JP3118256B2 - 地理的プロトコル変換を備えた世界的衛星通信システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 発明の分野 本発明は世界的（global）衛星通信システムに関し、
かつより特定的には与えられた地理的カバレージ領域に
基づきセルラ無線電話システムのための送信プロトコル
変換を可能にする世界的衛星通信システムに関する。

従来技術の説明 全国的な（nationwide）ページングシステムのよう
な、数多くの全国的な通信システムが提案されかつ数多
くのそのようなシステムが現在世界中で運用されてい
る。これらのシステムは限られた全国的なベースで情報
を伝達する必要性を満たすが、それらは真の全国的な情
報伝達を提供するには不足である。これは、そのような
全国的なシステムはその全国的なシステムのサービス提
供者が、一般に主な大都市領域のみであった、通信シス
テムの基本的設備を所定位置に持つサービス領域のみに
限定されているという事実のためである。そのような全
国的なシステムは該システムによって処理されるべき全
てのメッセージが向けられる中央集中したメッセージ入
力、あるいは収集、ポイントを提供している。それらの
メッセージは次に陸線または衛星によって前記ネットナ
ークの各々の都市に分散される。前記メッセージは、そ
れらが前記ネットワークの都市の各々において受信され
た場合、次にローカルシステムを通って送信するために
従来と同様のメッセージとして処理される。前記メッセ
ージは前記全国的なシステム全体にわたり送信されるか
ら、メッセージスループットに伴う問題がシステムに所
属する加入者の数が増大するに応じて発生することが予
期される。

そのような全国的なシステムをネットワーク化して前
記全国的なシステム提供者の隣接した境界をはるかに超
えて到達する世界的なベースで情報伝達を可能にするこ
とが多くのこれらのシステムの目標である。しかしなが
ら、そのようなシステムはせいぜい現在の全国的なシス
テムについて説明した方法で制限された世界的なシステ
ムカバレージを提供するにすぎない。また、メッセージ
スループットに関連する問題が前記メッセージが世界的
なシステムにわたり分布されかつ全国的なシステムを構
成する各々の都市に送信される場合に、いっそう深刻に
なることが予期される。

限られた全国的なページングカバレージ、および完全
な世界的ページングカバレージの問題に対する１つの解
決方法は、衛星をベースとした通信システムによること
であり、該システムにおいては衛星（単数または複数）
がメッセージを直接地上をベースとした通信受信機に送
信する上で活動する。そのような衛星をベースとした通
信システムが成功するか否かは直接衛星システムに関連
する非常に高い費用を支出するのを助けるために、ペー
ジングのユーザおよびセルラ無線電話のユーザの双方
の、どれだけ多くのユーザが前記システムによってカバ
ーできるかに依存している。さらに、世界的通信システ
ムの受け入れはシステムがエンドユーザに対し提供する
有用性に依存する。

衛星をベースとした通信システムの受け入れは、世界
中で使用されているいくつかの「標準の」ページングプ
ロトコル、およびいくつかの「標準の」セルラ送信プロ
トコルがあるという事実によって複雑になっている。こ
れらのページングプロトコルはGolay Sequential Cod
e（GSC）およびPOCSAG信号フォーマットのようなデジタ
ル信号フォーマット、およびモトローラ社の5/6−トー
ン信号フォーマットおよびZVEIおよびCCIR ６−トーン
信号フォーマットのようなアナログトーン信号フォーマ
ットを含む。数多くの他の信号フォーマットも、同様
に、世界中で使用されている。ERMESヨーロッパページ
ング標準のような、新しい信号標準もまた将来は導入さ
れるであろう。世界的衛星通信システムを容易に可能と
するため、該システムはそのようなシステムをコスト効
率の良いものにするのに必要な広範囲の受け入れを獲得
するために数多くの信号フォーマットでサービスを提供
しなければならないであろう。

今日、よく知られたセルラ信号プロトコルを使用して
動作する数多くのセルラ通信システムが使用されてい
る。新しいセルラ信号プロトコルがセルラ通信を改善し
かつシステム内で処理できる加入者の数を改善するため
に提案されている。伝統的なおよび新しいセルラ通信プ
ロトコルは両立しない。その結果、１つのセルラ通信シ
ステム内で動作するセルラ送受信機の間の通信は、最初
に公衆交換電話ネットワークによって処理されるアナロ
グ音声メッセージに変換することなしには、両立しない
セルラ通信システムで動作するセルラ無線電話に直接通
信することはできない。セルラ無線電話が衛星を通して
直接通信するために利用できるようになったとき、セル
ラ無線電話は、前に述べたように存在し得るセルラ通信
プロトコルの相違のため、直接通信することができな
い。両立しないセルラ通信システムの間で通信ができる
ようにするためにセルラ通信プロトコルの地理的プロト
コル変換を提供する必要性がある。世界的衛星セルラ送
信システムを容易に可能にするため、該システムはその
ようなシステムをコスト効率のよいものにするのに必要
な広い範囲の受け入れを獲得するため数多くのセルラ送
信プロトコルでサービスを提供しなければならない。

複数の信号フォーマットおよびセルラ送信プロトコル
を処理することに関連する問題に加えて、世界的システ
ムで動作するページャおよびセルラ無線電話のための運
用周波数の割当ては、前記通信衛星が地球を掃引する場
合、国際電気通信連合（ITU）および、連邦通信委員会
（FCC）のような、国の規制機関によって規制される国
のおよび地域の規定に従わなければならない。このこと
は衛星通信システムがサービスを世界的なベースで提供
するために特定の国または領域の地域的な法律および規
制に従うことを要求する。そのような衛星をベースとし
た通信システムは数多くの異なる動作周波数で限られた
地理的領域にわたり選択的に送信することができなけれ
ばならない。

エンドユーザが世界中をある場所から他の場所へと放
浪し（roam）、または移動する（travel）、ことができ
るようにするシステム内で動作するページャはまた該ペ
ージャが世界中で前記衛星送信と通信を維持するため
に、周波数に機敏（trequency−agile）である必要があ
る。しかしながら、衛星はメッセージを種々の信号フォ
ーマットで伝達することができるから、ページャが異な
る信号フォーマットを処理する要求は除去することがで
きる。

発明の概要 衛星通信システムは少なくとも２つの地理的領域内で
動作する通信送受信機の間でメッセージの伝達を行うた
めに地理的プロトコル変換を提供することが可能であ
る。この衛星をベースとした通信システムは第１の所定
のメッセージ送信プロトコルで通信衛星に対してメッセ
ージ送信を可能にする第１の地理的領域内で動作する第
１の通信送受信機を具備する。前記通信衛星は前記第１
の所定のメッセージ送信プロトコルで伝達されるメッセ
ージ送信を受信するための衛星受信機、前記第１の所定
のメッセージ送信プロトコルで伝達されるメッセージ送
信を第２の所定のメッセージ送信プロトコルで伝達可能
なメッセージ送信に変換するためのプロトコル変換器、
そして第２の所定のメッセージ送信プロトコルで伝達可
能なメッセージ送信を第２の地理的領域内で動作する第
２の通信送受信機に送信するための衛星送信機を具備す
る。前記第２の通信送受信機は前記第２の所定のメッセ
ージ送信プロトコルで伝達されるメッセージ送信を受信
し、それによって異なるメッセージ送信プロトコル内で
動作する通信送受信機の間でのメッセージ送信を可能に
する。

図面の簡単な説明 第1A図および第1B図は、本発明に関わる地理的プロト
コル変換を提供する衛星をベースとした通信システムの
ための同期衛星構成を示す図式的表現である。

第２図は、本発明に関わる地理的プロトコル変換を提
供する衛星をベースとした通信システムのための非同期
衛星構成を示す図式的表現である。

第３図は、本発明に関わる衛星をベースとした通信シ
ステムのためにメッセージを受信しかつ処理するために
使用される世界的電気通信ネットワークを示す説明図で
ある。

第４図は、本発明に関わる非同期の衛星ベースとした
通信システムのための地上ステーション対衛星の通信を
示す説明図である。

第５図は、本発明に関わる非同期の衛星をベースとし
た通信システムのための衛星間通信を示す説明図であ
る。

第6A図および第6B図は、本発明に関わる衛星をベース
とした通信システムにメッセージを入力するためのフォ
ーマットを示すタイミング図である。

第７図は、本発明に関わる衛星をベースとした通信シ
ステムにおける衛星ルーティングのためのフォーマット
を示すタイミング図である。

第8A図は、本発明に関わる衛星をベースとした通信シ
ステムにわたるメッセージ情報の流れを示す単純化した
ブロック図である。

第8B図は、本発明に関わる衛星をベースとした通信シ
ステムのためのトランクステーションの装置を示す電気
的ブロック図である。

第8C図は、本発明に関わる衛星をベースとした通信シ
ステムのための衛星の装置を示す電気的ブロック図であ
る。

第９図は、本発明に関わる衛星をベースとした通信シ
ステムのためのメッセージの流れを示すフローチャート
である。

第10図は、本発明に関わる衛星をベースとした通信シ
ステムにおいて使用するための携帯用通信受信機の電気
的ブロック図である。

第11図は、本発明にしたがって地理的プロトコル変換
を提供するために衛星をベースとした通信システムを使
用して相互接続された２つのセルラ無線電話システムの
動作を示す模式図である。

第12図は、本発明に関わる衛星をベースとした通信シ
ステムによって使用されるセルラ交換機の電気的ブロッ
ク図である。

第13図は、本発明にしたがって地理的プロトコル変換
を提供するために衛星をベースとした通信システムのた
めの衛星の装置を示す電気的ブロック図である。

第14図は、本発明に関わる衛星通信システムを使用し
た両立しないセルラ通信システム間に与えられる地理的
プロトコル変換を説明するためのフローチャートであ
る。

好ましい実施例の説明 図面を参照すると、第１図〜第14図は地理的プロトコ
ル変換を提供する衛星をベースとした通信システムの好
ましい実施例を示す。第1A図および第1B図を参照する
と、本発明に関わる地理的プロトコル変換を提供する世
界的衛星通信システムの構成に対する第１の実施例が示
されている。第1A図に示されるように、１つまたはそれ
以上の衛星10（そのうちの１つのみが示されている）が
方向転換可能なアンテナビームを備えたアンテナ12を使
用して地球へ通信信号を送信するために同期軌道に配置
されている。前記方向転換可能なビームアンテナ12は送
信無線周波信号を、第1A図の領域14のアンテナビームの
足跡（footprint）によって示されるような、小さな地
理的領域上に収束するために使用される。そのような送
信信号の収束は領域14の境界内で動作する、ページング
受信機またはページャおよびセルラ無線電話のような、
地上をベースとした通信受信機器の適切な性能を提供す
るために十分な地上レベルの信号強度を生成する。第1B
図に示されるように地球上の異なる地理的領域14におけ
るポイントに前記アンテナビームを移動させ、または方
向転換することによりシステムにおいて広い領域のカバ
レージが得られる。第1A図のシステムにおいては、衛星
はまた異なる地理的領域における顧客にサービスをする
場合に、信号プロトコルおよび／またはダウンリンクま
たはアップリンク周波数を変えることができる。例え
ば、第1B図において、ヨーロッパ内の地理的領域に対し
て文字Ｂで示される地理的領域に位置するページャに対
してはPOCSAG信号フォーマットを使用して1.5ギガヘル
ツ（GHz）の周波数でダウリンク信号が送信される。北
および中央アメリカについては文字Ａによって示される
地理的領域内に位置するページャに対してGolay Seque
ntial Code（GSC）信号フォーマットを使用して900メ
ガヘルツ（MHz）の周波数でダウンリンク信号が送信さ
れる。ダウンリンク周波数の選択は任意的なものではな
く、アンテナビームの足跡によってカバーされる各国ま
たは地理的領域における種々の国の規制機関によってコ
ントロールされ、したがって、実際の送信機および／ま
たは受信機周波数は衛星をベースとした通信システム内
で動作周波数が割当てられる場合に広範囲に変化するこ
とが理解される。

ページングのために使用される場合、衛星をベースと
した通信システムへのページングメッセージの入力は公
衆交換電話ネットワーク（PSTN）を通して行われ、該PS
TNは、第1A図に示されるように、アップリンクアンテナ
18によって同期衛星10に情報を送信するために、前記メ
ッセージを地上ステーション16、またはゲートウェイ、
に向ける。本発明の好ましい実施例においては、約35,0
00KMの高度にある３つの同期通信衛星が対応する同期衛
星と通信するために世界中に適切に配置された、ゲート
ウェイ16のように、地上ステーションとの世界全体のカ
バレージを提供する。本発明にしたがって地理的プロト
コル変換を提供するために衛星に送信されかつ衛星から
送信される情報のフォーマットは後に説明する。

本発明に関わる衛星通信システムにおいて複数の同期
衛星が使用される場合は、いずれかの地上ステーション
で受信されたページングメッセージ情報は対応する衛星
に転送される。しかしながら、特定の衛星に転送された
ページングメッセージ情報のうちのいくらかは前記メッ
セージ情報を受信する特定の衛星によってカバーされな
い地理的領域内に位置するページャに向けられることが
ある。この場合、軌道にある同期衛星の各々の間で衛星
間通信が提供され特定の地理的領域にある前記ページャ
に最終的にメッセージを伝達することになる適切な衛星
へとメッセージ情報が転送できるようにする。衛星間通
信は本発明書において後に詳細に説明する。

第２図を参照すると、本発明に関わる世界的な衛星を
ベースとした通信システムのための衛星配置の第２の実
施例が示されている。この配置においては、複数の衛星
が非同期、低高度地球軌道にあるのが示されている。該
衛星は多数の軌道面に配置されている。該軌道面（３〜
８）は、図示の如く、性質上大きく傾斜しておりかつ地
球全体に対しページングカバレージを提供する。このシ
ステムによれば、第２図の同期衛星をベースとした通信
システムと同様に、軌道を周回する衛星よりも低い高度
にある陸塊（land mass）上、水上、または空気中の任
意の場所に位置するユーザは公衆交換電話ネットワーク
にアクセスできる任意の者によってページングすること
ができる。

本発明に関わる非同期衛星をベースとした通信システ
ムにおいては、11個の衛星が７つの軌道面の各々に413.
53海里（765.86キロメートル）の高度に配置されて完全
な世界的カバレージを提供し、この軌道の各衛星はおよ
そ100分毎に１度地球を完全に周回する。当業者は第２
図のシステムにおいて必要とされる衛星の数、高度およ
び軌道周回時間は軌道面がどれだけ大きく傾斜している
かの関数であることを理解するであろう。より少ない傾
斜の軌道面構成はより大きく傾斜した軌道面構成よりも
多くの衛星を必要とする。また、衛星をベースとした通
信システムの好ましい実施例において述べられている衛
星の数は例示にすぎず、かつより多くの数、またより少
ない数を含む他の衛星配置も特定のシステムの要求に応
じて利用できることが理解されるであろう。

同期または非同期衛星をベースとした通信システムに
おける各衛星は衛星制御システムユニット、適切なアン
テナ11（例えば、アップ／ダウンリンクのためのおよび
クロスリンクのためのヘリカルアンテナ）および前記制
御システムユニットに電源を供給するための太陽電池の
開かれたアレイ12と該太陽電池に接続された（図示しな
い）蓄電池を含み、そして衛星ページングコントロー
ラ、またはセルラプロトコル変換器を備えた衛星セルラ
・プロトコルコントローラが必要な地理的プロトコル変
換を可能にする。衛星ビークル自体は非同期衛星をベー
スとした通信システムのために商業的に利用可能なもの
のような低高度地球周回衛星である。非同期、ならびに
同期システムにおける衛星は打ち上げビークルによって
軌道に乗せられる。軌道に乗せられたとき、前記太陽電
池のアレイが開かれかつそれによって交換ユニットがア
クティベイトされる。衛星は次に標準のテレメトリ、ト
ラッキングおよび制御（TT＆Ｃ）チャネルによってオン
ラインにされ衛星をベースとした通信システムを形成す
る。動作においては、ページングメッセージは公衆交換
電話ネットワーク（PSTN）を介して世界中の任意の場所
から衛星をベースとした通信システムに入力できる。セ
ルラ無線電話通信は、以下に詳細に説明するように、セ
ルラ無線電話と衛星との間の直接的通信を使用して達成
される。

第３図は、本発明に関わる衛星をベースとした通信シ
ステムにメッセージを入力するために使用できる世界的
衛星ページングネットワークの一部の典型的な相互接続
を示す。この世界的衛星ネットワークはローカル入力ノ
ード20および地域入力（regional input）および／ま
たは収集ノード（collection nodes）22を具備し、こ
れらは前記ページングメッセージを衛星をベースとした
通信システムへと集中させかつ伝達する。前記ローカル
入力ノード20は、ページングターミナルのような、技術
的によく知られた、ターミナル（図示せず）を具備し公
衆交換電話ネットワークを通してメッセージを受信しか
つ処理する。ローカル入力ノード20は一般に世界的衛星
ネットワークに関与するローカル・ページングサービス
提供者の設備に配置され、かつしたがって、ローカルペ
ージングサービスをコントロールしかつ衛星をベースと
した通信システムのためにもメッセージの取扱いおよび
処理を行なう能力を提供する。領域Ｂとして示されるよ
うな、大きな都市領域は、世界的衛星ネットワークに参
与する数多くのローカル・ページングサービス提供者を
表わす、複数のローカル入力ノード20を持つことができ
る。領域Ａで示されるような、他の地理的領域は、カナ
ダのような、国全体にわたり位置する主要な大都市領域
に配置されたローカル・ページングサービス提供者を表
わすことができる。

世界的衛星ネットワークに向けられたメッセージはロ
ーカル入力ノード20から地域入力、または収集ノード22
へと導かれる。地域収集ノード22は、大きな都市領域、
州、国、または大陸のような、特定の地理的領域のため
にローカル入力ノード20の各々からメッセージをさらに
集中させるよう動作する。メッセージの地域集中は該メ
ッセージのトランクサイト16への送信のための最もコス
ト効率のよい手段を提供する。衛星をベースとしたシス
テムの経済的要求を満たすために取扱わなければならな
い多量のメッセージトラフィックのため、世界的衛星ネ
ットワークにわたり受信されたメッセージを送信するの
に必要な送信時間を最小にすることが重要である。前記
トランクサイトへの送信の前にローカル入力ノードで受
信されたメッセージを最終的な信号フォーマットに符号
化しないことにより本発明に関わるシステムにおいては
メッセージスループットが改善される。メッセージはロ
ーカル入力ノード20から地域収集ノード22へと、あるい
はローカル入力ノード20からトランクサイト16へと、BC
D（２進化10進）またはASCIIデータのような、生のデー
タとして送信される。当業者は、最終的な符号化信号フ
ォーマットに符号化されたデータを送信するのと比較し
て、技術的によく知られた伝統的なデータ送信技術を使
用して生のデータを送信するのみとすることによりかな
りの送信時間が節約され、これはデータ処理要求を２ま
たはそれ以上の係数だけ増倍することを理解するであろ
う。

ローカル入力ノード20と地域入力ノード22との間、お
よび地域入力ノード22からトランクサイト24への世界的
衛星ネットワークの相互接続は、陸線、およびマイクロ
ウェーブまたは衛星通信のような、多数のよく知られた
方法のうちの任意のものによって、関連する距離および
いずれかの与えられた入力ノードから取扱われるメッセ
ージトラフィックの量に応じて、行うことができる。説
明される世界的衛星ネットワークの構造は一例にすぎ
ず、かつ衛星をベースとした通信システムにおいて予期
される量の情報を集中しかつ処理するためのシステムを
示しているに過ぎないことが理解できるであろう。

第４図は、第２図について述べた、複数の軌道面のう
ちのいずれか１つにおいて軌道周回する数多くの非同期
衛星に対する相対位置を示す説明図である。アップリン
ク送信機、またはゲートウェイ、16が前記システム全体
から受信されたメッセージデータを軌道周回衛星12の各
々に対してそれらが実質的にゲートウェイ24の上を通信
する際に送信するために設けられている。前記世界的な
衛星をベースとした通信システムにおける全ての衛星
は、第２図において前に説明したように、極の上を通過
する軌道にあるから、単一のゲートウェイ16のみが、図
示の如く、制御のためおよび該ゲートウェイ16からのメ
ッセージの伝達のために各々の衛星にアクセスすること
が要求される。図示されたゲートウェイの位置は例示に
すぎず、かつ北アメリカの北方における他の地理的位置
もゲートウェイ16を配置するのに適している。

第５図に示されるように、公衆交換電話ネットワーク
を介してPSTNユーザから受信されたメッセージは、第３
図について説明したのと同様にして、トランクサイト16
に導かれる。該メッセージ情報は各衛星12が実質的に頭
上に表われたときに軌道面にある各衛星12に対してビー
ムＪ−1,L−１、その他を介して独立に上方送信される
（beamed up）。特定の軌道面にある各衛星12はまた衛
星間通信を介して、軌道面Ｎ−１において周回する衛星
に対して、リンクＩ−１、リンクＩ、リンクＩ＋１、そ
の他によって例示される次の衛星および前の衛星へとリ
ンクされる。この衛星間通信システムは１つの軌道面に
ある任意の特定の衛星12によって受信されたメッセージ
を同じ軌道面、または任意の他の軌道面に配置された他
の衛星12のうちの各々および任意のものに分配するため
の手段を提供する。後者の場合、衛星間通信は本システ
ムにおいては軌道面ＮおよびＮ−１において周回する衛
星12に対し、ビームM1＋およびM1−、その他で示される
ように、他の軌道周回面にある１つまたはそれ以上の衛
星12の間で衛星間通信が提供される。すなわち、ある与
えられた軌道面における各衛星12は隣接軌道面における
前の衛星（ビームＭ＃−）および次の衛星（ビームＭ＃
＋）にリンクし、それによって受信された世界的メッセ
ージ情報を衛星システム全体にわたり分配するための手
段を提供する。衛星間リンクは、マイクロ波ビームまた
はレーザビームを介して、ある通信チャネルによるデー
タ送信を介して実現される。現存の技術によってそのよ
うなデータ送信を可能にすることができる。前の説明は
非同期衛星を使用する衛星システムに対する衛星間通信
について述べたが、同じシステムは同期衛星を使用する
場合にも用いることができる。

第２図において前に述べたように、本発明に関わる非
同期衛星システムにおける各衛星は地球の回りを100分
ごとに周回する。各軌道面は本発明の好ましい実施例に
おいては11個の衛星によって占有されているから、新し
い衛星は実質的に任意の地理的領域の上にいずれか１つ
の軌道面からおよそ９分ごとに１度現われることにな
る。本発明に関わる非同期衛星システムにおいては７つ
の衛星軌道が設けられているから、７つの衛星軌道の１
つから新しい衛星が実質的に１分18秒ごとに１度現われ
ることになる。その結果、世界的メッセージ情報および
制御情報は前記ゲートウェイ16から前記ゲートウェイ16
の上に規則的に現われる７つの軌道面のうちの１つの11
個の衛星のうちの１つに送信される。その後、前記世界
的なメッセージ情報は、後にさらに詳細に説明するよう
に、受信衛星の上で処理され、該情報をさらに世界中に
位置する他の衛星に分配し、あるいは受信衛星によって
該受信衛星の現在のトラックにある通信受信機に送信さ
れる。

前に述べたように、本発明に関わる衛星をベースとし
た通信システムに入力された世界的なメッセージ情報は
ローカル入力ノード20から特定の信号フォーマットに処
理されることなくゲートウェイ16に送られる。本発明の
１つの実施例においては、前記世界的なメッセージ情報
はゲートウェイ16から頭上の受信衛星に送信される前
に、前記情報が送られるページャのための適切な信号フ
ォーマットへと処理される。本発明の別の実施例では、
前記世界的なメッセージ情報はゲートウェイ16から最終
的な信号フォーマットへと処理することなく頭上の受信
衛星に送信される。この場合、適切な信号フォーマット
への最終的な処理は最終的に前記メッセージを伝達すべ
き特定の衛星内で行なわれる。本発明の双方の実施例の
動作は以下の説明からより明らかになるであろう。

第6A図は、公衆交換電話ネットワークを介してメッセ
ージ発信者により情報を入力するための１つの可能なフ
ォーマットを示す。第6A図は国際電話サービスのために
使用されるものと非常に類似したフォーマットを示して
いることがわかる。すなわち、該フォーマットは国コー
ド100、エクスチェンジ（exchange）またはロケーショ
ンコード（location code）102、ページャID番号104と
それに続くメッセージ106を含む。このフォーマットは
メッセージ発信者が該メッセージを送ることを考えてい
るページャのための特定の国コード100およびロケーシ
ョンコード102の情報を知っている場合に使用される。
国コード100およびロケーションコード102の情報はトラ
ンクステーションにおいて処理されてすぐ後に説明する
衛星ルーティング情報を決定する。該ルーティング情報
は同期または非同期衛星システムにおけるどの衛星がメ
ッセージを最も早い時期に伝達する場所にあるかを規定
する。国コード100、ロケーションコード102、ページャ
ID番号104、メッセージ部分106および軌道情報は前記ト
ランクステーションから現在頭上にある衛星に送信され
る。いったん受信されると、前記ルーティング情報は、
後に説明するように、処理されて前記メッセージを地球
の回りのいずれかの場所の伝達衛星に送る。前記メッセ
ージ伝達衛星は国コード100およびロケーションコード1
02の情報をメッセージ伝達のための適切なダウンリンク
周波数および信号プロトコルを決定するために使用す
る。本発明の１つの実施例においては、トランクステー
ションから衛星に送信される情報は、頭上の衛星におけ
る受信を保証するのに必要な場合を除き、符号化（enco
de）されない。ASCIIデータフォーマットで受信され
た、ID番号104およびメッセージ106は前記伝達衛星によ
って、POCSAGまたはGSC信号フォーマットのような、前
記地理的伝達領域に対する適切な信号フォーマットに符
号化される。前記伝達衛星が国コード100およびロケー
ションコード102によって決定される地理的領域の上を
通る場合に、適切な時間に、前記メッセージは目的とす
るページャに前記メッセージを伝達するためにビームダ
ウンされる。

第6B図は、メッセージ入力のための別のフォーマット
を示し、この場合国コード100およびロケーションコー
ド102の情報は自動的にメッセージが向けられているペ
ージャの現在の位置に基づきシステムによって与えられ
る。この実施例では、システムにおける各ページャの現
在の位置はページャが割当てられているローカル・ペー
ジングシステムに関連するターミナルにおいて追跡され
る。ユーザがホーム（home）領域、またはローカルシス
テム領域にあるとき、ローカル入力ノードを介して入力
されたメッセージはローカル非衛星システムによって送
信するよう指令される。しかしながら、ユーザが、シカ
ゴからシンガポールへのビジネストリップのためなどに
より、前記ローカル領域を去ることを計画している場合
は、該ユーザはページングサービス提供者に電話をかけ
目的地、および出発および到達時間を指示する。システ
ムはその後自動的に国コード100およびロケーションコ
ード102をメッセージ発信者により入力されたページャI
D番号104およびメッセージ106に加える。システムはそ
の後自動的に、前に述べたように、衛星システムを通し
てメッセージを適切な地理的領域に導き、ユーザがロー
カルシステムから離れている場合に適切な国コード100
およびロケーションコード102を加え、かつユーザがロ
ーカルシステムの領域内にある場合に国コード100およ
びロケーションコード102を削除する。メッセージ入力
のためのこの第２の実施例においては、メッセージが世
界中の任意の場所に伝達される際に、必要な符号変換は
呼の発信者にとって透明（transparent）である。

前に述べたように、衛星のルーティング情報は頭上の
衛星にアップリンク送信を行なう前にトランクステーシ
ョンにおいて加えられる。衛星ルーティングのコードワ
ードのフォーマットは第７図に示されている。図示され
たコードワードのフォーマットは一例にすぎず、他のコ
ードワードのフォーマットを衛星システム内で与えられ
る衛星の数および軌道の数にしたがって用いることが可
能なことが理解されるであろう。メッセージがトランス
テーションにおいて受信されると、国コードおよびロケ
ーションコードが評価されてどの衛星がメッセージを最
も速く伝達可能な位置にあるかを判定する。前記ルーテ
ィングコードはメッセージを伝達するために予定されて
いる衛星の軌道番号108および衛星番号110を提供する。
伝達衛星の選択は、システムが同期システムであるかあ
るいは非同期システムであるか、およびメッセージを衛
星に送信しかつ該メッセージを衛星システムを通して導
く時間のような、数多くの要因に基づく。前記メッセー
ジは所定の数のメッセージを含むデータパケットにより
トランクステーションから現在頭上にある受信衛星に送
信される。前記データパケットが受信衛星で受信された
後、前記所定の数のメッセージの各々に対するルーティ
ングコードが処理されて各メッセージに対する衛星間通
信システムを通してのルーティングを決定する。種々の
地理的領域に対するメッセージのグルーピングに応じ
て、受信衛星によって開始される数多くのルートがあり
得ることが理解されるであろう。

本発明の別の実施例においては、前記ルーティングコ
ードは、トランクステーションにおいて決定されるより
はむしろ、受信衛星によって決定される。この実施例は
トランクステーションから衛星に送信されなければなら
ない情報量を低減するが、理解できるように、各衛星に
よって必要とされる処理の複雑さを増大させる。

第8A図は、前記衛星をベースとした通信システムを通
るメッセージ情報の流れを示す単純化したブロック図で
ある。公衆交換電話ネットワークを介してローカル入力
ノードにおいて受信されたページングメッセージはトラ
ンクステーションによって受信される。該メッセージ
は、前に説明したように、第8B図に示される地上ステー
ション機器によって処理される。処理されたメッセージ
は、非同期衛星システムの場合は、各々の新しい衛星が
実質的に頭上に現われたときにアップリンクチャネルを
介してデータパケットで衛星に送信される。受信された
データパケットは第8C図に示される衛星機器によって処
理される。この処理は送信周波数の選択、および前記メ
ッセージ情報を前記地理的伝達領域のために必要とされ
る信号プロトコルに符号化するようなステップを含む。
適切な時間に、前記衛星は前記地理的領域のための適切
な周波数にセットされたダウンリンクチャネルを使用し
て前記メッセージをビームダウンする。前記メッセージ
はビームダウンされた後に、衛星システム内で動作可能
なページャによって受信され、それに応じてユーザはメ
ッセージを受信したことを警報される。

第8B図は、地理的プロトコル変換を提供する本発明の
衛星をベースとした通信システムのためのトランクステ
ーション16の装置を示すブロック図である。世界的衛星
ネットワークを通して送信されるメッセージはトランク
ステーション16において１つまたはそれ以上の入力を介
して地上ステーションのページングターミナル802によ
って受信される。前に述べたように、前記入力に伝達さ
れるメッセージ情報は陸線、マイクロ波または衛星通
信、あるいはそれらの任意の組合せを介して伝達され
る。地上ステーションのページングターミナル802は前
記メッセージ情報を技術的によく知られた方法で受信
し、該情報を地上ステーションのメモリ803のアクティ
ブメッセージファイル、またはキューに一時的に格納す
る。地上ステーションのメモリ803は、ハードディスク
メモリによって提供されるような、受信メッセージ情報
の不揮発性記憶を提供する。前に述べたように、ローカ
ル入力ノードにおいてターミナルによって加えられる国
コードおよびロケーションコード情報は処理されかつ受
信された各々のメッセージに対する適切なルーティング
用コードが決定され、かつ前記アクティブメッセージキ
ューに記憶された対応するメッセージデータに加えられ
る。前記ルーティング情報はリードオンリメモリ（RO
M）805に記憶された衛星ネットワーク情報および世界中
の衛星の各々の知られた現在の位置から決定される。

前記アクティブメッセージキューの情報のフォーマッ
トは、前に述べたように、衛星のルーティングのための
前述の加えられたコードワードならびにBCDまたはASCII
フォーマットで、初めにシステムに入力された場合のも
のと本質的に同じである。地上ステーションのページン
グターミナル802に結合された高精度システムクロック8
30から決定される、適切な時間に、前記アクティブメッ
セージキューは地上ステーションのページングコントロ
ーラ802によって地上ステーションのメモリ803から読出
され、かつアップリンク送信機804によって所定の数の
メッセージを有するメッセージのデータパケットとして
方向性アンテナ18および伝統的なテレメトリ技術を使用
して実質的に頭上に表われる衛星に送信される。前記ア
クティブメッセージキューを各衛星にそれらが実質的に
頭上にある場合に送信することに加えて、地上ステーシ
ョンのコントローラ806は前記衛星およびその衛星上の
（on−board）システムの動作を制御するためにアップ
リンク送信機804を介して送信するための制御データを
発生する。前記メッセージデータのパケットサイズは衛
星が実質的に頭上に止まっておりかつ情報を受信する位
置にある時間、および衛星の制御情報が送信された後に
残っている時間によって決定される。

第8C図は、本発明の各衛星のための装置を示すブロッ
ク図である。アップリンク送信機804から送信される制
御情報およびデータパケットはアップリンク受信機808
によって衛星10で受信される。該制御情報は衛星制御シ
ステム810によって当業者によく知られた方法で処理さ
れ、衛星の方向および高度のような衛星のパラメータを
制御する。前記メッセージ情報は衛星ページングコント
ローラ812によって処理される。ルーティングコードが
前記メッセージのデータパケットに含まれている場合
は、前記ページング衛星コントローラ812は最も近い衛
星のうちどれが受信衛星によって送信することを意図し
ないメッセージ情報を導く上で使用されるかを決定す
る。前記衛星間メッセージのルーティングは衛星のリー
ドオンリメモリ（ROM）832に記憶された衛星ネットワー
ク情報から決定される。他の衛星によって送信すること
を意図しているメッセージ情報は衛星間送信機814を使
用して適切な最も近い衛星に送信することができ、ある
いは全ての受信メッセージ情報が処理されるまで衛星メ
モリ816内に一時的に記憶され、その後前記データはバ
ッチ形式で適切な最も近い衛星に送信することができ
る。

受信衛星によって送信されることを意図するメッセー
ジ情報はさらに国コードおよびロケーションコードのた
めに衛星ページングコントローラ812によってさらに処
理されメッセージ情報の送信がいつ行なわれるかを決定
する。前記メッセージ情報は次に適切な送信時間に到達
するまでメモリ816内に一時的に記憶される。前記送信
時間は衛星制御システム810から決定され、該衛星制御
システム810は衛星の世界中における現在の位置を決定
するために衛星クロック834からタイミング情報を受け
取る。衛星制御システム810は衛星ページングコントロ
ーラ812に結合される周期的な位置信号を発生し、それ
によって衛星ページングコントローラが衛星ROM832に記
憶されたプロトコル情報から各々の地理的領域に対して
プロトコルの要求を決定できるようにする。衛星がダウ
ンリンク送信が行なわれるべき時間の間に各々の地理的
領域の上を進行すると、衛星ページングコントローラ81
2はアンテナ制御システム820によってダウンリンク・ア
ンテナ818の方向を制御する。メモリ816に記憶されたい
ずれの情報も衛星メモリ816から衛星ページングコント
ローラ812によって適切な時間に読出されかつページン
グ信号発生器822に供給される。ページング信号発生器8
22は、前に述べたように、第１の所定の信号フォーマッ
トで受信されたメッセージ情報を符号化するためのプロ
グラム可能な符号化手段を提供し、かつメッセージ情報
を衛星のアンテナが向けられている各々の地理的領域に
おいて使用される信号プロトコルに対応する第２の所定
の信号フォーマットへと符号化する。衛星ページングコ
ントローラ812はまたダウンリンク送信機824の送信周波
数を制御し、それによって特定の地理的領域に対する信
号プロトコルで符号化されたメッセージ情報が前記特定
の地理的領域にとって適切なダウンリンク周波数で送信
できるようにする。送信されたメッセージ情報は次にそ
のアンテナビームのカバレージ領域内の任意の場所でペ
ージング受信機826によって受信することができる。

メッセージ情報が１つの衛星から次の衛星に導かれる
とき、この導かれたメッセージ情報は衛星間受信機828
によって受信される。衛星ページングコントローラはそ
の受信されたメッセージ情報を処理してその受信された
情報が受信衛星から送信されることを意図しているか否
か、あるいは前記メッセージ情報が現在の軌道、または
隣接軌道における次の衛星に導かれるべきであるか否か
を判定する。受信衛星によって送信されることを意図す
るメッセージ情報は前に述べたように記憶されかつ前に
述べたような適切な時間に送信される。受信衛星によっ
て送信されることを意図しないメッセージ情報はこれも
前に説明した次の衛星に導かれる。単一の衛星間送信機
および受信機のみが第8C図に示されているが、ある与え
られた軌道にある衛星の間でおよび異なる軌道にある衛
星によって衛星間通信を提供するためには複数の送信機
および受信機が必要であることが理解されるであろう。

第９図は、本発明の地理的プロトコル変換を提供する
衛星をベースとした通信システムのためのメッセージ処
理を示すフローチャートである。ブロック902におい
て、前記ローカル入力ノードのいずれかにおいてメッセ
ージが受信された場合、ローカルターミナルはそれに対
してメッセージが向けられているページャの現在のステ
ータス、すなわち、該ページャが現在ローカルページン
グシステムによってまたは衛星をベースとした通信シス
テムによってメッセージを受信するように割当てられて
いるか否かを判定する。ブロック904において、メッセ
ージが衛星をベースとした通信システムによって伝達さ
れるべきである場合は、自動割当て（assignment）が提
供されている場合は、国のコードワードおよびロケーシ
ョンのコードワードが割当てられかつ前記メッセージに
加えられ、あるいは前記メッセージと共に入力されたロ
ケーションのコードワードが割当てられた国のコードワ
ードおよびロケーションのコードワードを決定するため
に処理される。該メッセージ情報は次に衛星に送信する
ためにトランクサイトに送られる。

トランクサイトが前記メッセージ情報を受信したと
き、ブロック906において、前記国のコードワードおよ
びロケーションのコードワードが衛星のルーティング情
報を識別するために処理される。前記衛星のルーティン
グ情報は軌道のある衛星の各々の現在位置、および前記
システムクロックを使用したダウンリンク送信のために
適切な衛星にメッセージ情報を伝達するのに必要な時間
から決定される。

前記メッセージ情報は次にトランクサイトの実質的に
頭上に現われている次の衛星へのデータパケットとして
送信される。ブロック908において、受信衛星は前記ル
ーティング情報を処理して前記メッセージが前記受信衛
星から伝達されるべきかあるいはいずれかの他の衛星か
ら伝達されるべきかを判定する。前記メッセージがダウ
ンリンク送信のための適切な衛星において受信されたと
き、ブロック910において、前記メッセージは引き続く
送信のためにキューイングされる。ブロック912におい
て、前記衛星が正しい地理的領域の上にあることを示
す、前記送信時間に到達したとき、ブロック914におい
て、ダウンリンク送信機の周波数がセットされかつプロ
グラマブル・エンコーダ前記特定の地理的領域に対して
必要とされる信号プロトコルにセットされる。前記メッ
セージ情報は、ブロック916において、正しい信号プロ
トコルに符号化されかつダウンリンク送信機を介してメ
ッセージが向けられており、今や現在の送信領域内に位
置する、ページャに対して送信される。

第10図は、本発明の衛星をベースとした通信システム
において使用するための携帯用通信受信機の電気的ブロ
ック図を示す。特定の地理的領域に位置するページャに
向けられたページングアドレスおよびメッセージを含む
データパケットは、前記ページャのデコーダがそれに対
して応答する信号フォーマットに対応する、第２の所定
の信号フォーマットで前記ページャにビームダウンされ
る。該データパケットは受信機1002によって受信するた
めにページャのアンテナ1000によって捕えられる。受信
機1002は伝統的なFM受信機であって好ましくは900MHz〜
2.0GHzの周波数範囲で動作する。動作周波数の選択は前
に述べたように、ITUおよび国の規制機関によってコン
トロールされ、かつ技術的によく知られた方法でチャネ
ル周波数シンセサイズ1004によって制御される。受信機
1002の出力は受信したデータパケット情報に対応する２
進データの流れ（stream）である。該２進データの流れ
は信号デコーダ1006に印加され、そこで前記データは技
術的によく知られた方法で処理される。受信されたデー
タパケットはGolay Sequential Code（SGC）またはPO
CSAG信号フォーマットのような、複数の信号フォーマッ
トのうちの任意のもので送信できるから、データデコー
ダ1010はいずれの信号フォーマットをもデコードするよ
う適応できる。１つのそのような適応するデコーダは
“Universal Paging Device with Power Conserva
tion"と題する米国特許第4,518,961号、デイビス（Davi
s）他に記載されており、この米国特許は本発明の譲受
人に譲渡されかつ本明細書に参照のため導入される。前
記デコーダはまた、前に述べた国コードまたはロケーシ
ョンコードのコードワードのような、衛星から受信され
たコードワードに基づき適切な信号フォーマットに適応
することができる。コードプラグメモリ1008に記憶され
たアドレスに対応する送信データパケットにおいてアド
レスが受信された場合、信号デコーダ1006はデータデコ
ーダ1010の動作を可能にする制御信号を発生する。受信
されたメッセージはデータデコーダ1010によって処理さ
れ該データデコーダ1010は前記所定の信号フォーマット
で受信されたメッセージ情報をBCDまたはASCIIデータに
変換し該データは次にメッセージメモリ1012に格納され
る。メッセージ情報の処理の完了に応じて、ユーザは、
可聴トーン、または触覚的警報などによりメッセージが
受信されたことを示すために、前記信号デコーダ1006に
結合された警報手段（図示せず）によって検知可能に警
報される。警報を受けると、ユーザはユーザ制御部1014
によって記憶されたメッセージを読むことができる。ユ
ーザ制御部1014はまた可聴または触覚警報のリセット、
受信機を遅延（deferred）ページモードにすること、メ
ッセージの消去、および技術的によく知られた方法でメ
ッセージを保護することのような付加的な能力をユーザ
に提供することができる。メッセージメモリ1012から読
み出されたメッセージはディスプレイ・コントローラ10
16に供給され、該ディスプレイ・コントローラ1016はBC
DまたはASCIIデータから表示装置1018上でのメッセージ
の表示のために要求されるものへの必要な変換を可能に
する。表示装置1018は好ましくは英数字メッセージ情報
を表示可能な、ドットマトリクスLCD表示装置のよう
な、LCD表示装置である。メッセージメモリ1012からの
メッセージ情報の取出しおよび取出されたメッセージ情
報の表示は技術的によく知られている。

通常の動作においては、受信機は伝統的なページング
システムを使用して通常動作のためのホームチャネルに
割当てられる。あるいは、何らの伝統的なページングシ
ステムも存在しない場合には、受信機は衛星からのメッ
セージの伝達のためにホーム動作周波数に割当てること
ができる。通常動作のためのホームチャネルの選択は技
術的によく知られた方法でホームチャネルによって周期
的に送信される情報によって決定される。しかしなが
ら、いったんページャのユーザがホームチャネルによっ
てカバーされる直接の（immediate）地理的領域を去る
と事情が異なってくる。

第11図は、本発明にしたがって地理的プロトコル変換
を提供するために衛星をベースとした通信システムを使
用して相互接続された２つのセルラ無線電話システムの
動作を示す模式図である。第11図に示されるように、第
１の所定のメッセージ送信、または通信、プロトコルに
よって動作する第１のセルラ無線電話システムが第１の
地理的領域1116内にシステムカバレージを提供している
ことが示されている。そのようなメッセージ送信プロト
コルの例は「無線電話システム（Radio telephone Sy
stem）」と題する、クーパー（Cooper）他への米国特許
第3,906,166号に記載された、アナグ音声通信能力、お
よび音声およびデータ送信能力の双方を提供する第２の
メッセージ送信プロトコルであって「セルラ音声および
データ無線電話システム（Cellular Voice and Data
Radiotelephone System）」と題する、ラベッツ（La
bedz）他への米国特許第4,654,867号に記載された第２
のメッセージ送信プロトコルを含む。これら両方の特許
は本発明の譲受人に譲渡されており、かつここに参照の
ため導入される。前記第１の地理的領域1116内で動作す
るセルラ無線電話システムは数多くのセル1114に分割さ
れて技術的によく知られた方法で、移動または携帯用セ
ルラ無線電話1118および伝統的な電話サービス1126,112
8の間でセルラ無線電話サービスを提供する。また、第1
1図に示されるように、第２のセルラ無線電話システム
が第２の地理的領域1116′内でシステムカバレージを提
供し、かつ、上に述べたような、あるいはヨーロッパに
おいて使用するため提案されているセルラシステムのよ
うな、第２のメッセージ送信プロトコルを使用する。前
記提案されたヨーロッパのセルラ無線電話システムは、
現在アメリカ合衆国において使用されているような、現
在するアナログおよびデジタル通信プロトコルと両立し
ない音声およびデータ双方の送信能力を提供するデジタ
ル通信プロトコルを使用して動作する。第２の地理的領
域1116′内で動作するセルラ無線電話システムはまた数
多くのセル1114′に分割されて移動または携帯用セルラ
無線電話1118′および伝統的な電話サービスの間でセル
ラ無線電話サービスを提供する。第２の地理的領域111
6′はまた伝統的なセルラ通信システムが利用できない
領域をも表わすことができ、この場合はセル1114′は衛
星のアンテナ1122′のビームによってカバーされる地理
的領域に対応することになる。

移動または携帯用セルラ無線電話1118および伝統的な
電話サービス1126,1128の間でセルラ無線電話サービス
を提供することに加えて、本発明に関わる衛星通信シス
テム1110は、地理的領域1116および1116′におけるもの
のような、異なる地理的領域において動作するセルラ無
線電話の間で直接的通信を提供することが可能である。
異なる地理的領域内で動作するセルラ無線電話の間で直
接的な通信を提供した場合、セルラ無線電話1118のよう
な、第１のセルラ無線電話は直接頭上を通る通信衛星11
20に通信することができる。上に述べたように、衛星11
20は前記衛星がその上を通る特定の地理的領域に関連す
る周波数で動作可能であり、かつさらに前記特定の地理
的領域において使用されている通信プロトコルで通信を
提供することができる。したがって、セルラ無線電話11
18は第１の地理的領域に向けられたダウンリンクアンテ
ナ1122を使用して衛星1120と通信する。セルラ無線電話
1118からの通信が衛星1120において受信されたとき、第
１の通信プロトコルで受信された音声および／またはデ
ータ情報は前記衛星1120内で、以下に説明するように、
中間の通信プロトコルに変換され前に述べたように必要
な場合に、軌道を回る衛星の間で通信ができるようにす
る。前記中間通信プロトコルに変換された音声および／
またはデータ情報は上に述べたようにしてアンテナ1124
および1124′を使用して第１の衛星1120から第２の衛星
1120に送信される。第11図は衛星1120と1120′との間の
比較的直接的な通信を示しているが、前記音声および／
またはデータ情報は第２の衛星1120′によって受信され
る前に数多くの中間衛星（図示せず）によって処理する
ことが可能なことが理解できるであろう。第２の衛星11
20′内で、前記音声および／またはデータ情報は次に前
記中間通信プロトコルからセルラ無線電話通信を提供す
るために第２の地理的領域1216′内で使用されている最
終的な通信プロトコルに変換される。衛星1120′は次に
ダウンリンクアンテナ1122′を使用して前記音声および
／またはデータ情報を第２のセルラ無線電話1118′にダ
ウン送信する。前記音声および／またはデータ情報のル
ーティングは、ページングメッセージのような、メッセ
ージに対して上に述べたようにして提供される。

本発明に関わる衛星通信システムにおいては、セルラ
無線電話の２つの実施例が考えられており、１つはセル
ラ無線電話が、公衆交換電話ネットワークへの伝統的な
セルラ交換機を介してあるいは地理的領域1116に示され
るように衛星を介して通信することができ、かつ１つは
全ての通信が衛星を通して処理される。第12図は、本発
明に関わる衛星をベースとした通信システムと共に有利
に使用できるセルラ交換機1130の電気的ブロック図であ
る。一般に、セルラ交換機の動作は技術的によく知られ
ており、したがってここで簡単な説明のみを行なう。公
衆交換電話ネットワークにわたり位置する電話から信号
された呼は電話線1200を介して電話会社の中央局を通っ
てセルラ交換機のスイッチングネットワーク1202に結合
される。前記スイッチングネットワーク1202は前記呼を
選択的にセルラ無線電話が位置するセルラサイトに前記
セルラシステム内の各々のセルラサイトへの２重音声電
話線1204を使用して結合する。セルラシステム内の各々
のセルラ無線電話の位置はモデムトーンとして変調され
た位置データをモデム1208に結合する２重データ電話線
1210を介してセルラ交換機1130に通信する。前記モデム
1208は前記位置データを復元しこれは次に交換ネットワ
ーク1202を介して呼のルーティングを制御するメインコ
ンピュータ1216に結合される。マスメモリ1212もメイン
コンピュータ1216に結合されセルラ無線電話の識別情
報、課金情報、およびセルラシステムの動作に必要な他
の情報などの情報を含む。操作卓1214がメインコンピュ
ータ1216に結合されてセルラシステムの動作の制御を可
能にし、かつ前記マスメモリ1212に記憶されている情報
へのアクセス、および該情報の変更を可能にする。前記
操作卓1214はまたは交換ネットワーク1202に結合されて
システムの動作の監視を可能にする。

本発明に関わる衛星通信システムの第１の実施例にお
いては、呼がセルラ通信システム内に位置するセルラ無
線電話から発信されたとき、該呼は初めは適切なセルラ
ベースステーションにおいて受信されかつ前記２重デー
タ線1210を介してセルラ交換機1130に向けられその間で
初期的な通信を確立する。セルラ交換機1130との相互接
続の要求はセルラ無線電話によって発信されかつ２重デ
ータライン1210を介してセルラ交換機1130に送信するた
めに前記セルラベースステーションにおいてモデムを使
用して変調される。前記要求はセルラ交換機1130におい
てモデム1208を使用して復調されかつ前記要求が処理さ
れるメインコンピュータ1216に結合される。前に述べた
ように、メインコンピュータ1216にはマスメモリ1212が
接続されており、該マスメモリ1212は加入者情報を記憶
することに加えて、テーブル1218に示されるように、ネ
ットワークのルーティング情報をも記憶する。図示の如
く、テーブル1218は、従来の方法で処理される呼を識別
する、エリアコード、および／またはエクスチェンジ
（exchanges）、のリストを含む。エリアコード、およ
び／またはテーブル1218に含まれていないエクスチェン
ジに向けられた全ての他の呼は、以下に説明するよう
に、衛星通信システムによって処理される。相互接続へ
の要求が公衆交換電話ネットワークによって導かれる呼
であることが判定された場合、その相互接続の要求は承
認され、かつセルラ通信がよく知られた方法で完了され
る。前記ルーティングが衛星のルーティングを使用する
ものと判定された場合には、セルラ交換機1130は前記セ
ルラ無線電話にシステム内の送信チャンネルを割当てる
ために使用されるものと同様の方法で、衛星周波数を切
り替えるよう指令し衛星通信ネットワークを通しての呼
の完成を確立する。このようにして、呼の最も都合のよ
いかつコスト効率のよいルーティングがその呼の伝達の
ためにセルラ交換機1130によって決定される。

第13図は、衛星をベースとした通信システムが本発明
にしたがって地理的プロトコル変換を提供するための衛
星の装置を示す電気的ブロック図である。衛星制御情報
応はアンテナ1300を介してアップリンク受信機1302によ
って衛星1120により受信される。該衛星制御情報は衛星
制御システム1304によって当業者によく知られた方法で
処理され、衛星の方向および高度のような衛星のパラメ
ータを制御する。アップリンク受信機1302はまた、後に
説明するように、衛星セルラプロトコルコントローラ13
06を形成するために使用されるデータを受信するために
使用される。第１のセルラ通信プロトコルでセルラ無線
電話から発信された呼は衛星1120において受信され、か
つアンテナ1308からダイプレクサ1310を通りアップリン
ク受信機1312に結合される。アップリンク受信機1312の
出力はセルラプロトコル発生器1314に結合され、該セル
ラプロトコル発生器1314は衛星セルラプロトコルコント
ローラ1306の制御のもとにセルラ無線電話1118の衛星11
20との通信を可能にする。ルーティング情報が前記セル
ラ交換機において発生されかつ呼要求の送信の初めに含
まれている場合には、衛星セルラプロトコルコントロー
ラ1306は最も近い衛星のうちのどれが最終的な目的地へ
の呼のルーティングに使用されるかを決定する。ルーテ
ィング情報がセルラ交換機1130によって発生されない場
合、衛星セルラプロトコルコントローラ1306は衛星のリ
ードオンリメモリ（ROM）1316内に記憶された衛星ネッ
トワーク情報から適切な呼ルーティングを発生する。呼
が他の衛星による送信を意図している場合、これは好ま
しい本実施例においては音声メッセージのための復元さ
れたアナログ信号であるが、セルラプロトコル変換器13
18に結合され、該セルラプロトコル変換器1318は受信さ
れた呼を中間通信プロトコルに変換し、該中間通信プロ
トコルは衛星間送信機1320およびアンテナ1332を使用し
て適切な最も近い衛星に送信することができる。前記中
間通信プロトコルは１つの衛星から他のものへの高い質
の音声情報の送信を可能にするために、PCM（パルス符
号変調）符号可のような、数多くのよく知られたデジタ
ル符号化技術のうちの任意のものを使用する。

前記呼が他の衛星に導かれたとき、前記呼は衛星間受
信機1322に結合するアンテナ1334によって受信される。
前記衛星間受信機1322の出力は衛星制御システム1304を
介してセルラプロトコル変換器1318に結合され、該セル
ラプロトコル変換器1318は前記中間通信プロトコルによ
って送信された前記呼を処理して第２のセルラ通信プロ
トコルでセルラプロトコル発生器1313によって処理する
のに適したアナログ信号にする。

非同期軌道にある衛星が使用される場合は、いずれか
１つの衛星が、前に述べたように、比較的短い期間の間
のみ特定の地理的領域の上に止まることになる。衛星制
御システム1304は特定の地理的領域におけるセルラ無線
電話から発信した呼の受信時間、ならびに前記呼のセル
ラ無線電話への送信を制御し、かつ衛星が前記特定の地
理的領域のカバレージ領域を超えて移動する場合に、前
記呼の軌道内の他の衛星へのハンドオフを制御する。前
記タイミング情報は衛星クロック1324によって発生され
世界中の衛星の現在の位置の決定を可能にする。このよ
うにして、衛星制御システム1304は周期的な位置信号を
発生し、該信号は衛星セルラプロトコルコントローラ13
06に結合され、それによって衛星セルラプロトコルコン
トローラ1306が衛星ROM1316に記憶されたプロトコル情
報から各々の地理的領域に対してセルラ通信プロトコル
の要求を決定できるようにする。衛星がダウンリンクお
よびアップリンク通信が行われている間に各々の地理的
領域上を進む場合、衛星セルラプロトコルコントローラ
1306はアンテナ制御システム1326を介してダウンリンク
アンテナ1308の方向を制御する。セルラプロトコル発生
器1314は衛星が地球の表面上を掃引する場合に種々のセ
ルラ通信プロトコルを発生するために必要なプログラム
可能なプロトコル発生手段を提供する。衛星セルラプロ
トコルコントローラ1306はまたダウンリンク送信機1328
の送信周波数およびアップリンク受信機1312を制御し、
それによって前記特定の地理的領域に対するセルラ通信
プロトコルで符号化された呼が前記特定の地理的領域に
とって適切な正しいダウンリンクおよびアップリンク周
波数で送信および受信できるようにする。

セルラプロトコル変換プロセスの第２の実施例におい
て、呼がすでに、デジタルセルラシステムから発信した
もののように、デジタルフォーマットに符号化されてい
る場合は、該デジタル化された音声情報は衛星の間で中
間通信プロトコルを使用することなく送信できる。この
場合、セルラプロトコル変換器1318は前記第１のセルラ
通信プロトコルから目的とする衛星における中間通信プ
ロトコルに変換するために使用され、それによってセル
ラプロトコル発生器1314が第２の地理的領域における送
信のために第２のセルラ通信プロトコルを発生できるよ
うにする。

以上要するに、セルラ送信プロトコル変換は、アナロ
グ信号フォーマットのような、第１の送信フォーマット
で発生されるセルラ無線電話送信を、デジタル信号フォ
ーマットのような、第２の送信フォーマットに変換する
ために必要とされる。アナログ音声信号のPCM（パルス
符号変調）またはCVSD（連続可変スロープ・デルタ変
調）のようなデジタル信号フォーマットに変換しかつア
ナログ音声信号に逆変換することは技術的によく知られ
ている。異なるデジタル信号フォーマットを変換する方
法も技術的によく知られている。

第14図は、２つのセルラ通信システムにおいて動作す
るセルラ無線電話のために地理的プロトコル変換を提供
するための本発明に関わる衛星通信システムの動作を示
すフローチャートである。第１のセルラ通信プロトコル
を使用する第１の地理的領域で動作するセルラ受信機は
呼要求を送信し、該呼要求は、ステップ1402において、
衛星によって受信される。前記呼要求から、ステップ14
04において、呼のルーティングが決定される。前記呼要
求は、ステップ1406において、宛先の衛星に送信するた
めに中間通信プロトコルに変換される。中間通信プロト
コルで符号化された呼要求は、ステップ1408において、
前に述べたように、直接または数多くの中間衛星を通し
て目的の衛星に送信される。宛先の衛星は、ステップ14
10において、前記呼要求を受信しかつ、ステップ1412に
おいて、中間通信プロトコルで符号化された前記呼要求
を、ステップ1414において、第２のセルラ通信プロトコ
ルでの呼要求を発生するのに適した形式に変換する。第
２のセルラ通信プロトコルでの呼要求は、ステップ1416
において、宛先の地理的領域において目的とするセルラ
無線電話に送信される。第１の通信プロトコルで衛星が
前記呼要求を受信している時間の間に、かつ前記宛先の
衛星が宛先の地理的領域において前記呼要求を送信して
いる間に、衛星の位置は送信領域に関して監視される。
いずれかの衛星が対応する地理的領域を通って掃引して
いる場合、通信を他の衛星にハンドオフする時間が、ブ
ロック1418において、チェックされる。呼要求の送信を
ハンドオフする時間でないかぎり、前記送信は、ステッ
プ1402〜1416において説明したように、衛星によって取
り扱われる。ステップ1418において、呼要求の送信をハ
ンドオフする時間が検出されたとき、通信は対応する地
理的領域の上の軌道にある次の衛星にハンドオフされ
る。いったん呼要求が第２の地理的領域におけるセルラ
無線電話によって処理されると、セルラ送受信機の間で
完全な音声および／またはデータメッセージの能力が確
立される。

地理的プロトコル変換を提供する世界的な衛星をベー
スとした通信システムが説明された。このシステムにお
いては、地球上の任意の場所に位置するページャに伝達
することを意図するメッセージは高いメッセージスルー
プットを提供する第１の信号フォーマットで同期または
非同期軌道において動作する衛星に送信される。前記メ
ッセージは次にダウンリンク周波数および伝統的な信号
プロトコルを使用して前記衛星によって前記衛星がその
上を通過する各々の地理的領域に対応する地球をベース
とした受信機に送信される。本発明の第２の実施例にお
いては、世界的な衛星をベースとした通信システムは呼
を複数の地理的領域で異なるセルラ通信プロトコルによ
って動作するセルラ無線電話の間で伝達可能である。あ
る呼が第１のセルラ通信プロトコルで発信されたとき、
その呼は直接第２のセルラ通信プロトコルに変換され、
あるいは中間通信プロトコルを介して変換され、それに
よって伝統的なセルラ送信システムにおいて動作するセ
ルラ無線電話とのおよびいずれかの従来のセルラ送信シ
ステムがない地理的領域において動作しているセルラ無
線電話とのセルラ通信が可能になる。衛星内にプロトコ
ル変換を設けることにより、メッセージは異なるセルラ
送信プロトコルを提供するセルラ通信システム間で転送
できる。また、プロトコル変換は、セルラチャネル、ま
たは周波数、の確立、あるいは各々のセルラ送信システ
ム内の制御情報の処理、および音声および／またはデー
タの送信のために使用されるフォーマットにつきセルラ
送受信機動作に関して透明である。

フロントページの続き (72)発明者 マクナック・フィリップ ポール アメリカ合衆国フロリダ州 33414、ウ エスト・パーム・ビーチ、ホースシュ ー・トレース 14909 (56)参考文献 特開 平２−179035（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−147841（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−97238（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−105733（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−165044（ＪＰ，Ａ)

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも２つの地理的領域内で動作する
   通信送受信機の間でメッセージを伝達するために地理的
   プロトコル変換を提供する衛星通信システムであって、
   前記衛星通信システムは、 少なくとも第１の地理的領域内に位置する第１の無線電
   話ネットワーク内で２方向メッセージの伝達を可能にす
   る第１の通信送受信機であって、前記２方向メッセージ
   は第１の所定のメッセージ送信プロトコルで符号化さ
   れ、前記第１の通信送受信機はさらに通信衛星との２方
   向メッセージの伝達を可能にし、前記通信衛星との２方
   向メッセージはまた前記第１の所定のメッセージ送信プ
   ロトコルで符号化されているもの、 を具備し、前記通信衛星は、 前記第１の通信送受信機と共に前記第１の所定のメッセ
   ージ送信プロトコルで符号化されたメッセージの２方向
   伝達を可能にする、衛星送受信機、および 前記第１の所定のメッセージ送信プロトコルで符号化さ
   れたメッセージを第２の所定のメッセージ送信プロトコ
   ルで符号化されたメッセージに変換するための、プロト
   コル変換手段、 を具備し、前記衛星送受信機はさらに第２の地理的領域
   内の第２の無線電話ネットワーク内で動作しかつ２方向
   メッセージの伝達を可能にする第２の通信送受信機と共
   に前記第２の所定のメッセージ送信プロトコルで符号化
   されたメッセージの２方向伝達を可能にする、 衛星通信システム。
2. 【請求項２】前記第２の通信送受信機はさらに前記第２
   の地理的領域内に位置する第２の無線電話ネットワーク
   内で２方向メッセージ伝達を可能にし、前記２方向メッ
   セージはまた前記第２の所定のメッセージ送信プロトコ
   ルで符号化されている、請求の範囲第１項に記載の衛星
   通信システム。
3. 【請求項３】前記通信衛星はさらに、 各々の地理的伝達領域に対して前記所定のメッセージ送
   信プロトコルの要求を相関するテーブルを記憶するため
   の、メモリ手段、そして 前記プロトコル変換手段におよび前記メモリ手段に結合
   され、前記現在の地理的伝達領域に基づき、前記第１の
   所定のメッセージ送信プロトコルで受信されたメッセー
   ジの前記第２の所定のメッセージ送信プロトコルで伝達
   可能なメッセージへの変換を制御するためのコントロー
   ラ手段、 を具備する、請求の範囲第１項に記載の衛星通信システ
   ム。
4. 【請求項４】前記衛星送受信機は複数の周波数で送信可
   能でありかつ複数の周波数で受信可能であり、前記メモ
   リ手段はさらに送信および受信周波数を前記地理的伝達
   領域に相関させるテーブルを記憶し、かつ前記コントロ
   ーラ手段はさらに前記地理的伝達領域に応じて、前記複
   数の地理的伝達領域の各々に対する前記複数の送信およ
   び受信周波数のうちの１つまたはそれ以上のものによる
   メッセージ伝達を制御する、請求の範囲第３項に記載の
   衛星通信システム。
5. 【請求項５】前記衛星通信システムは複数の軌道面内の
   同期軌道で周回する複数の衛星を含む、請求の範囲第１
   項に記載の衛星通信システム。
6. 【請求項６】前記衛星の各々はさらに前記第１の所定の
   メッセージ送信プロトコルで受信されたメッセージを前
   記第１の所定のメッセージ送信プロトコルで隣接の衛星
   に送るための衛星間通信手段を具備する、請求の範囲第
   ５項に記載の衛星通信システム。
7. 【請求項７】前記衛星の各々はさらに前記第１の所定の
   メッセージ送信プロトコルで受信されたメッセージを中
   間メッセージ送信プロトコルで隣接の衛星に送るための
   衛星間通信手段を具備する、請求の範囲第５項に記載の
   衛星通信システム。
8. 【請求項８】前記衛星をベースとした通信システムは前
   記第１の通信送受信機と少なくとも前記第１の地理的領
   域内の公衆交換電話ネットワークとの間でのセルラ通信
   を提供するためのセルラ交換手段を具備する、請求の範
   囲第７項に記載の衛星通信システム。
9. 【請求項９】前記セルラ交換手段はさらにメッセージル
   ーティング情報を記憶するためのメモリ手段を具備し、
   かつ前記セルラ交換手段は前記メッセージルーティング
   情報に応じて前記第１の通信送受信機から受信されたメ
   ッセージを前記公衆交換電話ネットワークに導く、請求
   の範囲第８項に記載の衛星通信システム。