JP2007088955A - 周波数制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】 地球局の送信系が現用系から予備系に切り替わった場合でも、送信周波数を同一値に維持し、移動体端末の安定した通信を確保することができる周波数制御システムを提供する。
【解決手段】 基準信号の周波数を変換して送出する、現用系と予備系の冗長構成を有する通信システムの周波数を制御するシステムであって、現用系と予備系の送信波の一部を分岐する分岐手段１４、２４と、分岐手段１４、２４によって分岐された送信波の周波数差を検出する検出手段５と、検出手段５によって検出された周波数差に基づいて予備系の基準信号の周波数を補正する補正手段１７、２７とを備える周波数制御システム。現用系の周波数制御を、通信衛星とモバイル放送用地球局との間のクローズドループによって行い、予備系の周波数制御を、通信衛星とモバイル放送用地球局との間のオープンループによって行うものであってもよい。
【選択図】 図１

Description

本発明は、周波数制御システムに関し、特に、衛星モバイル放送用地球局等の冗長構成に用いられる周波数制御システムに関する。

衛星より直接移動体端末に画像や音声を配信するモバイル放送においては、衛星から配信される電波の周波数を安定させる必要がある。そこで、変動の大きい衛星搭載中継器の周波数変動を補うため、地球局において配信電波の周波数のずれを検出し、アップリンク周波数の制御を行っている。

従来の周波数制御システムは、図３に示すように、地球局よりＫｕ帯の放送波を衛星に送信し、衛星搭載中継器でこのＫｕ帯の放送波をＳ帯に周波数変換し、移動体端末に放送波を配信している。地球局の送信設備は、信頼性を高めるために冗長構成とし、現用系の構成機器に不具合が発生した時には、その状態信号により、自動的に予備系が選択される。

この周波数制御システムは、画像や音声情報のデジタル信号を中間周波数帯の搬送波に変調する変調器１１、２１と、中間周波数の搬送波に変調された放送波をＫｕ帯に周波数変換する送信周波数変換装置１２、２２と備える。尚、局部発信器用の基準信号には、周波制御盤１７、２７から送られる信号を使用する。

また、上記システムは、送信周波数変換装置１２、２２から出力されたＫｕ帯の放送波を増幅する大電力増幅装置１３、２３と、現用／予備送信系の選択を行う導波管切替器２とを備え、導波管切替器２は、現用系の構成機器に不具合が発生した時に、その状態信号により、自動的に予備系を選択する。

さらに、上記システムは、電力増幅された放送波を衛星に向けて送出するＫｕ帯アンテナ１と、衛星から配信されたＳ帯の放送波を受信するＳ帯アンテナ３と、Ｓ帯アンテナ３にて受信した放送波を分配する分配器４と、Ｓ帯放送波を復調し、基準周波数からの周波数差を検出し、その値を周波制御盤１７、２７にデータとして送出するＳ帯周波数検出器１６、２６を備える。尚、基準周波数は、外部入力のルビジューム発信器からの信号に基づいて生成する。

また、上記システムは、Ｓ帯周波数検出器１６、２６から送られる周波数偏差のデータにより、基準信号周波数を制御し、その信号を送信周波数変換装置１２、２２へ送信する周波制御盤１７、２７を備える。

上記構成により、現用系においては、衛星を介したクローズドループとなるため、周波数制御を行う機器の誤差は相殺されるが、予備系についてはオープンループとなり、誤差が蓄積される。そのため、図４に示すように、予備系Ｓ帯周波数検出器の出力データが、現用系に比べ１Ｈｚ高かった場合には、このデータに基づいて周波制御盤にて周波数制御を行うと、図５に示すように、送信周波数変換装置の出力における周波数が大きく変化する。実際には、Ｓ帯周波数検出器の検出誤差は上下に変動し、かつ、周波制御盤、送信周波数変換装置の周波数設定誤差が相加されることになる。

衛星モバイル放送用移動体端末の捕捉周波数帯は狭く、地球局設備の現用送信系に不具合が発生して予備系が選択された場合には、現用系の送信周波数と予備系の周波数とが異なるため、移動体端末において、その電波を引き込めない状態が発生するおそれがあった。

そこで、本発明は、上記従来の周波数制御システムにおける問題点に鑑みてなされたものであって、地球局の送信系が現用系から予備系に切り替わった場合でも、送信周波数を同一値に維持し、移動体端末の安定した通信を確保することのできる周波数制御システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、基準信号の周波数を変換して送出する、現用系と予備系の冗長構成を有する通信システムの周波数を制御するシステムであって、前記現用系と予備系の送信波の一部を分岐する分岐手段と、該分岐手段によって分岐された送信波の周波数差を検出する検出手段と、該検出手段によって検出された周波数差に基づいて前記予備系の基準信号の周波数を補正する補正手段とを備えることを特徴とする。

そして、本発明によれば、分岐手段が現用系と予備系の送信波の一部を分岐し、検出手段が前記分岐された送信波の周波数差を検出し、補正手段が検出された周波数差に基づいて予備系の基準信号の周波数を補正することにより、予備系の送信周波数を現用系の送信周波数に一致させることができ、送信系が現用系から予備系に切り替わった場合でも、送信周波数を同一値に維持することが可能となる。

前記周波数制御システムにおいて、前記分岐手段、前記検出手段及び前記補正手段による前記予備系の基準信号の周波数の補正を、常時行うか、所定の時間毎に行うことができる。現用系と予備系の送信波の周波数差が比較的小さい場合には、周波数の補正を常時行う必要はなく、所定の時間間隔で行うことができる。

前記周波数制御システムにおいて、前記現用系の周波数制御は、通信衛星と地球局との間のクローズドループによって行われ、前記予備系の周波数制御は、前記通信衛星と前記地球局との間のオープンループによって行われるものとすることができる。また、前記地球局は、モバイル放送用地球局とすることができる。これによって、捕捉周波数帯の狭い衛星モバイル放送用移動体端末において、地球局設備の現用送信系に不具合が発生して予備系が選択された場合でも、安定した通信を確保することができる。

以上のように、本発明によれば、地球局の送信系が現用系から予備系に切り替わった場合でも、送信周波数を同一値に維持することが可能な周波数制御システムを提供することができる。

図１は、本発明にかかる周波数制御システムの第１の実施の形態を適用した通信システムを示し、この通信システムは、地球局よりＫｕ帯の放送波を衛星に送信し、衛星搭載中継器でＳ帯に周波数変換し、移動体端末に放送波を配信している。ここで、地球局の送信設備は、信頼性を高めるために冗長構成とし、現用系の構成機器に不具合が発生した時には、その状態信号により、自動的に予備系が選択されるように構成される。

変調器１１、２１は、画像や音声情報のデジタル信号を中間周波数帯の搬送波に変調し、送信周波数変換装置１２、２２は、中間周波数の搬送波に変調された放送波をＫｕ帯に周波数変換する。尚、局部発信器用の基準信号は、周波制御盤１７、２７から送られる信号を使用する。大電力増幅装置１３、２３は、送信周波数変換装置１２、２２から出力されたＫｕ帯の放送波を増幅する。

導波管切替器２は、現用／予備送信系の選択を行う。現用系構成機器の不具合発生時には、その状態信号により、自動的に予備系を選択する。

Ｋｕ帯アンテナ１は、電力増幅された放送波を衛星に向け送出し、Ｓ帯アンテナ３は、衛星から配信されたＳ帯の放送波を受信する。分配器４は、Ｓ帯アンテナ３にて受信した放送波を分配する。

Ｓ帯周波数検出器１６、２６は、Ｓ帯放送波を復調した後、基準周波数からの周波数差を検出する。その値は、周波制御盤１７、２７にデータとして送出する。尚、基準周波数は、外部入力のルビジューム発信器からの信号に基づいて生成する。周波制御盤１７、２７は、Ｓ帯周波数検出器１６、２６から送られる周波数偏差のデータにより基準信号周波数を制御し、その信号を送信周波数変換装置１２、２２へ送信する。

上記の機器は、図３に示した従来の周波数制御システムの構成機器と同一であり、本発明にかかる周波数制御システムには、さらに次の機器が設けられる。

方向性結合器１４、２４は、現用、予備系送信放送波の一部を分岐する。周波数比較器５は、方向性結合器１４、２４から送られた放送波の周波数差を検出し、選択されていない系（オープンループ）の周波制御盤へ、選択されている系（クローズドループ）の送信周波数との差の情報（データ）を送る。周波制御盤 １７、２７は、Ｓ帯周波数検出器１６、２６及び周波数比較器５から送られる周波数偏差のデータにより、基準信号周波数を制御し、その信号を送信周波数変換装置１２、２２へ送信する。

次に、図１を参照しながら、上記構成を有する周波数制御システムの動作について、１系を現用系、２系を予備系として、信号の流れに沿って説明する。

画像や音声情報のデジタル信号は、変調器１１、２１にて中間周波数帯の搬送波に変調される。変調された放送波は、送信周波数変換装置１２、２２にてＫｕ帯に周波数変換され、大電力増幅装置１３、２３にて増幅される。この増幅された２つの系の放送波は、導波管切替器２にて選択され、一つの系はＫｕ帯アンテナ１より衛星に送信される。

衛星にてＳ帯に変換された放送波は、点在する移動体端末に配信され、また、Ｓ帯アンテナ３にて受信される。この信号は、分配器４にて分配され、Ｓ帯周波数検出器１６、２６へ送られる。Ｓ帯周波数検出器１６、２６は、Ｓ帯放送波を復調し、基準周波数からの周波数差を検出し、その値を周波制御盤１７、２７に送出する。周波制御盤１７、２７は、Ｓ帯周波数検出器１６、２６から送られたデータに基づいて基準信号の周波数を制御し、送信周波数変換装置１２、２２へ送信する。送信周波数変換装置１２、２２は、周波制御盤１７、２７からの基準信号に基づいて送信周波数を変更する。

上記の動作により、１系は衛星を含めたクローズドループとなるため各機器の周波数制御誤差は相殺されるが、２系についてはオープンループとなるため誤差は蓄積される。そのため、１系の送信周波数変換装置１２の出力周波数と、２系の送信周波数変換装置２２の出力周波数は異なる。この差は、方向性結合器１４、２４及び周波数比較器５により検出され、２系の周波制御盤２７に周波数差のデータが送られ、周波制御盤２７にて周波数が補正される。これによって、２系送信周波数変換装置２２の出力周波数は１系と同一値となるように制御される。

次に、本発明にかかる周波数制御システムの第２の実施の形態について、図２を参照しながら説明する。

上記第１の実施の形態は、常時、予備系の周波数の誤差を補正するものであるが、この補正値は小さな値であるため、定期的に補正を行ってもシステム上の影響は少ない。そのため、本実施の形態では、定期的に誤差補正を行う。本実施の形態において、第１の実施の形態と異なる機器とその機能は、次のとおりである。

方向性結合器１４、２４は、現用、予備系送信放送波の一部を分岐する。周波数変換器７は、方向性結合器１４、２４から送られた２つの系の放送波の周波数差をＫｕ帯からＳ帯に変換する。切替器１５、２５は、Ｓ帯周波数検出器１６、２６に入力されるＳ帯放送波を選択する。制御盤６は、予備系周波数の誤差補正を行わない時には、切替器１５、２５をａの状態に制御し、Ｓ帯周波数検出器１６、２６から送られてくる周波数偏差のデータを周波制御盤１７、２７に送る。

一方、予備系周波数の誤差補正を行なう時には、切替器１５、２５をｂの状態に制御し、導波管切替器２からの状態信号によりクローズドループ系、オープンループ系を認識し、オープンループ系の周波制御盤には、クローズドループ系Ｓ帯周波数偏差値とオープンループ系Ｓ帯周波数偏差値との差の情報（データ）を送信する。また、クローズドループ系の周波制御盤には、周波数偏差０（零）のデータを送信する。

次に、図２を参照しながら、周波数制御の動作について、１系を現用系、２系を予備系として、予備系周波数の誤差補正を行わない時と、行う時について各々説明する。

予備系周波数の誤差補正を行わない時には、制御盤６は、切替器１５、２５をａの状態に制御し、Ｓ帯周波数検出器１６、２６から送られる周波数偏差のデータを各々の周波制御盤１７、２７に送る。

予備系周波数の誤差補正を行なう時には、切替器１５、２５をｂの状態に制御し、導波管切替器２から送られる状態信号により、クローズドループ系、オープンループ系を認識し、２系の周波制御盤２７には、「Ｓ帯周波数検出器１６の出力の周波数偏差値―Ｓ帯周波数検出器２６の出力の周波数偏差値」の情報を送信し、２系の送信周波数変換装置２２出力周波数を、１系の送信周波数変換装置１２と同一になるように制御する。尚、１系の周波制御盤１７には、周波数偏差０（零）のデータを送信し、１系の送信周波数変換装置１２の周波数制御は行わない。

以上のように、本発明にかかる周波数制御システムにより、現用系機器に不具合が発生し、予備系が選択された場合でも、アップリンク周波数がシフトすることはなく、移動体端末において電波を引き込めない事態には至らない。

本発明にかかる周波数制御システムは、衛星モバイル放送設備だけではなく、冗長構成を有する衛星通信、放送設備に利用可能である。

本発明にかかる周波数制御システムの第１の実施の形態を示す全体構成図である。 本発明にかかる周波数制御システムの第２の実施の形態を示す全体構成図である。 従来の周波数制御システムの一例を示す全体構成図である。 図３の周波数制御システムのＳ帯周波数偏差検出器の出力信号を示す図である。 図３の周波数制御システムの周波数制御盤の出力信号を示す図である。

符号の説明

１ Ｋｕ帯アンテナ
２ 導波管切替器
３ Ｓ帯アンテナ
４ 分配器
５ 周波数比較器
６ 制御盤
７ 周波数変換器
１１ 変調器
１２ 送信周波数変換装置
１３ 大電力増幅装置
１４ 方向性結合器
１５ 切替器
１６ Ｓ帯周波数検出器
１７ 周波制御盤
２１ 変調器
２２ 送信周波数変換装置
２３ 大電力増幅装置
２４ 方向性結合器
２５ 切替器
２６ Ｓ帯周波数検出器
２７ 周波制御盤

Claims (4)

1. 基準信号の周波数を変換して送出する、現用系と予備系の冗長構成を有する通信システムの周波数を制御するシステムであって、
   前記現用系と予備系の送信波の一部を分岐する分岐手段と、
   該分岐手段によって分岐された送信波の周波数差を検出する検出手段と、
   該検出手段によって検出された周波数差に基づいて前記予備系の基準信号の周波数を補正する補正手段とを備えることを特徴とする周波数制御システム。
2. 前記分岐手段、前記検出手段及び前記補正手段による前記予備系の基準信号の周波数の補正を、常時行うか、所定の時間毎に行うことを特徴とする請求項１に記載の周波数制御システム。
3. 前記現用系の周波数制御は、通信衛星と地球局との間のクローズドループによって行われ、前記予備系の周波数制御は、前記通信衛星と前記地球局との間のオープンループによって行われることを特徴とする請求項１又は２に記載の周波数制御システム。
4. 前記地球局は、モバイル放送用地球局であることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の周波数制御システム。

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