JP2632083B2 - Ss―tdma衛星通信方式 - Google Patents

Ss―tdma衛星通信方式

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はSS−TDMA衛星通信方式に関する。
〔従来の技術〕
一般的なTDMA衛星通信系では、衛星上で周期的に区切
られた時間を考え、このTDMAフレームを時間分割して各
地球局に割り当て、各地球局は、自局のバーストを、そ
の割当時間内に収まるように送出する。
このTDMA衛星通信系では、衛星のビームが複数である
マルチビーム衛星の場合、ある地球局が送出したバース
トは、衛星上の中継器を介して、ある固定したビーム間
に伝送されていた。従って、ビーム間接続が無い地球局
同士の通信は不可能であったし、また、接続されている
ビーム間の伝送容量の変化により、必ずしも中継器は効
率良く使われていないという問題があった。
一方、SS(satellite−switched)−TDMA衛星通信系
は、衛星上にクロック源、及び、このクロック源で発生
したクロックを基準にフレーム周期を確立しビーム間の
伝送路を切替えるスイッチマトリクスを搭載する事によ
り、各地球局から送出されるバーストを任意の時間に任
意のビームに接続する事が可能であり、衛星上の中継器
を効率良く使うことが出来ると言う特徴を持っている。
このSS−TDMA衛星通信系では、衛星上のスイッチフレ
ームタイミングと地球局側のTDMAフレームタイミングと
を同期させる事が必要であり、この同期方式について
は、数々の研究がなされている。即ち、この同期技術は
SS−TDMA衛星通信における重要な技術の一つである。
従来のSS−TDMA衛星通信方式では、地上側の基準局に
同期維持装置を設置し、衛星上のスイッチフレームに対
して地球局側のTDMAフレームの同期をとるという方式を
採用している。
第4図は従来のSS−TDMA方式の一例を示す図、第5図
及び第6図は第4図におけるマルチビーム衛星3の通信
系及び基準局4の構成をそれぞれ示すブロック図であ
る。
第4図に示す従来例は、4つのビームA〜Dを持つマ
ルチビーム衛星3と、マルチビーム衛星3がカバーする
ビームA〜DのうちビームA内に設置された基準局4
と、基準局4に制御されて相互に通信を行う複数の従局
(図示せず)と、データリンクで基準局と接続されたTT
&C局5とを備えている。
マルチビーム衛星5は、クロック発振器18からのクロ
ックでスイッチフレームカウンタ15を駆動して発生した
スイッチフレームタイミングの周期でスイッチメモリ16
に記憶している所定の切替パターンを読出し、この切替
パターンでスイッチマトリクス17を制御して、ビーム間
接続を時分割的に切り替えている。このスイッチフレー
ムタイミングと地上側のTDMAフレームタイミングとの同
期は、基準局4に備えられた同期維持装置43が行なって
いる。
衛星3上のスイッチメモリ16に記憶させる切替シーケ
ンスに、毎フレーム1回、同じ時刻にビームA折返し
(ループバック)となるような接続を予め設定してお
き、同期維持装置43は、このタイムスロットである同期
用窓71(第7図参照)にメトリックバースト72と呼ばれ
る同期用のバーストを送信し、メトリックバースト72の
後半にある特定のビットパターンであるメトリックパタ
ーン75が同期用窓71の後縁端で切り取られつように制御
し、設定されたメトリックパターン75と衛星3を通して
受信されたメトリックパターン75を比較することによっ
て、メトリックバースト72の送信位置誤差を求め送信タ
イミングを制御することによって、スイッチフレームに
対する同期を維持する。
また一般的に、衛星3に搭載されるクロック発振器18
は、地上側の基準局4に備えられた高安定度クロック源
42に比べて長期安定度の点で劣っている。従って、同期
維持装置43は、衛星3に搭載されているクロック発振器
18の発振周波数のドリフト値を、自局が持っている高安
定度クロック源42を基準に求め、データリンク及びTT&
C局5を経由して衛星3にコマンドを送出し、クロック
発振器18の発振周波数の制御を行なう。
同期維持装置43は、基準局TDMA装置41に衛星側のスイ
ッチフレームタイミングに同期したフレームタイミング
を伝える。基準局TDMA装置41は、同期維持装置43から入
力したフレームタイミングにTDMAフレームタイミングを
同期させ、基準バーストを送出する。ビームA〜D内に
配置された各従局は、この基準バーストにより、TDMAフ
レームタイミングに同期して自局のバーストを送出す
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述した従来のSS−TDMA衛星通信方式は、衛星側のス
イッチフレームタイミングに、地上側の各局がタイミン
グを同期させるという方式をとっているので、基準局設
備として同期維持装置を設置する必要があった。
加えて、一般的なTDMA衛星通信系では、システムの信
頼性向上のため冗長系として複数の基準局を設けてい
る。一般的にSS−TDMA衛星通信系でも複数の基準局が設
けられているため、基準局に同期維持装置をもつことに
より、基準局装置における同期等のシステム制御手順及
びにネットワーク制御手順がますます複雑になるという
問題があった。
また前述したように、衛星上のクロック源の発振周波
数のずれを地上側で測定し、この発振周波数のずれの補
正をTT&C局を経由して衛星に対してコマンドで行って
いるので、TT&C局までのデータリンク等の設備が必要
であった。
本発明の目的は、TDMA基準局に同期維持装置を設置す
ることなしに、即ち、従来からのTDMA衛星通信系に使わ
れていた各基準局及びに各従局の設備を何ら変更するこ
となしに実現できるSS−TDMA衛星通信方式を提供するこ
とにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明のSS−TDMA衛星通信方式は、地表面のそれぞれ
異る複数の領域のそれぞれに対応するビームをつくるア
ンテナ、前記領域のそれぞれの中あるいは領域相互間の
通信の中継のための少くとも1つの中継器、及び、これ
ら中継器と前記アンテナがつくる前記ビームのそれぞれ
との接続を切替えるスイッチマトリクスを備えたマルチ
ビーム衛星と、前記領域のいずれかに配置されフレーム
タイミングを与える基準バーストを含む制御バーストを
送出する少くとも1つの基準局と、前記領域のそれぞれ
に少くとも1つ配置され前記マルチビーム衛星を介して
前記基準局から送られてきた前記制御バーストに制御さ
れ前記マルチビーム衛星を介して相互にバースト状に通
信する従局とを具備するSS−TDMA衛星通信方式におい
て、前記マルチビーム衛星に、前記基準局が配置されて
いる前記領域に対応する前記ビームからの受信信号を復
調する第1の手段と、この第1の手段が出力した復調出
力から前記基準バーストを検出し前記フレームタイミン
グを出力する第2の手段と、この第2の手段が出力した
前記フレームタイミングに同期して前記スイッチマトリ
クスの切替動作クロックを発生する第3の手段と、1フ
レーム内での前記スイッチマトリクスの切替シーケンス
を記憶し前記第2の手段が出力した前記フレームタイミ
ング及び第3の手段が出力した前記切替動作クロックに
基づき読出した前記切替シーケンスで前記スイッチマト
リクスの切替動作を制御する第4の手段とを含んでい
る。
又、本発明のSS−TDMA衛星通信方式は、前記第4の手
段が記憶すべき前記切替シーケンスを前記制御局が前記
制御バーストに含めて送出し、前記マルチビーム衛星に
前記第1の手段が出力した前記復調出力から前記制御バ
ーストに含めて送られてきた前記切替シーケンスを検出
して前記第4の手段に記憶させる第5の手段を含むよう
に構成されていてもよい。
〔実施例〕
次に、本発明について図面を参照して説明する。
第2図は本発明の一実施例の全体構成を説明する図で
ある。
第2図に示す実施例は、フレーム同期機能及びにクロ
ック源の発振周波数制御機能を備えたマルチビーム衛星
1と、マルチビーム衛星1がカバーする4つのビームA
〜DのうちビームA内に設置された基準局2と、基準局
2に制御されて相互に通信を行う複数の従局(図示せ
ず)とを具備している。
マルチビーム衛星1は、所定の切り替えパターンが設
定されたスイッチマトリクスによって、ビーム間接続を
周期的に時分割的に切替えている。この切替周期をスイ
ッチフレームと呼んでいるが、この周期は、衛星1内
で、基準局2が送出する基準バーストの位置を基準に発
生している。また、衛星1に搭載されているクロック源
は、衛星1に受信される基準バーストの周期からその周
波数の差が求められ、発振周波数制御が行なわれる。
第1図は、第2図におけるマルチビーム衛星1の通信
系の構成を示すブロック図である。
第1図に示すように、マルチビーム衛星には、ビーム
A,B,C,Dをつくるアンテナ11A,11B,11C,11Dと、これらア
ンテナの受信出力のうち基準局2が配置されているビー
ムAのアンテナ11Aの受信出力を選択するセレクタ12
と、セレクタ12の出力、すなわち、ビームA内の各地球
局が送出したバーストを復調する復調器13と、復調され
た各局が送出したバーストの中から基準局2が送出した
基準バーストのユニークワードを検出するユニークバー
スト検出回路14と、検出されたユニークバースト位置か
ら衛星1上のスイッチフレームタイミングを発生するス
イッチフレームカウンタ15と、このスイッチフレームタ
イミングに同期してビーム間の接続、すなわち、アンテ
ナ1A〜1Dの受信出力端から中継器(図示せず)を介して
アンテナ1A〜1Dの送信入力端への接続を定められた通り
に切替えるマイクロ波スイッチマトリクス17と、スイッ
チマトリクス17の切替パターンが書き込まれたスイッチ
メモリ16と、スイッチフレームカウンタ15を駆動するク
ロック発振器18と、ユニークワード検出回路4が出力し
たユニークワードの周期からクロック発振器18の発振周
波数を制御するPLLループを構成する位相比較器19とが
搭載されている。
第3図は基準局2の構成を示すブロック図である。
基準局2の基準局TDMA装置21は、高安定度クロック発
振器22からのクロックに同期した基準バーストを含む制
御バーストを生成し送出することにより、上述したよう
にマルチビーム衛星1内のスイッチフレームタイミング
を制御し、又、マルチビーム衛星1で送信側従局のビー
ムとその相手側の従局のビームとが接続されているタイ
ミングで送信側従局がバーストを送出するように各従局
のバースト送出タイミングを制御する。
その結果、送出側従局が送出したバーストは、その従
局が配置されているビームに対応するアンテナで受信さ
れ、中継器及びマイクロ波スイッチマトリクス17を介し
て、相手側従局が配置されているビームに対応するアン
テナから送出され、相手側従局に受信される。
なお、マルチビーム衛星1が検波中継方式の中継器を
用いるならば、マイクロ波スイッチマトリクス17の代り
にベースバンドスイッチマトリクスを用いる。
又、基準局2の他にビームB〜D内に基準局を設ける
場合は、現用基準局の交代にあわせてセレクタ12を切替
える必要がある。基準局が複数であっても、全て同一ビ
ーム内に配置されていればセレクタ12は不要である。
更に、基準局2が送出する制御バーストにマイクロ波
スイッチ17の切替シーケンスを含めて送出し、マルチビ
ーム衛星1内に復調器13の復調出力からこの切替シーケ
ンスを検出してスイッチメモリ16の記憶内容を書替える
手段を付加すれば、ビーム間の伝送容量の要求の変化に
応じて切替シーケンスを変更できる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は、地球局側のTDMAフレー
ムタイミングと衛星側のスイッチフレームタイミングと
の同期を衛星側が実現するので、地上側に同期維持装置
を設置する必要がなく、複雑な初期接続ならびに同期維
持手順を実行することなく従来からのTDMA装置における
手順をそのまま使う事ができる効果がある。
また、衛星側のクロックの周波数ずれも衛星側で補正
するので、この補正のために基準局とTT&C局との間に
データリンクを設ける必要もない。
そして何よりも本発明の優れているところは、従来か
ら使用されているTDMA衛星通信装置を地上側でそのまま
使用して、SS−TDMA衛星通信系を組む事ができるという
ことである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例が備えるマルチビーム衛星の
通信系の構成を示すブロック図、第2図は通信系を第1
図に示すマルチビーム衛星を備える本発明の一実施例の
全体構成を説明するための図、第3図は第2図における
基準局2の構成を示すブロック図、第4図は従来のSS−
TDMA衛星通信方式の一例の全体構成を説明するための
図、第5図は第4図におけるマルチビーム衛星3の通信
系の構成を示すブロック図、第6図は同じく基準局4の
構成を示すブロック図、第7図は第6図における同期維
持装置43が行う同期動作を説明するための図である。 1……マルチビーム衛星、2……基準局、11A〜11D……
アンテナ、12……セレクタ、13……復調器、14……ユニ
ークワード検出回路、15……スイッチフレームカウン
タ、16……スイッチメモリ、17……マイクロ波スイッチ
マトリクス、18……クロック発振器、19……位相比較
器、A〜D……ビーム。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】地表面のそれぞれ異る複数の領域のそれぞ
    れに対応するビームをつくるアンテナ、前記領域のそれ
    ぞれの中あるいは領域相互間の通信の中継のための少く
    とも1つの中継器、及び、これら中継器と前記アンテナ
    がつくる前記ビームのそれぞれとの接続を切替えるスイ
    ッチマトリクスを備えたマルチビーム衛星と、前記領域
    のいずれかに配置されフレームタイミングを与える基準
    バーストを含む制御バーストを送出する少くとも1つの
    基準局と、前記領域のそれぞれに少くとも1つ配置され
    前記マルチビーム衛星を介して前記基準局から送られて
    きた前記制御バーストに制御され前記マルチビーム衛星
    を介して相互にバースト状に通信する従局とを具備する
    SS−TDMA衛星通信方式において、前記マルチビーム衛星
    に、前記基準局が配置されている前記領域に対応する前
    記ビームからの受信信号を復調する第1の手段と、この
    第1の手段が出力した復調出力から前記基準バーストを
    検出し前記フレームタイミングを出力する第2の手段
    と、この第2の手段が出力した前記フレームタイミング
    に同期して前記スイッチマトリクスの切替動作クロック
    を発生する第3の手段と、1フレーム内での前記スイッ
    チマトリクスの切替シーケンスを記憶し前記第2の手段
    が出力した前記フレームタイミング及び第3の手段が出
    力した前記切替動作クロックに基づき読出した前記切替
    シーケンスで前記スイッチマトリクスの切替動作を制御
    する第4の手段とを含むことを特徴とするSS−TDMA衛星
    通信方式。
  2. 【請求項2】前記第4の手段が記憶すべき前記切替シー
    ケンスを前記制御局が前記制御バーストに含めて送出
    し、前記マルチビーム衛星に前記第1の手段が出力した
    前記復調出力から前記制御バーストに含めて送られてき
    た前記切替シーケンスを検出して前記第4の手段に記憶
    させる第5の手段を含むことを特徴とする請求項1記載
    のSS−TDMA衛星通信方式。
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