JP2855951B2

JP2855951B2 - 小口径アンテナ用伝送方式

Info

Publication number: JP2855951B2
Application number: JP9816392A
Authority: JP
Inventors: 大谷進
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1992-04-17
Filing date: 1992-04-17
Publication date: 1999-02-10
Anticipated expiration: 2014-02-10
Also published as: JPH05300067A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地球局の小口径アンテ
ナ用伝送方式に利用する。特に、中心局にスターネット
ワークを介して接続された衛星通信用小型地球局（以
下、ＶＳＡＴと云う。）の小型アンテナを用いるための
伝送方式に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＶＳＡＴシステムは１．２ｍ口径程度の
アンテナを用いた衛星通信システムで、近来そのシステ
ムコストが従来の衛星通信システムに比して安いことか
ら急速に発展してきている。

【０００３】しかし、一般に星状（スター）ネットワー
クを構成するＶＳＡＴシステムではユーザが負担するコ
ストは、中心局や衛星回線使用料はすべての局で均等に
分担するために１局当たりの負担額は一般に小さいが、
各局に設置されるＶＳＡＴの機器コストおよび設置コス
トはそのまま１局の負担額となるために局当たりのコス
トを支配している。

【０００４】上述の設置コストの内特にアンテナの設置
コストが以下のような理由で支配的である。アンテナは
たとえば１．２ｍ口径クラスであったとしてもその開口
面積はかなり大きく台風などで加えられる風圧に対して
十分耐えることができるように設置されなければならな
い。このためにアンテナ設置における基礎工事は十分に
行う必要がある。

【０００５】また、アンテナ径が大きい場合にはそれに
相当した設置スペースも必要となり、ＶＳＡＴのように
一般の会社や工務店に設置する場合に支障となることが
あった。

【０００６】従来、小口径アンテナ用伝送方式は、通信
を行う場合に回線の得られる信号対雑音比を通信機器の
保証する特性に関連して所定値以上に保たなければなら
ないために、アンテナ径とアンテナ利得とは比例関係に
あることからアンテナ径を小さくした場合にはアンテナ
に給電する電力をアンテナ利得が減少した度合いに応じ
て大きくしていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の小口径アンテナ用伝送方式では、通信回線の品質と
してはこの操作によりアンテナ径を小さくしたことによ
るアンテナ利得の減少を防ぐことができるが、以下のよ
うな問題点が発生する。

【０００８】最近、衛星通信の発達により通信のための
衛星の個数は飛躍的に増大してきている。しかも通信衛
星のほとんどは静止衛星のために赤道上に配置されてい
る。このために衛星間の間隔は極めて小さくなってきて
いる。たとえば、日本では、４°間隔で民間衛星が配置
されているし、アメリカでは２°間隔で配置されてい
る。

【０００９】このような環境下ではＶＳＡＴの送信する
信号が他の衛星に与える干渉が発生する問題点があっ
た。１．２ｍ口径クラスのアンテナではアンテナの軸外
方向の利得は急速に落ちるために隣接衛星に対する干渉
量はさほどではないが、７５ｃｍ口径クラスのアンテナ
では軸外方向の利得はさほど減少しない。このためにア
ンテナ口径を小さくしてもアンテナ給電電力を対応して
増加させているために、アンテナの主ビーム方向の実効
放射電力（ＥＩＲＰ）は変わらないことから、隣接衛星
に向かって放射される干渉信号電力は増加する。このた
めに、機器コスト面では低減がはかれることが明確であ
っても小口径アンテナの採用は難しい問題点があった。

【００１０】本発明は上記の問題点を解決するもので、
隣接衛星への干渉が少なく、かつ小口径アンテナを用い
ることができアンテナ設置の費用を大幅に削減できる小
口径アンテナ用伝送方式を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、自局のデータ
を時分割多重回線を介して送信する中心局と、この中心
局の時分割多重信号のタイミング情報に基づき自局のデ
ータの送信タイミングおよびデータ長を制御しスロッテ
イドアロハ回線を介してこの中心局に送信する複数の衛
星通信用の小型地球局とを備えた小口径アンテナ用伝送
方式において、上記中心局は、上記複数の小型地球局が
それぞれ周波数ホッピングを行うための周波数ホッピン
グ情報を生成する生成手段と、この生成された周波数ホ
ッピング情報を自局の時分割多重信号に多重して送信す
る多重手段を含み、上記複数の小型地球局はそれぞれ、
上記送信された時分割多重信号に多重された周波数ホッ
ピング情報を分離する分離手段と、この分離された周波
数ホッピング情報に基づき自局のスロッテイドアロハ信
号に周波数ホッピングを施し返送する返送手段とを含
み、上記中心局は、上記複数の小型地球局から返送され
るスロッテイドアロハ信号をそれぞれ返送されるに要す
る時間遅延する遅延回路と、この遅延された周波数ホッ
ピング情報に基づき上記返送されたスロッテイドアロハ
信号の逆拡散処理を行う逆拡散処理手段とを含むことを
特徴とする。

【００１２】また、本発明は、上記生成手段は、ランダ
ム符号を発生する乱数発生回路と、この乱数発生回路の
出力に基づき上記複数の小型地球局に対してそれぞれ周
波数ホッピングする周波数を出力する周波数マッピング
回路とを含み、上記多重手段は、上記周波数マッピング
回路の出力を上記中心局の時分割多重信号に多重する多
重回路と、ここの多重回路の出力を変調して送出する第
一の変調器とを含み、上記分離手段は、上記中心局から
の時分割多重信号を復調する第一の復調器と、この第一
の復調器の出力から上記中心局からの周波数ホッピング
情報を分離する分離回路と、この分離回路の出力に基づ
き拡散データを生成する拡散周波数データ発生回路およ
び第一の周波数シンセサイザと、この第一の周波数シン
セサイザの出力に基づき自地球小型局のスロッテイドア
ロハ信号に周波数ホッピングを施して送出する第二の変
調器とを含み、上記逆拡散処理手段は、上記遅延回路か
らの周波数ホッピング情報に基づき逆拡散用データを生
成する逆拡散用データ発生回路および第二の周波数シン
セサイザと、この第二の周波数シンセサイザの出力に基
づき対応する小型地球局からのスロッテイドアロハ信号
を復調する第二の復調器とを含むことができる。

【００１３】

【作用】中心局は、生成手段で複数の小型地球局がそれ
ぞれ周波数ホッピングを行うための周波数ホッピング情
報を生成し、多重手段で生成された周波数ホッピング情
報を自局の時分割多重信号に多重して送信する。複数の
小型地球局はそれぞれ、分離手段で上記送信された時分
割多重信号に多重された周波数ホッピング情報を分離
し、返送手段でこの分離された周波数ホッピング情報に
基づき自局のスロッテイドアロハ信号に周波数ホッピン
グを施し返送する。中心局は、遅延回路で複数の小型地
球局から返送されるスロッテイドアロハ信号をそれぞれ
返送されるに要する時間遅延し、逆拡散処理手段でこの
遅延された周波数ホッピング情報に基づき上記返送され
たスロッテイドアロハ信号の逆拡散処理を行う。

【００１４】以上により隣接衛星への干渉が少なく、か
つ小口径アンテナを用いることができアンテナ設置の費
用を大幅に削減できる。

【００１５】

【実施例】本発明の実施例について図面を参照して説明
する。図１は本発明一実施例小口径アンテナ用伝送方式
のブロック構成図である。図２は本発明一実施例小口径
アンテナ用伝送方式の中心局の送信部のブロック構成図
である。図３は本発明の小口径アンテナ用伝送方式の中
心局の受信部のブロック構成図である。図４は本発明の
小口径アンテナ用伝送方式のＶＳＡＴのブロック構成図
である。

【００１６】図１〜図４において、小口径アンテナ用伝
送方式は、自局のデータをアウトバウンド回線の時分割
多重回線としてＴＤＭ回線５０を介して送信する中心局
１０と、中心局１０の時分割多重信号のタイミング情報
に基づき自局のデータの送信タイミングおよびデータ長
を制御しインバウンド回線のスロッテイドアロハ回線６
０を介してこの中心局１０に送信する複数の衛星通信用
の小型地球局としてＶＳＡＴ４０₁〜４０_nとを備えこ
こで本発明の特徴とするところは、中心局１０の送信部
２０は、ＶＳＡＴ４０がそれぞれ周波数ホッピングを行
うための周波数ホッピング情報を生成する生成手段と、
この生成された周波数ホッピング情報を自局の時分割多
重信号に多重して送信する多重手段を含み、ＶＳＡＴ４
０はそれぞれ、上記送信された時分割多重信号に多重さ
れた周波数ホッピング情報を分離する分離手段と、この
分離された周波数ホッピング情報に基づき自局のスロッ
テイドアロハ信号に周波数ホッピングを施し返送する返
送手段とを含み、中心局１０の受信部３０は、ＶＳＡＴ
から返送されるスロッテイドアロハ信号をそれぞれ返送
されるに要する時間遅延する遅延回路３２と、この遅延
された周波数ホッピング情報に基づき上記返送されたス
ロッテイドアロハ信号の逆拡散処理を行う逆拡散処理手
段とを含むことにある。

【００１７】また、上記生成手段は、ランダム符号を発
生する乱数発生回路２１と、この乱数発生回路２１の出
力に基づきＶＳＡＴ４０に対してそれぞれ周波数ホッピ
ングする周波数を出力する周波数マッピング回路２２と
を含み、上記多重手段は、周波数マッピング回路２２の
出力を中心局１０の時分割多重信号に多重する多重回路
２３と、多重回路２３の出力を変調して送出する第一の
変調器として変調器２４とを含み、上記分離手段は、中
心局１０からの時分割多重信号を復調する第一の復調器
としてＴＤＭ復調器４１と、ＴＤＭ復調器４１の出力か
ら中心局１０からの周波数ホッピング情報を分離する分
離回路４２と、分離回路４２の出力に基づき拡散データ
を生成する拡散用周波数データ発生回路４３および第一
の周波数シンセサイザとして周波数シンセサイザ４４
と、周波数シンセサイザ４４の出力に基づき自ＶＳＡＴ
のスロッテイドアロハ信号に周波数ホッピングを施して
送出する第二の変調器として変調器４５とを含み、上記
逆拡散処理手段は、遅延回路３２からの周波数ホッピン
グ情報に基づき逆拡散用データを生成する逆拡散用デー
タ発生回路３３および第二の周波数シンセサイザとして
周波数シンセサイザ３４と、周波数シンセサイザ３４の
出力に基づき対応するＶＳＡＴからのスロッテイドアロ
ハ信号を復調する第二の復調器として復調器３１とを含
む。

【００１８】このような構成の小口径アンテナ用伝送方
式の動作について説明する。図５は本発明の小口径アン
テナ用伝送方式の衛星回線のフレームフォーマットであ
る。図１はＶＳＡＴスターネットワークを示し、スター
ネットワークは中心局１０を中心に多数のＶＳＡＴ４０
₁〜４０_nが接続され、中心局１０からＶＳＡＴ４０へ
は、アウトバウンドと呼ばれるＴＤＭ回線５０を介して
接続される。中心局１０はデータを時間多重またはパケ
ット多重してＴＤＭ回線５０を介して各ＶＳＡＴ４０へ
送信する。各ＶＳＡＴ４０は、自局に対するデータのみ
を時間で指定されたスロットまたはパケット多重された
データから抽出する。

【００１９】一方、各ＶＳＡＴ４０は、データを時分割
多重の一つの方式であるスロッテイドアロハ回線を介し
て中心局１０へ送信する。図５にそのフレームフォーマ
ットを示すように、スロッテイドアロハ回線は各ＶＳＡ
Ｔが送出してよい時間間隔および送出可能スロットタイ
ミングが指定されている。

【００２０】したがって、スロッテイドアロハ回線を用
いるシステムではその送信スロット長および送信タイミ
ングをすべての局で合わせる必要があるために一般には
中心局１０より送信されるアウトバンドＴＤＭ信号の時
間基準（フレームタイミングと同等）で制御される。

【００２１】本実施例の目的であるインバウンド回線
（スロッテイドアロハ回線）の小型アンテナ採用におけ
る隣接衛星に対する干渉を低減させるためには以下のよ
うな方法が行われる。

【００２２】基本的な原理は、スプレッドスペクトラム
伝送方式における周波数ホッピング方式を適用し、送信
電力の単位帯域当たりのスペクトラム密度を低減するこ
とにより実現する。

【００２３】しかし、一般のスペクトラム拡散方式では
受信側（本実施例では中心局側）の復調操作を行うため
には、周波数拡散された信号を逆拡散するために逆拡散
用の同期処理が必要である。本実施例では、ＴＤＭ信号
によってＶＳＡＴの送信タイミングや送信データ長はす
べて中心局１０により制御されているために、中心局１
０より送出されているＴＤＭ信号に周波数拡散情報を多
重して送信し、ＶＳＡＴ４０は、これを受信して周波数
拡散を行う。これにより中心局１０は該当するスロット
におけるＶＳＡＴ４０より送信される拡散信号の拡散情
報は自ら知っているために拡散信号に基づき戻すための
逆拡散操作の同期が非常に簡単になる。

【００２４】図２において、中心局１０の送信部２０
は、乱数発生回路２１でランダムな符号を発生する。周
波数マッピング回路２２でこの乱数により周波数ホッピ
ングすべき周波数を求め、多重回路２３でＴＤＭデータ
と多重し、変調器２４を介してＶＳＡＴ４０に向けて送
出する。

【００２５】図４において、ＴＤＭ復調器４１は、ＴＤ
Ｍ回線５０に多重された周波数ホッピング情報の変調操
作を除去し、分離回路４２および拡散用周波数データ発
生回路４３は変調操作を除去された周波数ホッピング情
報を入力し、各スロットに対する拡散データを生成す
る。周波数シンセサイザ４４は、この拡散データに基づ
き周波数を変化させ変調器４５の出力周波数を変化させ
る。

【００２６】変調器４５の出力は周波数ホッピングのな
い場合には、通常変調速度の帯域と同等の帯域を有す
る。特に、半２乗余弦ナイキストフィルタを用いた場合
には、最大スペクトラム密度は送信電力を変調速度で除
した値に等しいことが知られている。周波数拡散を行っ
た場合には、変調器の出力は少なくとも変調速度よりは
広くなるから、最大スペクトラム電力密度は低減する。
拡散周波数を大きくして行けば行くほど電力密度は小さ
くなり隣接衛星に与える電力密度は小さくなる。したが
って、小口径アンテナを採用した場合でも隣接衛星への
影響を減少させることができる。

【００２７】図３において、遅延回路３２は、図２に示
す周波数マッピング回路２２の出力周波数マッピング情
報を入力し、中心局１０よりＶＳＡＴ４０に送られイン
バウンド回線として中心局１０に受信されるまでの時間
に相当する遅延時間を補償する。逆拡散用データ発生回
路３３は、ＶＳＡＴ１０における拡散用周波数データ発
生回路４３と全く同じであるために周波数シンセサイザ
４４および復調器３１の動作はＶＳＡＴ４０で行われる
周波数ホッピング操作と全く同一である。すなわち、Ｖ
ＳＡＴ４０で行われた送信周波数のポッピングに対応し
て中心局１０でも復調器３１の周波数ホッピングを行う
ことになり、全体としては通常の通信システムと同じ動
作をする。

【００２８】上述のように、本実施例は、中心局よりＶ
ＳＡＴへ送信されるアウトバウンド信号にＶＳＡＴが行
うべき周波数ホッピング情報を乗せて送信し、ＶＳＡＴ
はこの情報に基づき周波数ホッピングを行い電力密度の
低減を計ることができる。このために、アンテナの軸外
方向の利得の減少が少ない小口径アンテナを用いた場合
でも、隣接衛星への干渉が少なくなり、小口径アンテナ
の採用ができ、アンテナ設置の費用を大幅に削減するこ
とができる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、隣接衛
星への干渉が少なく、かつ小口径アンテナを用いること
ができアンテナ設置の費用を大幅に削減できる優れた効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明一実施例小口径アンテナ用伝送方式のブ
ロック構成図。

【図２】本発明の小口径アンテナ用伝送方式の中心局の
送信部のブロック構成図。

【図３】本発明の小口径アンテナ用伝送方式の中心局の
受信部のブロック構成図。

【図４】本発明の小口径アンテナ用伝送方式のＶＳＡＴ
のブロック構成図。

【図５】本発明の小口径アンテナ用伝送方式の衛星回線
のフレームフォーマット。

【符号の説明】

１０中心局２０送信部２１乱数発生回路２２周波数マッピング回路２３多重回路２４変調器３０受信部３１復調器３２遅延回路３３逆拡散用データ発生回路３４周波数シンセサイザ４０₁〜４０_n ＶＳＡＴ４１ＴＤＭ復調器４２分離回路４３拡散用周波数データ発生回路４４周波数シンセサイザ４５変調器５０ＴＤＭ回線６０スロッテイドアロハ回線

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】自局のデータを時分割多重回線を介して
送信する中心局と、この中心局の時分割多重信号のタイ
ミング情報に基づき自局のデータの送信タイミングおよ
びデータ長を制御しスロッテイドアロハ回線を介してこ
の中心局に送信する複数の衛星通信用の小型地球局とを
備えた小口径アンテナ用伝送方式において、上記中心局は、上記複数の小型地球局がそれぞれ周波数
ホッピングを行うための周波数ホッピング情報を生成す
る生成手段と、この生成された周波数ホッピング情報を
自局の時分割多重信号に多重して送信する多重手段を含
み、上記複数の小型地球局はそれぞれ、上記送信された時分
割多重信号に多重された周波数ホッピング情報を分離す
る分離手段と、この分離された周波数ホッピング情報に
基づき自局のスロッテイドアロハ信号に周波数ホッピン
グを施し返送する返送手段とを含み、上記中心局は、上記複数の小型地球局から返送されるス
ロッテイドアロハ信号をそれぞれ返送されるに要する時
間遅延する遅延回路と、この遅延された周波数ホッピン
グ情報に基づき上記返送されたスロッテイドアロハ信号
の逆拡散処理を行う逆拡散処理手段とを含むことを特徴
とする小口径アンテナ用伝送方式。
【請求項２】上記生成手段は、ランダム符号を発生す
る乱数発生回路と、この乱数発生回路の出力に基づき上
記複数の小型地球局に対してそれぞれ周波数ホッピング
する周波数を出力する周波数マッピング回路とを含み、
上記多重手段は、上記周波数マッピング回路の出力を上
記中心局の時分割多重信号に多重する多重回路と、ここ
の多重回路の出力を変調して送出する第一の変調器とを
含み、上記分離手段は、上記中心局からの時分割多重信
号を復調する第一の復調器と、この第一の復調器の出力
から上記中心局からの周波数ホッピング情報を分離する
分離回路と、この分離回路の出力に基づき拡散データを
生成する拡散周波数データ発生回路および第一の周波数
シンセサイザと、この第一の周波数シンセサイザの出力
に基づき自地球小型局のスロッテイドアロハ信号に周波
数ホッピングを施して送出する第二の変調器とを含み、
上記逆拡散処理手段は、上記遅延回路からの周波数ホッ
ピング情報に基づき逆拡散用データを生成する逆拡散用
データ発生回路および第二の周波数シンセサイザと、こ
の第二の周波数シンセサイザの出力に基づき対応する小
型地球局からのスロッテイドアロハ信号を復調する第二
の復調器とを含む請求項１記載の小口径アンテナ用伝送
方式。