JP2013143663A - Satellite diversity system using close range two earth stations - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a sufficient diversity effect in the Sat-D system for avoiding line disconnection due to rainfall by receiving signals from two satellites and switching to a line of small rainfall attenuation in the fixed satellite services using such as Ku, Ka band, and to reduce the cost of an entrance line in the conventional SD system.SOLUTION: In order to receive signals containing the same information from first and second satellites, two earth stations located not in the same place but in the places separated about 3-5 km are used. When the rainfall attenuation increases in the sky above one earth station and the threshold of C/N required in the system is exceeded, switching is made to other earth station and to the diversity mode, thus enhancing the availability ratio of line. The two earth stations are located at east and west positions so as to reduce the probability of simultaneous rainfall attenuation in two earth stations, when compared with a case where the two earth stations are located in the north-south direction.

Description

14/12GHz(Ku)帯、30/20GHz(Ka)帯などの降雨減衰の大きな周波数帯において、減衰回避のために3〜5km離した近距離2地球局を使用して、2衛星からの信号を受信し、ダイバーシティ効果により回線稼働率を改善するための近距離2地球局使用のサテライトダイバーシティ(Sat−D)方式に関する。
約40年前に、固定衛星通信が6/4GHz帯を使用して開始されて以来、静止衛星軌道(GSO)上に数多く打ち上げられ、GSOの混雑が問題となっている。このため、より高い周波数帯であるKu帯、Ka帯の使用が盛んになってきている。このような10GHzを越える周波数帯においては、降雨による減衰が大きく、大きな降雨マージを設計時に考慮しており、地球局アンテナ、大電力増幅装置(HPA装置)に高い性能が要求され、非常に高コストな衛星システムとなっている。
この発明は、降雨による減衰が発生したときに、2衛星からの同じ情報の信号を受信し、降雨減衰の小さな衛星からの信号を受信し、降雨を発生する雨雲の移動に従い、他の降雨減衰の小さな衛星からの信号に切り替えて受信するSat−D方式を適用することで、回線断の時間率を減少させることを実現している。
従来のSat−D方式は、特許文献1で示している初田などの特許、その他、初田がIEEE(米国電気電子学会)論文,電子情報通信学会論文誌への発表論文などで検討されているように、同一の地点に2地球局を設置し、2衛星からの信号を受信し、信号強度の強い信号を採用する方法が提案されている。この方法では、この2地球局の上空で発生した雨雲に対して、2衛星間隔が十分大きければダイバーシティ効果が得られ、回線稼働率が改善される。しかし、同一の地点での地球局を使用しているために、雨域が広い場合や、2衛星間隔が小さい場合は、両方の衛星信号が減衰を受け、十分なダイバーシティ効果が得られない場合が存在する。
この発明では、降雨減衰のより効果的な回避のために、3〜5km離した近距離2地球局を使用して、2衛星からの信号を受信し、ダイバーシティ効果により回線稼働率を改善するための近距離2地球局使用のSat−D方式を提案している。
この発想は、一般に、大きな降雨減衰を生ずるような積乱雲などの雨雲の雨域はほぼ3〜5kmであり、3〜5km離れた地球局間の降雨相関は、非常に小さく確率が大きいものと予想され、システムの総合的な回線稼働率が改善される。
Signals from two satellites using short-range 2 earth stations separated by 3-5 km to avoid attenuation in frequency bands with high rain attenuation such as 14/12 GHz (Ku) band and 30/20 GHz (Ka) band And a satellite diversity (Sat-D) system using a short-distance 2 earth station for improving the line availability by the diversity effect.
Since the launch of fixed satellite communications using the 6/4 GHz band about 40 years ago, many satellites have been launched on the geostationary satellite orbit (GSO), and GSO congestion has become a problem. For this reason, use of the Ku band and the Ka band, which are higher frequency bands, has become popular. In such a frequency band exceeding 10 GHz, attenuation due to rain is large, and a large rain merge is taken into consideration at the time of design, and high performance is required for the earth station antenna and the high power amplifier (HPA device). It is a costly satellite system.
The present invention receives signals of the same information from two satellites when attenuation due to rain occurs, receives signals from satellites with low rain attenuation, and follows other rain attenuations according to the movement of rain clouds that generate rainfall. By applying the Sat-D method of switching and receiving signals from small satellites, it is possible to reduce the time rate of line disconnection.
The conventional Sat-D method seems to be considered in patents such as Hatsuda shown in Patent Document 1 and other papers published by Hatsuda in IEEE (American Institute of Electrical and Electronics Engineers) papers and IEICE journals. In addition, a method has been proposed in which two earth stations are installed at the same point, signals from two satellites are received, and a signal having a high signal strength is employed. In this method, if the distance between two satellites is sufficiently large with respect to the rain clouds generated above the two earth stations, a diversity effect can be obtained and the line operation rate can be improved. However, because the earth station is used at the same point, if the rain area is wide or the distance between two satellites is small, both satellite signals are attenuated and sufficient diversity effect cannot be obtained. Exists.
In the present invention, in order to more effectively avoid rain attenuation, a signal from two satellites is received using a short-distance two earth station separated by 3 to 5 km, and the line operation rate is improved by the diversity effect. A Sat-D system using two short-range earth stations is proposed.
The idea is that the rain area of rain clouds such as cumulonimbus clouds that cause large rain attenuation is generally 3 to 5 km, and the rainfall correlation between earth stations 3 to 5 km away is expected to be very small and probable. This improves the overall line availability of the system.

Ku帯、Ka帯などの降雨減衰の大きい周波数帯を用いる衛星通信地球局装置は、降雨減衰が大きく、所要の回線チャネルを通信するためには、この降雨減衰を補償するための大型アンテナ、高出力のHPA装置が必要である。例えば、Ka帯で150WのHPA装置を実現しようとすると、クライストロン、TWTなどの管種を使用する高価なHPA装置が必要となり、HPA装置が高価なため、システムコストの大幅アップとなり、安価な衛星サービスを提供するためのネックとなっていた。また、直径10m級のKu帯、Ka帯アンテナは、微細な鏡面精度が要求され,高価となっている。
これまで、Ku帯、Ka帯などの周波数帯での大きな降雨減衰に対応するために、各種の稼働率改善のための方法が考案されている。これには、以下の方法などが含まれる。
(1) 大きなアンテナ、大出力送信機の使用、
(2)変調・復調方式による改善(誤り訂正方式、PSK方式の相数可変方式、ビットレート可変方式など)
(3)ダイバーシティ方式(サイトダイバーシティ方式(SD方式),Sat−D方式、タイムダイバーシティ方式(TDD方式)などが検討されてきている。
この中で、各種のダイバーシティ方式は、雨域の移動、限定された地域のみの減衰などを利用する方式である。図1は、従来のSD方式の構成のブロックダイアグラムを示す。図1に示すように、距離的に離れた2地球局2,3で衛星1からの同じ信号4,5を受信し、降雨6の影響の少なく、信号強度の強い地球局の信号4を採用することで、降雨6による回線劣化を改善している。すでに、SD方式はインテルサットの国際衛星通信などで、約100km程度地球局(山口局ー浜田局)を離して信号を受信し、稼働率を改善することが実用化されている。
このSD方式では、約100kmの地球局間隔を取った場合は、2地球局間のエントランス線の費用が嵩み、システムコストを押し上げるために、ダイバーシティ効果は大きいが、コスト比較で不利となり、余り多くは実用化されていない。
図2は従来のSat−D方式の構成のブロックダイアグラムを示す。図2に示すように、同一の地点に、2地球局26,27を設置し、同一衛星情報を送信している2衛星21,22からの信号23,24を受信し、降雨25の影響の少ない信号強度の強い地球局27の信号24を採用することで稼働率を改善している。
The satellite communication earth station apparatus using a frequency band with high rain attenuation, such as Ku band, Ka band, etc., has a large rain attenuation. In order to communicate a required circuit channel, a large antenna, An output HPA device is required. For example, if a 150 W HPA device is to be realized in the Ka band, an expensive HPA device using a tube type such as klystron or TWT is required, and the HPA device is expensive, resulting in a significant increase in system cost and an inexpensive satellite. It was a bottleneck for providing services. Further, the Ku-band and Ka-band antennas having a diameter of 10 m are required to have a fine mirror surface accuracy and are expensive.
Up to now, various methods for improving the operating rate have been devised in order to cope with large rain attenuation in frequency bands such as the Ku band and the Ka band. This includes the following methods.
(1) Use of a large antenna and a high-power transmitter,
(2) Improvement by modulation / demodulation method (error correction method, PSK phase number variable method, bit rate variable method, etc.)
(3) Diversity methods (site diversity method (SD method), Sat-D method, time diversity method (TDD method), etc. have been studied.
Among them, various diversity methods are methods that utilize the movement of the rain region, the attenuation of only a limited region, and the like. FIG. 1 shows a block diagram of a configuration of a conventional SD system. As shown in FIG. 1, the same signals 4 and 5 from the satellite 1 are received by the two earth stations 2 and 3 that are separated from each other, and the signal 4 of the earth station that is less affected by the rain 6 and has a strong signal strength is adopted. By doing so, the line deterioration due to the rain 6 is improved. The SD system has already been put to practical use by Intelsat international satellite communications, etc., to receive signals away from the earth station (Yamaguchi Station-Hamada Station) about 100 km and improve the operating rate.
In this SD system, when the earth station interval of about 100 km is taken, the cost of the entrance line between the two earth stations is increased, and the diversity effect is great to increase the system cost, but it is disadvantageous in cost comparison, and the remainder Many have not been put to practical use.
FIG. 2 shows a block diagram of a conventional Sat-D scheme. As shown in FIG. 2, two earth stations 26 and 27 are installed at the same point, and signals 23 and 24 from two satellites 21 and 22 transmitting the same satellite information are received. The operation rate is improved by adopting the signal 24 of the earth station 27 having a small signal strength.

特開2008−109557、「サテライト・ダイバーシティ装置」:初田他の特許で、1基のアンテナ鏡面で複数の衛星信号を受信可能なルーネベルグアンテナを使用して、低コストのダイバーシティ装置を実現するものである。この特許は、1箇所の地点に設置されたルーネベルグアンテナを使用するもので、本発明の約3〜5km離れた地球局を使用するSat−D方式とは異なる特許である。Japanese Patent Laid-Open No. 2008-109557, “Satellite Diversity Device”: Hatsuda et al.'S patent that uses a Luneberg antenna capable of receiving a plurality of satellite signals with one antenna mirror surface to realize a low-cost diversity device It is. This patent uses a Luneberg antenna installed at one point, and is different from the Sat-D system using an earth station about 3 to 5 km away from the present invention.

特開昭59−85143、「衛星通信方式」:集中制御の要求割り当て多元接続方式によって、多数の地球局が衛星を介して狭帯域通信を行う衛星通信方式において、地球局の内一定の距離以上離れた少なくとも2地球局が、それぞれ要求割り当て多元接続方式の制御信号を送信し集中制御を行う集中制御手段と、パイロット信号を送信するパイロット送信手段などで構成され、パイロット信号の伝搬損失をモニターし、制御信号の送出・停止を制御する特許である。本発明の約3〜5km放れた地球局を使用するSat−D方式とは無関係である。JP-A-59-85143, “Satellite Communication System”: In a satellite communication system in which a large number of earth stations perform narrow-band communication via satellites using a centralized control request allocation multiple access system, a distance within a certain distance of the earth station is exceeded. At least two remote earth stations are each composed of centralized control means for transmitting centralized control by transmitting a control signal of request allocation multiple access method and pilot transmission means for transmitting pilot signals, etc., and monitoring the propagation loss of pilot signals This is a patent for controlling the sending and stopping of control signals. It is unrelated to the Sat-D scheme of the present invention, which uses an earth station about 3-5 km away.

特開平05−145457、「サイトダイバーシティを用いた送信電力制御方式」:TDMA衛星通信方式で、アップリンクにおける送信電力を制御するサイトダイバーシティを用いた送信電力制御方式において、同期制御基準局の交対を最小限に抑えて、送信電力制御誤差の低減を可能とする特許である。このため、本発明の約3〜5km離れた地球局を使用するSat−D方式とは無関係である。Japanese Patent Laid-Open No. 05-145457, “Transmission Power Control System Using Site Diversity”: In a TDMA satellite communication system, a transmission power control system using site diversity for controlling transmission power in the uplink, This is a patent that can minimize the transmission power control error while minimizing it. For this reason, it is irrelevant to the Sat-D system of the present invention using an earth station about 3 to 5 km away.

Ku帯、Ka帯、特に、Ka帯の衛星通信地球局は、各装置が高価であるために、システム的に、回線パラメーター、装置コストを考慮した低コスト化が必要となる。また、降雨減衰が発生することで、衛星からの信号強度が通信を継続するに必要な所定の信号電力帯雑音電力比(C/N)を満足しないことがあり、このときは回線断となり、システムの信頼度が低下するために、何らかの方法で稼働率を向上させる必要がある。 Ku-band, Ka-band, especially Ka-band satellite communication earth stations are expensive for each device, and therefore it is necessary to reduce the cost in consideration of the line parameters and the device cost. In addition, due to rain attenuation, the signal strength from the satellite may not satisfy the predetermined signal power band noise power ratio (C / N) necessary for continuing communication, and at this time, the line is disconnected, Since the reliability of the system is lowered, it is necessary to improve the operation rate by some method.

この対策としては、各種のダイバーシティ方式が有効であるが、それぞれ長所・短所を有している。この中で、Sat−D方式は有効と考えられるが、従来の方式は、図2に示されるように、同一の地点の2地球局で、2衛星からの信号を受信しており、雨域が広い場合や、2衛星の軌道間隔が狭い場合には、十分なダイバーシティ効果が得られない場合が考えられる。
本発明は、この問題を解決するために、強雨時の降雨相関の小さい距離となる約3〜5km離れた近距離地球局を使用して、Sat−D方式を実行して、十分なダイバーシティ効果を得るものである。
一般に、大きな降雨減衰を発生するときの雨域は積乱雲などで、雨域が比較的狭い場合が多く、約3〜5km程度であり、この雨域が風と共にゆっくり移動して行くことになる。このため、約3〜5km程度離れた2地球局間の同時降雨減衰発生確率は十分低くなり、2地球局を約3〜5km程度離すことで、Sat−D方式のダイバーシティ効果を大幅に改善することが期待される。
As a countermeasure, various diversity methods are effective, but each has advantages and disadvantages. Among them, the Sat-D method is considered to be effective, but the conventional method receives signals from two satellites at two earth stations at the same point as shown in FIG. When the distance between the two satellites is narrow or the distance between the two satellites is narrow, there may be a case where a sufficient diversity effect cannot be obtained.
In order to solve this problem, the present invention implements the Sat-D scheme using a short-range earth station that is about 3 to 5 km away, which is a distance having a small rainfall correlation during heavy rain, and achieves sufficient diversity. An effect is obtained.
In general, the rain area when large rain attenuation occurs is cumulonimbus and the like. In many cases, the rain area is relatively narrow, about 3 to 5 km, and this rain area moves slowly with the wind. For this reason, the probability of simultaneous rain attenuation between two earth stations separated by about 3-5 km is sufficiently low, and the diversity effect of the Sat-D method is greatly improved by separating the two earth stations about 3-5 km. It is expected.

発明が解決する必要のある課題は、以下にまとめることが出来る。
(1)従来のSat−D方式のダイバーシティ効果の強化の課題
従来のSat−D方式は、図2に示されるように、同一の地点の2地球局で、2衛星21,22からの信号23,24を受信しており、雨域が広い場合や、2衛星の軌道間隔が狭い場合には、十分なダイバーシティ効果が得られない場合が考えられる。このため、さらに大きなダイバーシティ効果が得られる何らかの方法が期待される。
The problems that the invention needs to solve can be summarized as follows.
(1) Issues of enhancing the diversity effect of the conventional Sat-D method As shown in Fig. 2, the conventional Sat-D method uses two earth stations at the same point and includes two satellites 21,22. When the signals 23 and 24 are received and the rain region is wide or the orbit interval between the two satellites is narrow, there may be a case where a sufficient diversity effect cannot be obtained. For this reason, some method that can obtain a greater diversity effect is expected.

(2) SD方式でのエントランス線のコストアップの対策
従来のSD方式は、2地球局間の距離が大きいほどダイバーシティ効果が大きく、実用化されているサイトダイバーシティ方式の2地球局間の距離は、約100kmと大きい距離が使用されている。このような距離でのエントランス線のコストは,高価となり、稼働率は改善されるが、システムコスト比較で、他のシステムと経済比較を行うと不利になる場合が多い。
(2) Measures to increase the cost of the entrance line in the SD system The conventional SD system has a greater diversity effect as the distance between the two earth stations is larger, and the site diversity system 2 earth station that has been put into practical use. The distance between them is as large as about 100 km. The cost of the entrance line at such a distance is high and the operating rate is improved, but it is often disadvantageous when comparing the system cost with other systems.

上記の発明が解決しようとする課題に対する手段としては、以下を適用している。
(1)Sat−D方式のダイバーシティ効果の増強のために、地球局間の距離を離す方法
従来のSat−D方式では、同一の地点に2地球局を設置して、2衛星からの信号を受信しており、衛星分離角が小さい場合のサイトダイバーシティ効果に問題がある場合が発生することが考えられる。
この問題を解決するために、本発明では、大きな降雨減衰を発生するときの雨域の大きさに相当する3〜5kmだけ離して設置し、この間をエントランス線で接続する構成としておき、2衛星を受信することで、同時に2地球局が降雨減衰を蒙る確率が下がり、システムの稼働率を改善することが可能となる。
(2) SD方式でのエントランス線のコストアップの対策
従来のサイトダイバーシティ方式では、エントランス線が50km〜100kmと大きくなり、エントランス線コストが膨大となっていた。
本発明では、2地球局間の距離を約3〜5kmとしており、このエントランス線の経費は十分小さく抑えることが可能となる。この結果、他システムとのコスト比較にも有利となり十分ダイバーシティ効果が得られて、コストも安価なシステムの構築が可能となる。
一般に、雨域は、西から東に移動することを考え、2地球局は、東西に配置することで、南北方向に比べて、ダイバーシティ効果を大きくすることが可能となる。
As means for solving the problems to be solved by the above invention, the following is applied.
(1) Method of increasing the distance between earth stations in order to enhance the diversity effect of the Sat-D system In the conventional Sat-D system, two earth stations are installed at the same point, and two satellites are used. It is conceivable that there may be a problem with the site diversity effect when the signal from the satellite is received and the satellite separation angle is small.
In order to solve this problem, in the present invention, two satellites are provided with a configuration in which they are separated from each other by 3 to 5 km corresponding to the size of the rain area when large rain attenuation occurs and are connected by an entrance line. , The probability that two earth stations will suffer rain attenuation at the same time decreases, and it becomes possible to improve the operating rate of the system.
(2) Measures for increasing cost of entrance line in SD system In the conventional site diversity system, the entrance line is as large as 50 km to 100 km, and the entrance line cost is enormous.
In the present invention, the distance between the two earth stations is about 3 to 5 km, and the cost of the entrance line can be kept sufficiently small. As a result, it is advantageous for cost comparison with other systems, a sufficient diversity effect is obtained, and a system with low cost can be constructed.
In general, considering that the rain area moves from west to east, the two earth stations are arranged east and west, so that the diversity effect can be increased compared to the north-south direction.

(1)Ku帯、Ka帯などでの10GHzを越えた周波数帯では、降雨による信号減衰が大きく、このために、大きな降雨マージンを見込んだ回線設計を実施することで所要のシステム不稼働率(例えば、年間0.5%)を確保している。例えば、Ku帯では、14GHz帯で約10dB,12GHz帯で約6dB程度、Ka帯では、30GHz帯で約15dB,20GHz帯で約10dB程度で回線不稼働率0.5%/年(約40時間)が実現できる(地域、年によって若干異なる場合もある)。 この降雨マージンに対して、単純にアンテナ直径を大きくする、または、送信電力を増加するだけでなく、ダイバーシティ効果によるダイバーシティ利得で置き換えることで,小型地球局でも所要の回線稼働率を満足することが可能となる。これにより小型地球局が使用可能となることで、システムコストの低減が可能となる。   (1) In the frequency band exceeding 10 GHz in the Ku band, the Ka band, etc., the signal attenuation due to rain is large. For this reason, the required system downtime ( For example, 0.5% per year) is secured. For example, in the Ku band, about 10 dB in the 14 GHz band and about 6 dB in the 12 GHz band, and in the Ka band, about 15 dB in the 30 GHz band and about 10 dB in the 20 GHz band, and a line unavailability of 0.5% / year (about 40 hours). ) Can be realized (may vary slightly by region and year). For this rain margin, not only simply increasing the antenna diameter or increasing the transmission power, but also replacing it with a diversity gain due to the diversity effect, even a small earth station can satisfy the required line availability. It becomes possible. This makes it possible to use a small earth station, thereby reducing the system cost.

(2)本発明では、約3〜5kmの距離を2地球局間で取ることで、回線稼働率を向上しており、従来のSD方式のような長いエントランス線に比べて、エントランス線間の距離が短いために、エントランス線コストを大幅に減少できる。
(3)従来のSat−D方式では、2衛星間隔が十分大きくないと、十分な稼働率の改善が出来ない。本発明では、約3〜5kmの距離を2地球局間で取ることで、降雨減衰の2地球局間相関が小さくなるために、大きなダイバーシティ効果が得られることが期待される。
(4)従来のSat−D方式では、同一の地点の2地球局が使用されているが、もし、自然災害(火災、洪水、地震など)、人的災害(テロ、戦争など)が発生し、災害の被害を受けると、2地球局共にダウンし、回線が完全に断となる。一方、本発明のSat−D方式では、約3〜5kmの距離を2地球局間で取っているために、災害が発生しても、一方の地球局が被害を受けない確率が高く、通信システムの安全性管理においてのシステム信頼性を向上することが可能である。特に、大規模地震、大規模津波、大規模な国際テロなど、将来も被害を受ける確率の高い大災害に対して有効である。
(5)降雨減衰が発生し、Sat−D方式が作動するのは、年の約0.5%程度(余裕を見込んでも1.0%)であり、その他の時間は、降雨減衰はなく、回線品質は十分良好である。この時間以外の年間約99%程度の晴天時には、Sat−D方式の2地球局の独立に異なったチャンネルを送受信することが可能である。このことは、晴天時には2地球局で2チャネル分の通信を行うことが可能で、年間の約0.5%程度のみに、2地球局で1チャネル分の通信を行うことになる。このために、このSat−D方式は、運用できる通信チャネルの減少を年間の約0.5%程度の時間率と考えられ、回線の有効利用に与える影響は少ない。年の約0.5%を除く他の時間率は、2地球局で平常時の回線を伝送でき、システム的な回線増加が可能となる。
(2) In the present invention, the line operating rate is improved by taking a distance of about 3 to 5 km between the two earth stations. Compared to a long entrance line like the conventional SD system, the distance between the entrance lines is improved. Since the distance is short, the entrance line cost can be greatly reduced.
(3) In the conventional Sat-D system, if the interval between two satellites is not sufficiently large, sufficient operation rate cannot be improved. In the present invention, by taking a distance of about 3 to 5 km between the two earth stations, the correlation between the two earth stations of the rain attenuation becomes small, so that it is expected that a large diversity effect can be obtained.
(4) In the conventional Sat-D method, two earth stations at the same point are used, but if natural disasters (fire, flood, earthquake, etc.), human disasters (terrorism, war, etc.) occur When a disaster occurs, both the two earth stations go down and the line is completely disconnected. On the other hand, in the Sat-D system of the present invention, since a distance of about 3 to 5 km is taken between two earth stations, there is a high probability that one earth station will not be damaged even if a disaster occurs. It is possible to improve system reliability in system safety management. This is particularly effective for large-scale disasters that are likely to be damaged in the future, such as large-scale earthquakes, large-scale tsunamis, and large-scale international terrorism.
(5) Rain attenuation occurs and the Sat-D system is activated at about 0.5% of the year (1.0% even if margin is expected), and there is no rain attenuation at other times. The line quality is good enough. Other than this time, when the weather is about 99% per year, it is possible to transmit and receive different channels independently of the two earth stations of the Sat-D system. This means that two earth stations can perform communication for two channels in fine weather, and communication for one channel is performed by two earth stations only at about 0.5% of the year. For this reason, in the Sat-D system, it is considered that the reduction in the number of communication channels that can be operated is about 0.5% of the annual rate, and the influence on the effective use of the line is small. Other time rates, except about 0.5% of the year, can transmit normal lines with two earth stations, and increase the number of lines in the system.

従来のSD方式の構成のブロックダイアグラムを示す。The block diagram of the structure of the conventional SD system is shown. 従来のSat−D方式の構成のブロックダイアグラムを示す。The block diagram of the structure of the conventional Sat-D system is shown. 本発明の近距離の2地球局を使用したSat−D方式の構成のブロックダイアグラムを示す。The block diagram of the structure of the Sat-D system using two short-distance stations of this invention is shown. 本発明のSat−D方式の運用の詳細のフローチャートを示す。The flowchart of the detail of operation | movement of the Sat-D system of this invention is shown.

従来のSat−D方式では、同一の地点の2地球局が使用されているが、本発明では、2地球局を東西方向に、約3〜5km離して配置する構成としてSat−D方式による稼働率の改善を行い、晴天時で、降雨減衰が発生しない状態では、2地球局は独立に別の通信チャネルの送受信を行う。
図3で、降雨減衰35が発生し、2衛星31,32からの同一チャネルを2地球局36,37で受信し、もし、衛星31からの信号33が降雨35により減衰し、該地球局36で回線断に近い状態に達したときに、2地球局が切り替え器43で、信号強度の強い衛星32からの信号34への切り替えを行い、雨域の影響を受けない信号強度の強い地球局37のチャネルを採用し受信機44で信号を復調する。
雨域が移動して行き、地球局37の信号強度が弱くなったときに、もう一方の地球局36に切り替えて通信を継続するように制御する。
2地球局は東西方向に約3〜5km離れているために、2地球局の同時減衰の確率は、同一地球局の場合より低く、これにより回線稼働率の改善が可能となる。
雨域は、日本では、ほぼ東西に移動する場合がほとんどであり、2地球局の南北配置に比べて、同時に雨域が2地球局をカバーする確率は小さく、同時に回線断となる確率を小さく押さえることが可能である。
In the conventional Sat-D method, two earth stations at the same point are used. However, in the present invention, the operation of the Sat-D method is performed by arranging the two earth stations in the east-west direction at a distance of about 3 to 5 km. When the rate is improved and the rain is not attenuated in fine weather, the two earth stations independently transmit and receive another communication channel.
In FIG. 3, rain attenuation 35 occurs, and the same channel from the two satellites 31 and 32 is received by the two earth stations 36 and 37. If the signal 33 from the satellite 31 is attenuated by the rain 35, the earth station 36 When the state close to the line disconnection is reached, the 2 earth station switches to the signal 34 from the satellite 32 having a strong signal strength by the switch 43, and the earth station having a strong signal strength not affected by the rain zone. 37 channels are employed and the receiver 44 demodulates the signal.
When the rain zone moves and the signal strength of the earth station 37 becomes weak, control is performed to switch to the other earth station 36 and continue communication.
Since the two earth stations are about 3 to 5 km away from each other in the east-west direction, the probability of simultaneous attenuation of the two earth stations is lower than that of the same earth station, which makes it possible to improve the line operation rate.
In Japan, most of the rainy areas move almost east and west, and compared to the two earth stations located in the north-south direction, the probability that the rain area covers the two earth stations at the same time is small, and the probability that the line will be disconnected at the same time is small. It is possible to hold down.

従来のSat−D方式のダイバーシティ利得の向上、および、従来のSD方式でのエントランス線のコストアップの対策のためのブレークスルーが必要である。
本発明では、図3に示すように、2地球局36,37を東西方向に、約3〜5km離して設置し、2衛星31,32からの信号を送受信する構成とする。晴天時で、降雨減衰が発生しない状態では、該2地球局36,37は、独立に2衛星31,32を個別受信するために使用して、平常時の通信チャネル送受信を行う。
積乱雲などにより降雨減衰35が発生し、衛星31からの減衰した信号33が地球局36で受信され、レベル検出回路38で、このレベルが回線断に近い状態に達したことが検出されたと仮定する。このときに、通信チャネルを制限し、2衛星で1チャネル通信を行うSat−D方式のダイバーシティ通信モードに移行し、2衛星31,32からは、同じ通信チャネルの信号33,34が送信され、この信号を2地球局36,37で同時に受信する。
レベル検出器38で検出された信号レベルを、衛星32からの信号34が地球局37で受信され、レベル検出回路39で検出される信号と比較回路40で比較する。
レベル判定回路41により、衛星32から地球局37で受信された信号レベルが大きいことが判定されると、切り替え制御回路42を駆動し、切り替え器43が地球局37側に切り替えるように制御し、受信信号は受信機44で復調される。
2地球局36,37が東西方向に、約3〜5km離れているために、2地球局36,37が同時に降雨減衰35を受ける確率は小さい。回線断に接近する降雨減衰量に一方の地球局が達したときに、もう一方の地球局が送受信するモードに切り替える。
雨域35の影響を受けない信号強度の強い信号34が地球局37のチャネルで送受信を継続し、雨域35が移動して行き、信号強度が弱くなったことを確認したときに、もう一方の地球局36に切り替えて通信を継続するように制御する。
雨域35が両地球局の上空を通過して行き、降雨減衰量が小さくなり、回線を維持するのに十分の値のなったことが検出されたときに、Sat−D方式のダイバーシティ通信モード構成が解消され、各地球局が独自のチャネルを送受信する平常時モードに戻る。年間の約99%はこの平常時モードである。
A breakthrough is necessary to improve the diversity gain of the conventional Sat-D method and to prevent the cost of the entrance line in the conventional SD method.
In the present invention, as shown in FIG. 3, the two earth stations 36 and 37 are installed in the east-west direction at a distance of about 3 to 5 km to transmit and receive signals from the two satellites 31 and 32. In a state where rain attenuation does not occur in fine weather, the two earth stations 36 and 37 are used to independently receive the two satellites 31 and 32, and perform normal communication channel transmission and reception.
Assume that rain attenuation 35 occurs due to cumulonimbus or the like, and the attenuated signal 33 from the satellite 31 is received by the earth station 36, and the level detection circuit 38 detects that this level has reached a state close to a line disconnection. . At this time, the communication channel is limited, and the shift to the Sat-D diversity communication mode in which one satellite communication is performed with two satellites. Signals 33 and 34 of the same communication channel are transmitted from the two satellites 31 and 32. This signal is received simultaneously by the two earth stations 36 and 37.
The signal level detected by the level detector 38 is compared with the signal detected by the level detection circuit 39 by the comparison circuit 40 when the signal 34 from the satellite 32 is received by the earth station 37.
When the level determination circuit 41 determines that the signal level received by the earth station 37 from the satellite 32 is high, the switching control circuit 42 is driven and the switch 43 is controlled to switch to the earth station 37 side. The received signal is demodulated by the receiver 44.
Since the two earth stations 36 and 37 are separated by about 3 to 5 km in the east-west direction, the probability that the two earth stations 36 and 37 simultaneously receive the rain attenuation 35 is small. When one earth station reaches the rain attenuation approaching the line disconnection, it switches to a mode in which the other earth station transmits and receives.
When it is confirmed that the signal 34 having a strong signal strength that is not affected by the rain region 35 continues to be transmitted / received through the channel of the earth station 37 and the rain region 35 moves and the signal strength becomes weaker, the other signal is received. The control is performed so as to continue the communication by switching to the earth station 36.
When it is detected that the rain zone 35 has passed over both earth stations, the amount of rain attenuation has decreased, and has become a value sufficient to maintain the line, the Sat-D diversity communication mode The configuration is canceled and each earth station returns to the normal mode in which its own channel is transmitted and received. About 99% of the year is this normal mode.

図4は、本発明のSat−D方式運用の詳細のフローチャートを示す。ステップS1、S2で、衛星31,32からの信号強度が、あらかじめ決められた回線維持を満足するための閾値を割るかどうかが判定される。ステップS1、S2で、衛星31,32からの信号強度が、あらかじめ決められた回線維持を満足するための閾値を割らないときは、ステップS3、S4で、それぞれの地球局36,37で平常時通信を実施する。この時間率は、年間ほぼ99%である。
ステップS5、S6で、衛星31,32からの信号強度が、あらかじめ決められた回線維持を満足するための閾値を割ったときは、ステップS7で、衛星31からの信号強度の比較が実施される。もし、ステップS8で、衛星31からの信号強度が大きいときは、ステップS9で、地球局36でのダイバーシティ受信に切り替えられ、ステップS10で、受信機40で復調される。もし、ステップS11で、衛星31からの信号強度が小さいときは、ステップS12で、地球局37でのダイバーシティ受信に切り替えられ、ステップS13で、受信機44で復調される。
FIG. 4 shows a detailed flowchart of the operation of the Sat-D method of the present invention. In steps S1 and S2, it is determined whether the signal intensity from the satellites 31 and 32 divides a threshold value for satisfying a predetermined line maintenance. If the signal strength from the satellites 31 and 32 does not divide the threshold value for satisfying the predetermined line maintenance in steps S1 and S2, the earth stations 36 and 37 normally operate in steps S3 and S4. Conduct communication. This hour rate is approximately 99% per year.
In step S5 and S6, when the signal strength from the satellites 31 and 32 divides the threshold value for satisfying the predetermined line maintenance, the signal strength from the satellite 31 is compared in step S7. . If the signal intensity from the satellite 31 is high at step S8, the reception is switched to diversity reception at the earth station 36 at step S9, and demodulated by the receiver 40 at step S10. If the signal strength from the satellite 31 is small in step S11, the reception is switched to diversity reception in the earth station 37 in step S12, and demodulated by the receiver 44 in step S13.

(1)これまで説明したように、Ku帯、Ka帯などを使用する固定衛星通信方式での年間不稼働率を改善する方法として、従来のSat−D方式に比べて、改善効果が大きく(ダイバーシティ利得が大きく)、年間の稼働率改善による回線品質が向上可能である。
(2)大きなダイバーシティ利得が得られるために、ダイバーシティ用の地球局の諸パラメーター(アンテナ直径,送信出力など)への要求値が緩和され、これにより、超小型アンテナ、小電力の送信機出力などで運用可能となる。このために、システムコストが改善され、経済的で高性能なシステムが実現できる。
(3)エントランス線の長さは、約3〜5kmであるので、従来のSD方式の数10km〜100kmの長さの高価なエントランス線の経費負担と比べて、エントランス線を低コスト化できるために、総合的に経済的なシステム構成が可能となる。
(4)平常時には2地球局は、独立に回線設定を行って、平常の通信を行うために、年間のほとんどの時間率では、それぞれの地球局での最大伝送速度の通信が可能である。
(5)降雨時には、衛星31,32が同じ信号を送信し、信号強度の強い信号のみを採用することで、ダイバーシティ利得を獲得することになるが、この時間率は年間の約0.5%程度であり、総合的なシステム容量の減少に与える影響は非常に少ない。
(6)2地球局が約3〜5km離れて設置されているために、自然災害、人的災害により地球局に被害を受けても、残りのダイバーシティ地球局が同時に被害を受ける確率は小さくなり、システムの危機管理の観点から有利になる。
(1) As explained so far, as a method for improving the annual unavailability in the fixed satellite communication system using the Ku band, the Ka band, etc., the improvement effect is larger than the conventional Sat-D system ( Diversity gain is large), and line quality can be improved by improving the annual availability factor.
(2) Since a large diversity gain can be obtained, the required values for various parameters (antenna diameter, transmission output, etc.) of the earth station for diversity are relaxed, thereby enabling ultra-small antennas, low-power transmitter output, etc. It becomes possible to operate with. For this reason, the system cost is improved, and an economical and high-performance system can be realized.
(3) Since the length of the entrance line is about 3 to 5 km, the cost of the entrance line can be reduced compared to the cost burden of an expensive entrance line with a length of several tens to 100 km of the conventional SD system. In addition, a comprehensive economic system configuration is possible.
(4) Since the two earth stations perform normal communication by setting the line independently during normal times, communication at the maximum transmission rate at each earth station is possible at most time rates of the year.
(5) When it rains, the satellites 31 and 32 transmit the same signal, and adopt only the signal with strong signal strength to obtain diversity gain, but this time rate is about 0.5% of the year The impact on the overall system capacity reduction is very small.
(6) Since two earth stations are installed at a distance of about 3 to 5 km, even if the earth station is damaged by a natural disaster or human disaster, the probability that the remaining diversity earth stations will be damaged at the same time is reduced. It will be advantageous from the viewpoint of system crisis management.

1:衛星、2、3:地球局、4、5:衛星1からの信号、6:降雨減衰、7:切り替え器、8:受信機、21,22:衛星、23:衛星21からの信号、24:衛星22からの信号、25:降雨減衰、26、27:地球局、28:切り替え器、29:受信機、31,32:衛星、33:衛星31からの信号、34:衛星32からの信号、35:降雨減衰、36、37:地球局、38,39:レベル検出回路、40:比較回路、41:レベル判定回路、42:切り替え制御回路、43:切り替え器、44:受信機、 1: satellite 2, 3, earth station 4, 5: signal from satellite 1, 6: rain attenuation, 7: switch, 8: receiver, 21, 22: satellite, 23: signal from satellite 21, 24: Signal from satellite 22, 25: Rain attenuation, 26, 27: Earth station, 28: Switch, 29: Receiver, 31, 32: Satellite, 33: Signal from satellite 31, 34: Signal from satellite 32 Signal: 35: Rain attenuation, 36, 37: Earth station, 38, 39: Level detection circuit, 40: Comparison circuit, 41: Level determination circuit, 42: Switching control circuit, 43: Switch, 44: Receiver,

Claims (2)

降雨減衰の大きな周波数帯を使用する衛星通信方式において、第一、第二の衛星31,32からの同じ情報を含んだ信号を受信するために、同一場所ではなく、約3〜5km離れた地点に配置した地球局36,37を使用するように構成し、
降雨減衰35が地球局36の回線上で発生し、地球局36のレベル判定回路38での信号レベルが回線断に近い状態に達したことが検出された時に、他の地球局37のレベル判定回路39での信号レベルと比較回路40で比較し、レベル判定回路41でその信号レベルが回線断に近いことを判定し、切り替え制御回路42により切り替え器43を制御し、信号レベルの強い地球局37での信号を受信し、受信機44で復調するように構成することで通信を維持し、
降雨減衰35が移動して行き、地球局37のレベル判定回路39での信号レベルが回線断に近い状態に達したことが検出されたときに、上と同様の制御を行い、信号レベルの強い回線の信号を受信するように構成することを特徴とする近距離の2地球局を使用したサテライトダイバーティ方式、
In a satellite communication system that uses a frequency band with high rain attenuation, a point that is about 3 to 5 km away from the same location in order to receive signals containing the same information from the first and second satellites 31 and 32 Configured to use earth stations 36 and 37 arranged in
When the rain attenuation 35 is generated on the line of the earth station 36 and it is detected that the signal level in the level judgment circuit 38 of the earth station 36 has reached a state close to the line disconnection, the level judgment of the other earth station 37 is made. The signal level in the circuit 39 is compared with the comparison circuit 40, the level determination circuit 41 determines that the signal level is close to the line disconnection, the switching control circuit 42 controls the switch 43, and the earth station having a strong signal level 37 to maintain communication by receiving the signal at 37 and demodulating at receiver 44
When the rain attenuation 35 moves and it is detected that the signal level in the level determination circuit 39 of the earth station 37 has reached a state close to a line disconnection, the same control as above is performed, and the signal level is strong. A satellite diversity system using two short-distance earth stations characterized by receiving the signal of the line,
請求項1において、2地球局36,37を東西方向に、約3〜5km離して設置し、2衛星31,32からの信号を送受信する構成とし、ほぼ東西に移動する雨域により、2地球局36,37が同時に降雨減衰35を受ける確率が小さくなる構成としておき、回線断に近い降雨減衰量に一方の地球局が達したときに、もう一方の地球局が送受信を担当するモードに切り替え、回線稼働率を向上することを特徴とする近距離の2地球局を使用したサテライトダイバーティ方式。
In claim 1, the two earth stations 36 and 37 are installed in the east-west direction at a distance of about 3 to 5 km, and are configured to transmit and receive signals from the two satellites 31 and 32. The station 36, 37 is configured to reduce the probability of receiving the rain attenuation 35 at the same time, and when one earth station reaches the rain attenuation near the line disconnection, the other earth station is switched to the mode in charge of transmission / reception. Satellite diversity system using two short-distance earth stations characterized by improving the line utilization rate.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107076828A (en) * 2014-09-29 2017-08-18 意大利电信股份公司 Localization method and system for cordless communication network
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