JP3003082B2 - 衛星通信システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は，衛星通信システムに関し，特に送信局と複
数の小型受信局とにより構成された同報衛星通信回線網
において，小型受信局に於ける初期回線設定を行なうた
めの衛星通信回線設定システムに関する。

［従来の技術］ 一般に，送信局から衛星を介して情報を送信し，所定
領域，即ち，日本全国に設置された多数の小型受信局に
対し，同時に情報分配する衛星通信システムは同報衛星
通信システムと呼ばれる。このような同報衛星通信シス
テムに於ける回線構成は，全国に点在させる小型受信局
を均一にしようとする場合衛星から送出されるキャリア
の受信局への到達レベルは各受信局において異なってい
る。特に，準ミリ波帯（Kuバンド,Kaバンド）を用いる
場合は，降雨による減衰が大きいので，降雨の多い地域
の減衰量を推定し，その減衰に耐える回線マージンを設
定しておく必要がある。この場合，減衰の最も大きい地
域に対しても，信頼性の高い通信を行なうために，衛星
から送出されるキャリアのレベルが設定されるのが普通
である。

このようなキャリアレベルの設定は衛星上に搭載され
た中継器を用いて行なわれる。具体的に云えば中継器に
おける機能を利用して送信局から衛星に向けて送信する
キャリアレベルを設定することにより衛星から各受信局
への送信キャリアレベルを設定する方法が一般に用いら
れている。

この回線構成に於いて，受信局側の初期回線設定は，
受信局を設置した地域において，前記方法で設定した回
線マージンが得られているかを測定することが不可欠で
ある。受信局で設定された回線マージンが得られていな
い要因としては，受信局のアンテナ方向が衛星に対し正
対していない場合やキャリアの偏波角に対し，受信アン
テナの偏波角が正対していない場合があり得るが，これ
らを調整し設定された回線マージンが各受信局で確保さ
れていることが確認できれば，衛星通信システムの運用
上極めて有効である。

従来は，回線マージンを測定するために，受信局に受
信周波数変換されて復調器に入力される中間周波数帯の
部分にスペクトラムアナライザ等を接続し，このスペク
トルアナライザ等により受信キャリアのレベル（正確に
はキャリアレベル対雑音比）を直接測定しながら初期設
定を行う方法が行なわれている。

［発明が解決しようとする問題点］ 上述したようにスペクトラムアナライザを用いて受信
レベルを測定し，設定された回線マージンを確認して回
線の初期設定を行う方法では、高価なスペクトラムアナ
ライザを各受信局毎に接続する必要があり，而も熟練し
た技術者が必要で，その設定にも時間を要する。

このように，各スペクトラムアナライザを全国に点在
した個々の受信局毎に受信レベルを測定し，各受信局毎
に回線の初期設定を行っているため，多数の受信局を同
時に設定することが困難であるという問題点を有してい
る。

本発明の目的は，各受信局においてスペクトラムアナ
ライザを使用することなく簡単且つ正確に回線マージン
を検出できる衛星通信システムを提供することである。

本発明の他の目的は，回線マージンを各受信局で測定
できるようにするための送信局を提供することである。

本発明の更に他の目的は，送信局との協働により回線
マージンを測定できる受信局を提供することである。

［問題点を解決するための手段］ 前述したように衛星から送出される情報伝送用のキャ
リアのレベルは，送信局の送信キャリアのレベルに比例
して決定される。したがって、本発明は送信局の送信レ
ベルを低下させ受信局がどのキャリアレベルまで動作す
るかを確認し、その時の送信局出力を測定すれば，受信
局マージンが測定可能である。

上記したことを考慮して，全国に点在して設置された
小型受信局で，個別に精度よく受信レベルを測定する代
わりに，送信局の送信キャリアのレベルを精度よく変化
させ，受信局側ではそのキャリアレベルの受信限界のみ
を確認することにより，同時に多数の受信局の受信レベ
ルマージンを測定し，経済的な衛星通信回線の初期設定
を実現することである。

具体的に云えば，本発明に係る衛星回線設定システム
によれば，送信局は情報伝送キャリアとは別のレベル差
を持たせた回線設定用キャリアを送信し、前述の各地域
に於ける回線マージンの差をすべてカバーするため段階
を設けて変化させる手段と，その変化を繰り返し一定時
間間隔で送出する手段を有し，各受信局側は全く同時で
も複数の局がこの回線設定用キャリアを受信し，受信限
界レベルを時間的に測定する手段を有し，これによっ
て，各受信局は回線マージンを精度よく，測定出来る。

［実施例］ 次に，図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。

第３図は本発明を適用できる衛星通信システムであ
り，ここでは同報衛星通信回線網を構成している。送信
局１より送信された情報伝送用キャリア４は衛星３を経
由して，全国に多数点在させて設置された小型受信局2
a,2b,…において受信される。この様に１つのキャリア
で全国に同時に情報伝送が出来るので非常に有効な回線
構成である。

第４図は，第３図の回線構成に於て，回線マージン測
定について従来から行なわれている形態を説明するため
の図である。受信局は,2aに代表されているように，一
般的にアンテナ，低雑音コンバータ，復調器より構成さ
れており，低雑音コンバータから復調器へ1GHzバンドの
中間周波数帯の信号が与えられている。図に示されてい
るように，この信号ラインに分岐回路が挿入され，この
分岐回路にはスペクトラムアナライザが接続されてい
る。スペクトラムアナライザは受信レベル対雑音比を測
定し，受信局の受信限界値とのレベル差により所要のマ
ージンを測定する。所要マージンが得られていない場合
は，アンテナの方向調整，偏波角が調整され，所定のマ
ージンが得られる様に設定されている。

第２図は，送信局での送信キャリアレベルに対して，
そのキャリアが衛星を経由し，受信局で受信された場合
の回線総合C/N（キャリアレベル対雑音比）の関係がデ
シベル表示でリニアに対応することを示したグラフであ
る。以下，回線総合C/N（キャリアレベル対雑音比）は
単にキャリアレベルと呼ばれる。

キャリアレベルが５〜6dBの所が一般的な受信局の性
能から得られる受信限界である。第２図ではキャリアレ
ベルが6dBの所を説明の都合で受信限界点として示して
ある。また，回線マージとは，受信限界点から何dB余裕
があるかを示すファクタである。例えば,3dBの余裕があ
る点はキャリアレベルが9dBのポイントと云うことにな
る。換言すれば，受信限界点より受信キヤリアレベルが
3dB高い点であると云うこともできる。

また，衛星から送出され，受信局へ到達するキャリア
レベルは各地域でレベル差を有している。このような地
域差を示すために，第２図には東京受信と札幌受信の場
合のレベルが示されている。

第１図は本発明の一実施例に係る衛星通信システムに
使用される送信局を示すブロック図である。

送信局として動作する場合，全国に同報したい情報信
号は変復調器11で変調され合成・分配器10を経て可変利
得増幅器14でレベル調整された後，アップコンバータ13
で無線周波数に変換された後，電力増幅器12で増幅さ
れ，アンテナ６より衛星に向けてキャリアF₁として送出
される。このキャリアが衛星を経由して全国に情報を伝
送することとなる。

更に，送信局は一般的に自局から送信したキャリアが
確かに衛星経由で送信局へ折り返されてくるキャリアf₁
を受信しモニタする機能をも有している。f₁は，アンテ
ナ６で受信され低雑音増幅器７で増幅された後，ダウン
コンバータ８で周波数変換され，中間周波数増幅器９及
び合成・分配器10を経由して変復調器11で復調される。
これによって、自局で送信した信号をモニタすることが
できる。

また，一般に準ミリ波帯を利用する送信には，降雨に
よる送信局から衛星に送信されるキャリアの減衰を補う
送信電力制御を行うための送信電力制御部15,衛星回線
上の周波数変動，受信レベル変動を補正するAFC,AGC制
御の基準となるべきパイロット受信部16などが基本機能
としてもうけられているが，本発明に直接係わらないの
で説明は省略する。

図示された送信局は情報送信用キャリアとは別に，初
期回線設定用キャリアを送出することができる。具体的
に云えば，第１図に示された送信局は初期回線設定用キ
ャリアF_tを送信するための変調器19,キャリアレベルを
変化させる可変ATT17,キャリアレベルを段階的に変化さ
せ，更に，その変化を一定の周期で繰返し，時刻との関
係をもたせるためのプログラムレベル制御部18,及び衛
星折返しキャリアf_tをモニタするための復調器20を，備
えている。

第２図で説明したように，情報送信キャリアの本送信
局からの送信レベルと受信局での受信レベルは直接的な
対比が可能である。回線マージンは回線の信頼性に応じ
各受信局毎に設計的に設定することができる。第２図で
は例えば東京受信で12dB,札幌受信で11dBに設定されて
いるものとする。この場合，送出キャリアレベルは0dB
（相対値）であればよい。そこで，本発明は受信局でみ
た場合の回線マージンが例えば東京受信で12dBあること
を測定することにある。換言すれば受信限界点の送出キ
ャリアレベルが測定されればよいことになる。

このことは東京受信について云えば初期回線設定用の
別キャリアを情報伝送用キャリアに比して12dB下げた時
に受信局が受信限界となればよいことを意味している。
したがって，回線設定用キャリアを順次低下させれば，
受信限界を測定できる。

また，衛星の各地域に対する送信性能の差から各地域
でこのマージンの差が存在する。そこで，全国での受信
限界の差を全てカバーしてすべての地域で受信限界を測
定できるように，回線設定用キャリアを変化させる方法
が重要である。

第５図（ａ）は本発明の回線設定用キャリアを一定の
周期を持たせ段階状に低下させることによって変化させ
ている。回線設定用キャリア変化は連続に低下させるこ
とも，また受信局の特定地域のみを対象として一気に変
化させることも可能であるが、ここではすべての地域を
対象として段階波として低下させる場合を示している。

図示された例では，情報伝送用キャリアより最大値で
2dB低い初期回線設定用キャリアを設定し，最大値を示
す時間を９分間と設定し,2dBステップで各ステップ３分
間隔で,8ステップまで低下させた後，最大値に戻しまた
ステップ低下を繰り返すように，プログラムレベル制御
部18（第１図）で制御が行なわれる。これは第５図
（ｂ）に示すように現実的な衛星同報ネットワークを考
えた場合に日本全国を受信地域の受信限界レベルを４エ
リア程度に分割させる場合の送信レベル差は2dBステッ
プが適切であるためである。更に精度を上げるには1dB
ステップとし８エリアとしてもよい。

この送信局からの送出キャリアレベルを第５（ａ）に
示すように2dBステップで低下させれば，回線マージン
の少ないつまり6dBのマージンであるエリアＡで２ステ
ップ（4dBダウン）すなわち情報伝送用キャリアより6dB
ダウンのポイントでエリアＡに存在する受信局が受信限
界となる。次のステップで回線設定用キャリアが情報伝
送用キャリアより8dBダウンのポイントでエリアＢに存
在する受信局が次のステップ10dBダウンのポイントでエ
リアＣの受信局が，更に次のステップ12dBダウンのポイ
ントでエリアＤの受信局が受信限界となることを示して
いる。

一方，受信局の復調器は衛星上及び伝搬路上で発生す
る周波数変動に追随し，狭帯域で感度よく受信するため
フェーズロックループ機能を有しており，受信局で設定
した目的のキャリアに同期するのに若干の時間を要する
とともに同期したキャリアレベルが限界値に達すると同
期がはずれアラーム表示がなされる機能を有している。

従って前記受信限界は受信局側では容易に判定するこ
とが出来る。

また一旦同期がはずれると目的キャリア引込に時間を
要するため第５図（ａ）の初期設定用キャリアの最大レ
ベル値の時間を９分間と長めに設定してある。

そこでこの受信局における初期回線設定は，まず情報
伝送用の高いレベルのキャリアに復調器のフェーズロッ
クループを同期させ復調器の受信レベルに対応した復調
器のAGCレベル等が最大値を示すようにアンテナの方向
および偏波角を設定する。次に，フェーズロックループ
を本発明に係わる段階状に変化する初期回線設定用キャ
リアに同期させるべく周波数設定し，毎時00分からと30
分から始まる最大値レベルで同期されていることを確認
した後，例えばＤエリアの局であれば，毎時21分と51分
に同期がはずれアラーム状態となることが確認出来れ
ば，アンテナ方向，偏波角が正しく設定され，回線マー
ジンが設計値と一致していることが測定されたことにな
る。

降雨等がはげしく，アンテナの方向調整等は正しく行
なったはずがＤエリアでＣエリア相当の速い時刻で，ア
ラームが発生する可能性もあるが，強い降雨等は長時間
同じような状態で続く可能性は少なく，次の30分間隔の
キャリア変化で再度確認する方法がとれる。

［発明の効果］ 上述した様に本発明の構成，手法により受信局での初
期回線設定を行ない回線マージンを測定する場合，スペ
クトラムアナライザの様な高価な測定器が不要で，回線
設定用キャリアの時間的変化のみを監視することによ
り，回線マージンを測定できる。また，この方法では全
エリアをカバーする段階波が繰り返し送信されているの
で，どの地域でも，いつでも，何局でも，全く同時で
も，そして熟練した技術者でなくても，初期回線設定と
しての回線マージン測定が可能であり，経済的な衛星通
信同報ネットワークを提供できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を構成する情報伝送用および初期回線設
定用キャリアを送出する送信局構成図，第２図は送信局
のキャリア送信レベルとこのキャリアを受信局で受信し
た時の回線総合C/Nとが直線的に変化することを表わす
図，第３図及び第４図はそれぞれ同報衛星通信回線網の
構成及び従来の受信局に於ける初期回線設定時の回線マ
ージン測定を説明する図，第５図（ａ）は一実施例の初
期回線設定用キャリアの変化形状を示す図，第５図
（ｂ）は，上記キャリアの変化に対応して受信限界が決
定される受信局設置地域区分を示すエリアマップであ
る。 １……送信局,2（ａ）,2（ｂ）……小型受信局,3……衛
星,4……情報伝送用キャリア,5……スペクトラムアナラ
イザ,6……アンテナ,7……低雑音増幅器,8……ダウンコ
ンバータ,9……中間周波増幅器,10……合成分配器,11…
…変復調器,12……電力増幅器,13……アップコンバー
タ,14……可変利得増幅器,15……送信電力制御部,16…
…パイロット受信部,17……可変ATT,18……プログラム
レベル制御部,19……変調器,20……復調器。

フロントページの続き (72)発明者 神波 等 東京都千代田区麹町３丁目２番地 日本 サテライトネットワーク株式会社内 (72)発明者 松永 信幸 東京都千代田区麹町３丁目２番地 日本 サテライトネットワーク株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−120919（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−72613（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04B 7/15

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】情報を所定領域内に同時分配するための送
   信局と、所定領域内の各地に点在して設置される複数の
   受信局を有する衛星通信システムにおいて、前記送信局
   は情報伝送用のキャリアとは別の回線設定用キャリアを
   送出出来る手段と、所定領域内の各地域の回線マジーン
   差をすべてカバーするように、前記回線設定用キャリア
   のレベルを連続的に、且つ、段階的に変化させ、その変
   化を一定周期で繰返し送出する手段とを備え、所定領域
   内の各地に設置した各受信局は、連続的に、且つ、段階
   的にレベルが変化する前記回線設定キャリアを受信し、
   受信限界レベルを時間的に確認し、各受信局の回線マジ
   ーンを測定する手段を有していることを特徴とする衛星
   通信回線設定システム。
2. 【請求項２】所定領域内に点在する複数の受信局に対
   し、情報を同時的に分配する衛星通信用送信局におい
   て、情報伝送用のキャリアとは異なる回線設定用キャリ
   アを送出する手段と、前記回線設定用キャリアのレベル
   を連続的に、且つ、段階的に変化させると共に、この変
   化を一定の周期で繰返すための手段とを備えていること
   を特徴とする衛星通信用送信局。
3. 【請求項３】請求項２において、前記所定領域内に点在
   する受信局は、段階的、連続的、且つ、周期的に変化す
   る回線設定用キャリアを監視し、同期はずれの状態を検
   出し、同期はずれの状態になった時間と、段階的、連続
   的、且つ、周期的に変化する回線設定キャリアとの関係
   から、当該受信局の回線マージンを測定する手段を有し
   ていることを特徴とする衛星通信用受信局。