JP2015084502A - Method for determining intermodulation product in satellite repeater of satellite communication, and carrier arrangement method - Google Patents
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Description
本発明は、静止軌道衛星を用いた衛星通信ネットワークにおける衛星中継器内の変調波(所謂キャリア)の配置アルゴリズム並びに増幅器の非直線歪みに係る技術分野に属する。 The present invention belongs to a technical field related to a placement algorithm of a modulated wave (so-called carrier) in a satellite repeater and a nonlinear distortion of an amplifier in a satellite communication network using geostationary orbit satellites.
多数の衛星通信地球局相互間を通信衛星を介して接続する方法として、周波数分割多元接続(Frequency Division Multiple Access; FDMA)方式が一般的に採用されている。この方式においては、同一衛星にアクセスする各地球局から送信された変調波(キャリア)が、当該衛星内の単一若しくは複数の中継器上に周波数分割で配置され、各受信地球局が自局宛の変調波を受信し、同時に当該局宛にキャリアを送信することで、双方向回線(チャンネル)を構成し、通常相互に一対のチャンネルが設定されて双方向通信が行われている。また一局からの送信キャリアを多数の局で同時に受信する、同報通信若しくは放送方式の通信も存在する。1:1の双方向通信の場合、チャンネルとキャリアの関係は、一キャリア当たり一チャンネルの場合はSCPC(Single Channel Per Carrier ) と呼ばれ、一対の変調波(キャリア)で一対のチャンネルを構成して通信が行われる。また、中・大型地球局間では、多数のチャンネルを多重化して一つのキャリアとして送信し、同じキャリアを複数の受信局が受信して自局宛のチャンネルだけを取り出す多重化方式も古くから採用されている。そして近年におけるFDMA通信方式における特長の一つは、これらのチャンネル、キャリアがデジタル化され、原信号もこれまでのアナログ電話チャンネルではなく、低速または高速のデータとして扱われることにより、一つの中継器内に様々なデータ速度を伝送するデータ速度に応じた異なった帯域幅のキャリアが混在するようなシステム(以下マルチキャリアシステム)が一般化したことである。 A frequency division multiple access (FDMA) system is generally employed as a method for connecting a large number of satellite communication earth stations through communication satellites. In this method, modulated waves (carriers) transmitted from each earth station accessing the same satellite are arranged on a single or plural repeaters in the satellite by frequency division, and each receiving earth station By receiving a modulated wave addressed to and transmitting a carrier addressed to the station at the same time, a bidirectional line (channel) is formed, and a pair of channels are normally set to each other to perform bidirectional communication. There is also broadcast communication or broadcast communication in which a transmission carrier from one station is received simultaneously by a number of stations. In the case of 1: 1 bidirectional communication, the relationship between channels and carriers is called SCPC (Single Channel Per Carrier) for one channel per carrier, and a pair of modulated waves (carriers) constitutes a pair of channels. Communication. In addition, between the middle and large earth stations, a multiplexing method has been adopted for a long time, where multiple channels are multiplexed and transmitted as one carrier, and the same carrier is received by multiple receiving stations and only the channel addressed to itself is extracted. Has been. One of the features of the recent FDMA communication system is that these channels and carriers are digitized, and the original signal is handled as low-speed or high-speed data instead of the conventional analog telephone channel. This is the generalization of a system in which carriers of different bandwidths corresponding to data rates for transmitting various data rates are mixed (hereinafter referred to as multi-carrier system).
図1に衛星中継器100の構成例を示す。通常、通信衛星の中継器は、低雑音受信周波数変換部(LNA-Receiver)101、I-MUX/BPF(入力分配器フィルター)102、送信器(TWTA)103、O-MUX(出力合成分配器)104等で構成されるが、多数のキャリアを一つの増幅器で共通増幅する場合、増幅器の非直線歪みにより相互変調と呼ばれる干渉波(以下、IM波)が多数発生する。衛星中継器においては最終の能動素子である送信機(TWTA)でこうした歪みによるIM波が発生する。これらのIM波のうち2波及び3波のキャリア同士の相互変調によるIM波のうち以下のIM波は、元のキャリアと同じ周波数帯に発生し、同帯域のキャリアに対する干渉波となるため問題となる。すなわち、各キャリアの周波数を例えばf1, f2, f3とするとき、f1キャリアとf2キャリア2波の相互変調の場合の2f1−f2及び2f2−f1に発生する2波のIM波、f1〜f3の3波の相互変調の場合にはf1+f2−f3、f2+f3−f1及びf3+f1−f2に発生する3波のIM波が元のキャリアと同じ周波数帯に発生するのでキャリアに対する干渉波となる。図2及び図3に2波及び3波の相互変調によって発生するこれらのIM波と元のキャリアとの周波数関係を、発生するIM波の電力の元のキャリア電力との関係を含めて示す(実際の送受信キャリアは変調波なので帯域幅を有するがこの図はキャリアの電力を線スペクトルで表し、中心周波数に電力が集中している形で示している)。これらのIM波はTWTAの非直線歪みの3次の成分によって発生するものであり、もっと高次の成分に依るIM波も存在するが、実際には既述の3次の成分が支配的なので、以下、既述の2波、3波の組合せによる3次のIM波について説明する。この発生するIM波のレベルを求める方法は、実際に増幅器に2波又は3波のキャリアを入力し、その出力のスペクトルを測定することで得られるが、机上でシミュレーションによって求める場合には、増幅器の振幅、位相の入出力特性をベッセル関数などの級数展開によって数式で表し、2波又は3波のキャリアの和を入力し、計算結果の出力波成分から該当するIM波成分のレベルを計算する方法などによる。一つの中継器の周波数帯域内に多数のキャリアを配置する場合には、多数のキャリアの全ての2波及び3波の組合せでそれぞれ2波、3波のIM波が発生し、1つの中継器周波数帯域内に配置されるキャリア数が多くなればなるほど組合せの数は指数関数的に増え、中継器帯域内に発生するIM波の数も増える。従って異なった2波、3は波の組合せで同一周波数に発生するIM波も多くなりIM波の重なりが発生する。
SCPC方式における顕著な特長は、多数のキャリアを等間隔配置した場合に、この2波または3波の組み合わせで発生するIM波の多くは、配置されているキャリア若しくは配置可能な周波数が一致し、その周波数のキャリアに対する干渉波になることであり、既述の通り、キャリア数が増えれば、同一周波数に発生するIM波が多数重なって加算されて干渉波のレベルが更に高くなることである。例えば10波のキャリアを等間隔に配置した場合、その5又は6番目のキャリアの周波数に発生する3波の組合せによるIM波の重なりは26波になり、20波のキャリアによって10又は11番目のキャリアの周波数に発生するIM波の重なりは126波に達する。従って同時に多数波を配置するシステムでは、このIM波の重なりによる干渉の増加が問題となってきた。
FIG. 1 shows a configuration example of the satellite repeater 100. Usually, a communication satellite repeater includes a low noise reception frequency converter (LNA-Receiver) 101, an I-MUX / BPF (input distributor filter) 102, a transmitter (TWTA) 103, an O-MUX (output combiner / distributor). ) 104 and the like, but when a large number of carriers are commonly amplified by one amplifier, a large number of interference waves (hereinafter referred to as IM waves) called intermodulation are generated due to nonlinear distortion of the amplifier. In a satellite repeater, an IM wave due to such distortion is generated in a transmitter (TWTA) which is the final active element. Of these IM waves, the following IM waves are generated in the same frequency band as the original carrier among the IM waves due to the intermodulation of 2 and 3 carriers, and this is an interference wave for carriers in the same band. It becomes. That is, when the frequencies of the respective carriers are, for example, f 1 , f 2 , and f 3 , they are generated in 2f 1 −f 2 and 2f 2 −f 1 in the case of intermodulation of two waves of f 1 carrier and f 2 carrier 2 IM wave wave, f 1 in the case of three waves of intermodulation ~f 3 is f 1 + f 2 -f 3, f 2 + f 3 -f 1 and f 3 + f 1 generated -f 2 3 waves IM Since the wave is generated in the same frequency band as the original carrier, it becomes an interference wave for the carrier. 2 and 3 show the frequency relationship between these IM waves generated by the two-wave and three-wave intermodulation and the original carrier, including the relationship with the original carrier power of the generated IM wave power ( The actual transmission / reception carrier has a bandwidth because it is a modulated wave, but this figure shows the power of the carrier as a line spectrum, with the power concentrated at the center frequency). These IM waves are generated by the third-order component of TWTA nonlinear distortion, and there are IM waves that depend on higher-order components, but in reality the third-order component described above is dominant. Hereinafter, the third-order IM wave by the combination of the above-described two waves and three waves will be described. The method for obtaining the level of the generated IM wave can be obtained by actually inputting a two-wave or three-wave carrier to the amplifier and measuring the spectrum of the output. The amplitude and phase input / output characteristics are expressed by a mathematical expression by series expansion such as a Bessel function, and the sum of two or three wave carriers is input, and the level of the corresponding IM wave component is calculated from the output wave component of the calculation result. It depends on the method. When a large number of carriers are arranged within the frequency band of one repeater, 2 and 3 IM waves are generated by the combination of all 2 waves and 3 waves of the multiple carriers, respectively. As the number of carriers arranged in the frequency band increases, the number of combinations increases exponentially, and the number of IM waves generated in the repeater band also increases. Therefore, the IM waves generated at the same frequency by combining the two different waves 3 and 3 increase, and the IM waves overlap.
A remarkable feature of the SCPC method is that when a large number of carriers are arranged at equal intervals, most of the IM waves generated by the combination of these two waves or three waves have the same carrier frequency or frequency that can be arranged, As described above, when the number of carriers increases, a large number of IM waves generated at the same frequency are added and added to further increase the level of the interference wave. For example, when 10-wave carriers are arranged at equal intervals, the overlap of IM waves due to the combination of 3 waves generated at the frequency of the 5th or 6th carrier is 26 waves, and the 10th or 11th wave by the 20 wave carrier The overlap of IM waves generated at the carrier frequency reaches 126 waves. Therefore, in a system in which multiple waves are simultaneously arranged, an increase in interference due to the overlap of IM waves has been a problem.
そこでキャリアの配置法等が研究され、その結果、例えば発生するIM波が元の配置キャリアと重ならないキャリアの配置法として、Bubcock配列(非特許文献1)がある。この方法は、干渉波が元の配置キャリアのいずれとも重ならないため干渉のない配置法として有効であるが、キャリア数が増えるにつれて必要な全体の帯域幅が急激に増加し、数十以上のキャリア配置が必要な場合には、全キャリアの帯域幅の和に対して数百倍以上の割当帯域幅が必要となり現実的ではない。次に、IM波が元の配置キャリアのいずれかと重なること並びにIM波同士の重なりをある程度許容するとして、その重なりの数の最小化を目指す準最適配置法として「Deletion-Insertion Method」と呼ばれる方法(非特許文献2)がある。この方法は、初期配置のキャリアに対し、各キャリア毎にキャリア周波数に重なるIM波の数とその分布(IMの重なりの分布)を計算し、最も多い重なり数になる周波数とその重なり数を求め、次に端から順に1波ずつキャリアを除去してみて、除去したときの条件で同様の計算を順次行うものである。そして除去前に最も重なりの多かった周波数の重なりの数に対して最大の重なりの数が最も少なくなる除去キャリアを抽出してその除去配置位置とする(ここまで除去操作)。次に配置可能な空き周波数に除去したキャリアを挿入し、同様にIM波の重なりの分布を計算する。この再配置を順次行って、最大のIM波の重なりの数が最も少ない挿入周波数スロットを選定する(ここまで挿入操作)。ここまでを1サイクルとして、結果のキャリア配置を新たな配置として除去-挿入操作を繰り返す。そして除去キャリアと挿入キャリアの周波数が一致するまで繰り返し、一致した状態を準最適解としている。この方法はSCPCシステムにおいては有効である。図4にこの場合の再配置による改善の効果の例を示す。図4には、(a)、(b)、(c)とスロット数を増やして再配置することによってIM変調積の重なり数をほぼ均等に分散させられたことが示されている。 Therefore, carrier arrangement methods and the like have been studied. As a result, for example, there is a Bubcock arrangement (Non-patent Document 1) as a carrier arrangement method in which the generated IM wave does not overlap with the original arrangement carrier. This method is effective as an arrangement method without interference because the interference wave does not overlap with any of the original arrangement carriers. However, as the number of carriers increases, the total bandwidth required increases rapidly, and several tens or more carriers are obtained. When the arrangement is necessary, an allocated bandwidth of several hundred times or more with respect to the sum of the bandwidths of all carriers is required, which is not realistic. Next, a method called “Deletion-Insertion Method” is a sub-optimal placement method aiming at minimizing the number of overlaps, assuming that an IM wave overlaps with any of the original placement carriers and that the IM waves overlap each other to some extent. (Non-Patent Document 2). This method calculates the number of IM waves overlapping with the carrier frequency for each carrier and the distribution (IM overlap distribution) for each carrier, and finds the frequency with the largest number of overlaps and the number of overlaps. Next, the carrier is removed one by one from the end in order, and the same calculation is sequentially performed under the conditions at the time of removal. Then, a removal carrier having the smallest number of overlaps with respect to the number of frequency overlaps with the largest number of overlaps before extraction is extracted and set as the removal arrangement position (so far, the removal operation). Next, the removed carrier is inserted into the vacant frequency that can be arranged, and the distribution of the IM wave overlap is calculated in the same manner. This rearrangement is sequentially performed to select an insertion frequency slot with the smallest number of overlapping IM waves (insertion operation so far). Up to this point, the removal-insertion operation is repeated with the resulting carrier arrangement as a new arrangement. And it repeats until the frequency of a removal carrier and an insertion carrier corresponds, and the state in which it matched is made into the suboptimal solution. This method is effective in the SCPC system. FIG. 4 shows an example of the effect of improvement by rearrangement in this case. FIG. 4 shows that (a), (b), and (c) and the number of slots are increased and rearranged, so that the number of IM modulation product overlaps can be distributed almost evenly.
しかしながら、この「Deletion-Insertion Method」は、SCPCシステムのように総てのキャリアが同一の帯域幅、基本的に同一のレベルで、そのキャリアの割当をキャリアの割当帯域幅を単位として行う場合には、各2波、各3波の組合せで発生する個々のIM波のレベルは2波の組合せによるものと3波の組合せに依るものでは異なるが、それぞれでは同じレベルである。従って、各キャリアの周波数に発生するIM波の重なり数がそのまま干渉波レベルに比例するので、各キャリア周波数におけるIM波の2波によるものと3波に依るもののそれぞれの重なり数をカウントして一方に重みをつけ、最悪の重なり数が最小となる場合を計算すればよかった。しかし既述のように、帯域幅の異なるキャリアが多数存在するなど、近年のマルチキャリアシステムのように帯域幅やレベルのキャリアのパラメータが均一でない場合には、元のキャリアの帯域幅やレベルによって発生する個々のIM波のレベルや帯域幅が異なるので、各キャリア周波数に発生するIM波の重なりの数を求めるだけではIM波による干渉レベルの評価は出来ず、またレベル差や帯域幅を算入できず、「Deletion-Insertion Method」を実用的に適用できないという問題があった。更にIM波は、一般に元のキャリアより帯域的な広がりを持つことから、広帯域キャリアと狭帯域キャリアが混在する場合には、IM波の一部の帯域しかキャリアとの重なりがない場合など、キャリアやIM波の電力密度分布を求めて計算する必要のある場合にも適用出来ないという問題点もあった。 However, this “Deletion-Insertion Method” is used when all carriers are allocated at the same bandwidth, basically at the same level as in the SCPC system, and the carriers are allocated in units of the allocated bandwidth of the carrier. The levels of individual IM waves generated by the combination of 2 waves and 3 waves are different depending on the combination of 2 waves and the combination of 3 waves, but are the same level in each. Therefore, since the number of overlaps of IM waves generated at the frequency of each carrier is directly proportional to the interference wave level, the number of overlaps between the two waves of IM waves at each carrier frequency and those due to three waves are counted. Should be weighted to calculate the case where the worst number of overlaps is minimized. However, as described above, when there are many carriers with different bandwidths and the carrier parameters of the bandwidth and level are not uniform as in recent multi-carrier systems, it depends on the bandwidth and level of the original carrier. Since the level and bandwidth of each generated IM wave are different, it is not possible to evaluate the interference level due to the IM wave simply by calculating the number of overlapping IM waves generated at each carrier frequency, and the level difference and bandwidth are included. There was a problem that “Deletion-Insertion Method” could not be applied practically. Furthermore, since the IM wave generally has a wider band than the original carrier, when a wide band carrier and a narrow band carrier are mixed, the carrier may be used when only a part of the band of the IM wave overlaps with the carrier. In addition, there is a problem that it cannot be applied even when it is necessary to obtain and calculate the power density distribution of the IM wave.
本発明は上述の問題を解決し、IM波の周波数的な広がりを考慮した正確な干渉レベルを計算する方法を提供し、さらに正確な干渉レベルに基づいて干渉を低減するようなキャリア配置法を提供するものである。本発明はこのような課題を、電子計算機を用いる以下の手段によって解決したものである。この方法の特長は、まず中継器帯域内を最小キャリア帯域幅若しくは最小割当周波数ステップ幅に相当する周波数スロット(以下スロット)に分割し、各IM波の電力をこのスロット帯域幅単位に分割して、スロット帯域幅を単位とする電力密度分布として求めることにより、多数の異なった帯域幅、異なった電力のキャリアを含む与えられたキャリア配置において、同中継器内に発生する各IM波を、スロット帯域幅を単位帯域幅とするIM波のレベル分布として求め、さらに、IM波の重なり分も、中継器帯域内のIM波に対して同じスロット帯域幅単位で重なっているIM波の電力を加算することにより、そのキャリア配置における中継器帯域幅全体の加算されたIM波のレベル分布を、スロット帯域幅を単位として求めることが出来るようにしたものである。そして更に、各キャリア毎に自己のキャリア帯域幅に属する各スロットの加算されたIM波のレベルを更に加算して、各キャリアのIM波による干渉レベルである、自己のキャリア帯域幅内の全てのIM波の加算レベルを求め、当該キャリアとの電力比であるC/IM値を求めることを可能にしたものである。本発明は、中継器帯域幅内のあるキャリア配置に対して、各キャリア毎のC/IM値を正確に求めることにより、新たなキャリアを配置する場合に、最も適切な挿入すべき空きスロットを計算により求めたり、更に全キャリアについて求めたそれぞれのC/IM値を比較し、最悪のC/IM値となるキャリアを抽出することでマルチキャリアの場合における「Deletion-Insertion Method」を適用して、最適な再配置を可能としたものである。 The present invention solves the above-mentioned problems, provides a method for calculating an accurate interference level considering the frequency spread of the IM wave, and further provides a carrier arrangement method for reducing interference based on the accurate interference level. It is to provide. The present invention solves such a problem by the following means using an electronic computer. The feature of this method is that the repeater band is first divided into frequency slots (hereinafter referred to as slots) corresponding to the minimum carrier bandwidth or the minimum assigned frequency step width, and the power of each IM wave is divided into the slot bandwidth units. By obtaining a power density distribution in units of slot bandwidth, each IM wave generated in the repeater in a given carrier arrangement including a number of different bandwidths and carriers of different power Obtained as a level distribution of IM waves with bandwidth as unit bandwidth, and for the overlap of IM waves, add the power of IM waves overlapping in the same slot bandwidth unit to the IM waves in the repeater band By doing so, the level distribution of the added IM wave over the entire repeater bandwidth in the carrier arrangement can be obtained in units of the slot bandwidth. It is obtained by way. Further, for each carrier, the level of the added IM wave of each slot belonging to its own carrier bandwidth is further added to obtain an interference level due to the IM wave of each carrier. An addition level of the IM wave is obtained, and a C / IM value that is a power ratio with the carrier can be obtained. The present invention accurately determines the C / IM value for each carrier with respect to a certain carrier arrangement within the repeater bandwidth, thereby determining the most suitable empty slot to be inserted when arranging a new carrier. By applying the “Deletion-Insertion Method” in the case of multi-carrier by extracting the carrier that has the worst C / IM value by comparing each C / IM value obtained for all carriers by calculation. , Which enables optimal relocation.
本発明のアルゴリズムを適用することにより、周波数上の広がりを有する分布するIMのレベルを、周波数スロット幅を基準として、スロット幅を単位としたIMの電力密度分布として計算することが出来、各キャリアの帯域幅に属するスロットのIMレベルを加算して、キャリアレベルとの比を求めることで、各キャリア毎のC/IM値を正確に計算することが出来る、これらによって、干渉を正確に評価することが出来る。
またこうして求めたC/IM値を元にした配置乃至再配置アルゴリズムにより、中継器全体で最悪(最小)のC/IM値を最大化する再配置等を行うことが出来、このことにより、これまでに比べ1つの中継器内に実際に配置出来るキャリアの数、即ち全帯域幅を大幅に増やすことが出来、中継器利用帯域の効率化を図ることが出来る。
By applying the algorithm of the present invention, it is possible to calculate a distributed IM level having a spread in frequency as a power density distribution of IM in units of slot width with reference to the frequency slot width. By adding the IM levels of the slots belonging to the bandwidth of and calculating the ratio with the carrier level, the C / IM value for each carrier can be accurately calculated, thereby accurately evaluating the interference I can do it.
In addition, with the placement or rearrangement algorithm based on the C / IM value thus obtained, the rearrangement that maximizes the worst (minimum) C / IM value can be performed in the entire repeater. Compared to the above, the number of carriers that can actually be arranged in one repeater, that is, the total bandwidth can be greatly increased, and the efficiency of the use bandwidth of the repeater can be improved.
本発明の一形態としてのキャリアの再配置法は、初期キャリア配置から順次キャリアを1波ずつ除去キャリアとして除去したとした場合に残る他の全てのキャリアのC/IM値を計算し、一つの除去キャリアに対して、残る他の全てのキャリアのうちの最小のC/IM値を求め、除去キャリアを順次変えていった場合の最小のC/IM値が最大となる除去キャリアを抽出する。次にその除去キャリアを順次空きスロットに挿入して同様に全てのキャリアのC/IM値を計算し、同じく最小のC/IM値が最大となるような空きスロットにその除去キャリアを挿入した場合を新たな配置とする。そして再び除去シーケンスに戻って演算を繰り返すことで、最小のC/IM値を示すキャリアのC/IM値が最大となるような最適配置を求めるという方法により、これまで出来なかった帯域幅、電力の異なったキャリアが含まれる場合の最適配置を可能とした。以下、具体的計算手順について説明する。尚、同じく「Deletion-Insertion Method」と呼んでいるが、先に述べた方法は、同じ周波数に重なるIM波の数をカウントし、その重なりの数が最小になるアルゴリズムであるのに対し、本方法は各IM波の電力密度とその分布を計算し、各キャリアの帯域内に分布する総てのIM波の電力加算を行うことで、該当するキャリアの帯域内におけるC/IM値を正確に求め、C/IM値の最小値(最悪値)が最大になる配置を求めるアルゴリズムである点で、目的と方法において異なったアルゴリズムといえる。
またあるキャリア配置で運用されている場合に新たなキャリアを配置する場合には、新たなキャリアを挿入可能な空きスロットに挿入してみて、その各の場合のIM波のレベル分布と各キャリア毎のC/IM値を同様に計算し、最小のC/IM値を示すキャリアのC/IM値が最大の場合の挿入スロットを求めることによって最適配置が得られる。
The carrier rearrangement method according to one aspect of the present invention calculates the C / IM values of all the remaining carriers when the carrier is sequentially removed from the initial carrier arrangement as a removed carrier one wave at a time. For the removed carrier, the minimum C / IM value of all the remaining carriers is obtained, and the removed carrier having the largest minimum C / IM value when the removed carrier is sequentially changed is extracted. Next, when the removed carrier is sequentially inserted into an empty slot, the C / IM values of all carriers are calculated in the same manner, and the removed carrier is inserted into an empty slot where the minimum C / IM value is maximized. Is a new arrangement. Then, by returning to the removal sequence again and repeating the operation, the bandwidth and power that have not been achieved so far can be obtained by a method of obtaining an optimal arrangement that maximizes the C / IM value of the carrier that exhibits the minimum C / IM value. The optimal arrangement is possible when different carriers are included. Hereinafter, a specific calculation procedure will be described. Although it is also called “Deletion-Insertion Method”, the method described above counts the number of IM waves that overlap the same frequency, and this algorithm minimizes the number of overlaps. The method calculates the power density and distribution of each IM wave and sums the power of all IM waves distributed within the band of each carrier to accurately determine the C / IM value within the band of the corresponding carrier. It can be said that the algorithm is different in purpose and method in that it is an algorithm for obtaining an arrangement in which the minimum value (worst value) of C / IM values is maximized.
In addition, when a new carrier is arranged when operating with a certain carrier arrangement, the new carrier is inserted into an available slot, and the IM wave level distribution and each carrier in each case are inserted. The C / IM value is calculated in the same manner, and the optimum placement is obtained by obtaining the insertion slot when the C / IM value of the carrier showing the minimum C / IM value is the maximum.
以下、図5の動作フロー図を参照し、具体的な計算方法を説明する。2波または3波キャリアの相互変調積により発生し問題となるIM波は、既述のように元のキャリアの周波数をf1, f2, f3とするとき2波のキャリア間で生じる(2×f1-f2)および(2×f2-f1)の2周波数に発生するIM波と3波のキャリア間で生じる、(f1+f2-f3), (f2+f3-f1), (f3+f1-f2)の3周波数に発生する2種類のIM波である。このIM波は、正確には、中継器周波数帯域幅の下限周波数をfl, 上限周波数をfh, 中継器帯域幅をfbw(=fh-fl)とするとき、fl−fbw 〜fh+fbwの間の周波数帯域内に発生する。従って全キャリアの2波の組み合わせと3波の組み合わせの全てのうち、基本的に中継器周波数帯域内に発生するIM波について考えればよいが、IM波の中心周波数が中継器周波数帯域外に発生する場合でも、電力密度分布の裾野が中継器帯域内に及ぶ場合もあるので、実際には中継器帯域幅の外側に発生するIM波についても近傍については計算に取り入れる必要がある。 Hereinafter, a specific calculation method will be described with reference to the operation flow diagram of FIG. The IM wave, which is a problem caused by the intermodulation product of two or three wave carriers, is generated between the two wave carriers when the original carrier frequencies are f 1 , f 2 , and f 3 as described above ( 2 × f 1 -f 2 ) and (2 × f 2 -f 1 ), and (f 1 + f 2 -f 3 ), (f 2 + These are two types of IM waves generated at three frequencies, f 3 -f 1 ) and (f 3 + f 1 -f 2 ). To be precise, this IM wave is expressed as f l −f when the lower limit frequency of the repeater frequency bandwidth is f l , the upper limit frequency is f h , and the repeater bandwidth is f bw (= f h −f l ). It occurs in the frequency band between bw and f h + f bw . Therefore, it is only necessary to consider the IM wave generated in the repeater frequency band among all the combinations of 2 waves and 3 waves of all carriers, but the center frequency of the IM wave is generated outside the repeater frequency band. Even in this case, since the base of the power density distribution may extend within the repeater band, the IM wave generated outside the repeater bandwidth actually needs to be included in the calculation.
手順としては、まず中継器の周波数帯域を最小のキャリア周波数帯域若しくは割当最小周波数ステップの帯域幅のスロットに分割して、中継器周波数帯域端から番号を付与する。そして各キャリアの周波数と帯域幅をその中心周波数に相当するスロット番号と帯域幅に相当するスロットの数で表わすことによって定義する。次に、端から順に2波及び3波の組み合わせを順次抽出し、それぞれの場合のIM波の生じる中心のスロット番号を求める。このIM波の中心スロットは、既述の発生するIM波周波数の式において周波数(f1〜fn)をスロットの番号に置き換えることにより計算する。次に各IM波の分布する帯域内の各スロットについて各スロット毎のレベル(電力)を後述する方法によって計算する。具体的には、行列を使用した表計算として、横軸に周波数スロットの列を並べた時、1行をキャリア2波又は3波の組み合わせの一組として、その組み合わせで発生するIM波の分布をその行の該当スロットの列のレベルとして求める(ステップS101)。2波及び3波の組み合わせの数は、キャリア数がnのときnC2+nC3 で計算出来、例えばn が100であれば980,100の組み合わせの数となる。従ってこの組み合わせの数の行数と必要なスロット数の列数の表計算を行う必要がある。総ての行(組み合わせ)についての各列(各スロット)毎のIM波のレベルを計算した後、各列毎に全行の加算を行い、各スロットのトータルのIM波のレベルを求める(ステップS102)。その分布が中継器帯域内全体のIM波のレベル分布になる。このように表計算で計算を行うと、あるキャリアを削除したり挿入したりしたときに、それによって影響を受ける行だけを再計算した後に、各列毎に加算を行うことによって、少ない計算量で全体のIM波のレベル分布の再計算を行うことができるという効果が得られる。
尚この計算は、表計算を行わずに、各組合せのIM波の各スロットのレベルを計算する度に各スロットのレベルを順次加算して行って各スロット毎に累積値を求める方法によっても達成できる。
As a procedure, first, the frequency band of the repeater is divided into slots having the minimum carrier frequency band or the bandwidth of the assigned minimum frequency step, and numbers are assigned from the end of the repeater frequency band. The frequency and bandwidth of each carrier are defined by representing the slot number corresponding to the center frequency and the number of slots corresponding to the bandwidth. Next, a combination of 2 waves and 3 waves is sequentially extracted from the end, and the center slot number where the IM wave is generated in each case is obtained. The center slot of this IM wave is calculated by replacing the frequency (f 1 to f n ) with the slot number in the formula for the generated IM wave frequency. Next, for each slot in the band in which each IM wave is distributed, the level (power) for each slot is calculated by the method described later. Specifically, as a table calculation using a matrix, when rows of frequency slots are arranged on the horizontal axis, one row is a combination of two or three carrier waves, and the distribution of IM waves generated by that combination Is obtained as the column level of the corresponding slot in the row (step S101). The number of combinations of 2 waves and 3 waves can be calculated by nC 2 + nC 3 when the number of carriers is n. For example, if n is 100, the number of combinations is 980,100. Therefore, it is necessary to perform a table calculation of the number of rows of the number of combinations and the number of columns of the required number of slots. After calculating the IM wave level for each column (each slot) for all rows (combinations), all rows are added for each column to obtain the total IM wave level for each slot (step S102). The distribution becomes the level distribution of IM waves in the entire repeater band. When performing calculations in this way, when a certain carrier is deleted or inserted, only the affected rows are recalculated, and then the addition is performed for each column. Thus, it is possible to recalculate the level distribution of the entire IM wave.
This calculation is also achieved by a method in which the cumulative value is obtained for each slot by sequentially adding the level of each slot each time the level of each slot of the IM wave of each combination is calculated without performing a table calculation. it can.
2波又は3波の組み合わせによる個別のIM波の電力(レベル)は、本発明による次の方法で計算する。まず衛星中継器の送信機のIM特性は、同送信機の入出力特性を横軸、縦軸をそれぞれdBWで表したdBリニアのグラフで表した時、横軸の入力レベルに相当する等レベル2波のキャリアを入力したとき、2波キャリアの周波数間隔離れた両キャリアの外側に発生する2波のIM波(2f1-f2及び2f2-f1)の出力レベルを、その入力レベルに相当するIM波レベルとしてプロットする。この場合、小信号においては、IMレベルは送信機の入出力特性の主として3次の歪みに依存することから、基本的に入力レベルの3乗に比例し、dBリニアのグラフでは勾配3の直線の特性を示す。送信機の入出力特性とIMレベル特性の様子を図6に示す(このようなデータは通常送信機の基本特性としてメーカから提供される)。次に、この小信号におけるIMレベル特性を勾配3で延長した直線(小入力信号レベル時のIM波レベルが入力信号レベルの3乗に比例する特性を表わす)と、一方で送信機の小信号における入出力特性をそのまま延長した勾配1の直線(出力レベルが飽和していない小入力信号レベル時の入出力特性が大入力信号時まで続くと仮定した理想入出力特性を表わす)との交差点(図6の3次IM交差点)における出力レベルと、その時の入力信号レベルにおける送信機の飽和出力レベルとの差をD(dB)とする。そうすると、ある小信号における、等レベル2波の各キャリアの送信機出力レベルと送信機飽和出力レベルとの差をB(dB)とすると、このグラフに基づく幾何の計算から、任意の等レベル2波の1波当たりのレベルと同レベルに対する等レベル2波IM波とのレベル比IMR(dB)は2(B+D)として求められる。次に、2波のキャリアのレベルが異なった場合のIMRについては、2波の中心周波数をf1,f2、各レベルに相当するBの値をB1,B2とする時、周波数2f1-f2に発生するB1に対するIMR;IMR12は2(B1+D)−(B1−B2)=B1+B2+2Dで表され、周波数2f2-f1に発生するB2に対するIMR;IMR21は2(B2+D)−(B2−B1)=B1+B2+2Dで表される。(これは等レベル2波IMから一方のキャリアレベルが変動した場合、例えばf1のレベルが変動した場合、2f1-f2のレベルは変動値(dB)の2倍で変動し、2f2-f1のレベルは変動値(dB)と同レベルで変動することによる)。しかしこれらの値は、それぞれB1及びB2に対する相対値なので、直接比較する為にそれぞれのIMレベルを送信機の飽和出力レベルPos(dBW)に対する相対値で表示すると以下で表される。
IMR12= Pos−B1−(B1+B2+2D)=Pos−2B1−B2−2D
IMR21= Pos−B2−(B1+B2+2D)=Pos−2B2−B1−2D
The power (level) of individual IM waves by the combination of 2 waves or 3 waves is calculated by the following method according to the present invention. First, the IM characteristics of the transmitter of the satellite repeater are equal levels corresponding to the input level on the horizontal axis when the input / output characteristics of the transmitter are expressed in dB linear graphs with the horizontal axis and the vertical axis in dBW. When two-wave carriers are input, the output level of the two IM waves (2f 1 -f 2 and 2f 2 -f 1 ) generated outside both carriers separated by the frequency interval of the two-wave carriers is expressed as the input level. Is plotted as the IM wave level corresponding to. In this case, for small signals, the IM level depends mainly on the third-order distortion of the input / output characteristics of the transmitter, so it is basically proportional to the cube of the input level. The characteristics of FIG. 6 shows the input / output characteristics and IM level characteristics of the transmitter (such data is usually provided by the manufacturer as basic characteristics of the transmitter). Next, a straight line obtained by extending the IM level characteristic in this small signal with a gradient 3 (representing a characteristic in which the IM wave level at the time of the small input signal level is proportional to the cube of the input signal level), on the other hand, An intersection with the straight line of slope 1 (which represents the ideal input / output characteristics assuming that the input / output characteristics at the time of a small input signal level where the output level is not saturated continues until the time of a large input signal) The difference between the output level at the third IM intersection in FIG. 6 and the saturation output level of the transmitter at the input signal level at that time is defined as D (dB). Then, if the difference between the transmitter output level and the transmitter saturation output level of each carrier of equal level 2 waves in a small signal is B (dB), the geometrical calculation based on this graph shows that any equal level 2 The level ratio IMR (dB) between the level per wave and the equal level two IM waves for the same level is obtained as 2 (B + D). Next, for IMR when the levels of the two-wave carriers are different, when the center frequency of the two waves is f 1 and f 2 , and the value of B corresponding to each level is B 1 and B 2 , the frequency 2f IMR for B1 occurring at 1 -f 2 ; IMR 12 is expressed as 2 (B 1 + D) − (B 1 −B 2 ) = B 1 + B 2 + 2D and occurs at frequency 2f 2 -f 1 IMR for B2; IMR 21 is represented by 2 (B 2 + D) − (B 2 −B 1 ) = B 1 + B 2 + 2D. (This means that if one carrier level fluctuates from the equi-level two-wave IM, for example, if the f 1 level fluctuates, the 2f 1 -f 2 level fluctuates by twice the fluctuation value (dB), and 2f 2 The level of -f 1 fluctuates at the same level as the fluctuation value (dB)). However, these values are relative values to B 1 and B 2 , respectively. Therefore, for direct comparison, each IM level is expressed as a relative value with respect to the saturation output level P os (dBW) of the transmitter.
IMR 12 = P os −B 1 − (B 1 + B 2 + 2D) = P os −2B 1 −B 2 −2D
IMR 21 = P os −B 2 − (B 1 + B 2 + 2D) = P os −2B 2 −B 1 −2D
そこで衛星中継器の送信機の飽和出力電力をPos(dBW)(=10log(pos(W)))とし、各キャリアの出力レベルをそのキャリアの衛星中継器の送信機の出力での電力のPosに対する相対電力比(マイナスのdB値)で定義する。即ちposをPosの真数値(W)とし、piをスロットiのキャリアの中継器出力における電力(真数値:W)としたとき、キャリアの相対レベルPiをPi(dB)=10log(pi/pos) と定義する。そして更にスロットj, kのキャリアの相対レベルを各Pj,Pkとした時、PiとPjによってスロット(2i−j)に発生する2波によるIM波の相対レベルをdB値でIij、スロット(2j−i)に発生するIM波の相対レベルを同Ijiとし、Pi,Pj,Pkの3波によって、各スロット(i+j−k)、(k+i−j)、(j+k−i)を中心として発生するIM波の相対レベルをPosに対する相対値として同じくdB値でIijk、Ikij、Ijkiとするとき、Dを用いて、Iij=2Pi+Pj−2D、 Iji=2Pj+Pi−2D、 Iijk=Ikij=Ijki= Pi+Pj+Pk−2D+6 としていずれもPosに対する相対値として求められる。尚IijをIM波の電力(絶対値)の真数値iijで表すと、Iij=10log(pos/iij)の関係になる。他のIMレベルも同様である。このように表すことによる利点は、各IM波のレベルがこのような単純な式で計算出来ることの他に、各キャリアレベルや各IM波のレベルがいずれも全てPosに対する相対値として一義的に比較出来ること、IM波の重なりなどによる加算値を求める場合に、個別のPosに対する相対値を真数に変換し加算した後、再び常用対数の10倍に変換すれば加算値を再びPosに対する相対値(dB値)で表すことが出来て、全体としての計算を単純化し、繰り返し演算における計算速度を速めることが出来る点にある。
尚ここで得られた値は、各キャリアのレベルに対応して、各組み合わせで発生する個別のIM波のトータルのレベルである。この関係を図2及び図3に示す。図2及び図3は、本来は周波数の広がりを持つ元のキャリアと発生するIM波をその電力が中心周波数に集中した形で線スペクトルで表し、各々の周波数(=スロット番号)関係とレベルの関係を表したものである。図2は2波によるIM波、図3は3波によるIM波の場合を表わしている。
Therefore, let the saturation output power of the transmitter of the satellite repeater be P os (dBW) (= 10log (p os (W))), and the output level of each carrier is the power at the output of the satellite repeater of that carrier. Is defined as the relative power ratio (minus dB value) to Pos. That is, when p os is the exact value (W) of P os and p i is the power (true value: W) at the repeater output of the carrier in slot i, the relative level P i of the carrier is P i (dB) = It is defined as 10log (p i / p os ). And further slot j, each P j the relative level of the carrier of k, when the P k, I the relative levels of IM wave by two waves generated by P i and P j in slot (2i-j) in dB ij and the relative level of the IM wave generated in the slot (2j−i) is the same I ji, and each of the slots (i + j− k ), (k + i−j), ( k ) by three waves P i , P j , and P k When the relative level of the IM wave generated around j + k−i) is the same relative value to P os in terms of dB and I ijk , I kij , I jki , D is used and I ij = 2Pi + Pj−2D, I ji = 2P j + P i -2D , both the I ijk = I kij = I jki = P i + P j + P k -2D + 6 obtained as a relative value with respect to P os. When I ij is expressed by the true value i ij of the power (absolute value) of the IM wave, the relationship is I ij = 10 log (p os / i ij ). The same applies to other IM levels. Advantage by this way represents the uniquely in addition the level of each IM wave can be calculated in such a simple formula, as a relative value for all levels both P os of the carrier level and the IM wave When calculating the addition value due to the overlap of IM waves, etc., the relative value for each P os is converted to a true number and added, and then converted again to 10 times the common logarithm, the added value is again P It can be expressed as a relative value (dB value) to os, which simplifies the calculation as a whole and speeds up the calculation speed in repetitive calculations.
The value obtained here is the total level of individual IM waves generated in each combination corresponding to the level of each carrier. This relationship is shown in FIGS. 2 and 3 show the original carrier with originally spread frequency and the generated IM wave as a line spectrum with the power concentrated on the center frequency, and the relationship between each frequency (= slot number) and level It represents a relationship. FIG. 2 shows a case of two IM waves, and FIG. 3 shows a case of three IM waves.
次に各IM波の分布(周波数的な広がり)を以下の方法で求める。今日、衛星通信で用いられるデジタルキャリアは、変調方式として主にPSK(位相シフトキーイング)やAPSK(振幅位相変調)が用いられ、波形整形のためロールオフフィルタが用いられている。これはシンボル周波数幅を等価雑音帯域としてルートコサインロールオフ特性で濾波するもので、正規分布とは言い難いが、このロールオフ特性同士のキャリアで生じるIM波は正規分布とみなせることが分かっている。そこでキャリアの電力密度分布を等価な正規分布の標準偏差で定義すれば、例えば、pi,pj,pkの各キャリアの電力密度分布の等価な正規分布の標準偏差をσi,σj,σk とする時、IM波は正規分布し、それらの標準偏差は2波によるIM波の場合夫々キャリアの標準偏差またはその2倍の自乗との和の平方根として
3波によるIM波の場合、各キャリア標準偏差の自乗和の平方根として
と計算できる。
そこで、各IM波の電力分布はトータルレベルが前記iij, iijk等で、標準偏差が各
等の正規分布とすることができ、各スロットのレベルは、スロット幅で正規化された電力密度として、同正規分布に相当する累積分布関数としての誤差関数を用いて計算される。この様子を図7に2波IMの場合で示す。
尚、ロールオフ特性のキャリアの等価な正規分布の標準偏差は、ロールオフ率とシンボル周波数が分かっている場合には、コサインロールオフのスペクトルの電力と正規分布のスペクトルの電力が等しいと置き、コサインロールオフキャリアシンボルレートで正規化した標準偏差をσ0としたとき、以下の式から計算求める。
式1において
は相補誤差関数、αはコサインロールオフスペクトルのロールオフ率である。キャリアのロールオフ率に対して、ロールオフ特性におけるスペクトラム分布と、同帯域・同レベルのキャリアが正規分布とした場合の標準偏差をキャリアのスペクトル分布の標準偏差とすると好適である。本発明では、周波数帯域幅をスロット帯域幅で除したスロット数で表現しているため、ここで求めたシンボルレートで正規化された標準偏差にシンボルレートを乗じ、更にスロット帯域幅で除した値がスロット数で表した標準偏差となる。
Next, the distribution (frequency spread) of each IM wave is obtained by the following method. Today, digital carriers used in satellite communications mainly use PSK (phase shift keying) and APSK (amplitude phase modulation) as modulation schemes, and roll-off filters for waveform shaping. This filter uses the root cosine roll-off characteristic with the symbol frequency width as the equivalent noise band, and it is difficult to say that it is a normal distribution, but it is known that the IM wave generated in the carriers of the roll-off characteristics can be regarded as a normal distribution. . Therefore, if the carrier power density distribution is defined by the standard deviation of the equivalent normal distribution, for example, the standard deviation of the equivalent normal distribution of the power density distribution of each carrier of p i , p j , p k is expressed as σ i , σ j , Σ k , the IM waves are normally distributed, and their standard deviation is the square root of the sum of the standard deviation of the carrier or the square of twice that in the case of the IM wave with two waves, respectively.
In the case of three IM waves, the square root of the sum of squares of each carrier standard deviation
Can be calculated.
Therefore, the power distribution of each IM wave has a total level of i ij , i ijk, etc. and a standard deviation of each
The level of each slot is calculated by using an error function as a cumulative distribution function corresponding to the normal distribution as the power density normalized by the slot width. This state is shown in FIG. 7 in the case of two-wave IM.
In addition, the standard deviation of the equivalent normal distribution of the carrier of the roll-off characteristic is assumed that the power of the spectrum of the cosine roll-off spectrum and the spectrum of the normal distribution is equal when the roll-off rate and the symbol frequency are known, When the standard deviation normalized by the cosine roll-off carrier symbol rate is σ 0 , it is calculated from the following equation.
In Equation 1
Is the complementary error function, and α is the roll-off rate of the cosine roll-off spectrum. For the carrier roll-off rate, it is preferable that the standard deviation of the spectrum distribution in the roll-off characteristics and the standard deviation when the carrier of the same band and the same level is a normal distribution is the standard deviation of the carrier spectrum distribution. In the present invention, since the frequency bandwidth is expressed by the number of slots divided by the slot bandwidth, a value obtained by multiplying the standard deviation normalized by the symbol rate obtained here by the symbol rate and further dividing by the slot bandwidth. Is the standard deviation expressed in slots.
またキャリアのロールオフ率とシンボルレートが分かっていない場合には、キャリアの帯域幅は、通常、割当帯域として電波法上、電波型式で表される必要帯域幅に基づいている。必要帯域幅は通常占有帯域幅(99%エネルギーを含む帯域幅)の1.1〜1.2倍程度で定められることが一般的なことから、これから逆算で求めることが可能である。即ち、正規分布とした場合の標準偏差の±2.6倍(2.6σ)の帯域内の電力値はほぼ99%の値であり、これが占有帯域幅に相当すると考えれば、等価な標準偏差は一義的に定まることになる。具体的には、キャリアの占有帯域幅を、電波法上、電波型式で表される必要帯域幅を1から1.2の間の数値を除した値とし、この占有帯域幅を5から6の範囲(±2.5倍から±3倍の範囲)の所定の定数で除した値をキャリアのスペクトル分布の標準偏差とすると好適である。各キャリアの標準偏差が求まれば、IM波の標準偏差は前述の方法で求める。 When the roll-off rate and symbol rate of the carrier are not known, the carrier bandwidth is usually based on the required bandwidth represented by the radio wave type in the Radio Law as the allocated band. Since the required bandwidth is generally determined to be about 1.1 to 1.2 times the normal occupied bandwidth (bandwidth including 99% energy), it can be obtained by back calculation. That is, the power value in the band of ± 2.6 times (2.6σ) of the standard deviation in the case of normal distribution is almost 99%, and if this is considered to correspond to the occupied bandwidth, the equivalent standard deviation is unambiguous. Will be determined. Specifically, the occupied bandwidth of the carrier is set to a value obtained by dividing the necessary bandwidth represented by the radio wave type in the Radio Law by a value between 1 and 1.2, and this occupied bandwidth is set to 5 to 6. A value obtained by dividing a range (range of ± 2.5 times to ± 3 times) by a predetermined constant is preferably used as the standard deviation of the carrier spectrum distribution. Once the standard deviation of each carrier is obtained, the standard deviation of the IM wave is obtained by the method described above.
以下、前記によって求めたIM波の標準偏差に基づき、IM波の各スロットに分布するレベルの計算について具体的に説明する。正規分布するIM波のレベルは、
を、周波数
を分布の中心とし、標準偏差が
基準レベルPos(pos(W))に対するIM波の電力密度分布のスペクトラムとして、確率密度関数(PDF)を用いて次式で表される。
ここにρiはIM波についての標準偏差を表している(ここでは、キャリア自身の分布についての標準偏差をσで表し、IM波の分布についての標準偏差をρで表している)。
この確率密度関数の各スロット毎の積分値が各スロットに分割されたIM波レベルとなり、以下の式で計算される。
ここで、
は該当するスロット番号である。この式を変数変換を行って相補誤差関数
で表すと以下の式で表される。
この式を使って
を分布の中心とするIM波の各スロット毎に分布するレベルを計算することができる。尚ここでは便宜上
を用いて表しているが、実際にはその周波数に相当するスロット番号を用いて計算を行うことが出来る。IM波のスペクトルは厳密には
を中心に±∞の範囲にわたり分布するが、中心から±3ρ以上離れた周波数領域での分布の合計量は全体の0.27% (≒−26dB) 以下である。そこで、計算量を削減するために中心から3ρ以上離れたスロットのレベルは無視して計算を行っても問題はない。
ここで求めた
の値は、累積全積分値を1とした1スロット当たりの相対積分値であるので、この値に既述の個別のIM波のトータルレベル(衛星中継器の送信機の飽和出力電力に対する相対値)の真数値を乗ずることにより、当該スロットのレベルを衛星中継器の送信機の飽和出力電力に対する相対値として求めるものである。
The calculation of the level distributed in each slot of the IM wave will be specifically described below based on the standard deviation of the IM wave obtained as described above. The level of the IM wave with normal distribution is
The frequency
Is the center of the distribution and the standard deviation is
The spectrum of the power density distribution of the IM wave with respect to the reference level P os (p os (W)) is expressed by the following equation using a probability density function (PDF).
Here, ρ i represents the standard deviation for the IM wave (here, σ represents the standard deviation for the distribution of the carrier itself, and ρ represents the standard deviation for the distribution of the IM wave).
The integrated value for each slot of this probability density function becomes the IM wave level divided into each slot, and is calculated by the following equation.
here,
Is the corresponding slot number. Perform a variable transformation on this equation to obtain the complementary error function
Is represented by the following formula.
Using this formula
Can be calculated for each slot of the IM wave with the center of distribution. Here for convenience
In practice, the calculation can be performed using the slot number corresponding to the frequency. Strictly speaking, the spectrum of IM waves
Is distributed over the range of ± ∞, but the total amount of distribution in the frequency region more than ± 3ρ away from the center is 0.27% (≈−26dB) or less of the total. Therefore, in order to reduce the amount of calculation, there is no problem even if the calculation is performed while ignoring the level of the slot 3ρ or more away from the center.
Calculated here
The value of is a relative integral value per slot with the accumulated total integral value being 1. Therefore, the total level of the individual IM wave described above (the relative value with respect to the saturated output power of the transmitter of the satellite repeater) ) Is multiplied by the true value to obtain the level of the slot as a relative value to the saturation output power of the transmitter of the satellite repeater.
以上のようにして、キャリアの2波及び3波の各組み合わせ毎の2波及び3波の個別のIM波毎に各スロット単位でIM波のレベル分布を求められる。そして全キャリアの2波及び3波の組合せ毎の各IM波毎に同一スロット内のIM波のレベルを順次電力加算して累積すれば、各スロットのトータルのIM波レベルを求めることが出来、中継器全体のIM波のレベル分布が得られる。ここでいう電力加算は基本的に衛星中継器の飽和出力レベルを基準(真数で1とした)にした相対値であるが、加算はその相対値であるデシベルの値を真数に変換して真数の加算をすることで、各スロット毎の加算レベルが得られる。本発明による、各キャリアのレベルPi等を衛星中継器の飽和電力に対する比である相対値で表し、更にIM波のトータルレベルIij等も同じく衛星中継器の飽和電力に対する相対値で表示する利点は、このように各dB値をそのまま真数に変換して加算し、加算した後再びdB値に変換して表せば加算値の相対値がdB値で得られ、計算を簡易に出来る点にある。こうして、各スロット毎の累計値(真数)に対し、各キャリアに属するスロットの加算値を更に加算した後dBで表わし、当該キャリアのレベル(例えばPidB)から差し引き、キャリアのレベルと、IMレベルの加算値との比、C/IM値(dB)を求める(ステップS103)。このようにして求めた各キャリアのC/IM値は、キャリアのレベルについてはその割り当て帯域内の全電力であり、IMレベルについては、分布する各IM波をそれぞれスロット単位で、各スロット毎に分解して電力レベルを求め、各スロットに属する全IM波の電力レベルをそれぞれ累計値として求め、更に当該キャリアの割り当て帯域に属する全てのスロットの電力レベルを加算しているので、IM波のレベルの重なりを含む分布に基づく正確なC/IM値である。このようにして、現在のキャリア配置におけるC/IM値を正確に求めることによって、干渉の程度を評価することができる。
全キャリアについてC/IM値を計算すると、その配置での最小のC/IM値を示すキャリアとそのC/IM値も容易に特定することが出来る。
As described above, the level distribution of the IM wave can be obtained for each slot for each of the 2 and 3 individual IM waves for each combination of the 2 waves and 3 waves of the carrier. Then, if the IM wave level in the same slot is sequentially added and accumulated for each IM wave for every combination of 2 waves and 3 waves of all carriers, the total IM wave level of each slot can be obtained, The IM wave level distribution of the entire repeater is obtained. The power addition here is basically a relative value based on the saturation output level of the satellite repeater as a reference (with a true value of 1), but the addition converts the decibel value that is the relative value into a true number. By adding the true number, the addition level for each slot can be obtained. According to the present invention, the level P i of each carrier is expressed as a relative value that is a ratio to the saturation power of the satellite repeater, and the total level I ij of the IM wave is also displayed as a relative value with respect to the saturation power of the satellite repeater. The advantage is that each dB value is converted to a true number as it is, added, then converted to a dB value again, and the relative value of the added value can be obtained in dB, simplifying the calculation. It is in. Thus, with respect to the cumulative value of each slot (true number), expressed in dB after adding the addition value of the slot belonging to each carrier further subtracted from the level of the carrier (e.g. P i dB), the level of the carrier, The ratio of the added value of the IM level and the C / IM value (dB) are obtained (step S103). The C / IM value of each carrier obtained in this way is the total power within the allocated band for the carrier level, and for the IM level, each IM wave distributed is in slot units and is assigned to each slot. The power level is obtained by decomposition, the power levels of all IM waves belonging to each slot are obtained as a cumulative value, and the power levels of all slots belonging to the assigned band of the carrier are added. It is an accurate C / IM value based on the distribution including the overlap of. In this way, the degree of interference can be evaluated by accurately obtaining the C / IM value in the current carrier arrangement.
When the C / IM value is calculated for all carriers, the carrier showing the minimum C / IM value in the arrangement and the C / IM value can be easily identified.
以上で一定の配置における各キャリアのC/IM値が正確に求まったので、次にキャリアの配置の最適化の手順について説明する。
再配置、最適化の方法は基本的に、上記の方法で得ることができる各キャリア毎のC/IM値を用いて、既述の「Deletion-Insertion Method」に類似の方法を実施するものである。即ち初期配置において、各キャリア毎のC/IM値を計算し、最悪のC/IM値を示すキャリアとそのC/IM値を求め、次に各キャリアを端から順に1波ずつ除去して、除去した状態の各キャリアのC/IM値を計算する。そして各配置において最小(最悪)のC/IM値を示したキャリアのC/IM値が最大となる配置のキャリアを選び、それを除去キャリア(最小C/IM値最大化除去キャリア)とする(ステップS151)。次に除去したキャリアを、順次、他のキャリアの周波数が割り当てられておらず除去キャリアに割り当てられた帯域幅を挿入可能である空きスロットに挿入し、同じく各配置毎に全キャリアのC/IM値を計算し、最小の値を示すC/IM値(挿入後最小C/IM値)が最大となる挿入スロット(最小C/IM値最大化挿入スロット)を選び、これを挿入スロットとして1回目の再配置とする(ステップS152)。C/IM値で評価される干渉が許容範囲であるかどうかを判断し、許容範囲でない場合はステップS151に戻って同じプロセスを再び繰り返し、許容範囲である場合は計算を終了する(ステップS153)。通常は、除去キャリアと挿入スロットが一致する場合に最適化されたと判断し、干渉が許容範囲になったものとする。このように、除去キャリアと挿入スロットが一致した場合にその初期配置における最適再配置となる。また繰り返し演算の回数が多くなり、なかなか収束しない場合を考慮して、最小のC/IM値が設定した所定の値となった場合を最終配置とする方法、また設定した一定の繰り返し演算回数で収束する方法、これらの組合せも可能である。
Now that the C / IM values of each carrier in a fixed arrangement have been accurately determined, the procedure for optimizing the carrier arrangement will be described next.
The rearrangement and optimization method is basically a method similar to the aforementioned “Deletion-Insertion Method”, using the C / IM value for each carrier that can be obtained by the above method. is there. That is, in the initial arrangement, the C / IM value for each carrier is calculated, the carrier showing the worst C / IM value and its C / IM value are obtained, and then each carrier is removed one by one in order from the end, The C / IM value of each carrier in the removed state is calculated. Then, a carrier having an arrangement in which the C / IM value of the carrier having the minimum (worst) C / IM value in each arrangement is maximized is selected and set as a removal carrier (minimum C / IM value maximized removal carrier) ( Step S151). Next, the removed carriers are sequentially inserted into empty slots into which the bandwidths assigned to the removed carriers can be inserted without the frequency of other carriers being assigned, and the C / IM of all carriers is also set for each arrangement. Value is calculated, the insertion slot (minimum C / IM value maximization insertion slot) in which the C / IM value indicating the minimum value (minimum C / IM value after insertion) is maximized is selected, and this is used as the insertion slot for the first time. (Step S152). It is determined whether or not the interference evaluated by the C / IM value is within the allowable range. If the interference is not within the allowable range, the process returns to step S151 and the same process is repeated again. If the interference is within the allowable range, the calculation ends (step S153). . Usually, it is determined that the removal carrier and the insertion slot have been optimized, and interference is within an allowable range. As described above, when the removed carrier and the insertion slot coincide with each other, the optimum rearrangement in the initial arrangement is performed. In addition, considering the case where the number of iterations increases and does not converge easily, a method in which the final arrangement is performed when the minimum C / IM value becomes a predetermined value set, or a fixed number of iterations set Methods of convergence and combinations of these are also possible.
また本発明による再配置の他の形態としては、一定数のキャリアがある配置にて運用されている場合において、更にあるキャリアを追加する場合において、新たなキャリアを順次空きスロットに挿入して、各配置における全キャリアのC/IM値を計算し、同じく最小のC/IM値が最大となる配置を求めてその配置を追加キャリアの配置とすることもできる。 Further, as another form of relocation according to the present invention, when a certain number of carriers are operated in an arrangement, when adding a certain carrier, new carriers are sequentially inserted into empty slots, It is also possible to calculate the C / IM values of all the carriers in each arrangement, find the arrangement where the minimum C / IM value is maximized, and set the arrangement as the arrangement of additional carriers.
図8に本IM計算方法と本再配置アルゴリズムを実際に計算機ソフトウエアとして実現し、実際のキャリアの配置例に適用してC/IM値が改善された様子をグラフに示す。このように本発明のアルゴリズムによる再配置を繰り返すことにより、キャリアのC/IM値を改善出来ることが確認された。 FIG. 8 is a graph showing how the IM calculation method and the reallocation algorithm are actually realized as computer software and applied to an actual carrier arrangement example to improve the C / IM value. Thus, it was confirmed that the C / IM value of the carrier can be improved by repeating the rearrangement by the algorithm of the present invention.
上述の実施形態によるIMレベルやC/IM値の計算方法やキャリア再配置方法は、衛星事業者、若しくは衛星通信ネットワーク事業者が、衛星ネットワーク内の一つの衛星中継器を共有する各地球局の各にキャリアの帯域幅と周波数の割当を決定する為のツールとして使用するためのソフトウエアとして実施することが可能である。また、C/IM値の計算方法やキャリア再配置方法を実施するソフトウエアをモジュールとして要求回線割当(DAMA)装置に組み込んで、回線の自動割当に使用することも可能である。 The IM level, C / IM value calculation method and carrier relocation method according to the above-described embodiment are the same for each earth station where a satellite operator or a satellite communication network operator shares one satellite repeater in the satellite network. It can be implemented as software for use as a tool for determining the allocation of carrier bandwidth and frequency to each. It is also possible to incorporate software for executing a C / IM value calculation method and a carrier relocation method as a module in a required line assignment (DAMA) device and use it for automatic line assignment.
本発明は、ソフトウエアとして実現し、具体的にIM干渉のレベル計算、再配置による最適化に使用できる。このように、本発明は衛星通信分野におけるネットワーク制御に有効に利用できる。 The present invention can be realized as software and specifically used for optimization by IM interference level calculation and rearrangement. Thus, the present invention can be effectively used for network control in the satellite communication field.
100 衛星中継器
101 低雑音受信周波数変換部(LNA-Receiver)
102 I-MUX/BPF(入力分配器フィルター)
103 送信器(TWTA)
104 O-MUX(出力合成分配器)
100 Satellite repeater 101 Low noise reception frequency converter (LNA-Receiver)
102 I-MUX / BPF (input distributor filter)
103 Transmitter (TWTA)
104 O-MUX (output combiner / distributor)
Claims (14)
前記複数のキャリアの内のいずれか3つのキャリアの中心周波数をfi,fj,fkとし、衛星中継器の送信機の飽和出力電力をPos(dBW) (=10log(pos(W)))とし、各キャリアの前記衛星中継器の送信機における出力電力をそれぞれpi(W),pj(W),pk(W)とするとき、前記各キャリアの相対出力レベルをPi(dB),Pj(dB),Pk(dB)としてそれぞれPi(=10log(pi/pos)dB),Pj(=10log(pj/pos)dB),Pk(=10log(pk/pos)dB)とし、中心周波数fi,fjの2波のキャリアによって各中心周波数(2fi−fj)及び中心周波数(2fj−fi)に発生するIM波の相対レベルをそれぞれIij及びIjiとし、中心周波数fi,fj,fkの3波のキャリアによって各中心周波数(fi+fj−fk)、中心周波数(fk+fi−fj)、中心周波数(fj+fk−fi)に発生するdB値で表したIM波のレベルをそれぞれIijk,Ikij,Ijkiとした場合に、前記衛星中継器の送信機の入力信号レベル−出力信号レベル特性(入出力特性)において、出力レベルが飽和していない小入力信号レベル時の入出力特性が大入力信号時まで続くと仮定した理想入出力特性において、入力レベルが等しい2波キャリアによる入力信号レベル対IM波レベル特性が、小入力信号レベル時のIM波レベルが入力信号レベルの3乗に比例する特性と仮定した場合における、前記理想入出力特性の前記出力信号レベルが前記IM波レベルと等しくなる時の入力信号レベルにおける、前記理想入出力特性の前記出力信号レベルと実際の衛星中継器の送信機の飽和信号出力レベルの差をD(dB)として、IM波の相対レベルをIij=2Pi+Pj−2D,Iji=2Pj+Pi−2D,Iijk=Ikij=Ijki=Pi+Pj+Pk−2D+6 として求めることを、前記中継器内の全キャリアの2波及び3波のそれぞれすべての組み合わせに対して実行することにより、すべてのIM波レベルを求めるステップと、
前記各IM波のレベルの分布を前記中継器の周波数帯域を各キャリアに対する最小割当帯域幅以下の所定帯域幅で分割してその帯域幅を1スロット幅とし、中継器帯域の端から順にスロット番号を付与したスロットとした場合に、前記IM波レベルの各スロット毎の合計値を求めるステップとを有する、中継器全体のIM波のレベル分布を求める方法。 When relaying a plurality of modulated carriers by a frequency division multiple access method in a satellite repeater equipped in the communication satellite in a satellite communication system that performs communication between a plurality of earth stations via a communication satellite A method for obtaining a level of an IM wave that is an interference wave generated by intermodulation between carriers,
The center frequency of any three of the plurality of carriers is set to f i , f j , f k, and the saturation output power of the transmitter of the satellite repeater is P os (dBW) (= 10 log (p os (W ))), And the output power of each carrier at the transmitter of the satellite repeater is p i (W), p j (W), p k (W), respectively, the relative output level of each carrier is P i (dB), P j (dB), and P k (dB) are P i (= 10 log (p i / p os ) dB), P j (= 10 log (p j / p os ) dB), P k, respectively. (= 10 log (p k / p os ) dB), and generated at each center frequency (2f i −f j ) and center frequency (2f j −f i ) by two-wave carriers of center frequencies f i and f j. The relative levels of the IM waves are I ij and I ji , respectively, and the center frequencies f i , f j , f It is expressed in dB values generated at each center frequency (f i + f j −f k ), center frequency (f k + f i −f j ), and center frequency (f j + f k −f i ) by three carriers of k. When the IM wave levels are I ijk , I kij , and I jki , the output level is not saturated in the input signal level-output signal level characteristics (input / output characteristics) of the transmitter of the satellite repeater. In the ideal input / output characteristics assuming that the input / output characteristics at the time of the small input signal level continue until the time of the large input signal, the input signal level vs. the IM wave level characteristic by the two-wave carrier having the same input level is the IM at the time of the small input signal level. The ideal input at the input signal level when the output signal level of the ideal input / output characteristic is equal to the IM wave level, assuming that the wave level is proportional to the cube of the input signal level. The difference between the output signal level of the output characteristic and the saturation signal output level of the actual transmitter of the satellite repeater is D (dB), and the relative level of the IM wave is I ij = 2P i + P j −2D, I ji = 2P J + P i −2D, I ijk = I kij = I jki = P i + P j + P k −2D + 6 is obtained for all combinations of 2 waves and 3 waves of all carriers in the repeater. To obtain all IM wave levels,
The distribution of the level of each IM wave is divided by a predetermined bandwidth equal to or less than the minimum allocated bandwidth for each carrier to divide the frequency band of the repeater into one slot width, and the slot numbers in order from the end of the repeater band And obtaining the total value for each slot of the IM wave level when the slot is assigned, the method for obtaining the IM wave level distribution of the entire repeater.
各キャリアの中心周波数が属するスロットのスロット番号をそのキャリアの番号とし、前記キャリアが一定のスペクトル分布を有する強度を有するものとし、前記キャリアの前記スペクトル分布の周波数で表した標準偏差を前記スロットの帯域幅で割った値をスロット数で表した標準偏差とし、スロット番号j,k,lに相当する前記キャリアのスロット数で表した標準偏差をそれぞれσj,σk,σlとした場合に、スロット番号i,jの2波のキャリアによって発生し、スロット番号(2j−k)及び(2k−j)を帯域の中心とする各IM波のスロット数で表した標準偏差をρjk,ρkjとする時、
とし、スロット番号j,k,lの3波のキャリアによって発生し、スロット番号(j+k−l),(j−k+l)及び(−j+k+l)を中心とする3波の各IM波のスロット数で表した標準偏差
とし、fiをスロット番号iを中心スロットとするIM波のスロット番号、ρi をそのIM波のスロット数で表した標準偏差とする時、そのIM波の電力密度分布を確率密度関数
で表して、スロット番号
のスロット幅内のIM波のレベルの積分値を
として、前記電力密度分布に対応する累積分布関数としての相補誤差関数を用いて計算し、この値に前記すべてのIM波レベルを求めるステップで求めた対応するIM波の相対レベルを真数値で表した値を乗じて該当するスロットの衛星中継器の送信機の飽和レベルに対する相対値としてそのスロットのIM波レベルを求めることを前記中継器内の全キャリアの2波及び3波のそれぞれすべての組み合わせの各IM波に対して実行する請求項1に記載の方法。 The step of obtaining a total value for each slot of the IM wave level includes:
The slot number of the slot to which the center frequency of each carrier belongs is the number of that carrier, the carrier has an intensity having a certain spectral distribution, and the standard deviation represented by the frequency of the spectral distribution of the carrier is the slot number. When the value divided by the bandwidth is the standard deviation expressed by the number of slots, and the standard deviation expressed by the number of slots of the carrier corresponding to the slot numbers j, k, and l is σ j , σ k , and σ l , respectively. The standard deviation represented by the number of slots of each IM wave generated by the two-wave carriers of slot numbers i and j and having slot numbers (2j−k) and (2k−j) as the center of the band is represented by ρ jk , ρ When kj
Generated by three-wave carriers of slot numbers j, k, and l, and the number of slots of each IM wave of three waves centering on slot numbers (j + k−l), (j−k + l) and (−j + k + l) Expressed standard deviation
Where f i is the slot number of an IM wave with slot number i as the central slot, and ρ i is the standard deviation expressed by the number of slots of the IM wave, the power density distribution of the IM wave is a probability density function
And the slot number
The integrated value of the level of the IM wave within the slot width of
Is calculated by using a complementary error function as a cumulative distribution function corresponding to the power density distribution, and the relative level of the corresponding IM wave obtained in the step of obtaining all the IM wave levels is expressed as an exact value. Is obtained as a relative value with respect to the saturation level of the transmitter of the satellite repeater of the corresponding slot by multiplying the obtained value, and all combinations of 2 waves and 3 waves of all carriers in the repeater are obtained. The method of claim 1, wherein the method is performed for each IM wave.
求めた各キャリア毎の前記C/IM値に基づいて、前記IM波レベルが許容範囲になるように前記複数のキャリアのそれぞれの周波数を配置するステップと、をさらに有する、請求項2に記載の方法。 Based on the obtained total value of the IM wave level for each slot, the sum of the total values of the IM levels of the slots belonging to the band assigned to each carrier is obtained, and the corresponding carrier Obtaining the C / IM value for each carrier by dividing the output level of
3. The method of claim 2, further comprising: arranging each frequency of the plurality of carriers so that the IM wave level falls within an allowable range based on the obtained C / IM value for each carrier. Method.
各キャリア毎の前記C/IM値を求める初期のキャリア配置における各キャリアのC/IM値計算ステップと、
前記複数のキャリアのうちのいずれか1つを除去キャリアとして除去した場合に最小の前記C/IM値を示すものを最小C/IM値として特定し、前記複数のキャリアの中で前記除去キャリアを順次選択することにより前記最小C/IM値が最大となる前記除去キャリアを最小C/IM値最大化除去キャリアとして特定する最小C/IM値最大化除去キャリア特定ステップと、
特定された前記最小C/IM値最大化除去キャリアを、他のキャリアの周波数が割り当てられておらず前記除去キャリアに割り当てられた前記帯域幅を挿入可能である1つのスロットあるいは連続スロットのいずれかの周波数に挿入した場合に最小の前記C/IM値を示すものを挿入後最小C/IM値として特定し、前記帯域幅を割り当て可能である前記1つのスロットあるいは連続スロットを順次選択することにより前記挿入後最小C/IM値が最大となる1つのスロットあるいは連続スロットを最小C/IM値最大化挿入スロットとして特定する最小C/IM値最大化挿入スロット特定ステップと、
前記干渉が許容範囲になるまで、前記最小C/IM値最大化除去キャリア特定ステップ及び前記最小C/IM値最大化挿入スロット特定ステップを反復するステップと、を含む請求項4に記載の方法。 Arranging the frequency of each of the plurality of carriers,
A C / IM value calculation step for each carrier in an initial carrier arrangement for obtaining the C / IM value for each carrier;
When any one of the plurality of carriers is removed as a removal carrier, the one showing the minimum C / IM value is specified as the minimum C / IM value, and the removal carrier is selected from among the plurality of carriers. A minimum C / IM value maximization removal carrier identification step for identifying the removal carrier that maximizes the minimum C / IM value as a minimum C / IM value maximization removal carrier by sequentially selecting;
The specified minimum C / IM value maximized removed carrier is either one slot or a continuous slot into which the frequency assigned to the removed carrier can be inserted without the frequency of another carrier being assigned. By specifying the minimum C / IM value indicating the minimum C / IM value after insertion and sequentially selecting the one slot or continuous slot to which the bandwidth can be allocated A minimum C / IM value maximizing insertion slot specifying step for specifying one slot or a continuous slot having the maximum after insertion as a minimum C / IM value maximizing insertion slot;
5. The method of claim 4, comprising repeating the minimum C / IM value maximization removal carrier identification step and the minimum C / IM value maximization insertion slot identification step until the interference is within an acceptable range.
前記複数のキャリアの内のいずれか3つのキャリアの中心周波数をfi,fj,fkとし、衛星中継器の送信機の飽和出力電力をPos(dBW) (=10log(pos(W)))とし、各キャリアの前記衛星中継器の送信機における出力電力をそれぞれpi(W),pj(W),pk(W)とするとき、前記各キャリアの相対出力レベルをPi(dB),Pj(dB),Pk(dB)としてそれぞれPi(=10log(pi/pos)dB),Pj(=10log(pj/pos)dB),Pk(=10log(pk/pos)dB)とし、中心周波数fi,fjの2波のキャリアによって各中心周波数(2fi−fj)及び中心周波数(2fj−fi)に発生するIM波の相対レベルをそれぞれIij及びIjiとし、中心周波数fi,fj,fkの3波のキャリアによって各中心周波数(fi+fj−fk)、中心周波数(fk+fi−fj)、中心周波数(fj+fk−fi)に発生するdB値で表したIM波のレベルをそれぞれIijk,Ikij,Ijkiとした場合に、前記衛星中継器の送信機の入力信号レベル−出力信号レベル特性(入出力特性)において、出力レベルが飽和していない小入力信号レベル時の入出力特性が大入力信号時まで続くと仮定した理想入出力特性において、入力レベルが等しい2波キャリアによる入力信号レベル対IM波レベル特性が、小入力信号レベル時のIM波レベルが入力信号レベルの3乗に比例する特性と仮定した場合における、前記理想入出力特性の前記出力信号レベルが前記IM波レベルと等しくなる時の入力信号レベルにおける、前記理想入出力特性の前記出力信号レベルと実際の衛星中継器の送信機の飽和信号出力レベルの差をD(dB)として、IM波の相対レベルをIij=2Pi+Pj−2D,Iji=2Pj+Pi−2D,Iijk=Ikij=Ijki=Pi+Pj+Pk−2D+6 として求めることを、前記中継器内の全キャリアの2波及び3波のそれぞれすべての組み合わせに対して実行することにより、すべてのIM波レベルを求めるステップと、
前記各IM波のレベルの分布を前記中継器の周波数帯域を各キャリアに対する最小割当帯域幅以下の所定帯域幅で分割してその帯域幅を1スロット幅とし、中継器帯域の端から順にスロット番号を付与したスロットとした場合に、前記IM波レベルの各スロット毎の合計値を求めるステップと、
求めた前記スロット毎のIM波レベルの合計値に基づいて、各キャリアのそれぞれに対して、それに割り当てられた帯域内に属するスロットの前記IMレベルの合計値の総和を求め、それで対応する前記キャリアの出力レベルを除して各キャリア毎のC/IM値を求めるステップと、
求めた各キャリア毎の前記C/IM値に基づいて、前記IM波レベルが許容範囲になるように前記複数のキャリアのそれぞれの周波数を配置するステップと、を有するものであるプログラム。 When relaying a plurality of modulated carriers by a frequency division multiple access method in a satellite repeater equipped in the communication satellite in a satellite communication system that performs communication between a plurality of earth stations via a communication satellite A program for causing a computer to execute a method of arranging to reduce interference generated by intermodulation between carriers, the method comprising:
The center frequency of any three of the plurality of carriers is set to f i , f j , f k, and the saturation output power of the transmitter of the satellite repeater is P os (dBW) (= 10 log (p os (W ))), And the output power of each carrier at the transmitter of the satellite repeater is p i (W), p j (W), p k (W), respectively, the relative output level of each carrier is P i (dB), P j (dB), and P k (dB) are P i (= 10 log (p i / p os ) dB), P j (= 10 log (p j / p os ) dB), P k, respectively. (= 10 log (p k / p os ) dB), and generated at each center frequency (2f i −f j ) and center frequency (2f j −f i ) by two-wave carriers of center frequencies f i and f j. The relative levels of the IM waves are I ij and I ji , respectively, and the center frequencies f i , f j , f It is expressed in dB values generated at each center frequency (f i + f j −f k ), center frequency (f k + f i −f j ), and center frequency (f j + f k −f i ) by three carriers of k. When the IM wave levels are I ijk , I kij , and I jki , the output level is not saturated in the input signal level-output signal level characteristics (input / output characteristics) of the transmitter of the satellite repeater. In the ideal input / output characteristics assuming that the input / output characteristics at the time of the small input signal level continue until the time of the large input signal, the input signal level vs. the IM wave level characteristic by the two-wave carrier having the same input level is the IM at the time of the small input signal level. The ideal input at the input signal level when the output signal level of the ideal input / output characteristic is equal to the IM wave level, assuming that the wave level is proportional to the cube of the input signal level. The difference between the output signal level of the output characteristic and the saturation signal output level of the actual transmitter of the satellite repeater is D (dB), and the relative level of the IM wave is I ij = 2P i + P j −2D, I ji = 2P J + P i −2D, I ijk = I kij = I jki = P i + P j + P k −2D + 6 is obtained for all combinations of 2 waves and 3 waves of all carriers in the repeater. To obtain all IM wave levels,
The distribution of the level of each IM wave is divided by a predetermined bandwidth equal to or less than the minimum allocated bandwidth for each carrier to divide the frequency band of the repeater into one slot width, and the slot numbers in order from the end of the repeater band And calculating the total value for each slot of the IM wave level,
Based on the obtained total value of the IM wave level for each slot, the sum of the total values of the IM levels of the slots belonging to the band assigned to each carrier is obtained, and the corresponding carrier Obtaining the C / IM value for each carrier by dividing the output level of
And arranging each frequency of the plurality of carriers so that the IM wave level falls within an allowable range based on the obtained C / IM value for each carrier.
各キャリアの中心周波数が属するスロットのスロット番号をそのキャリアの番号とし、前記キャリアが一定のスペクトル分布を有する強度を有するものとし、前記キャリアの前記スペクトル分布の周波数で表した標準偏差を前記スロットの帯域幅で割った値をスロット数で表した標準偏差とし、スロット番号j,k,lに相当する前記キャリアのスロット数で表した標準偏差をそれぞれσj,σk,σlとした場合に、スロット番号i,jの2波のキャリアによって発生し、スロット番号(2j−k)及び(2k−j)を帯域の中心とする各IM波のスロット数で表した標準偏差をρjk,ρkjとする時、
とし、スロット番号j,k,lの3波のキャリアによって発生し、スロット番号(j+k−l),(j−k+l)及び(−j+k+l)を中心とする3波の各IM波のスロット数で表した標準偏差
とし、fiをスロット番号iを中心スロットとするIM波のスロット番号、ρi をそのIM波のスロット数で表した標準偏差とする時、そのIM波の電力密度分布を確率密度関数
で表して、スロット番号
のスロット幅内のIM波のレベルの積分値を
として、前記電力密度分布に対応する累積分布関数としての相補誤差関数を用いて計算し、この値に前記すべてのIM波レベルを求めるステップで求めた対応するIM波の相対レベルを真数値で表した値を乗じて該当するスロットの衛星中継器の送信機の飽和レベルに対する相対値としてそのスロットのIM波レベルを求めることを前記中継器内の全キャリアの2波及び3波のそれぞれすべての組み合わせの各IM波に対して実行する請求項12に記載のプログラム。 The step of obtaining a total value for each slot of the IM wave level includes:
The slot number of the slot to which the center frequency of each carrier belongs is the number of that carrier, the carrier has an intensity having a certain spectral distribution, and the standard deviation represented by the frequency of the spectral distribution of the carrier is the slot number. When the value divided by the bandwidth is the standard deviation expressed by the number of slots, and the standard deviation expressed by the number of slots of the carrier corresponding to the slot numbers j, k, and l is σ j , σ k , and σ l , respectively. The standard deviation represented by the number of slots of each IM wave generated by the two-wave carriers of slot numbers i and j and having slot numbers (2j−k) and (2k−j) as the center of the band is represented by ρ jk , ρ When kj
Generated by three-wave carriers of slot numbers j, k, and l, and the number of slots of each IM wave of three waves centering on slot numbers (j + k−l), (j−k + l) and (−j + k + l) Expressed standard deviation
Where f i is the slot number of an IM wave with slot number i as the central slot, and ρ i is the standard deviation expressed by the number of slots of the IM wave, the power density distribution of the IM wave is a probability density function
And the slot number
The integrated value of the level of the IM wave within the slot width of
Is calculated by using a complementary error function as a cumulative distribution function corresponding to the power density distribution, and the relative level of the corresponding IM wave obtained in the step of obtaining all the IM wave levels is expressed as an exact value. Is obtained as a relative value with respect to the saturation level of the transmitter of the satellite repeater of the corresponding slot by multiplying the obtained value, and all combinations of 2 waves and 3 waves of all carriers in the repeater are obtained. The program according to claim 12, which is executed for each IM wave.
各キャリア毎の前記C/IM値を求める初期のキャリア配置における各キャリアのC/IM値計算ステップと、
前記複数のキャリアのうちのいずれか1つを除去キャリアとして除去した場合に最小の前記C/IM値を示すものを最小C/IM値として特定し、前記複数のキャリアの中で前記除去キャリアを順次選択することにより前記最小C/IM値が最大となる前記除去キャリアを最小C/IM値最大化除去キャリアとして特定する最小C/IM値最大化除去キャリア特定ステップと、
特定された前記最小C/IM値最大化除去キャリアを、他のキャリアの周波数が割り当てられておらず前記除去キャリアに割り当てられた前記帯域幅を挿入可能である1つのスロットあるいは連続スロットのいずれかの周波数に挿入した場合に最小の前記C/IM値を示すものを挿入後最小C/IM値として特定し、前記帯域幅を割り当て可能である前記1つのスロットあるいは連続スロットを順次選択することにより前記挿入後最小C/IM値が最大となる1つのスロットあるいは連続スロットを最小C/IM値最大化挿入スロットとして特定する最小C/IM値最大化挿入スロット特定ステップと、
前記干渉が許容範囲になるまで、前記最小C/IM値最大化除去キャリア特定ステップ及び前記最小C/IM値最大化挿入スロット特定ステップを反復するステップと、を含む請求項12に記載のプログラム。 Arranging the frequency of each of the plurality of carriers,
A C / IM value calculation step for each carrier in an initial carrier arrangement for obtaining the C / IM value for each carrier;
When any one of the plurality of carriers is removed as a removal carrier, the one showing the minimum C / IM value is specified as the minimum C / IM value, and the removal carrier is selected from among the plurality of carriers. A minimum C / IM value maximization removal carrier identification step for identifying the removal carrier that maximizes the minimum C / IM value as a minimum C / IM value maximization removal carrier by sequentially selecting;
The specified minimum C / IM value maximized removed carrier is either one slot or a continuous slot into which the frequency assigned to the removed carrier can be inserted without the frequency of another carrier being assigned. By specifying the minimum C / IM value indicating the minimum C / IM value after insertion and sequentially selecting the one slot or continuous slot to which the bandwidth can be allocated A minimum C / IM value maximizing insertion slot specifying step for specifying one slot or a continuous slot having the maximum after insertion as a minimum C / IM value maximizing insertion slot;
The program according to claim 12, comprising: repeating the minimum C / IM value maximization removal carrier identification step and the minimum C / IM value maximization insertion slot identification step until the interference is within an allowable range.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2019012638A1 (en) * | 2017-07-13 | 2019-01-17 | 三菱電機株式会社 | Transmission station, reception station, control station, data transmission system, and method for controlling data transmission system |
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2013
- 2013-10-25 JP JP2013222738A patent/JP2015084502A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2019012638A1 (en) * | 2017-07-13 | 2019-01-17 | 三菱電機株式会社 | Transmission station, reception station, control station, data transmission system, and method for controlling data transmission system |
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