JP2009177688A - 移動体衛星通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、制御信号と情報信号との分離・合成を必要とせずに衛星通信における伝搬遅延時間を短縮し、ハンドオーバ時であっても使用することが可能な移動体衛星通信システムを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明による移動体衛星通信システムは、通信衛星５００を介して端末局１０１、１０２間で通信することができる移動体衛星通信システムであって、通信に用いられる通信用物理チャネルフォーマットは、通信時に送信されるデータの最小単位であるフレームに対して付与されるフレーム番号と、データが制御信号または情報信号のいずれであるかを示すために設けられる、Ｃ−ＰｌａｎｅまたはＵ−Ｐｌａｎｅの識別子と、データを送信する相手の在圏情報とを備えることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、移動体衛星通信システムに関する。

通信衛星（Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ）を中継局として地球局（または衛星基地局）相互間で通信を行う衛星通信（Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）は、従来の遠距離通信システムよりも経済性および安定性に利点があるため普及している。

従来の衛星通信システムにおいて、ユーザが使用する端末局間で伝搬される情報信号は、衛星局を必ず２回経由してから相手に到達していた。最近では、災害時でも通信が可能となる衛星通信の利用に対する需要が増えている。特に音声通信はリアルタイム性が要求されるため、音声信号の伝搬遅延時間の短縮は大きな課題となっている。情報信号の伝搬遅延時間には、端末局と通信衛星との間に生じる伝搬遅延時間だけではなく、衛星局と基地局との間の往復時間、基地局とコアネットワークの往復時間が伝搬遅延時間として追加される。

伝搬遅延時間が増大すると、通信の品質に悪影響を及ぼす。特に、リアルタイム性が要求される音声通信などでは、信号の伝搬に遅延が生じるとユーザの端末局間での円滑な会話が妨げられるという問題がある。このことから、伝搬遅延時間の改善が強く要求されている。

このような問題の対策として、衛星局にて第１の端末局から送信された情報記号と制御記号とから、衛星基地局宛の制御信号を分離して第２の端末局宛の情報信号を蓄積する。衛星基地局は衛星局からの制御信号を受信し、第２の端末局向けの制御信号を衛星局へ送信する。衛星局は、蓄積しておいた第２の端末局宛の情報信号と衛星基地局から送信された第２の端末局向けの制御信号とを合成し、第２の端末局へ送信する。このようにすることによって、第１の端末局から送信された情報信号は、衛星基地局を経由することなく衛星局を１回経由するだけで第２の端末局に受信されるため、信号の伝搬時間が短縮される。このように、一方の端末局から情報信号を受信した衛星局が、衛星基地局を中継せずに他方の端末局に直接送信することにより、情報信号が衛星局を経由する回数が１回となって伝搬遅延時間が短縮されるものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−２６１６７３号公報

特許文献１では、端末局から送信された制御信号と情報信号とを衛星局にて分離・合成するため、システムの構成が複雑になるという問題がある。

本発明は、これらの問題を解決するためになされたもので、制御信号と情報信号との分離・合成を必要とせずに衛星通信における伝搬遅延時間を短縮し、ハンドオーバ時であっても使用することが可能な移動体衛星通信システムを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明による移動体衛星通信システムは、通信衛星を介して端末局間で通信することができる移動体衛星通信システムであって、通信に用いられる通信用物理チャネルフォーマットは、通信時に送信されるデータの最小単位であるフレームに対して付与されるフレーム番号と、データが制御信号または情報信号のいずれであるかを示すために設けられる、Ｃ−ＰｌａｎｅまたはＵ−Ｐｌａｎｅの識別子と、データを送信する相手の在圏情報とを備えることを特徴とする。

本発明によると、通信衛星を介して端末局間で通信することができる移動体衛星通信システムであって、通信に用いられる通信用物理チャネルフォーマットは、通信時に送信されるデータの最小単位であるフレームに対して付与されるフレーム番号と、データが制御信号または情報信号のいずれであるかを示すために設けられる、Ｃ−ＰｌａｎｅまたはＵ−Ｐｌａｎｅの識別子と、データを送信する相手の在圏情報とを備えるため、制御信号と情報信号との分離・合成を必要とせずに衛星通信における伝搬遅延時間を短縮し、ハンドオーバ時であっても使用することが可能となる。

本発明の実施形態について、図面を用いて以下に説明する。

〈実施形態１〉
図１は、本発明の実施形態１による移動体衛星通信システムの構成図である。図１に示すように、エリア９０１内に存在する端末局１０１および端末局１０２は、通信衛星５００を介してＵ−Ｐｌａｎｅ信号経路８００を通じて音声等の情報信号の授受を行っている。衛星基地局２００は、移動体衛星通信ネットワーク３００を介してコアノード装置４００と接続される。コアノード装置４００は、端末局の位置情報等の衛星通信ネットワークを管理している。また、コアノード装置４００は、他ネットワーク６００を介して衛星通信以外のネットワークに接続することが可能である。なお、衛星基地局２００とコアノード装置４００とを接続する移動体衛星通信ネットワーク３００は、専用線であってもよく、ＩＰ網であってもよい。ＩＰ網である場合は、衛星基地局２００とコアノード装置４００との間で授受される信号はＩＰパケット化される。

次に、本実施形態１による移動体衛星通信システムにおける端末局１０１と端末局１０２との間の接続動作、通信動作について説明する。

端末局１０１から端末局１０２宛に呼接続を行う場合において、まず初めに端末局１０１および端末局１０２と衛星基地局２００との間で、無線確立のための制御信号が通信衛星５００を介してＣ−Ｐｌａｎｅ信号経路７００を通じて授受される。次に、端末局１０１および端末局１０２とコアノード装置４００との間で、サービス要求とその応答、認証要求とその応答といった制御信号が、通信衛星５００および衛星基地局２００を介してＣ−Ｐｌａｎｅ信号経路７００を通じて授受される。そして、端末局１０１および端末局１０２と衛星基地局２００との間で、無線チャネル設定のための制御信号が通信衛星５００を介してＣ−Ｐｌａｎｅ信号経路７００を通じて授受されることによって、端末局１０１と端末局１０２との通信が開始される。

図２は、本発明の実施形態による通信用物理チャネルフォーマットを示す図である。図２に示すように、通信用物理チャネルフォーマットは、通信時に送信されるデータの最小単位であるフレームに対して付与されるフレーム番号と、データが制御信号または情報信号のいずれであるかを示すために設けられたＣ／ＵからなるＣ−ＰｌａｎｅまたはＵ−Ｐｌａｎｅの識別子と、Ａからなるデータを送信する相手の在圏情報とを備えている。

衛星基地局２００が無線チャネル設定のための制御信号を端末局１０１に送信する際は、図２に示す通信用物理チャネルフォーマット中のＣ／ＵをＣ−Ｐｌａｎｅに設定し、Ａの在圏情報を端末局１０１が在圏するエリア９０１を構成する通信衛星５００のビーム番号に設定する。同様に、衛星基地局２００が無線チャネル設定のための制御信号を端末局１０２に送信する際は、図２に示す通信用物理チャネルフォーマット中のＣ／ＵをＣ−Ｐｌａｎｅに設定し、Ａの在圏情報を端末局１０２が在圏するエリア９０１を構成する通信衛星５００のビーム番号に設定する。また、衛星基地局２００から端末局１０１および端末局１０２に制御信号を送信する際は、端末局１０１に対しては端末局１０２の在圏情報を、端末局１０２に対しては端末局１０１の在圏情報を制御信号で通知する。

一方、端末局１０１および端末局１０２が制御信号を衛星基地局２００に送信する際は、図２に示す通信用物理チャネルフォーマット中のＣ／ＵをＣ−Ｐｌａｎｅに設定し、Ａの在圏情報を衛星基地局２００向けであることが判るように特殊コードを設定する。

通信衛星５００では、通信用物理チャネルフォーマット中のＣ／ＵがＣ−Ｐｌａｎｅに設定されている場合は受信した信号が制御信号であると判断し、情報信号よりも優先的に選択するとともに、Ａの在圏情報に基づいて、在圏情報が示すエリアを構成するビームか、または衛星基地局２００に向けて制御信号を中継転送する。また、上りまたは下りの同一通信用物理チャネルの情報信号と制御信号とを端末局１０１、１０２と衛星基地局２００とから受信した場合は、Ｃ／ＵにてＣ−Ｐｌａｎｅと設定されている制御信号を優先的に選択するとともに、Ｕ−Ｐｌａｎｅに設定されている情報信号は破棄される。同一無線フレームタイミングであるのか否かは、図２に示す通信用物理チャネルフォーマット中のフレーム番号によって判断する。

このように、図２に示す通信用物理チャネルフォーマットに対して情報要素を設定することで、端末局１０１および端末局１０２と衛星基地局２００との間で制御信号によって無線チャネルの設定が行われる。

上記の無線チャネルの設定後、端末局１０１と端末局１０２との間で情報信号の授受が開始される。端末局１０１は、図２に示す物理チャネルフォーマット中のＣ／ＵをＵ−Ｐｌａｎｅに設定し、Ａの在圏情報を予め衛星基地局２００が制御信号で通知した通信相手である端末局１０２の在圏情報に設定する。同様に、端末局１０２は、図２に示す物理チャネルフォーマット中のＣ／ＵをＵ−Ｐｌａｎｅに設定し、Ａを予め衛星基地局２００が制御信号で通知した通信相手である端末局１０１の在圏情報に設定する。

端末局１０１と端末局１０２とが情報信号を授受するために設定を行った通信用物理チャネルの無線信号を通信衛星５００が受信すると、通信衛星５００は、図２に示す物理チャネルフォーマット中のＣ／ＵがＵ−Ｐｌａｎｅに設定されているため、通信相手先が衛星基地局２００ではなく端末局１０１、１０２であると判断する。そして、Ａの在圏情報に基づいて在圏情報が示すエリアを構成するビームを選択し、無線信号を相手端末局のエリア９０１上に中継転送する。

以上のことから、端末局１０１と端末局１０２との間での情報信号の授受は、衛星基地局２００を介さずに通信衛星５００を一度だけ経由することによって可能となるため、通信の伝搬時間を短縮できるという効果がある。また、情報信号は端末局１０１と端末局１０２との間で授受されるため、移動体衛星通信ネットワーク３００上の情報信号のトラヒックが削減されてネットワークの輻輳がなくなるという効果がある。

〈実施形態２〉
本発明の実施形態２では、端末局１０１、１０２が通信衛星５００のビーム間ハンドオーバを行った場合における、端末局１０１と端末局１０２との間の通信について説明する。

図３は、本発明の実施形態２による移動体衛星通信システムの構成図である。図３に示すように、通信衛星５００からのビームによってエリア９０１およびエリア９０２が構成されており、その他の構成は実施形態１と同様であるため説明を省略する。

端末局１０１および端末局１０２は移動体であるため、通信中に通信衛星５００からのビームによって構成される別のエリアに移動する可能性がある。従って、端末局１０１、１０２がエリア間（通信衛星５００からのビーム間）を移動した場合であっても通信を継続するためには、ビーム間ハンドオーバを行う必要があり、ビーム間を移動する端末局１０１および端末局１０２と衛星基地局２００との間において、上り／下りの通信用物理チャネル上で制御信号の授受を行う必要がある。

ここでは、端末局１０２がエリア９０１からエリア９０２に移動する場合について説明する。端末局１０２では、端末局１０１とのＵ−Ｐｌａｎｅ通信中、または端末局１０１と衛星基地局２００とのＣ−Ｐｌａｎｅ通信中において、受信レベル、ＢＥＲ（Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）特性、Ｃ／Ｎ（Ｃａｒｒｉｅｒ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）のいずれかを用いて、通信衛星５００からエリア９０１の端末局１０２に向けて送信される下り通信用物理チャネルの回線品質の測定を行っている。測定中の回線品質が予め定められた閾値を超えて劣化すると、端末局１０２は報知情報にて衛星基地局２００から予め伝えられたエリア９０１の周辺エリアを構成する通信衛星５００からのビームの下り共通制御チャネルの回線品質について、受信レベル、ＢＥＲ特性、Ｃ／Ｎのいずれかを用いて測定し始める。

例えば、端末１０２は、エリア９０１を構成する通信衛星５００からのビームの下り通信用物理チャネルと、エリア９０２を構成する通信衛星５００からの周辺ビームの下り共通制御チャネルの回線品質とを比較する。エリア９０２の回線品質の方がエリア９０１の回線品質よりも良い場合は、端末局１０２は衛星基地局２００に対してハンドオーバの要求を行い、衛星基地局２００は端末局１０２に対してエリア９０２にて通信を継続するための上り／下りの通信用物理チャネルを割り当てる。端末局１０２は、エリア９０２で通信を継続するために新たに割り当てられた上り／下りの通信用物理チャネルにチャネル切替を行い、端末局１０１との情報信号の通信を再開する。

次に、端末局１０２が衛星基地局２００に対してハンドオーバの要求を行い、衛星基地局２００からエリア９０２で通信を継続するために新たに割り当てられた上り／下りの通信用物理チャネルにチャネル切替を行う一連の動作について説明する。

端末局１０２は、エリア９０１で使用している上り通信用物理チャネルにおいて、図２に示すＣ／ＵをＣ−Ｐｌａｎｅに設定し、Ａの在圏情報を衛星基地局２００向けであることを示す特殊コードに設定している。通信衛星５００では、端末局１０２から衛星基地局２００へ送信される制御信号であると識別し、通信衛星５００から衛星基地局２００に対して制御信号が中継転送される。

一方、衛星基地局２００は、エリア９０１で使用している下り通信用物理チャネルにおいて、図２に示すＣ／ＵをＣ−Ｐｌａｎｅに設定し、Ａの在圏情報をエリア９０１を構成するビーム番号に設定している。通信衛星５００では、端末局１０１から端末局１０２への情報信号と、衛星基地局２００から端末局１０２へのハンドオーバに供する制御信号とが同一無線フレームタイミングに存在した場合であっても、Ｃ／ＵをＣ−Ｐｌａｎｅと設定した衛星基地局２００から端末局１０２への制御信号を優先的に選択するとともに、端末局１０１から端末局１０２に送信されるＣ／ＵをＵ−Ｐｌａｎｅと設定した情報信号を破棄し、Ａの在圏情報に基づいて下り通信用物理チャネルの信号を通信衛星５００からエリア９０１の端末局１０２に向けて送信する。このとき、通信衛星５００において、端末局１０１から端末局１０２に送信される情報信号と、衛星基地局２００から端末局１０２に送信されるハンドオーバに供する制御信号とが、同一の無線フレームタイミングに存在するか否かは、図２に示すフレーム番号を用いて判断する。

以上のことから、端末局１０１と端末局１０２との間での通信中に、端末局１０１、１０２がエリア間（通信衛星５００からのビーム間）を移動した場合であってもビーム間ハンドオーバを行うことができ、引き続き、端末局１０１と端末局１０２との間での情報信号の授受を通信衛星５００を一度だけ経由することにより可能となる。

本発明の実施形態１による移動体衛星通信システムの構成図である。 本発明の実施形態による通信用物理チャネルフォーマットを示す図である。 本発明の実施形態２による移動体衛星通信システムの構成図である。

符号の説明

１０１ 端末局、１０２ 端末局、２００ 衛星基地局、３００ 移動体衛星通信ネットワーク、４００ コアノード装置、５００ 通信衛星、６００ 他ネットワーク、７００ Ｃ−Ｐｌａｎｅ信号経路、７５０ 端末局１０２に関する通信経路、８００ Ｕ−Ｐｌａｎｅ信号経路、８５０ 端末局１０１に関する通信経路、９０１ エリア、９０２ エリア。

Claims (7)

1. 通信衛星を介して端末局間で通信することができる移動体衛星通信システムであって、前記通信に用いられる通信用物理チャネルフォーマットは、
   前記通信時に送信されるデータの最小単位であるフレームに対して付与されるフレーム番号と、
   前記データが制御信号または情報信号のいずれであるかを示すために設けられる、Ｃ−ＰｌａｎｅまたはＵ−Ｐｌａｎｅの識別子と、
   前記データを送信する相手の在圏情報と、
   を備えることを特徴とする、移動体衛星通信システム。
2. 衛星基地局と前記端末局との間で前記制御信号を授受する場合において、
   前記識別子については、前記衛星基地局および前記端末局は前記Ｃ−Ｐｌａｎｅに設定し、
   前記在圏情報については、前記衛星基地局から前記端末局に送信する場合は前記端末局の在圏エリアを形成する前記通信衛星から前記端末局向けのビーム番号を設定し、前記端末局から前記衛星基地局に送信する場合は前記基地局向けであることを示す特殊コードを設定することを特徴とする、請求項１に記載の移動体衛星通信システム。
3. 前記通信衛星は、前記識別子が前記Ｃ−Ｐｌａｎｅに設定されている場合は、前記Ｃ−Ｐｌａｎｅに設定された制御信号を前記Ｕ−Ｐｌａｎｅに設定された情報信号よりも優先的に選択することを特徴とする、請求項１に記載の移動体衛星通信システム。
4. 前記通信衛星は、上りまたは下りの同一通信用物理チャネルに対して同一無線フレームタイミングに前記情報信号および前記制御信号が存在する場合は、前記識別子が前記Ｃ−Ｐｌａｎｅに設定された前記制御信号を優先的に選択するとともに前記Ｕ−Ｐｌａｎｅに設定された情報信号は破棄し、前記同一無線フレームタイミングであるか否かは前記フレーム番号に基づいて判断することを特徴とする、請求項１に記載の移動体衛星通信システム。
5. 前記端末局間で前記情報信号を授受する場合において、
   前記識別子については、前記端末局は前記Ｕ−Ｐｌａｎｅに設定し、
   前記在圏情報については、前記端末局は、衛星基地局から前記端末局に前記制御信号によって予め通知された、相手端末局の在圏エリアを形成する前記通信衛星から前記端末局向けのビーム番号を設定することを特徴とする、請求項１に記載の移動体衛星通信システム。
6. 前記通信衛星は、前記識別子が前記Ｕ−Ｐｌａｎｅに設定されている場合は、前記在圏情報に基づいたビームを介して前記情報信号を前記相手端末局に中継転送することを特徴とする、請求項５に記載の移動体衛星通信システム。
7. 前記端末局が前記通信衛星のビーム間ハンドオーバを行う場合において、
   前記識別子については、前記端末局は前記Ｃ−Ｐｌａｎｅに設定し、
   前記在圏情報については、前記衛星基地局から前記端末局に前記ハンドオーバに供する前記制御信号を送信する場合は前記端末局の在圏エリアを形成する前記通信衛星から前記端末局向けのビーム番号を設定し、前記端末局から前記通信衛星にハンドオーバに供する前記制御信号を送信する場合は前記基地局向けであることを示す特殊コードを設定することを特徴とする、請求項１に記載の移動体衛星通信システム。

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