JP2021069049A - Satellite communication device and transmission level control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、衛星通信装置および送信レベル制御方法に関する。 Embodiments of the present invention relate to satellite communication devices and transmission level control methods.
通信衛星(Communication Satellite:CS)や放送衛星(Broadcasting Satellite:BS)を利用して、SNG(Satellite News Gathering)等の多様なサービスが提供されている。この種の衛星は、地上局等からアップリンクで送信された映像/音声信号を静止軌道上で中継し、地上に向けダウンリンクで再送信する。衛星は、Kuバンド(14GHz/12GHz)の電波で地上側の設備と通信する。Kuバンドは雨滴により大きく減衰するので、雲や降雨により衛星回線が切断されるおそれがある。これに対処するため、TPC(Transmission Power Control)と称する技術がある。 Various services such as SNG (Satellite News Gathering) are provided by using communication satellites (CS) and broadcasting satellites (BS). This type of satellite relays video / audio signals transmitted by uplink from a ground station or the like in a geostationary orbit, and retransmits them to the ground by downlink. The satellite communicates with the equipment on the ground side by radio waves in the Ku band (14 GHz / 12 GHz). Since the Ku band is greatly attenuated by raindrops, the satellite line may be disconnected due to clouds or rainfall. In order to deal with this, there is a technique called TPC (Transmission Power Control).
TPCは、衛星から一定電力で送信される基準信号(ビーコン信号等)の地上での受信レベルの強度に応じて降雨減衰量を算出し、それに応じて、アップリンクの送信レベルを補正するという技術である。衛星のトランスポンダへの入力レベルをTPCにより安定化させることで、地上側におけるダウンリンクの受信レベルも安定化させることができる。 TPC is a technology that calculates the amount of rainfall attenuation according to the intensity of the reception level of the reference signal (beacon signal, etc.) transmitted from the satellite with constant power on the ground, and corrects the uplink transmission level accordingly. Is. By stabilizing the input level of the satellite to the transponder by TPC, the downlink reception level on the ground side can also be stabilized.
近年の衛星通信システムでは64APSK(Amplitude Phase Shift Keying)、32APSKなどの多値振幅位相変調方式が用いられる。これらの方式は伝送ビットレートが高い反面、シンボル間の振幅、位相距離が接近しているので受信レベルの急激な変動に弱い。殊に天候の急変等でTPCによる送信レベルの補正量が大きくなると、信号レベルの急激な変化に受信側の復調機能が追従できず、瞬間的な受信断が生じることがある。これを避けるため送信側ではTPC補正の周期を比較的長くとり、送信レベルの急峻な変化を抑制するようにしていた。 In recent satellite communication systems, multi-value amplitude phase modulation methods such as 64APSK (Amplitude Phase Shift Keying) and 32APSK are used. Although these methods have a high transmission bit rate, they are vulnerable to sudden fluctuations in the reception level because the amplitudes and phase distances between symbols are close to each other. In particular, when the correction amount of the transmission level by the TPC becomes large due to a sudden change in the weather or the like, the demodulation function on the receiving side cannot follow the sudden change in the signal level, and a momentary reception interruption may occur. In order to avoid this, the transmission side takes a relatively long TPC correction cycle to suppress abrupt changes in the transmission level.
しかしながら送信レベルの変化を緩やかにすることは、送信レベルを減少させる必要があるときに、逆に問題となる。つまり天候が急速に回復する場合である。このような場合には、増加させた送信レベルを速やかに抑制できなければアップリンクの送信レベルが既定値を超えてしまう。既定値を上回る強度の電波が衛星に送信されると衛星(トランスポンダ等)に過大な負担がかかり、衛星の性能劣化や深刻な障害を発生させる要因となる。送信レベルを急速に抑圧できることが求められる。 However, slowing the change in the transmission level becomes a problem when it is necessary to reduce the transmission level. That is, when the weather recovers rapidly. In such a case, if the increased transmission level cannot be suppressed promptly, the uplink transmission level will exceed the default value. If radio waves with a strength higher than the default value are transmitted to the satellite, the satellite (transponder, etc.) will be overloaded, which will cause deterioration of satellite performance and serious damage. It is required that the transmission level can be suppressed rapidly.
このように、TPCを採用する衛星通信システムには送信レベルの制御に関して互いに相反する要請があり、これらを両立できる、新たな技術の提供が要望されている。
そこで、目的は、気象条件への耐性を高めた衛星通信装置および送信レベル制御方法を提供することにある。
As described above, the satellite communication system adopting TPC has conflicting demands regarding the control of the transmission level, and the provision of a new technology capable of achieving both of these demands is required.
Therefore, an object is to provide a satellite communication device and a transmission level control method with improved resistance to weather conditions.
実施形態によれば、衛星通信装置は、変調部、送信信号生成部、レベル設定部、制御部、検知部、および、算出部を具備する。変調部は、符号化された伝送信号から多値変調信号を生成する。送信信号生成部は、人工衛星へとアップリンクで送信される送信信号を多値変調信号から生成する。レベル設定部は、送信信号の送信レベルを制御量に基づいて設定する。制御部は、制御量を目標値へと第1の周期で繰り返し制御する。検知部は、人工衛星からダウンリンクで受信されるビーコン信号の受信レベルを繰り返し検知する。算出部は、検知された受信レベルに基づいて、第1の周期よりも短い第2の周期で目標値を繰り返し算出する。 According to the embodiment, the satellite communication device includes a modulation unit, a transmission signal generation unit, a level setting unit, a control unit, a detection unit, and a calculation unit. The modulation unit generates a multi-value modulation signal from the encoded transmission signal. The transmission signal generation unit generates a transmission signal to be transmitted by uplink to an artificial satellite from a multi-value modulation signal. The level setting unit sets the transmission level of the transmission signal based on the control amount. The control unit repeatedly controls the controlled amount to the target value in the first cycle. The detection unit repeatedly detects the reception level of the beacon signal received from the artificial satellite on the downlink. The calculation unit repeatedly calculates the target value in the second cycle, which is shorter than the first cycle, based on the detected reception level.
衛星通信システムの地上側装置(地球局)は、アップリンクにおける降雨減衰量を補償するためのTPC機器、もしくはTPC機能を備える。TPCは、衛星から一定レベルで送信される信号(ビーコン信号等)の受信強度からダウンリンクでの降雨減衰量を算出する。そして、その値を基準としてアップリンクでの降雨減衰量を求め、送信電力の補正量を算出するという方式である。 The ground-side device (earth station) of the satellite communication system includes a TPC device or a TPC function for compensating for the amount of rainfall attenuation in the uplink. The TPC calculates the amount of rainfall attenuation in the downlink from the reception intensity of a signal (beacon signal or the like) transmitted from the satellite at a constant level. Then, based on that value, the amount of rainfall attenuation on the uplink is obtained, and the amount of transmission power correction is calculated.
TPC機能を専用の機器(ハードウェア)にて実現する装置がある一方で、TPCをいわばソフトウェアのアルゴリズムのみで実現するケースもある。この種の装置は、ビーコン信号の受信レベル情報を基準として自らの送信レベルを算出し、周波数変換装置を含む送信信号生成部に送信レベルを適用することで、専用機器を必要とせずにTPCを実現する。 While there are devices that realize the TPC function with dedicated equipment (hardware), there are also cases where the TPC is realized only by software algorithms. This type of device calculates its own transmission level based on the reception level information of the beacon signal, and applies the transmission level to the transmission signal generator including the frequency conversion device, so that TPC can be performed without the need for dedicated equipment. Realize.
近年の衛星通信システムでは、高画質、高圧縮、狭帯域伝送等のニーズから、64APSK、32APSKなどの多値振幅位相変調が多用されることから、受信レベルの急峻な変動に対して脆弱になっていると言わざるを得ない。加えて、近年の気象の激甚化(いわゆるゲリラ豪雨)により、ブロックノイズの発生や瞬断等の可能性が高まっている。特に、ニュース素材を取り扱うSNGのようなアプリケーションでは画像にノイズが混じると台無しで、最初から通信をやり直す事態に陥ることもある。以下では、このような不具合を解決可能な技術について説明する。 In recent satellite communication systems, multi-level amplitude phase modulation such as 64APSK and 32APSK is often used due to the needs for high image quality, high compression, narrowband transmission, etc., which makes them vulnerable to sudden fluctuations in reception level. I have to say that. In addition, due to the intensification of the weather in recent years (so-called guerrilla rainstorms), the possibility of block noise and momentary interruptions is increasing. In particular, in an application such as SNG that handles news materials, if noise is mixed in the image, it will be ruined and communication may be restarted from the beginning. Hereinafter, technologies that can solve such problems will be described.
図1は、実施形態に係わる衛星通信装置を適用可能な衛星通信システムの一例を示す図である。衛星通信システムは、静止軌道上の人工衛星(衛星)を介して互いに通信する、複数の地球局を備える。この種のシステムは、例えば、災害現場のライブ映像を、その現場に設置された衛星通信装置から送信し、複数の県庁所在地等の地球局にて同時受信することができる。これにより災害状況を迅速かつ正確に知ることができる。 FIG. 1 is a diagram showing an example of a satellite communication system to which the satellite communication device according to the embodiment can be applied. A satellite communication system includes a plurality of earth stations that communicate with each other via artificial satellites (satellite) in geostationary orbit. In this type of system, for example, a live image of a disaster site can be transmitted from a satellite communication device installed at the site and simultaneously received by earth stations such as a plurality of prefectural office locations. This makes it possible to know the disaster situation quickly and accurately.
図1において、基地局20から衛星100に向けアップリンク送信された信号は、衛星100を経由し、衛星100から地上に向けてダウンリンク送信される。衛星100で中継された信号は、地上の車載局10や受信局30(31〜3N)で受信される。車載局10は、例えば災害現場等に派遣される。基地局20は県庁所在地などに設置され、受信局30は山間部や地方の自治体等に設置される。車載局10、基地局20、受信局30のいずれもが衛星通信装置を備えることができる。実施形態では基地局20に備えられる衛星通信装置について説明する。
In FIG. 1, the signal uplink-transmitted from the
図2に示されるように、基地局20の上空に雲がかかったりすると、基地局20と衛星100との間の通信リンクが物理的に阻害され、基地局20からのアップリンク信号が十分なレベルで衛星100に到達しなくなる。これに応じてダウンリンク信号の電力レベルも低下して、車載局10、受信局30において受信障害の発生するおそれがある。受信障害を防ぐためには、アップリンク信号の降雨減衰量分だけ、基地局20側で送信電力を補正してアップリンク信号を送信する。
As shown in FIG. 2, when clouds cover the sky above the
図3に示されるように、衛星100は、ビーコン信号を継続的に、規定されたレベルでダウンリンク送信する。このビーコン信号の受信レベルを検知、常時監視することで、地上局は、衛星100との間の降雨減衰量を把握することができる。その結果に基づいて、TPCは、アップリンク信号の送信レベルを制御する。
As shown in FIG. 3,
図4は、基地局20に備わる衛星通信装置200の一例を示す機能ブロック図である。衛星通信装置200は、送信部40、受信部50、プロセッサ60、メモリ70、およびこれらを接続する内部バス80を備える。内部バス80にはユーザインタフェースとしての操作部90が接続され、衛星通信装置200の各機能を操作部90から設定できるようになっている。
FIG. 4 is a functional block diagram showing an example of the
プロセッサ60は、例えばCPU(Central Processing Unit)やMPU(Micro Processing Unit)等であり、メモリ70は、例えばROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等として実現される。すなわち衛星通信装置200は、ハードウェアとしてのプロセッサおよびメモリを備える、コンピュータである。
The
図4において、MPEG2−TS(Moving Picture Experts Group 2 - Transport Stream)やH.265/HEVC(High Efficiency Video Coding)等の符号化方式により符号化された映像・音声・データ素材等を含む伝送信号が、送信部40の変調部(MOD)45に入力される。変調部45は、この伝送信号からN−APSK等の多値変調信号を生成する。ここで、Nは16,32,64等に代表されるが、これ以外の多値数Nの変調方式もあり得る。また、QAM(Quadrature Amplitude Modulation)などの方式を用いることも可能である。
In FIG. 4, MPEG2-TS (Moving Picture Experts Group 2-Transport Stream) and H.M. A transmission signal including video, audio, data material, etc. encoded by a coding method such as 265 / HEVC (High Efficiency Video Coding) is input to the modulation unit (MOD) 45 of the
多値変調信号は、アップコンバータ(U/C)44に入力され、衛星100へとアップリンク送信される周波数に変換される。これにより送信信号が生成される。
ここで、アップコンバータ44はアッテネータ(ATT)44aを備える。アッテネータ44aは、プロセッサ60から与えられる制御量(TPC補正値(a))に基づいて、送信信号の送信レベルを設定する。送信信号は、アップコンバータ44から電力増幅部(SSPA:Solid State Power Amplifier)43および導波管切替部42を経由してアンテナ装置41に入力される。導波管切替部42は、複数の送信部40でアンテナ装置41を共用するために設けられ、送信部40が1系統のみであれば省略することができる。
The multi-valued modulated signal is input to the upconverter (U / C) 44 and converted to a frequency that is uplink-transmitted to the
Here, the
アンテナ装置41は、サーキュレータの機能を持つFEED41aとアンテナ部41bを備える。電力増幅部43からの送信信号は、FEED41aを経由してアンテナ部41bから衛星100に向けアップリンクで送信される。
The
一方、衛星100からダウンリンクで到達した信号はアンテナ部41bで受信され、FEED41aを経由して受信部50に入力される。この信号は受信部50の受信増幅器(LNC:Low Noise Converter)51で増幅されたのち、分配器52でビーコンレシーバ53と受信機器54とに振り分けられる。受信機器54は、ダウンリンク信号から各種のデータを受信復調する。
ビーコンレシーバ53は、衛星100からのビーコン信号を常時モニタし、ビーコン信号のビーコン信号の受信レベル(b)をプロセッサ60に通知する。
On the other hand, the signal arriving from the
The
図5は、メモリ70に記憶されるデータ、およびプロセッサ60により実現される機能の一例を示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing an example of the data stored in the
プロセッサ60は、実施形態に係わる処理機能として、レベル設定機能60a、制御機能60b、検知機能60c、算出機能60d、および、設定値可変機能60eを備える。これらの機能は、メモリ70に記憶されたプログラム70aに記述された命令をプロセッサ60が実行することで、実現される。すなわちプロセッサ60は、プログラム70aにより、レベル設定部、制御部、検知部、算出部、および、設定値可変部として機能する。
The
レベル設定機能60aは、TPCを動作する晴天時(減衰量0)の基準レベルを設定/登録する機能である。例えば晴天時のビーコンレベルが−60dBmである場合、アッテネータの減衰量の基準値(TPC基準値)として20dBが設定され、TPCの補正係数として1.25が設定される。
The
制御機能60bは、TPC補正値(a)を、別途算出された目標値へと、予め設定された安定期間の周期(第1の周期)でアッテネータ44aに繰り返し与えて制御する。安定期間の設定値は、例えば図6に示されるようなユーザインタフェースを用い操作部90から入力され、安定期間設定値70bとしてメモリ70に記憶される。
The
図6のユーザインタフェースは、操作部90の例えばLCD(Liquid Crystal Display)パネル90aに表示される。LCDパネル90aには算出周期、移動平均回数、最小レベル変化量、および、安定期間を設定するための領域が表示される。各領域にはそれぞれ矢印マーク(黒塗りの△/黒塗りの▽)が対応付けられ、矢印マークをタッチすることで数値をアップ/ダウンさせることができる。実施形態では、安定期間設定値=2000[msec:ミリ秒]とする。
The user interface of FIG. 6 is displayed on, for example, an LCD (Liquid Crystal Display)
プロセッサ60の検知機能60c(図5)は、衛星100からダウンリンクで受信されるビーコン信号の受信レベル(b)を繰り返し検知する。検知された値は、受信レベル70cとしてメモリ70に記憶される。
The
算出機能60dは、検知機能60cにより検知された受信レベル(b)に基づいて、安定期間設定値(第1の周期)よりも短い算出周期(第2の周期)で、TPC補正値(a)の目標値を繰り返し算出する。この算出周期の設定値は、図6のLCD画面を用いて操作部90から入力され、算出周期設定値70dとしてメモリ70に記憶される。実施形態では、算出周期設定値=800[msec]とする。
ここで、算出機能60dは、予め設定されたサンプル数にわたる受信レベル(b)の移動平均値に基づいて、上記目標値を算出する。
The calculation function 60d has a calculation cycle (second cycle) shorter than the stable period set value (first cycle) based on the reception level (b) detected by the
Here, the calculation function 60d calculates the target value based on the moving average value of the reception level (b) over the preset number of samples.
設定値可変機能60eは、各種の設定値を可変させるためのユーザインタフェース機能群である。すなわち設定値可変機能60eは、例えば、安定期間、算出周期のいずれか、または両方を可変設定するためのユーザインタフェースを、LCDパネル90aに表示する。また、設定値可変機能60eは、制御量としてのTPC補正値(a)を目標値へと制御する際のステップ(変化量)を設定するためのユーザインタフェースを、LCDパネル90aに表示する。
The set value
図6に示されるように、最小レベル変化量を設定するための領域がLCDパネル90aに設けられる。最小レベル変化量の設定値は、図6のLCD画面を用いて操作部90から入力され、最小レベル変化量設定値70eとしてメモリ70に記憶される。実施形態では、最小レベル変化量設定値=0.5[dB:デシベル]とする。つまりTPC補正値(a)を、0.5dBずつ変化させて目標値へと近づけるようにする。
As shown in FIG. 6, a region for setting the minimum level change amount is provided on the
さらに、設定値可変機能60eは、LCDパネル90aに、目標値を算出するための受信レベル(b)のサンプル数(移動平均回数)を設定するためのユーザインタフェースを作成するための制御を行う。
Further, the set value
図6に示されるように、移動平均回数を設定するための領域がLCDパネル90aに設けられる。移動平均回数の設定値は、図6のLCD画面を用いて操作部90から入力され、移動平均回数設定値70fとしてメモリ70に記憶される。実施形態では、移動平均回数設定値=5[回]とする。つまりビーコン信号の受信レベル(b)の、時系列で連続する5つのサンプルの平均値に基づいて、TPC補正値(a)の目標値が算出される。
As shown in FIG. 6, an area for setting the moving average number of times is provided on the
ここで、安定期間(第1の周期)、および、最小レベル変化量は、変調部45で生成される多値変調信号の変調多値数Nに基づいて、当該多値変調信号の受信側での誤りを低減すべく設定されるのが好ましい。すなわち、多値数Nが多いほど安定期間を長くとることにより、TPC補正の急峻な変化を抑制し、受信側でのショックを軽減することができる。多値数Nが多いほど最小レベル変化量を小さくすることでも、TPC補正の変化を緩やかにできるので、同様の効果を得られる。次に、上記構成における作用を説明する。
Here, the stable period (first period) and the minimum level change amount are set on the receiving side of the multi-valued modulation signal based on the modulation multi-value number N of the multi-value modulation signal generated by the
図7は、実施形態に係わる衛星通信装置200の処理手順の一例を示すフローチャートである。図7において、衛星通信装置200は、受信したビーコン信号の受信レベル(ビーコンレベル)を繰り返し取得する(ブロックB1)。これにより図8A〜図8Cに示されるように、受信レベルの時系列が取得される。図8Aは晴天時におけるビーコンレベルの一例を示し、例えば−60[dBm]のビーコンレベルが安定して取得されている。ここで、ビーコンレベルの観測の周期は、制御目標値の算出周期で、移動平均回数の個数以上のサンプル数を得るとする。すなわち、実施形態では800[msec]毎にビーコンレベルを検知し、5個のサンプルを取得するのに初回4秒が必要になり、その後は800[msec]の観測周期で5個のサンプルを更新するようにする。
FIG. 7 is a flowchart showing an example of the processing procedure of the
次に衛星通信装置200は、補正目標値を算出する処理を実行する(ブロックB2)。ブロックB2において、衛星通信装置200は、ビーコンレベルの5回にわたる移動平均値を算出する。例えば図8Aの状態では、移動平均値=−60dBmとなり、最大のビーコンレベル(クリアスカイレベル)が得られている。よってアッテネータ44aに最大の減衰量(例えば20dB)がセットされる。この20dBが補正目標値である。
Next, the
図8Bは、天候が悪化してゆく状態で観測されるビーコンレベルの一例を示す。図8Bにおいてはビーコンレベルが次第に低下してゆく様子が示され、例えば移動平均値=−64.0dBmが算出される。この場合、アッテネータ44aでの減衰を弱めて送信信号の出力レベルを上げる必要がある(減衰量DOWN)。
FIG. 8B shows an example of the beacon level observed in a state where the weather is getting worse. FIG. 8B shows how the beacon level gradually decreases, and for example, a moving average value = −64.0 dBm is calculated. In this case, it is necessary to weaken the attenuation in the
ビーコンレベルがクリアスカイレベルから4dBm低下したので、これに既定の係数1.25を乗算し(4×1.25=5)、この値を20dBから減算して、目標値15.0dBが得られる。つまり図8Bのケースでは、アッテネータ44aの減衰量の目標値として15.0dBが算出される。仮に、移動平均値=−70.0dBmまで低下すると、アッテネータ44aの減衰量の目標値として、20−{(70−60)×1.25}=7.5dBが算出される。この目標値は、例えば800msec間隔で算出され更新される。
Since the beacon level has dropped by 4 dBm from the clear sky level, this is multiplied by the default coefficient 1.25 (4 x 1.25 = 5) and this value is subtracted from 20 dB to obtain the target value of 15.0 dB. .. That is, in the case of FIG. 8B, 15.0 dB is calculated as the target value of the attenuation amount of the
ここで、係数1.25について説明する。すなわち、ビーコンレベルの減衰量とアッテネータ44aの減衰量とは、異なる値になるのが普通である。これは、減衰の傾きが周波数により異なるからである。例えば、12GHz帯で受信されるビーコン信号で計算した劣化量は、送信帯域である14GHz帯ではおおよそ1.25倍に補正されることがわかっている。このように、受信帯域と送信帯域とで信号の減衰特性が異なることによる減衰量の変換は、例えばレベル設定機能60aにより処理される。
Here, the coefficient 1.25 will be described. That is, the attenuation amount of the beacon level and the attenuation amount of the
なお、移動平均値と減衰量との間には一定の関係があり、例えば予めテーブル化してメモリ70に記憶される。つまり移動平均値の値が低くなれば、減衰量も減少する(出力レベルが上がる)方向にフィードバックされる。この対応関係は、例えばシミュレーション等で予め算出されることができる。
There is a certain relationship between the moving average value and the amount of attenuation. For example, the moving average value is tabulated in advance and stored in the
次に、衛星通信装置200は、TPCレベルを制御する処理を実行する(ブロックB3)。このブロックは、アッテネータ44aの減衰量を上記算出された目標値へと制御する過程と、衛星100へのアップリンク送信信号の送信レベルを、アッテネータ44aの減衰量に基づいて設定する過程とを含む。
Next, the
すなわち衛星通信装置200は、一例として、アッテネータ44aの減衰量を20.0dBから15.0dBまで、2000msecごとに0.5dBのステップ(刻み)で徐々に変化させる。ここで、2000msecは図6に示される安定期間であり、0.5dBは最小レベル変化量である。
That is, as an example, the
図8Cは、天候が回復してゆく状態で観測されるビーコンレベルの一例を示す。図8Cにおいてはビーコンレベルが次第に元に戻る様子が示され、例えば移動平均値=−62.0dBmが算出される。この場合、直ちにアッテネータ44aでの減衰を強めて送信信号の出力レベルが既定値を超えないようにする必要がある(減衰量UP)。図8Cのケースでは、アッテネータ44aの減衰量の目標値として、20−{(62−60)×1.25}=17.5dBが算出される。
FIG. 8C shows an example of the beacon level observed in a state where the weather is recovering. In FIG. 8C, a state in which the beacon level gradually returns to the original level is shown, and for example, a moving average value = -62.0 dBm is calculated. In this case, it is necessary to immediately strengthen the attenuation at the
図8Bの状態から図8Cの状態に至る過程で、アッテネータ44aの減衰量の目標値は15.0dBから17.5dBに変化することになる。ここでも、衛星通信装置200は、アッテネータ44aの減衰量を15.0dBから17.5dBまで、2000msecごとに0.5dBのステップで徐々に変化させてゆく。そして、ブロックB1〜ブロックB3の手順は繰り返し実行される。
In the process from the state of FIG. 8B to the state of FIG. 8C, the target value of the attenuation of the
以上説明したようにこの実施形態では、アッテネータ44aの減衰量を、第1の周期で比較的緩やかに、かつ小さなステップで制御目標値へと制御する。このようにすることで、多値変調信号の変調多値数が増加した場合でも、信号レベルの変化を和らげ、受信側でのショックを軽減して伝送誤りの発生を抑圧することができる。
As described above, in this embodiment, the attenuation amount of the
一方で、制御目標値の算出それ自体は、第1の周期よりも高速に実行し、常に更新し続ける。目安としては、減衰量の制御が2000msec周期であれば、目標値を800msecの周期で繰り返し算出する。これにより、天候の急速な変化にも十分に速い速度で追従することができ、アップリンク送信レベルが既定値を超えることを予防することが可能になる。 On the other hand, the calculation of the control target value itself is executed faster than the first cycle and is constantly updated. As a guide, if the attenuation amount is controlled in a cycle of 2000 msec, the target value is repeatedly calculated in a cycle of 800 msec. As a result, it is possible to follow a rapid change in the weather at a sufficiently high speed, and it is possible to prevent the uplink transmission level from exceeding the default value.
既存の技術では、アップリンク送信レベルが既定値を超えた状態を経過することによって初めて負のフィードバックが作用するという、アルゴリズム設計であった。このため、例えば数秒間にわたって規定レベル以上の送信信号が衛星100に送信されてしまい、衛星100に過大な負荷をかける恐れがあった。
In the existing technology, the algorithm design is such that negative feedback acts only after the uplink transmission level exceeds the default value. Therefore, for example, a transmission signal of a predetermined level or higher is transmitted to the
これに対し実施形態によれば、TPCのための補正目標値を、移動平均値により高速で算出し、常時更新する。これにより、急激な天候の変化に対する追従性を向上させることができる。また、制御目標値への制御については、多値変調方式に耐えうる最小限のレベル変化量、および安定期間を確保することで、受信信号の急峻なレベル変動に耐性を持たせることが可能になる。 On the other hand, according to the embodiment, the correction target value for TPC is calculated at high speed by the moving average value and constantly updated. As a result, it is possible to improve the ability to follow sudden changes in the weather. In addition, regarding control to the control target value, by ensuring the minimum amount of level change that can withstand the multi-value modulation method and the stable period, it is possible to make it resistant to sudden level fluctuations of the received signal. Become.
つまり実施形態によれば、TPC補正の急峻な変化の抑制と、天候の変化へのTPC補正の即応性とを両立することができる。従って、多値振幅位相変調でも瞬断することなく安定的な衛星通信が可能となる。また、今後更に多値化の技術が進歩した場合もアルゴリズムを応用して適用することが見込める。さらに、ゲリラ豪雨などの急激な天候の変化に対しても安全な衛星通信が可能となる。実施形態のアルゴリズムを応用することで、地域の天候の特性などに応じた対応が可能となる。
これらのことから、気象条件への耐性を高めた衛星通信装置および送信レベル制御方法を提供することが可能となる。
That is, according to the embodiment, it is possible to achieve both suppression of abrupt changes in TPC correction and responsiveness of TPC correction to changes in weather. Therefore, stable satellite communication is possible without momentary interruption even in multi-level amplitude phase modulation. In addition, it is expected that the algorithm will be applied and applied even if the technology for increasing the number of values is further advanced in the future. Furthermore, safe satellite communication is possible even against sudden changes in the weather such as guerrilla rainstorms. By applying the algorithm of the embodiment, it is possible to respond according to the characteristics of the weather in the area.
From these facts, it becomes possible to provide a satellite communication device and a transmission level control method having improved resistance to weather conditions.
なお、この発明は上記の実施形態に限定されるものではない。例えば上記説明では、実施形態に係わる機能を基地局20に実装する例を示した。これに代えて、図5に示される機能ブロックを車載局10や受信局30に実装することももちろん可能である。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above description, an example in which the function related to the embodiment is implemented in the
また、目標値の算出周期(800msec)、移動平均回数(5回)、最小レベル変化量(0.5dB)、安定期間(2秒)は、いずれも異なる値に設定できることはもちろんである。システムのハードウェア、多値変調方式、天候の条件など、様々な条件に柔軟に対応し、幅広い条件での応用が可能である。例えばプロセッサ60の能力が十分であれば、目標値の算出周期を400msec、あるいは200msec等に短縮しても良い。さらに、これらの値を、変調多値数Nに応じて予めデフォルトで設定しても良い。
Of course, the calculation cycle of the target value (800 msec), the number of moving averages (5 times), the minimum level change amount (0.5 dB), and the stability period (2 seconds) can all be set to different values. It flexibly responds to various conditions such as system hardware, multi-value modulation method, and weather conditions, and can be applied in a wide range of conditions. For example, if the capacity of the
さらに、システムの運用途中においても、変調多値数Nや変調方式を切り替え設定することも可能である。その際、互いに異なる第1のニュース素材と第2のニュース素材との間に変調多値数Nや変調方式を切り替えるようにするのが運用上好ましい。 Further, it is possible to switch and set the modulation multi-value number N and the modulation method even during the operation of the system. At that time, it is operationally preferable to switch the modulation multi-value number N and the modulation method between the first news material and the second news material which are different from each other.
本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示するものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. This novel embodiment can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. This embodiment and its modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
10…車載局、20…基地局、30…受信局、40…送信部、41…アンテナ装置、41a…FEED、41b…アンテナ部、42…導波管切替部、43…電力増幅部、44…アップコンバータ、44a…アッテネータ、45…変調部、50…受信部、51…LNC、52…分配器、53…ビーコンレシーバ、54…受信機器、60…プロセッサ、60a…レベル設定機能、60b…制御機能、60c…検知機能、60d…算出機能、60e…設定値可変機能、70…メモリ、70a…プログラム、70b…安定期間設定値、70c…受信レベル、70d…算出周期設定値、70e…最小レベル変化量設定値、70f…移動平均回数設定値、80…内部バス、90…操作部、90a…LCDパネル、100…衛星、200…衛星通信装置。 10 ... In-vehicle station, 20 ... Base station, 30 ... Receiving station, 40 ... Transmitting unit, 41 ... Antenna device, 41a ... FEED, 41b ... Antenna unit, 42 ... Waveguide switching unit, 43 ... Power amplification unit, 44 ... Upconverter, 44a ... attenuator, 45 ... modulator, 50 ... receiver, 51 ... LNC, 52 ... distributor, 53 ... beacon receiver, 54 ... receiver, 60 ... processor, 60a ... level setting function, 60b ... control function , 60c ... detection function, 60d ... calculation function, 60e ... variable setting value function, 70 ... memory, 70a ... program, 70b ... stable period setting value, 70c ... reception level, 70d ... calculation cycle setting value, 70e ... minimum level change Amount setting value, 70f ... Movement average number of times setting value, 80 ... Internal bus, 90 ... Operation unit, 90a ... LCD panel, 100 ... Satellite, 200 ... Satellite communication device.
Claims (13)
人工衛星へとアップリンクで送信される送信信号を前記多値変調信号から生成する送信信号生成部と、
前記送信信号の送信レベルを制御量に基づいて設定するレベル設定部と、
前記制御量を目標値へと第1の周期で繰り返し制御する制御部と、
前記人工衛星からダウンリンクで受信されるビーコン信号の受信レベルを繰り返し検知する検知部と、
前記検知された受信レベルに基づいて、前記第1の周期よりも短い第2の周期で前記目標値を繰り返し算出する算出部と
を具備する、衛星通信装置。 A modulator that generates a multi-valued modulated signal from a coded transmission signal,
A transmission signal generator that generates a transmission signal uplink-transmitted to an artificial satellite from the multi-value modulation signal,
A level setting unit that sets the transmission level of the transmission signal based on the control amount, and
A control unit that repeatedly controls the control amount to the target value in the first cycle,
A detector that repeatedly detects the reception level of the beacon signal received from the artificial satellite on the downlink,
A satellite communication device including a calculation unit that repeatedly calculates the target value in a second cycle shorter than the first cycle based on the detected reception level.
前記制御量を目標値へと第1の周期で繰り返し制御する過程と、
前記人工衛星からダウンリンクで受信されるビーコン信号の受信レベルを繰り返し検知する過程と、
前記検知された受信レベルに基づいて、前記第1の周期よりも短い第2の周期で前記目標値を繰り返し算出する過程と
を具備する、送信レベル制御方法。 The process of setting the transmission level of the transmission signal generated from the multi-value modulation signal and transmitted by uplink to the artificial satellite based on the control amount, and
The process of repeatedly controlling the controlled amount to the target value in the first cycle, and
The process of repeatedly detecting the reception level of the beacon signal received from the artificial satellite on the downlink, and
A transmission level control method comprising a process of repeatedly calculating the target value in a second cycle shorter than the first cycle based on the detected reception level.
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