２つのビームが重複する重複領域から所定の周波数のアップリンク信号を受信し、受信した前記アップリンク信号を互いに周波数の異なる２つのダウンリンク信号に変換し、変換した前記２つのダウンリンク信号を前記複数のビームのうちいずれかのビームにダウンリンクするマルチビーム衛星から、前記いずれかのビーム内において、周波数の異なる前記２つのダウンリンク信号を受信する受信部と、
   前記受信部が受信した周波数の異なる前記２つのダウンリンク信号を蓄積する蓄積部と、
   前記蓄積部が蓄積した周波数の異なる前記２つのダウンリンク信号に基づいて、前記アップリンク信号に対応する対応信号を生成する生成部と
   を備えたことを特徴とする通信端末。
6. 所定の周波数のアップリンク信号を受信し受信した前記アップリンク信号の周波数を変換し第１ダウンリンク信号としてダウンリンクする第１衛星の運用から、前記アップリンク信号を受信し受信した前記アップリンク信号の周波数を変換し第２ダウンリンク信号としてダウンリンクする第２衛星の運用に切り替える衛星ハンドオーバを統制する統制局装置において、
   前記第２衛星に対するコマンドとして、前記第１衛星が前記第１ダウンリンク信号をダウンリンクしている場合に前記アップリンク信号を受信し、受信した前記アップリンク信号の周波数を前記第１ダウンリンク信号の周波数と異なる周波数に変換し前記第２ダウンリンク信号としてダウンリンクする指示を示すコマンドを作成するコマンド作成部と、
   前記コマンド作成部が作成した前記コマンドを前記第２衛星に送信する送信部と
   を備えたことを特徴とする統制局装置。
7. 前記コマンド作成部が作成する前記コマンドは、
   前記第１衛星と前記第２衛星との距離が所定の距離以下の場合に、前記第２ダウンリンク信号のダウンリンクを指示することを特徴とする請求項６記載の統制局装置。
8. 複数のビームを使用して通信を中継可能なマルチビーム衛星であるとともに、前記複数のビームのうちいずれかのビーム内から所定の周波数のアップリンク信号を受信し受信した前記アップリンク信号の周波数を変換し第１ダウンリンク信号として前記複数のビームのうち所定のビームにダウンリンクするマルチビーム衛星の運用を統制する統制局装置において、
   前記マルチビーム衛星に対するコマンドとして、前記所定のビームに前記第１ダウンリンク信号をダウンリンクしている場合に更に前記アップリンク信号を前記第１ダウンリンク信号と異なる周波数の第２ダウンリンク信号に変換し、前記第２ダウンリンク信号を前記所定のビームと隣接する隣接ビームであって前記所定のビームと重複する重複領域を有する隣接ビームにダウンリンクする指示を示すコマンドを作成するコマンド作成部と、
   前記コマンド作成部が作成した前記コマンドを前記マルチビーム衛星に送信する送信部と
   を備えたことを特徴とする統制局装置。
9. 前記コマンド作成部が作成する前記コマンドは、
   前記アップリンク信号の送信先である通信端末が前記重複領域に存在する場合に前記隣接ビームへ前記第２ダウンリンク信号のダウンリンクを指示することを特徴とする請求項８記載の統制局装置。
10. 複数のビームを使用して通信を中継可能なマルチビーム衛星であるとともに、前記複数のビームのうち所定のビーム内からアップリンク信号を受信し受信した前記アップリンク信号の周波数を変換しダウンリンク信号として前記複数のビームのうちいずれかのビームにダウンリンクするマルチビーム衛星の運用を統制する統制局装置において、
    前記マルチビーム衛星に対するコマンドとして、前記アップリンク信号が前記複数のビームのうち２つのビームが重複する重複領域からアップリンクされている場合に前記アップリンク信号を受信し、受信した前記アップリンク信号を互いに周波数の異なる第１ダウンリンク信号と第２ダウンリンク信号とに変換し、前記第１ダウンリンク信号と前記第２ダウンリンク信号とを前記複数のビームのうち前記アップリンク信号の送信先である通信端末が存在するビームにダウンリンクする指示を示すコマンドを作成するコマンド作成部と、
    前記コマンド作成部が作成したコマンドを前記マルチビーム衛星に送信する送信部と
    を備えたことを特徴とする統制局装置。
11. 所定の周波数のアップリンク信号を受信し受信した前記アップリンク信号の周波数を変換し第１ダウンリンク信号としてダウンリンクする第１衛星に上空で会合する第２衛星へ搭載され、前記第１衛星が前記第１ダウンリンク信号をダウンリンクしており、かつ、会合により前記第１衛星と前記第２衛星との距離が所定の距離以下の場合に、前記アップリンク信号を受信し受信した前記アップリンク信号の周波数を前記第１ダウンリンク信号の周波数と異なる周波数に変換し第２ダウンリンク信号としてダウンリンクすることを特徴とする衛星通信装置。
12. 複数のビームを使用して通信を中継可能なマルチビーム衛星に搭載される衛星通信装置において、
    前記複数のビームのいずれかのビーム内に存在する送信側の通信端末から前記複数のビームのいずれかのビーム内に存在する移動可能な受信側の通信端末に送信するための所定の周波数のアップリンク信号を受信し、受信した前記アップリンク信号の周波数を変換し第１ダウンリンク信号として前記受信側の通信端末が存在する受信側存在ビームにダウンリンクするとともに、前記受信側の通信端末が前記受信側存在ビーム内を移動することにより前記受信側存在ビームに隣接する隣接ビームであって前記受信側存在ビームと重複する重複領域を有する隣接ビームの前記重複領域に位置する場合に、前記アップリンク信号を前記第１ダウンリンク信号の周波数と異なる周波数の第２ダウンリンク信号に変換し、前記第２ダウンリンク信号を前記隣接ビームにダウンリンクすることを特徴とする衛星通信装置。
13. 複数のビームを使用して通信を中継可能なマルチビーム衛星に搭載される衛星通信装置において、
    前記複数のビームのうち２つのビームが重複する重複領域に存在する送信側の通信端末から前記複数のビームのいずれかのビーム内に存在する受信側の通信端末に送信するための所定の周波数のアップリンク信号を受信した場合に、受信した前記アップリンク信号を互いに周波数の異なる第１ダウンリンク信号と第２ダウンリンク信号とに変換し、前記第１ダウンリンク信号と前記第２ダウンリンク信号とを前記受信側の通信端末が存在するビームにダウンリンクすることを特徴とする衛星通信装置。

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