JP2010016485A - 宇宙通信システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】地球上における各観測領域の電磁波放射状態を検出する1又は複数のアンテナ素子21と、検出された電磁波放射状態に基づく信号をそれぞれAD変換するAD変換部24と、AD変換されたアンテナ素子毎の信号を地上通信ネットワーク5内の通信プロトコルに基づいてそれぞれアンテナ素子21に対応させてフレーム化処理を施して生成したフレーム化データを地上通信ネットワーク5へ送信する人工衛星2と、人工衛星群3からフレーム化データを受信する地上局51と、地上局51を介してフレーム化データが送信される複数の通信端末53とを有し、通信端末53は、受信したフレーム化データの各アンテナ素子21に対応したフレームから観測領域に応じて指向性を適応的に変化させることにより、その電磁波放射状態を識別可能とされている。
【選択図】図1
Description
さらに、ここで取得したYaは、基地局112bを介してビームパターンGにて通信相手となる移動端末111bへと伝送される必要があるが、基地局112bと移動端末111b間で無線通信を行うためビームパターンG形成に必要となる重みづけベクトルWbについても、上記と同様の手段にて制御局54にては既に把握されている状況とする。すなわち、ビームパターンGは、
Yb=WbXb (2)
Xb =Wb -1Yb (3)
により得ることが可能である。(1)と(3)式から基地局112bは、
Xb=Wb -1Ya= Wb -1 WaXa (4)
を送信ベクトルとして、l個のアンテナ素子131_1〜131_lの送信信号を得て送信すれば、所望のビームパターンGで無線信号Yaが送信されることになる。
2 人工衛星
3 人工衛星群
4 地球
5 地上通信ネットワーク
21 アンテナ素子
22 受信部
24 AD変換部
25 フレーム化処理部
26 電気−光変換部
27 多重化処理部
29 衛星通信部
30 アンテナ・周波数制御部
31 フレーム化制御部
50 光ファイバ
51 地上局
52 スイッチ
53 通信端末
54 制御局
Claims (30)
- 地球上に構築された地上通信ネットワークと、地球周回軌道を周回する人工衛星群との間で宇宙通信する宇宙通信システムにおいて、
上記人工衛星群を構成する少なくとも一の人工衛星は、
地球上における各観測領域が放射する電磁波を検出する1又は複数のアンテナ素子と、
上記各アンテナ素子により検出された電磁波に基づく信号をそれぞれAD変換するAD変換手段と、
上記AD変換手段によりAD変換されたアンテナ素子毎の信号を上記地上通信ネットワーク内の通信プロトコルに基づいてそれぞれアンテナ素子に対応させてフレーム化処理を施すことによりフレーム化データを生成するフレーム化処理手段と、
上記フレーム化処理手段により生成されたフレーム化データを直接的に又は他の人工衛星を介して間接的に上記地上通信ネットワークへ送信する衛星通信手段とを有し、
上記地上通信ネットワークは、
上記人工衛星群から上記フレーム化データを受信する地上局と、
上記地上局を介して上記フレーム化データが送信される複数の通信端末とを有し、
上記通信端末は、上記受信した各アンテナ素子に対応したフレーム化データから地球上における所望観測領域に応じたアンテナの指向性を適応的に形成することにより、特定の観測領域の電磁波放射状態を識別可能とされていること
を特徴とする宇宙通信システム。 - 上記地上通信ネットワークは、L2/L3スイッチネットワークとして構成され、
上記フレーム化処理手段は、上記アンテナ素子毎の信号に対して、上記地上通信ネットワークとしてのL2/L3スイッチネットワークで交換可能なL2(MAC)ヘッダ及びL3(IP)ヘッダを付すTCP/IPフレーム化処理を施すこと
を特徴とする請求項1記載の宇宙通信システム。 - 上記フレーム化処理手段は、上記アンテナ素子毎の信号に対して、更にL4(トランスポート層)ヘッダを付すこと
を特徴とする請求項2記載の宇宙通信システム。 - 上記AD変換手段は、上記各アンテナ素子により検出された電磁波に基づく信号が予め変調されていた場合にこれを復調することなくそれぞれAD変換し、
上記地上局又は上記通信端末は、受信した上記フレーム化データから元の電磁波信号を再生して、これを復調すること
を特徴とする請求項1〜3のうち何れか1項記載の宇宙通信システム。 - 上記衛星通信手段は、上記フレーム化処理手段により生成されたフレーム化データを電気−光変換した上で送信し、
上記地上局は、受信した上記フレーム化データを光−電気変換すること
を特徴とする請求項1〜4のうち何れか1項記載の宇宙通信システム。 - 上記地上局又は通信端末は、上記受信したフレーム化データから受信品質を解析し、この解析した受信品質に基づいて、上記一の人工衛星に対して分解能を可変制御するための制御信号を送信し、
上記一の人工衛星は、受信した上記制御信号に基づいて、上記AD変換手段におけるAD変換の分解能を制御すること
を特徴とする請求項1〜5のうち何れか1項記載の宇宙通信システム。 - フレーム化処理手段において生成されたフレーム化データを、送信すべき1以上の他の人工衛星に応じて交換するスイッチング手段を更に備え、
上記衛星通信手段は、上記スイッチング手段により交換されたフレーム化データをそれぞれ上記1以上の他の人工衛星へ送信し、
上記他の人工衛星は、受信した上記フレーム化データを互いに異なる上記地上局へ送信すること
を特徴とする請求項1〜6のうち何れか1項記載の宇宙通信システム。 - 地球上に構築された地上通信ネットワークと、地球周回軌道を周回する人工衛星群との間で宇宙通信する宇宙通信システムにおいて、
上記地上通信ネットワークは、
所定の通信プロトコルに基づいた、地球上における宛先領域に関する情報を含むヘッダを付したフレーム化データを送信する通信端末と、
上記1以上の通信端末から上記フレーム化データを受信した場合にこれに含まれる宛先領域に関する情報に基づいて合成した新たなフレーム化処理を施すことにより新たなフレーム化データを生成し、これを上記人工衛星群へと送信する地上局とを有し、
上記人工衛星群を構成する少なくとも一の人工衛星は、
上記地上局から直接的に又は他の人工衛星を介して間接的に上記フレーム化データを受信する衛星通信手段と、
各宛先領域に対してそれぞれ信号を送信可能な1又は複数のアンテナ素子と、
上記衛星通信手段により受信した上記フレーム化データを上記ヘッダに含まれている情報に基づいて上記アンテナ素子毎に振り分け、フレームに含まれる実情報を抽出するフレーム分配・分解手段と、
上記フレーム分配・分解手段により得られたアンテナ素子毎の信号をそれぞれDA変換し、これを上記アンテナ素子へそれぞれ供給するDA変換手段とを有し、
上記地上局又は通信端末は、上記宛先領域に応じて指向性を適応的に変化させるための信号処理を各宛先アンテナ素子に対応するフレーム毎に実施すること
を特徴とする宇宙通信システム。 - 上記地上通信ネットワークは、L2/L3スイッチネットワークとして構成され、
上記通信端末は、上記地上通信ネットワークとしてのL2/L3スイッチネットワークで交換可能なL2(MAC)ヘッダ及びL3(IP)ヘッダを付すTCP/IPフレーム化処理を施すこと
を特徴とする請求項8記載の宇宙通信システム。 - 上記通信端末は、上記TCP/IPフレーム化処理において更にL4(トランスポート層)ヘッダを付すこと
を特徴とする請求項9記載の宇宙通信システム。 - 上記地上局又は上記通信端末は、送信すべきデータに変調を施し、
上記人工衛星は、受信した上記フレーム化データを復調することなく、これを上記複数のアンテナ素子に導くことにより、上記変調されたデータが各宛先領域に対応するビームとして送信されること
を特徴とする請求項8〜10のうち何れか1項記載の宇宙通信システム。 - 上記地上局は、送信すべき上記フレーム化データを電気−光変換し、
上記衛星通信手段は、受信した上記フレーム化データを光−電気変換すること
を特徴とする請求項8〜11のうち何れか1項記載の宇宙通信システム。 - 移動端末間における無線信号の送受信を有線ネットワークに接続された複数の基地局を介して実行する無線通信システムにおいて、
一の基地局は、
一の移動端末から送信される無線信号を一の方向から検出する1又は複数の第1のアンテナ素子と、
上記各第1のアンテナ素子により検出された信号をそれぞれAD変換するAD変換手段と、
上記AD変換手段によりAD変換された第1のアンテナ素子毎の信号を上記有線ネットワーク内の通信プロトコルに基づいてそれぞれフレーム化処理を施すことによりフレーム化データを生成するフレーム化処理手段と、
上記フレーム化処理手段により生成されたフレーム化データを上記有線ネットワークへ送出する送信手段とを有し、
他の基地局は、
上記有線ネットワークを介して受信したフレーム化データを上記宛先情報に基づいて上記第1のアンテナ素子毎に分解するフレーム分解手段と、
上記フレーム分解手段により分解されたアンテナ素子毎の信号をそれぞれDA変換するDA変換手段と、
上記DA変換手段によりDA変換されたデータに基づく無線信号を他の移動端末へ送信する1又は複数の第2のアンテナ素子とを有し、
上記有線ネットワークにおける通信を制御する制御局は、
上記フレーム化データから、上記第1のアンテナ素子と上記一の移動端末との間でビームフォーミングを実現するためのアンテナ指向性を識別するとともに、当該フレーム化データに記述されている宛先としての他の移動端末に関する情報から、上記第2のアンテナ素子と上記他の移動端末との間でビームフォーミングを実現するためのアンテナ指向性を識別し、これら識別した各アンテナ指向性に基づいて一の基地局における第1のアンテナ素子と、上記他の基地局における第2のアンテナ素子がそれぞれ移動端末との間でビームフォーミングを行うための制御を行うこと
を特徴とする無線通信システム。 - 上記有線ネットワークは、L2/L3スイッチネットワークとして構成され、
上記フレーム化処理手段は、上記第1のアンテナ素子毎の信号に対して、上記地上通信ネットワークとしてのL2/L3スイッチネットワークで交換可能なL2(MAC)ヘッダ及びL3(IP)ヘッダを付すTCP/IPフレーム化処理を施すこと
を特徴とする請求項13記載の無線通信システム。 - 上記一の基地局又は他の基地局は、上記制御局において実行すべき処理を代替して行うこと
を特徴とする請求項13又は14記載の無線通信システム。 - 上記一の基地局は、上記一の移動端末より検出された無線信号が予め変調されていた場合にこれを復調することなく上記有線ネットワークへ送出し、
上記他の基地局は、上記有線ネットワークを介して受信したフレーム化データを変調することなく他の通信端末へ送信すること
を特徴とする請求項13〜15のうち何れか1項記載の無線通信システム。 - 上記移動端末間の通信は、上記有線ネットワークに接続された複数の基地局を介してピア・ツー・ピア(P2P)通信方式で実行されること
を特徴とする請求項13記載の無線通信システム。 - 地球上に構築された地上通信ネットワークと、地球周回軌道を周回する人工衛星群との間で宇宙通信する宇宙通信システムにおいて、
上記地上通信ネットワークは、
所定の通信プロトコルに基づいた、地球上における宛先領域に関する情報又は上記人工衛星群内における宛先アンテナ素子に関する情報を含むヘッダを付したフレーム化データを送信する通信端末と、
上記1以上の通信端末から送信されてきた上記データを上記人工衛星群へと送信する地上局とを有し、
上記人工衛星群を構成する少なくとも一の人工衛星は、
上記地上局から直接的に又は他の人工衛星を介して間接的に上記フレーム化データを受信する衛星通信手段と、
地球上における上記宛先領域に対してそれぞれ信号を送信可能な1又は複数のアンテナ素子と、
上記衛星通信手段により受信した上記フレーム化データを上記ヘッダに含まれている宛先領域に関する情報又は使用すべきアンテナ素子に関する情報に基づいて分類するスイッチング手段と、
上記スイッチング手段により分類されたアンテナ素子毎の信号をそれぞれDA変換し、これを上記アンテナ素子へそれぞれ供給するDA変換手段とを有すること
を特徴とする宇宙通信システム。 - 上記地上通信ネットワーク並びに上記スイッチング手段は、L2/L3スイッチネットワークとして構成されていること
を特徴とする請求項18記載の宇宙通信システム。 - 上記地上局は、送信すべき上記フレーム化データを衛星に転送する前に、上記宛先情報に対応した波長を有する光フレーム化データに変換し
上記衛星通信手段は、受信した上記光フレーム化データを受信し、
上記スイッチング手段は、上記光フレーム化データが有する波長アドレス情報基づいてこれを各出力端へ分波する波長分波器であり、
更に上記人工衛星は、上記波長分波器により分波された各光フレーム化データを光-電気変換し、これを上記DA変換手段へ供給する光-電気変換手段を更に備えること
を特徴とする請求項18記載の宇宙通信システム。 - 上記波長分波器により分波された各フレーム化データについて、上記波長アドレス情報に基づいてビームフォーミング用に位相調整を施すための位相調整手段を更に備えること
を特徴とする請求項20記載の宇宙通信システム。 - 地球上に構築された地上通信ネットワークと、地球周回軌道を周回する人工衛星群との間で宇宙通信する宇宙通信システムにおいて、
上記人工衛星群を構成する少なくとも一の人工衛星は、
地球上における各観測領域から発信される、互いに宛先が異なる無線信号を複数の端末から検出する1又は複数のアンテナ素子と、
上記各アンテナ素子により検出された信号をそれぞれAD変換するAD変換手段と、
上記AD変換手段によりAD変換されたアンテナ素子毎の信号にビームフォーミング処理を施して複数のビーム方向又はビームパターンにおける受信信号としてこれを分離する移相器ネットワークと、
上記地上通信ネットワーク内の通信プロトコルに基づいて各ヘッダに上記ビーム方向又はビームパターンに関する情報を含めつつそれぞれに対応させてフレーム化処理を施すことによりフレーム化データを生成するフレーム化処理手段と、
上記フレーム化処理手段により生成されたフレーム化データを上記ヘッダ情報に基づいて多重化する多重化手段と、
上記多重化手段により多重化されたフレーム化データを直接的に又は他の人工衛星を介して間接的に上記地上通信ネットワークへ送信する衛星通信手段とを有し、
上記地上通信ネットワークは、
上記人工衛星群から上記フレーム化データを受信する地上局と、
上記地上局を介して上記フレーム化データが送信される複数の通信端末とを有し、
上記通信端末又は上記地上局は、上記観測領域に対応する特定のビーム方向又はビームパターンで放射された信号のみを検出すること
を特徴とする宇宙通信システム。 - 上記地上通信ネットワーク並びに上記スイッチング手段は、L2/L3スイッチネットワークとして構成されていること
を特徴とする請求項22記載の宇宙通信システム。 - 上記人工衛星は、上記フレーム化処理手段から出力されたフレーム化データを上記フレーム化データに含まれる宛先に関する情報を波長に変換した光フレーム化データに変換する変換手段を更に備え、
上記スイッチング手段は、上記光フレーム化データを合波する光波長合波器であること
を特徴とする請求項22記載の宇宙通信システム。 - 地球上に構築された地上通信ネットワークと、地球周回軌道を周回する人工衛星群との間で宇宙通信する宇宙通信方法において、
上記人工衛星群を構成する少なくとも一の人工衛星では、
地球上における各観測領域が放射する電磁波を1又は複数のアンテナ素子を介して検出し、
上記各アンテナ素子により検出した電磁波に基づく信号をそれぞれAD変換し、
上記AD変換したアンテナ素子毎の信号を上記地上通信ネットワーク内の通信プロトコルに基づいてそれぞれアンテナ素子に対応させてフレーム化処理を施すことによりフレーム化データを生成し、
上記生成したフレーム化データを直接的に又は他の人工衛星を介して間接的に上記地上通信ネットワークへ送信し、
上記地上通信ネットワークでは、
上記人工衛星群から地上局により上記フレーム化データを受信し、
上記地上局を介して上記フレーム化データを複数の通信端末へ送信し、
上記通信端末では、上記受信した各アンテナ素子に対応したフレーム化データから地球上における所望観測領域に応じたアンテナの指向性を適応的に形成することにより、特定の観測領域の電磁波放射状態を識別可能とすること
を特徴とする宇宙通信方法。 - 一の人工衛星において生成した上記フレーム化データを、送信すべき1以上の他の人工衛星に応じて交換し、
上記交換したフレーム化データをそれぞれ上記1以上の他の人工衛星へ送信し、
上記他の人工衛星は、受信した上記フレーム化データを互いに異なる上記地上局へ送信すること
を特徴とする請求項25記載の宇宙通信方法。 - 地球上に構築された地上通信ネットワークと、地球周回軌道を周回する人工衛星群との間で宇宙通信する宇宙通信方法において、
上記地上通信ネットワークでは、
所定の通信プロトコルに基づいた、地球上における宛先領域に関する情報を含むヘッダを付したフレーム化データを通信端末から送信し、
地上局が上記1以上の通信端末から上記フレーム化データを受信した場合にこれに含まれる宛先領域に関する情報に基づいて合成した新たなフレーム化処理を施すことにより新たなフレーム化データを生成し、これを上記人工衛星群へと送信し、
上記人工衛星群を構成する少なくとも一の人工衛星では、
上記地上局から直接的に又は他の人工衛星を介して間接的に上記フレーム化データを受信し、
上記衛星通信手段により受信した上記フレーム化データを上記ヘッダに含まれている情報に基づいて、各宛先領域に対してそれぞれ信号を送信可能な1又は複数の上記アンテナ素子毎に振り分け、フレームに含まれる実情報を抽出し、
上記フレーム分配・分解手段により得られたアンテナ素子毎の信号をそれぞれDA変換し、これを上記アンテナ素子へそれぞれ供給し、
上記地上局又は通信端末では、上記宛先領域に応じて指向性を適応的に変化させるための信号処理を各宛先アンテナ素子に対応するフレーム毎に実施すること
を特徴とする宇宙通信方法。 - 移動端末間における無線信号の送受信を有線ネットワークに接続された複数の基地局を介して実行する無線通信方法において、
一の基地局では、
一の移動端末から送信される無線信号を一の方向から1又は複数の第1のアンテナ素子を介して検出し、
上記各第1のアンテナ素子により検出した信号をそれぞれAD変換し、
上記AD変換した第1のアンテナ素子毎の信号を上記有線ネットワーク内の通信プロトコルに基づいてそれぞれフレーム化処理を施すことによりフレーム化データを生成し、
上記生成したフレーム化データを上記有線ネットワークへ送出し、
他の基地局では、
上記有線ネットワークを介して受信したフレーム化データを上記宛先情報に基づいて上記第1のアンテナ素子毎に分解し、
分解したアンテナ素子毎の信号をそれぞれDA変換し、
上記DA変換したデータに基づく無線信号を1又は複数の第2のアンテナ素子を介して他の移動端末へ送信し、
上記有線ネットワークにおける通信を制御する制御局では、
上記フレーム化データから、上記第1のアンテナ素子と上記一の移動端末との間でビームフォーミングを実現するためのアンテナ指向性を識別するとともに、当該フレーム化データに記述されている宛先としての他の移動端末に関する情報から、上記第2のアンテナ素子と上記他の移動端末との間でビームフォーミングを実現するためのアンテナ指向性を識別し、これら識別した各アンテナ指向性に基づいて一の基地局における第1のアンテナ素子と、上記他の基地局における第2のアンテナ素子がそれぞれ移動端末との間でビームフォーミングを行うための制御を行うこと
を特徴とする無線通信方法。 - 地球上に構築された地上通信ネットワークと、地球周回軌道を周回する人工衛星群との間で宇宙通信する宇宙通信方法において、
上記地上通信ネットワークでは、
所定の通信プロトコルに基づいた、地球上における宛先領域に関する情報又は上記人工衛星群内における宛先アンテナ素子に関する情報を含むヘッダを付したフレーム化データを通信端末から送信し、
上記1以上の通信端末から送信されてきた上記データを地上局により上記人工衛星群へと送信し、
上記人工衛星群を構成する少なくとも一の人工衛星では、
上記地上局から直接的に又は他の人工衛星を介して間接的に上記フレーム化データを受信し、
上記受信した上記フレーム化データを上記ヘッダに含まれている宛先領域に関する情報又は使用すべきアンテナ素子に関する情報に基づいて分類し、
上記分類したアンテナ素子毎の信号をそれぞれDA変換し、これを上記アンテナ素子へそれぞれ供給し、
上記信号を1又は複数のアンテナ素子により、地球上における上記宛先領域に対してそれぞれ送信すること
を特徴とする宇宙通信方法。 - 地球上に構築された地上通信ネットワークと、地球周回軌道を周回する人工衛星群との間で宇宙通信する宇宙通信方法において、
上記人工衛星群を構成する少なくとも一の人工衛星では、
地球上における各観測領域から発信される、互いに宛先が異なる無線信号を1又は複数のアンテナ素子を介して検出し、
上記各アンテナ素子により検出した信号をそれぞれAD変換し、
上記AD変換したアンテナ素子毎の信号にビームフォーミング処理を施して複数のビーム方向又はビームパターンにおける受信信号としてこれを分離し、
上記地上通信ネットワーク内の通信プロトコルに基づいて各ヘッダに上記ビーム方向又はビームパターンに関する情報を含めつつそれぞれに対応させてフレーム化処理を施すことによりフレーム化データを生成し、
上記生成したフレーム化データを上記ヘッダ情報に基づいて多重化し、
上記多重化手段により多重化されたフレーム化データを直接的に又は他の人工衛星を介して間接的に上記地上通信ネットワークへ送信し、
上記地上通信ネットワークでは、
上記人工衛星群から地上局を介して上記フレーム化データを受信し、
上記地上局を介して上記フレーム化データを複数の通信端末へ送信し、
上記通信端末又は上記地上局では、上記観測領域に対応する特定のビーム方向又はビームパターンで放射された信号のみを検出すること
を特徴とする宇宙通信方法。
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