JP2645030B2 - 時分割多元接続衛星通信システムのバースト同期方式 - Google Patents

時分割多元接続衛星通信システムのバースト同期方式

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JP2645030B2
JP2645030B2 JP62241381A JP24138187A JP2645030B2 JP 2645030 B2 JP2645030 B2 JP 2645030B2 JP 62241381 A JP62241381 A JP 62241381A JP 24138187 A JP24138187 A JP 24138187A JP 2645030 B2 JP2645030 B2 JP 2645030B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、時分割多元接続(TDMA)方式を適用した衛
星通信システムに係わり、特に各従局のデータバースト
送出タイミングを基準局のタイミングに同期させるため
のバースト同期方式に関する。
(従来の技術) 近年、デジタル衛星通信システムとしては、符号化方
式、多重化方式、変調方式および多元接続方式等の組合
わせによって種々のシステムが考えられているが、その
中にTDMA衛星通信システムがある。第4図はこの種のシ
ステムの構成の一例を示すもので、このシステムは地球
局である1つの基準局1Rおよび複数の従局(図では3
局)1A,1B,1Cと、これら地球局間を衛星通信回線を介し
て接続する通信衛星2とから構成されている。この種の
システムは、TDMAフレームを時間分割して各地球局に割
当てることによりデータの送受を行なうものであるた
め、各地球局は自局のデータを送出するに当ってそれが
通信衛星上で割当てられた時間位置に置かれるように送
出タイミングを制御する必要がある。そこで、従来では
例えば第5図のTDMAフレームに示すように、基準局1R
ら基準バーストRを周期的に送出し、各従局1A〜1Cでこ
の基準バーストRを受信してその受信タイミングを基準
に自局のデータバーストA〜Cの送出タイミングを設定
している。すなわち、バースト同期によりデータ伝送を
行なっている。また、このバースト同期によりデータの
送出タイミングを設定する場合、各バースト間には通信
情報を含まない保護時間(ガードタイム)が設けてあ
る。このガードタイムは、衛星と地球局との間の距離変
動や基準局と従局との原発振器周波数の差等によるデー
タバースト送出タイミングの制御誤差を吸収するために
設けられたもので、通常10ms程度に設定される。
ところが、このようにガードタイムを設定しても、通
信衛星2に対する基準局1Rと従局1A〜1Cとの位置関係に
よっては、データ送出タイミングの制御誤差を吸収し切
れずにデータバーストの衝突が発生する場合がある。例
えば、通信衛星2から見て基準局1Rよりも1500km以上遠
く離れた位置に従局1Aがあったとすると、この従局1A
ら通信衛星2までの信号到達時間と、基準局1Rから通信
衛星2までの信号到達時間との差、つまり信号到達時間
差は5ms以上となり、さらにこの従局1Aのタイムスロッ
トと隣接するタイムスロットが割当てられた従局1Bが、
基準局1Rより1500km以上遠くに設置されていたとする
と、この従局1Bおよび基準局1Rの通信衛星2に対する信
号到達時間差は5ms以上となり、この場合には上記従局1
A,1Bから送出されるデータバーストは衝突を起こすこと
になる。
そこで、従来では通信衛星2から見て基準局1Rよりも
離れた位置に設置されている従局が存在する場合は、こ
の従局にデータバースト送出タイミングを補正する回路
を設けてデータバーストの送出タイミングを補正してい
た。例えば、従局が固定局の場合にはその設置位置が既
知である点に着目し、この設置位置における信号到達時
間差を求めておき、この時間差を送出タイミング設定用
のタイマにセットすることによりデータバーストの送出
タイミングを補正していた。ところが、このような方式
は従局が固定局の場合には有効であるが、従局が移動局
の場合にはその位置が不定なため適用することができな
かった。また、この移動局に適用できる方式として、例
えば従局と通信衛星との間の距離を常時測定し、これに
より従局と通信衛星との間の距離に応じてデータバース
トの送出タイミングを時々刻々変化させる方式も考えら
れているが、このような方式は非常に大掛りであり、そ
のため補正回路の構成が複雑で規模が大形化してシステ
ムが極めて高価になる問題があった。
(発明が解決しようとする問題点) 以上のように従来の方式は、従局の位置が固定極の場
合にしか適用できなかったり、移動局に適用しようとす
ると送信タイミング制御回路の構成が複雑で大形化し、
これによりシステムが高価になるという問題点を有する
もので、本発明はこの点に着目し、従局が固定局であっ
てもまた移動局であっても適用でき、しかも送信タイミ
ングの制御のための複雑な演算を全く行なう必要がな
く、これにより簡単かつ小規模な回路で実現できてシス
テムの低価格化を図り得、かつ複雑の計算を必要としな
いことから、位置情報が入力されてから送信タイミング
の制御値が決定されるまでに要する時間を短かくするこ
とができ、これにより応答性が優れ、かつ制御回路のCP
Uの負担の少ない時分割多元接続衛星通信システムのバ
ースト同期方式を提供しようとするものである。
[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 本発明は、第1図に示す如く各従局に、自局から通信
衛星までの信号到達時間と基準局から通信衛星までの信
号到達時間との差を表わす情報を自局が移動可能なエリ
ア内の全位置に対応付けて予め記憶したメモリからなる
情報テーブル100を設けるとともに、その読出制御手段
と、上記情報テーブル100の出力情報に従ってバースト
データの送出タイミングを制御する送出タイミング制御
手段200とを設け、上記テーブル100に緯度と経度とによ
り表わされる自局の位置情報を入力してこの位置情報に
対応する信号到達時間差を出力させ、このテーブル100
から出力された信号到達時間差に応じて、上記送信タイ
ミング制御手段200により基準バーストの受信タイミン
グを基準にしたデータバーストの送出タイミングを制御
するようにしたものである。
(作用) この結果、従局の移動位置に対する信号到達時間差を
予め記憶したテーブル100を用意しておくとこにより、
従局のその時々の位置を入力するだけで常にその位置に
対応した最適な送信タイミングが設定されることにな
る。このため、位置情報が入力されるごとにその都度送
信タイミングを制御するための複雑な演算を全く行なう
必要がなく、簡単かつ小規模な回路構成でありながら、
従局が固定局であってもまた移動局であっても適確にデ
ータバーストの送信タイミングを制御することができ
る。また、複雑な計算を必要としないことから、位置情
報が入力されてから送信タイミングの制御値が決定され
るまでに要する時間を短くすることができ、これにより
応答性が優れ、かつ制御回路のCPUの負担の少ない回路
を提供することができる。
(実施例) 第2図は、本発明の一実施例におけるバースト同期方
式を適用した従局のTDMA装置の構成を示すものである。
尚、同図において実線はデータの流れを、また破線は制
御信号や同期信号等のデータ以外の信号の流れをそれぞ
れ示している。
図示しない地上網から到来したデータ信号は、それぞ
れ送信側地上インタフェース(TX1〜TXn)11でTDMAに適
した信号形式、すなわちTDMAシステムで取扱われるビッ
トレートをもつバースト状の信号に変換されたのち、多
重部(MUX)12に導入される。MUX12は、制御処理部(CP
U)13および後述する送信タイミング制御部(TTC)14の
制御に従って動作し、上記TX1〜TXnから出力されたデー
タ信号をTDMAバースト中の定められたタイムスロットに
収まるように時分割多重化する。このMUX12で多重化さ
れたデータ信号は、スクランブル回路(SC)15でエネル
ギ拡散のための符号変換が施されたのち、前置語発生部
(PRG)16から発生された前置語と合成されて変調部(M
OD)17に供給される。MOD17は、上記前置語が合成され
たデータ信号により搬送波を例えばPSK変調するととも
に、この変調した搬送を送信タイミング制御部14から出
力される搬送波オンオフ信号によってバースト状のTDMA
信号に変え、しかるのち図示しない後段のRF部から通信
衛星へ向けて送信させる。
一方、通信衛星を経由して到来したTDMA受信信号は、
復調部(DEM)18でPSK復調されたのちデスクランブル回
路(DSC)19でエネルギ拡散のための符号変換が解か
れ、しかるのち多重分離部(DEMUX)20に導入される。
多重分離部20は、後述する受信タイミング制御部(RT
C)23から出力される受信タイミング制御信号に従っ
て、上記デスクランブル回路19から出力された受信信号
のうち自局向けのデータ信号を抽出し、このデータ信号
をチャネル毎に分離して対応する受信側地上インタフェ
ース(RX1〜RXn)21に分配する。これらのRX1〜RXnは、
断続したデータ信号を地上網に適した信号形式に変換し
て地上網へ送出する。
また、このTDMA装置は、上記自局向けのデータ信号を
抽出するために次のような処理を行なっている。すなわ
ち、DEM18から出力された受信信号を前置語検出部(PR
D)22に導入し、ここで各受信バースト中に含まれてい
るユニークワードを検出する。そして、このユニークワ
ードの検出タイミングに基づいて受信タイミング制御部
(RTC)23で受信タイミング制御信号を作成し、この受
信タイミング制御信号をDEMUX20に供給する。また、こ
のTDMA装置は上記前置語検出部22で基準バーストのユニ
ークワードも検出しており、この検出タイミング信号を
受信タイミング制御部23を経てバースト同期部(BUS)2
4に供給し、このBUS24で送信タイミング情報を作成して
送信タイミング制御部14に供給している。
尚、25は初期同期部(IAU)であり、TDMAバーストを
発射する以前の初期状態においてバーストを発射すべき
正確なタイミングを知るものである。また、26,27はそ
れぞれ局の監視および保守を行なうための監視保守部
(MC)、打合せ回線部(OW)であり、このうち打合せ回
線部27は各局間で運用上の打合せを行なうための回線
(オーダワイヤ)用信号の送受を行なうものである。
ところで、前記送信タイミング制御部14は、自局のデ
ータバーストの送信タイミングを次のように制御してい
る。第3図はその構成を示す回路ブロック図で、図示し
ないDIPスイッチにより入力された自局の位置情報をデ
ジタルに変換する入力回路141と、ROMからなる情報テー
ブル142と、比較回路143と、バースト同期部(BUS)24
から送信タイミング情報が出力された時点からカウント
動作を開始してそのカウント値を比較回路153に出力す
るカウンタ144と、タイマ145とから構成される。このう
ち先ず情報テーブル142は、自局が移動可能なエリア内
の全位置に対応する自局および基準局間の通信衛星に対
する信号到達時間差情報を予め記憶したもので、上記入
力回路141から供給される位置情報に対応する信号到達
時間差情報を読み出して比較回路143に供給する。比較
回路143は、上記カウンタ144から供給されるカウント値
を上記情報テーブル142から供給された信号到達時間差
情報と比較し、上記カウント値がこの信号到達時間差情
報と一致した時点でタイマ145に対しスタート信号を出
力する。タイマ145は、上記スタート信号が供給された
時点から計時動作を開始し、予め設定された一定時間が
経過した時点で送信タイミング制御信号を発生する。
この様な構成であるから、例えば第4図に示すシステ
ムにおいて、いま仮に従局1Bが車両等により任意の位置
に移動し、これに伴ってオペレータがDIPスイッチを操
作し移動後の位置の経度および緯度を入力すると、この
位置情報は入力回路141でデジタル値に変換されたのち
情報テーブル142に供給される。そうするとこの情報テ
ーブル142からは、上記位置情報に対応する信号到達時
間差情報、つまり移動後の自局1Bから通信衛星2までの
信号到達時間と基準局1Rから通信衛星2までの信号到達
時間との差を表わす情報が出力され、比較回路143に供
給される。そして、この状態でPRD22で基準局1Rから送
出された基準バーストRが検出され、これによりBSU24
から送信タイミング情報が出力されると、カウンタ144
がカウント動作を開始してそのカウント値が比較回路14
3に供給される。この結果比較回路143では、上記カウン
ト値と信号到達時間差情報との比較が行なわれ、カウン
ト値が信号到達時間差情報の値に達するとその時点でタ
イマ145にスタート信号が出力される。そして、タイマ1
45はこのスタート信号により計時動作を開始し、一定時
間経過後に自局のデータバースト送信タイミングを指示
する送信タイミング情報を発生する。しかして、送信タ
イミング制御部14からは、自局の位置に応じて送信タイ
ミングが補正された制御情報が発生される。
したがって、地上網から出力されたデータ信号はこの
送信タイミング制御情報により指定されたタイムスロッ
ト内に挿入されて通信衛星2へ向けて送出される。この
ため、従局1Bがいま仮に通信衛星2から見て基準局1R
り1500km以上離れた位置に移動したとしても、データバ
ーストBの送信開始タイミングは、この状態での自局1B
および基準局1R間の通信衛星2に対する信号到達時間差
に応じてそれまでよりも早くなるように微調整されるこ
とになる。したがって、この従局1Bが送出したデータバ
ーストが通信衛星上で隣接する他の従局1Cのデータバー
ストと衝突することは阻止され、この結果より安定で信
頼性の高いTDMA方式による衛星通信を行なうことが可能
となる。また本実施例であれば、従局1Bの全移動位置に
対応する信号到達時間差を記憶した情報テーブル142を
設け、この情報テーブル142から読み出された信号到達
時間差情報に応じて送信タイミングの微調整を行なうよ
うにしたので、例えば通信衛星2に対する従局の距離を
常に実測または予測して送信タイミングを制御する場合
に比べて、制御を著しく簡単化することができ、これに
より送信タイミング制御部の構成を極めて簡単でかつ小
規模にすることができる。したがって、システム全体の
価格も安価にすることができる。
尚、本発明は上記実施例に限定されるものではない。
例えば、従局の中に移動局と固定局とが混在している場
合には、移動局にのみ情報テーブルを設けるようにして
もよい。その他、送信タイミング制御手段の制御手順や
回路構成、従局の数等についても、本発明の要旨を逸脱
しない範囲で種々変形して実施できる。
[発明の効果] 以上詳述したように本発明によれば、各従局に、自局
から通信衛星までの信号到達時間と基準局から通信衛星
までの信号到達時間との差を表わす情報を自局が移動可
能なエリア内の全位置に対応付けて予め記憶したメモリ
からなる情報テーブルを設けるとともに、その読出制御
手段と、上記情報テーブルの出力情報に従ってバースト
データの送出タイミングを制御する送出タイミング制御
手段とを設け、上記テーブルに緯度と経度とにより表わ
される自局の位置情報を入力してこの位置に対応する信
号到達時間差を出力させ、このテーブルから出力された
信号到達時間差に応じて、上記送信タイミング制御手段
により基準バーストの受信タイミングを基準にしたデー
タバーストの送出タイミングを制御するようにしたこと
によって、従局が固定局であってもまた移動局であって
も適用でき、しかも位置情報が入力されるごとにその都
度送信タイミングを制御するための複雑の演算を全く行
なう必要がなく、これにより簡単かつ小規模な回路で実
現できてシステムの低価格化を図り得、かつ複雑な計算
を必要としないことから、位置情報が入力されてから送
信タイミングの制御値が決定されるまでに要する時間を
短かくすることができ、これにより応答性が優れ、かつ
制御回路のCPUの負担が少ない時分割多元接続衛星通信
システムのバースト同期方式を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のバースト同期方式を適用した時分割多
元接続衛星通信システムの機能構成図、第2図は本発明
の一実施例におけるバースト同期方式を適用した従局の
TDMA装置の構成を示す回路ブロック図、第3図は同装置
の送信タイミング制御部の構成を示す回路ブロック図、
第4図は時分割多元接続衛星通信システムの一例を示す
概略構成図、第5図はTDMAフレームの構成を示す模式図
である。 100……テーブル、200……送出タイミング制御手段、1R
……基準局、1A,1B,1C……従局、2……通信衛星、11…
…送信側地上インタフェース(TX1〜TXn)、12……多重
部(MUX)、13……制御処理部(CPU)、14……送信タイ
ミング制御部(TTC)、15……スクランブル回路(S
C)、16……前置語発生部(PRG)、17……変調部(MO
D)、18……復調部(DEM)、19……デスクランブル回路
(DSC)、20……多重分離部(DEMUX)、21……受信側地
上インタフェース(RX1〜RXn)、22……前置語検出部
(PRD)、23……受信タイミング制御部(RTC)、24……
バースト同期部(BSU)、25……初期同期部(IAU)、26
……監視保守部(MC)、27……打合せ回線部(OW)、14
1……入力部、142……情報テーブル、143……比較回
路、144……カウンタ、145……タイマ、R……基準バー
スト、A,B,C……データバースト。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−10613(JP,A) 特開 昭57−202141(JP,A) 特開 平1−181336(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基準局および複数の従局からなる地球局
    と、これらの地球局間を衛星通信回線を介して接続する
    通信衛星とから構成され、基準局は周期的に基準バース
    トを送出し、各従局はこの基準バーストの受信タイミン
    グを基準にして自局のデータバーストの送出タイミング
    を設定する時分割多元接続衛星通信システムのバースト
    同期方式において、 前記各従局に、 自局から前記通信衛星までの信号到達時間と前記基準局
    から前記通信衛星までの信号到達時間との差を表わす信
    号到達時間差情報を、自局が移動可能なエリア内の全位
    置に対応付けて予め記憶したメモリからなる情報テーブ
    ルと、 経度および緯度により表わされる自局の位置情報が入力
    された場合に、この位置情報に対応する信号到達時間差
    情報を前記情報テーブルから読み出す情報読出制御手段
    と、 前記情報テーブルから読み出された信号到達時間差情報
    に応じて、前記基準バーストの受信タイミングを基準に
    したデータバーストの送出タイミングを制御する送信タ
    イミング制御手段とを設けたことを特徴とする時分割多
    元接続衛星通信システムのバースト同期方式。
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