JP3897413B2 - 通信チャネルで接続された２つのステーション間の距離測定装置及び方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信チャネルを介して接続された２つのステーション間、特に２つの衛星間の距離を測定する方法およびそれを実行する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複数の衛星からなる衛星システムにおいて、衛星間の距離を知ることは、それらの位置の調整や衝突防止のために頻繁に望まれ、すなわち、必要とされる。従来より行われている地上からの測定では、２つの衛星が接近している場合は非常に正確な距離測定が可能であるが、非常な精巧さが伴う場合のみ可能となる。
【０００３】
この点から、せまい列に集まって配置された衛星間の距離が必要となり、このために従来の方法を利用することは可能である。
【０００４】
ようするに、以下の点である、
−２つの衛星間の測定されるべき経路上の短いパルスの伝達時間の測定、
−知れれているが、不規則に出現するデータビット列（擬ランダム列）の相互関係。
【０００５】
両方法は要求される測定解像度に反比例した伝送バンド幅を必要とする。両方法に対する解決法の具体例はレーダ技術に関する最近の文献の中に見つけることができる。それぞれの場合において、この目的のために別々に意図された装置は、所定の大きさ、空間を移動する用途のための相当の重量、相当のエネルギーを必要とし、これは深刻な問題である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、信号伝達時間または距離を正確に求めるための光学的装置および方法がある。そのとき、送信される擬ランダム列と受信される擬ランダム列との相互関係により、送信バンド幅により決定される距離の解像度以下になる（Ｈ．ギーガ他（H.Geiger et al.）著の「反射マーカの領域を監視するための新しいＯＴＤＲ技術（New OTDR Technique for Monitoring the Range of Reflective Markers）、第１０回光ファイバセンサ会議（10th Optical Fiber Sensors Conference pp.150-153）」）。衛星間の光学的な接続に応用したときは、光学的システムの高い角度解像度の特性がさらに存在する。
【０００７】
それゆえ、本発明は、従来技術の課題を除外し、既存の通信システムを利用して、正確な伝達時間および距離の測定を実現する信頼できる可能性を開示することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記目的は、請求項１において列挙された特徴を持った本発明によって達成される。
【０００９】
本発明にかかる方法の利点は、距離測定が、例えば、衛星間のような、ネットワークの移動可能ステーション間のすでに存在する高レートのデータリンクに対して実行されることであり、それにより別々の測定装置が不要となることである。
【００１０】
同期ビット方法が、重畳光（superimposed light）の位相と信号光の位相とを同期させるための有効な手段として独国特許公報ＤＥ−ＰＳ ４１ １０ １３８ Ｃ１号に開示されている。これに対し、光学的送信器の光は、受信器における重畳光の位相に対するデータビット長に対する通常時間間隔に設定される。重畳光の位相の小さな偏差に対して、検出器で生成される光のフローは近似的に位相差に比例する。これにより得られるエラー信号は調整のために使用できる。個々の同期ビット間の距離は両レーザシステムの位相安定により求められる。概して、９番目から３３番目の各データビットは同期ビットにより置換され、それにより、２つの同期ビット間の理論的な最大可能距離がほとんどの場合、実現できない。
【００１１】
スイス特許出願２４１４／１９９６号に示す別の特許出願は、低レート伝送のデータに対して、規則正しく挿入された同期ビットを用いている。これは、有効なデータフローに挿入された連続した同期ビット列内の規則正しい間隔内で、送信に用いられる光の位相が重畳光の位相の設定値ではなく、データ伝送に適性な値をとることで達成される。受信器はすでに同期ビットを抽出するために必要な特徴を有し、挿入されたデータビットの検出のための変更を僅かな支出で実現できる。デマルチプレクサの代わりに、同期ビット列に挿入されたデータビット間の間隔を検出するためにカウンタのみが必要とされる。このように少数の同期ビットのみが汚染されるため、感知できるこれらの信号の実際の機能の損傷はない。同時に、これによりさらに得られるチャネルのデータレートは、有効データレートと比較してより低い値の所望の範囲になる。しかしながら、同期ビットの汚染は、光のフローにおける差が半分になるため、有効データを送信するときに用いられる２つの信号レベル間でなされる微分と同様の確率では検出され得ない。光学的出力が電流に変換され、光の流れの２乗が検出信号の出力に比例するため、信号光の光学的出力の４倍が損失を補償するために必要とされる。送信の信頼性を向上させるため、サブチャネルにおいて送信されるシングルビットをいくつかの連続した信号すなわち同期ビット違反により符号化することが有利であることが示されてきた。特に、偶数の連続した交互に切り替わる信号レベルは、重畳光の位相の誤った追跡を防止する平均の価値のない信号を保証する。
【００１２】
前述の方法による利点は、サブチャネルが、現存する光学的送信チャネルを介し、より多くの出力すなわちより大きいバンド幅を必要としないで送信され得ることである。さらに、特別で高価なマルチプレクサやデマルチプレクサを必要としないため、非常に単純に実施できる利点がある。最後に、非常に単純なステップにより、サブチャネルにおいて非常に低いビットエラー可能性を実現できることである。
【００１３】
移動可能なステーションまたはその中にある衛星の間の距離を測定する本発明にかかる方法には、
−別々の距離測定装置を必要とせず、
−高精度の距離測定が可能であり、
−技術的な回路に対する追加の支出が低く、かつ、
−要求される出力が低い
という以下の利点がある。
【００１４】
同期ビット法と、サブチャネルにおける領域要求と応答の送信をともなうサブチャネル送信とを組み合わせることの利点は、低レート送信にもかかわらず、伝送経路において有効データビット長の半分に相当する解像度で距離測定を可能とする、有効データフローにおける同期ビットの正確に定義された位置に基づく。
【００１５】
本発明のさらなる詳細、特性および利点は、請求項およびそれから導き出される特徴、それらの組み合わせのみならず、以下の実施の形態からも得られる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明に係る２つのステーション間の距離測定方法の実施の形態を説明する。
【００１７】
図１は衛星Ａ、１と衛星Ｂ、２間の距離を測定するプロセスを概略的に示したものである。この方法は、距離を決定するために用いられる衛星が領域要求３を衛星内通信チャネルを介して他の衛星に送信する命令構造に基づいている。そのとき、領域要求３は応答４により確認される。
【００１８】
距離は以下のように求められる：
距離＝Ｃ・ＴR＝Ｃ・（Ｔcycle−Ｔ1−Ｔ2）／２
ここで、Ｃは空間での光の速度、ＴRは一方の衛星から他方の衛星までの伝達時間、Ｔcycleは全サイクルタイム、Ｔ1およびＴ2は衛星におけるハンドリング時間（処理時間）により生ずる遅延である。
【００１９】
もし、以下の２つの条件が一致すると、すなわち、距離測定の対象となる衛星において命令を処理する時間と、データフローにおける命令の入力順位置が正確にわかれば、利用している通信チャネルのハーフデータビットの解像度で距離の測定が可能となる。例えば、１ギガビット／秒のデータレート、１５ｃｍの解像度が与えられる。
【００２０】
データビットの相互関係により、解像度をハーフビット長よりもさらに低くすることができる。
【００２１】
一般的に、所望の解像度を達成するためのデータレートが十分である限り、本発明に係る距離測定方法の実施に対して各データ伝送経路は適当である。それゆえ、命令のみがデータフローにおいて多重化可能でなければならず、データフローにおけるそれらの入力順は１ビット毎に正確に知られる必要がある。
【００２２】
本実施は、ビット同期法によって低レートのサブチャネルが利用できる伝送チャネルを用いた特に単純なものである。一般に、そのようなサブチャネルはシステム管理や動作パラメータの送信のために確立される。そのような方法では、距離測定のための命令や情報はこのサブチャネルを介して伝送することができ、そうすることにより、有効データの送信は何もされないままである。
【００２３】
図２は、サブチャネル処理ユニット１０と距離測定ユニット１１とを有する衛星の送信側部の距離測定の実施のブロック図を表す。サブチャネル処理ユニット１０はインタフェース１３の入力となるデータバス１２を有する。インタフェース１３の出力は第１のデータ線１６を介してマルチプレクサ１７の入力に接続される。分割器（splitter）１８はマルチプレクサ１７の別の入力となる。分割器１８の一入力にはチャネルデータタイミングパルス１９が供給される。マルチプレクサ１７はさらに、送りタイミング線１４と戻りタイミング線１５のそれぞれを介して、インタフェース１３に接続される。
【００２４】
距離測定ユニット１１は、第１の入力が第３の信号線２４を介して衛星の受信器（図３参照）に接続された第１のカウンタ２５を有する。この第１のカウンタ２５のさらなる入力のうち、一方はタイミング線３１を介してチャネルデータタイミングパルス１９に接続され、他方はフレームタイミング線３０を介して分割器１８の出力に接続される。また、距離測定ユニット１１の第２のカウンタ２２のスタート入力は、サブチャネル処理ユニット１０のマルチプレクサ１７の出力に接続される。第２のカウンタ２２のストップ入力は第２の信号線２３を介して衛星の受信器（図３参照）に接続される。
【００２５】
第１のカウンタ２５の出力は符号器２６に接続される。
【００２６】
図２のサブチャネル処理ユニット１０は、サブチャネルにおいて動作的に関連するデータを低レートで伝送するために使用されるものであり、また、インタフェース１３、マルチプレクサ１７および分割器（＝カウンタ）１８から構成される。
【００２７】
サブチャネルを介して伝送されるデータは、パラレルまたはシリアルデータバス１２を介してシステムコントローラ（制御コンピュータ）からインタフェース１３へ伝送される。そのとき、第１のデータ線１６を介して送信されるデータは、（副チャネルエンコーダ／フレーム）マルチプレクサ１７に、タイミング線１４および１５により与えられる要求時間で伝送される。
【００２８】
マルチプレクサは、スイス特許出願２４１４／１９９６号によるサブチャネル伝送のための方法により要求されるように、データを適当な同期ビット違反に変換するジョブを有する。当然、これは、ビット毎に交互に順番に、同期機能を麻痺させないようにエンコードされる個々のビット間の対応するポーズを伴う、非常にまばらに挿入された同期ビット違反−これはさらに複数発生する−となる。フレームタイミング線３０によりＮ個に分割されるチャネルデータタイミングパルス１９が、分割器１８によりサブチャネルエンコーダ／マルチプレクサ１７に供給される。これは、有効データフローにおけるＮ番目の各ビットのみが同期ビットであり、そのわずかな部分がサブチャネルとして利用されるためである。設定された位相の受信器の重畳光、または、±９０度以内の偏差のいずれが、データ伝送のため実際に挿入された同期ビットにより送信されるかにかかわらず、情報は、第２のデータ線２０を介して、チャネルマルチプレクサに送信される。そのとき、チャネルマルチプレクサは、第２のデータ線２０上の信号に関連した同期ビットに対して与えられる時間間隔の間、送信器の光の位相を設定する。
【００２９】
図３は、さらなるサブチャネル処理ユニット４０を有する衛星の受信器側部における、距離測定の実施のためのブロック図を表す。このサブチャネル処理ユニット４０は、検出ユニット４２に入力されるサブチャネルのチャネルデータ４１を含む。検出ユニット４２の出力は、さらなる信号線４９を介してタイミング再生器（timing regenerator）４３の入力に接続される。タイミング再生器４３の２つの出力は２つのタイミング線４７および４８を介してフレーム同期器４４の入力に接続される。フレーム同期器４４の出力はデマルチプレクサ４６の入力に接続される。フレーム同期器４４のさらなる出力は、その出力がデマルチプレクサ４６のさらなる入力信号となる位相同期ループタイミング発振器４５の入力に接続される。フレーム同期器４４のさらなる出力は、サブチャネル処理ユニット４０の出力でのタイミング線５１において、サブチャネルに対するフレームタイミングパルスを利用可能にする。衛星の受信側部は衛星の受信側部に２つのデータ線２３および２４を介して接続される。サブチャネルデータはバス線５２および５３を介して利用できる。
【００３０】
図３に示すサブチャネル処理ユニット４０は受信器の内部に配置される。サブチャネルデータはチャネルデータから検出ユニット４２により選択される。スイス特許出願２４１４／１９９６号に開示されているように、これは、同期ビットおよび、汚染されてない（uncontaminated）同期ビットにより定められる周期的な繰り返し時間間隔で生ずるそれらの違反を検出することにより実行される。同期ビットは、送信器の光波（light wave）と２つの同期ビットの送信の間で生成される重畳光波との間の僅かな位相差に対応するロー信号レベルにより認識することができる。いくつかの送信済み同期ビットの時間により、その後の同期ビットの出現を予測でき、そのとき測定される信号レベルは、汚染されていない同期ビットに割り当てられるか、または同期ビットの汚染として検出される。汚染された同期ビット及び汚染されていない同期ビットで占められる時間間隔で走査された信号レベルは、さらなる信号線４９を介してサブチャネルタイミング生成器４３に投入され、サブチャネル内で送信される各ビットは、おそらくソフト決定によって現存する信号レベルに基づいて同期ビット違反から回復される。タイミング信号はさらに回復されたビット列から生成される。両信号はタイミング線４７および４８を介してサブチャネルフレーム同期器４４に伝送される。サブチャネルフレーム同期器４４では、位相同期ループタイミング発振器４５に対する制御信号が生成され、そのタイミング信号は、デマルチプレクサデコーダ４６がサブチャネルデータバスのバス線５２および５３上で並列に時間多重フレームにおいて順次送信されたサブチャネルデータを、デマルチプレクス（demultiplex：マルチプレクサと逆の機能）することを可能とする。距離測定要求および距離測定要求に対する応答について認められた２つのビット列がさらに検出される。前者の検出は第３の信号線２４を介して知らされ、後者は第２の信号線２３上で検出される。タイミング線５０はサブチャネルタイミングパルスが生成されたか否かを知らせ、タイミング線５１はサブチャネルのフレームが検出されたか否かを知らせる。
【００３１】
図２および図３に示された装置による距離測定は以下のように行う：
【００３２】
距離測定要求に対して認められた追加データのビット列は、システムコントローラ（制御コンピュータ）によりデータバス１２を介してインタフェース１３に送信される。このビット列はマルチプレクサ１７により対応する同期ビット列に変換され、チャネルマルチプレクサに送信される。マルチプレクサ１７におけるこのビット列は同時に距離測定要求として検出され、それ故、第２のカウンタ２２は第４の信号線２８を介して起動される。今、チャネルデータタイミングパルス１９により、前者が有効データチャネルにおいて送信された全ビット数のカウントを開始する。チャネルデータに挿入された汚染された同期ビットは対向するステーションの受信器に達し、そこでは、距離測定要求として認められたビット列がサブチャネル処理ユニット４０において検出され、それは第３の信号線２４上で知らされる。第３の信号線２４は信号を対向するステーションのカウンタ２５に導き、それにより、距離測定要求に対する応答の返信の開始が対向するステーションのマルチプレクサ１７によって信号線２９を介して知らされるまで、フレームタイミング線３０のフレームタイミングパルスによって同期ビット数のカウントを開始する。一般に、２つの同期信号の間の距離測定要求信号がカウンタ２５に達するため、それらの間にある有効チャネルビット数もまた信号線３１を介してカウントされる。静的な遅延−それにより主事の機能ブロックを介しての信号の遷移時間が考慮に入れられる−がさらに追加される。
【００３３】
両数字は、距離測定要求に対する応答の符号器２６のコーディングへ流れ、対向するステーションのマルチプレクサ１７へ導かれる。認められたビット列の他に、応答はまた、そのマーキング（marking）のための同期ビット、および、静的な遅延とともにカウンタ２５でカウントされる有効データ時間間隔−それにより、対向するステーションにおける処理時間が、要求側ステーションにおいて求められ、全遅延時間から減算される−を含む。
【００３４】
距離測定要求に対する応答がサブチャネルを介して要求側ステーションに返信される。符号化された対向ステーションの応答は要求側ステーションのサブチャネル処理ユニット４０において検出され、また、信号線２３を介して信号が出力される。信号線２３はこの信号を要求側ステーションのカウンタ２２に送り、それにより有効チャネルビットのカウントが停止する。その数はシステムコントローラ（制御コンピュータ）に対するバス２１上で、距離を決定するために利用できる。システムコントローラ（制御コンピュータ）において、この数に有効データチャネルにおける個別ビット長が乗算され、両ステーションにおける処理時間はこのようにして得られる遅延時間から減算される。対向ステーションでの処理時間は、応答に付加された対向ステーション内部での要求の（固定の）処理時間とともに、対向ステーションによる応答の送信がカウンタ２５により検出されるまで送信された、同期ビットと有効データビットの数から得られる。この情報は、信号線５２および５３を介してシステムコントローラに送信された後、システムコントローラに対して利用できる。要求と応答との間の残存する時間差は２つのステーション間の行路が２倍になるために半減され、また、媒体により与えられる郡速度（光の速度）が乗算される。
【００３５】
本発明のさらなる実施形態では、多重化されたサブチャネルによる距離測定方法−例えば、図４に示す端末Ａと図５に示す対向端末Ｂに対して−が実現される。端末ＡおよびＢは第１および第２の端末とも呼ぶ。サブチャネルマルチプレクサ６１が端末Ａにおいて提供され、その出力信号は送信ユニット６２に与えられる。入力側において、サブチャネルマルチプレクサ６１には、例えば、すでに多重化され、高ビットレートで送信されるいくつかの有効データ信号Ｄｓａが、端末コントローラ６３で生成され、バス６３１およびサブチャネルコントローラ６４を介して流れるサブチャネルデータ信号Ｄｍｓａとともに与えられる。サブチャネルコントローラ６４はまた端末コントローラ６３に別のバス６３２を介して制御信号−領域制御信号（領域命令）とも呼ぶ−を測定するために接続される。制御信号Ｓｉａもまた端末コントローラ６３で生成され、バス６３１もしくはおそらくバス６３２およびサブチャネルコントローラ６４を介してサブチャネルカウンタ６５に供給される。高ビットレートのタイミング信号Ｔｓａは、分割器６６を介してコントローラ６４のタイミング入力に供給されるとともに、カウンタ６５のタイミング入力に供給される。サブチャネルデマルチプレクサ６７もまた端末Ａ内に提供され、その入力側は受信ユニット６８に接続され、出力側において、例えば、サブチャネル弁別器（インタプリタ）６９およびデータバス６３３を介して端末コントローラ６３に供給されるサブチャネルデータ信号Ｄｍｅａとともに、いくつかの多重化された高ビットレートの有効データ信号Ｄｅａを出力するように設計されている。サブチャネル弁別器６９は領域制御信号Ｃａをバス６３４を介して端末コントローラ６３に配信し、ストップすなわち制御信号Ｋａを、領域データ信号を配信するためバス６３１に接続された別の領域データバス６５１にさらに接続されたカウンタ６５に配信するように設計される。
【００３６】
対向する端末Ｂにおいてサブチャネルマルチプレクサ７１があり、その出力信号は送信ユニット７２に供給される。入力側において、サブチャネルマルチプレクサ７１には、例えば、端末コントローラ７３で生成され、バス７３１およびサブチャネルコントローラ７４を介して流れるサブチャネルデータ信号Ｄｍｓｂとともに、すでに多重化され高ビットレートで送信されたいくつかの有効データ信号Ｄｓｂが与えられ得る。サブチャネルコントローラ７４はまた、領域制御信号用の別のバス７３２を介して端末コントローラ７３に接続される。制御信号Ｓｉｂもまた端末コントローラ７３で生成され、バス７３１またはおそらくバス７３２およびサブチャネルコントローラ７４を介してサブチャネルカウンタ７５に供給される。高ビットレートのタイミング信号Ｔｓｂは、分割器７６を介してコントローラ７４のタイミング入力に対し供給されるとともに、カウンタ７５のタイミング入力に供給される。サブチャネルデマルチプレクサ７７もまたこの対向する端末Ｂにおいて与えられ、その入力側は受信ユニット７８に接続され、また、出力側で、例えば、サブチャネル弁別器７９およびデータバス７３３を介して端末コントローラ７３に供給されるサブチャネルデータ信号Ｄｍｅｂとともに、高ビットレートのいくつかの多重化された有効データ信号Ｄｅｂを出力するように設計されている。サブチャネル弁別器７９は領域制御信号Ｃｂをバス７３４を介して端末コントローラ７３に配信し、また、制御信号Ｋｂをカウンタ７５に配信するように設計されている。カウンタ７５は、領域データ信号を配信するためにバス７３１に接続された別の領域データバス７５１にさらに接続される。
【００３７】
サブチャネル方法による図４および図５に示す装置による距離測定は、以下のように行われる：
【００３８】
測定起動装置は、信号Ｓｉａを与える端末Ａ（図４）の端末コントローラ６３であり、対向する端末Ｂは適切なサブチャネル制御信号に応答するだけである。
【００３９】
サブチャネルコントローラ６４は距離測定要求を受信した後、端末コントローラ６３で生成される領域要求サイン（「領域要求」ともいう。）を生成する。これは、サブチャネルコントローラ６４、サブチャネルマルチプレクサ６１および送信ユニット６２を介した信号Ｄｍｓａを介して対向する端末Ｂに送信される。
【００４０】
信号Ｄｍｓａが送信されると、数値ｎ１を決定するために信号Ｓｉａによりサブチャネルカウンタ６５においてカウント処理が開始される。カウンタ６５のタイミングレートは、できるだけ最高の解像度の距離測定を実現するために、サブチャネルビットレートよりもかなり高い値に選択される。有効データＤｓａのタイミングは、例えば、タイミング源として考えられ、概して、サブチャネルビットレートよりもかなり高い値にある。
【００４１】
信号ＤｍｅｂおよびＤｅｂは対向する端末Ｂ（図５）のデマルチプレクサ７７において分離されたものである。多重化された信号Ｄｅｂは、時間遅延以外は、信号Ｄｓａと同じ情報を含み、信号ＤｍｅｂおよびＤＭｓａに同様に付加される。受信信号Ｄｍｅｂ、すなわち、領域要求サインはサブチャネル弁別器７９において確認され、サインが認められたときに第２の数値ｎ２を決定するために信号Ｋｂにより起動される。
【００４２】
さらに、応答の送信は、例えば、対向する端末Ｂの制御コンピュータすなわち端末コントローラ７３により起動される。
【００４３】
今、サブチャネルコントローラ７４が領域応答サイン（「領域応答」ともいう。）すなわち信号Ｄｍｓｂを、サブチャネルマルチプレクサ７１および送信ユニット７２を介して端末Ａに送信する。このとき、この信号Ｄｍｓｂが送信されたとき、カウンタ７５は信号Ｓｉｂにより停止させられる。同時に、最新のカウンタ計数値ｎ２に関する情報がバス７５１およびこのサブチャネルマルチプレクサ７１を介して端末Ａに送信される。そのとき、カウンタ７５の計数値ｎ２は、領域要求の受信と領域応答の送信との間の経過時間、すなわち、対向する端末Ｂにおける処理時間に正確に一致することを考慮に入れる必要がある。この処理時間の測定（例えば、この場合、数値ｎ２）は特に重要である。なぜならば、種々のサインの送信が定められた時間で、すなわちサブチャネルビット毎に起こるため、それを決定論的にまたは前もって見い出すことができないからである。
【００４４】
領域応答サインすなわち端末Ａにおける信号Ｄｍｅａを受信したとき、カウンタ６５は信号Ｋａによって停止させられる。その後、このカウンタ６５の計数値はバス６５１を介して端末コントローラ６３に送信される。
【００４５】
最後に、端末コントローラ６３は以下の式にしたがって距離の計算を行う：
Ｌ＝Ｃ・（ｎ１・Ｔｓａ−ｎ２・Ｔｓｂ）／２−Ｋｏ …（１）
ここで、Ｃは光の速度、Ｋｏは補正定数で、好ましくはＴｓａ＝Ｔｓｂとする。
【００４６】
本発明のさらなる実施形態において、多重化されたサブチャネルによる距離測定方法が、例えば、図６に示す端末Ｃと図７に示す対向する端末Ｄとにより実現される。改変されたサブチャネルマルチプレクサ８１が端末Ｃにおいて提供されており、その出力信号は送信ユニット８２に供給される。入力側では、サブチャネルマルチプレクサ８１に、例えば、高ビットレートで送信される、いくつかの既に多重化された有効信号Ｄｓｃが、端末コントローラ８３において生成され、バス８３１およびサブチャネルコントローラ８４を介して流れるサブチャネルデータ信号Ｄｍｓｃとともに供給される。サブチャネルコントローラ８４は端末コントローラ８３に、領域制御信号用の別のバス８３２を介して接続される。端末コントローラ８３における符号器は、バス８３１もしくは８３２を介して測定処理を起動する。その起動において、サブチャネルコントローラ８４は、ＯＲゲート８５の第１の入力に供給される制御信号Ｓｉｃを生成する。高ビットレートのタイミング信号Ｔｓｃは分割器８６を介してコントローラ８４のタイミング入力に供給される。サブチャネルデマルチプレクサ８７もまた端末Ｃにおいて提供され、その入力は受信ユニット８８に接続され、また、出力側で、例えば、いくつかの多重化された有効データ信号Ｄｅｃを、サブチャネル弁別器８９およびバス８３３を介して端末コントローラ８３に供給されるサブチャネルデータ信号Ｄｍｅｃとともに、高ビットレートで送信するように設計されている。サブチャネル弁別器８９は、領域制御信号Ｃｃを端末コントローラ８３にバス８３４を介して送信するように設計されている。さらに、弁別器８９の出力はＯＲゲート８５第２の入力に接続され、その出力信号Ｋｃ１は改変されたマルチプレクサ８１の別の入力に供給される。本実施例において、別のバス８５１が提供され、その終端には端末コントローラ８３またはマルチプレクサ８１が接続される。
【００４７】
同様に、サブチャネルマルチプレクサ９１、送信ユニット９２、端末コントローラ９３、サブチャネルコントローラ９４、ＯＲゲート９５、分割器９６、デマルチプレクサ９７はおよび送信ユニット９８は、５つのバス９３１〜９３４および９５１とともに、対向する端末Ｄにおいて提供される。図７における信号Ｄｍｅｄ、Ｄｅｄ、Ｃｄ、Ｋｄ、Ｓｉｄ、ＴｓｄおよびＤｓｄは、図５における対応する信号Ｄｍｅｂ、Ｄｅｂ、Ｃｂ、Ｋｂ、Ｓｉｂ、ＴｓｂおよびＤｓｂと同様の機能を有する。しかしながら、特に、サブチャネルコントローラ９４の出力は、マルチプレクサ９１を制御するため信号Ｋｄ１を出力するＯＲゲート９５の入力の一方に接続され、弁別器９９の出力はＯＲゲートの入力の他方に接続される。端末コントローラ９３およびマルチプレクサ９１は互いにバス９５１により接続される。
【００４８】
図４におけるマルチプレクサ６１と比較して、図６の端末Ｃにおける改変されたマルチプレクサ８１は、図８に示すように、従来のマルチプレクサ６１’、２つのカウンタ１０１、１０２およびロック回路（ラッチ）とも呼ぶ２つの一時的なメモリ回路１０３、１０４から構成できる。この場合、両カウンタ１０１、１０２のタイミング入力には、例えば、好ましくはｎ＋１の増倍係数を有するＰＬＬ掛算器１０６からの出力信号およびマルチプレクサの高速タイミング（クロック）信号が与えられる。もちろん、他のマルチプレクサおよびデマルチプレクサ（他の図面にも示していない）で、別のタイミング（クロック）でも動作する。本実施の形態（図８）において、マルチプレクサ６１’は、カウンタ１０１のｌｄ（ｍ＋１）ビットの出力信号に対してｍ＋１入力を有し、その信号は回路１０３にも作用する。ここで、ｌｄは底が２の対数を表す。回路１０３の出力は、対応するビット数の領域データ信号を出力し、それらは、バス８５１を介して送信され、端末コントローラ８３に供給される（図６参照）。
【００４９】
図５のデマルチプレクサ７７と比較して、図７の端末Ｄにおける改変されたデマルチプレクサ９７は、図９に示すように、従来のマルチプレクサ９７’、２つのカウンタ１１１、１１２および２つのメモリ回路（ラッチ）１１３、１１４から構成できる。この場合、両カウンタ１１１および１１２のタイミング入力には、例えば、好ましくはｎ＋１の増倍係数を有するＰＬＬ掛算器１１６からの出力信号およびマルチプレクサの高速タイミング（クロック）信号が与えられる。本実施形態において、マルチプレクサ９７’は、カウンタ１１１のｌｄ（ｍ＋１）ビットの出力信号に対してｍ＋１入力を有し、その信号は回路１１３上にも作用する。ｍ＋１個の出力を有する回路１１３は、対応するビット数の領域データ信号を出力し、それらはバス９５１を介して送信され、端末コントローラ９３（図７参照）に供給される。
【００５０】
構成要素１０２、１０４および１１２、１１４は、領域データ信号がｌｄ（ｍ＋１）ビットより多くを必要とする場合に用いられる。カウンタ１０１（図８）およびカウンタ１１１（図９）は、順次サブチャネルフレームのレベル上にタイムスタンプを与える。しかしながら、これらのカウンタはサブチャネルの低タイミングレートでのみ動作し、原則として端末コントローラのソフトウェアによって実現され得る。
【００５１】
この改変された方法は、例えば、分離カウンタ（図４の６５または図５の７５）の代わりにサブチャネルマルチプレクサまたはデマルチプレクサ内にすでに存在している直並列（Ｓ−Ｐ）コンバータまたは並直列（Ｐ−Ｓ）コンバータ部を用いる。特に、この拡張した実施の形態によるサブチャネルマルチプレクサとデマルチプレクサの少なくとも１つを分離カウンタの代わりに用いるように、Ｓ−ＰおよびＰ−Ｓコンバータの少なくとも１つを用いることは可能である。これらの拡張した実施の形態は基本的に、任意の時間でマルチプレクサあるいはデマルチプレクサの内部状態を記録する単純な一時的メモリからなる。一方、Ｓ−ＰまたはＰ−Ｓコンバータとして動作するカウンタ１０１または１１１の内部状態は一種のクロック時間を表す。特に、２、４、８、１６…ビットのフレーム長で、マルチプレクサまたはデマルチプレクサでのアドレス信号は、２進で表された時間値として直接翻訳され得る。しかし、２のべき乗でないフレーム長であっても、図１０に図式的に表されているように、制御信号によって時間を完全に決定することができる。この回路は、例えば、シフトレジスタ１１３、メモリ手段（ラッチ）１３２およびいくつかの論理ゲート１３３、１３４、１３５、等からなる。しかしながら、そのとき、測定結果は２のべき乗として与えられない。しかし、習慣的な数値表現にするために端末コントローラにおいて単純に記録することができる。
【００５２】
改変されたサブチャネル方法による図６および図７の装置での距離測定は以下のように行われる：
【００５３】
測定の起動装置は信号Ｓｉｃを与える端末Ｃ（図６）の端末コントローラ８３であり、対向する端末Ｄは適正なサブチャネル制御信号に対して応答するのみである。
【００５４】
サブチャネルコントローラ８４が距離測定要求を受信した後で、端末コントローラ８３で生成されたサイン「領域要求」すなわち信号Ｄｍｓｃはマルチプレクサ８１（図６）および送信ユニット８２を介して対向する端末Ｄに送信される。
【００５５】
このプロセスにおいて、サインが送信されたとき、高解像度の高速データタイミングパルスを伴うターミナル時間は、ロック回路１０３に、もし必要ならばロック回路１０４にも一時的に格納され、その後、バス８５１を介して端末コントローラ８３に伝送される。この時間は時間ｔ１に相当する。
【００５６】
信号ＤｍｅｄおよびＤｅｄは、対向する端末Ｄ（図７）のデマルチプレクサ９７において分離されたものである。多重化された信号Ｄｅｄは、到着が遅延時間だけ遅れる以外は、信号Ｄｓｃと同じ情報を含む；同様に信号ＤｍｅｄおよびＤｍｓｃに付加される。信号Ｄｍｅｄすなわちサイン「領域要求」は、サブチャネル弁別器９９において確認される。サインが認められたとき、端末Ｄのターミナル時間もまた決定される。これは時間ｔ２に相当する。
【００５７】
さらに、応答の送信は、対向する端末Ｄの制御コンピュータすなわち端末コントローラ９３により開始される。このとき、適性な命令信号Ｓｉｄがサブチャネルコントローラ９４に対して与えられる。
【００５８】
今、サブチャネルコントローラ９４がサイン「領域応答」すなわち信号Ｄｍｓｄを端末Ｃにサブチャネルマルチプレクサ９１（図７）を介して返信され、この場合において、この信号Ｄｍｓｄが送信されたとき、時間ｔ３に相当する応答送信時間もまた、高速で一時的なメモリ−例えば、図８における具体例１０３、１０４−によって決定される。
【００５９】
サイン「領域応答」すなわち信号Ｄｍｅｃの受信のターミナル時間ｔ４は端末Ｃにおいて検出される。さらに、時間ｔ２およびｔ３の測定値は端末Ｄからサブチャネルを介して端末コントローラ８３（図６）に送信される。このプロセスにおいて、信号ＫｃがＯＲゲート８５を介してロック回路１０３および１０４に供給され、それにより、端末コントローラ８３は時間ｔ４を検出することができる。
【００６０】
最後に、端末コントローラ８３は以下の式にしたがって距離の計算を行う：
Ｌ＝Ｃ・（（ｔ４−ｔ１）−（ｔ３−ｔ２））／２−Ｋｏ …（２）
ここで、ｔ４−ｔ１は全伝達時間に相当し、ｔ３−ｔ２は対向する端末Ｄ側の処理時間に相当する。
【００６１】
図６における端末Ｃとは対照的に、図１１における種々のステーションは、入力側に多重化され、高ビットレートで送信される有効なデータ信号Ｄｓｃが与えられ、出力側が単純なサブチャネルマルチプレクサ８１”にバス１４２を介して接続された改変されたデマルチプレクサ１４１をさらに備える。一方、対応するバスおよび信号線とともに構成要素８３、８４、８５、８７および８９は図６および図１１のものと同様である。しかし、ＯＲゲート８５の出力は改変されたデマルチプレクサ１４１の制御入力に接続され、サブチャネルコントローラ８４にはデマルチプレクサ１４１と同じタイミングパルスＴｓｃが与えられる。マルチプレクサとデマルチプレクサの少なくとも１つは好ましくは、タイミングおよびフレーム回復の機能を有することができる。送信ユニット６２、…、および受信ユニット６８、…、は図４から図７において概略的にのみ表されたものである。図３から図７による装置は、基本的に対称であり、必要ならば互換性がある。それ故、それらを受信器側と送信器側の少なくともいずれかに対して構成要素として使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ２つの衛星間の距離を測定する方法を概略的に示した図。
【図２】 距離測定の実施の一例を示す衛星の送信側部におけるブロック図。
【図３】 距離測定の実施の一例を示す衛星の受信側部におけるブロック図。
【図４】 距離測定の実施の一例を示す衛星の送信側部におけるブロック図。
【図５】 距離測定の実施の一例を示す衛星の受信側部におけるブロック図。
【図６】 距離測定の実施の一例を示す衛星の送信側部におけるブロック図。
【図７】 距離測定の実施の一例を示す衛星の受信側部におけるブロック図。
【図８】 衛星の送信側部と受信側部の少なくとも１つにおける記憶手段の実施の一例を示すブロック図。
【図９】 衛星の送信側部と受信側部の少なくとも１つにおける記憶手段の実施の一例を示すブロック図。
【図１０】 衛星の送信側部と受信側部の少なくとも１つにおける記憶手段の実施の一例を示すブロック図。
【図１１】 距離測定の実施の一例を示す衛星の送信側部におけるブロック図。
【符号の説明】
１，２，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ…ステーション（衛星）、 ３…領域要求、 ４…応答、 １０，４０，６１，６６，６７，６９…サブチャネル処理ユニット、 １７…マルチプレクサ、 ２３，２４…データ線、 ４６，７７，１４１…デマルチプレクサ、 ６３，８３，９３…端末コントローラ、 ６４，７４，８４…サブチャネルコントローラ、 ６５，７５…カウンタ、 ６９，８９，７９，９９…弁別器、 ７２…送信ユニット、 ８１’，８１”，９１…サブチャネルマルチプレクサ、 ９９…サブチャネル弁別器、 １０３,１０４，１１３，１１４…メモリ、 ６５１，７５１，８５１，９５１…領域データバス。

Claims (10)

1. 光学的な通信チャネルで接続された、有用なデータを送受信する第１及び第２のステーション（１、２）間の距離の測定方法であって
   前記距離は両ステーション（１、２）間の信号経過時間（ＴR）を求めることにより決定され、該経過時間（ＴR）には光の速度（Ｃ）が乗算され、
   前記信号経過時間（ＴR）は、２つのステーション（１、２）における処理時間（Ｔ1、Ｔ2）と全体の往復時間（Ｔcycle）とを求め、全体の往復時間（Ｔcycle）から処理時間（Ｔ1）と処理時間（Ｔ2）とを減算することにより決定し、
   ２つのステーション（１、２）間の距離は、距離の問い合わせ（３）および対応する応答（４）の形式により、前記全体の往復時間（Ｔcycle）を測定することにより決定される、距離の測定方法において、
   受信レーザの位相を送信レーザの位相に合致させるために同期ビットを送信し、
   前記同期ビットの数ビットが、前記距離の問い合わせ（３）及び対応する応答（４）を送信するための補助的なチャンネルを形成するために使用される、
   距離測定方法。
2. 前記第２のステーションの応答は第２のステーションにおける処理時間（Ｔ2）に関する情報レポートを含むことを特徴とする、請求項１に記載の距離測定方法。
3. 前記距離の問い合わせ（３、２４）および対応する応答（４、２３）は、サブチャンネルにおいて、連続するいくつかの信号により伝送されることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の距離測定方法。
4. 第１のステーション（Ａ）では：
   起動信号（Ｓｉａ）を供給する端末コントローラ（６３）が測定の起動装置として用いられ、
   サブチャネルコントローラ（６４）が距離測定要求を受信した後、端末コントローラ（６３）で生成された領域要求信号（Ｄｍｓｃ）は、第２のステーション（Ｂ）に、サブチャネルコントローラ（６４）、サブチャネルマルチプレクサ（６１）および送信ユニット（６２）を介して送信され、
   上記領域要求信号（Ｄｍｓａ）が伝送されたとき、サブチャネルカウンタ（６５）におけるカウント処理が、第１の数値（ｎ１）を決定するために起動信号（Ｓｉａ）により起動されるようになっており、
   第２のステーション（Ｂ）では：
   受信された領域要求信号（Ｄｍ e ｂ）はデマルチプレクサ（７７）で選択され、また、この信号が認められたときに、第２の数値（ｎ２）を決定するためにカウンタを起動させる起動信号（Ｋｂ）を生成するサブチャネル弁別器において確認され、
   しかる後、サブチャネル制御装置（７４）は、領域応答信号（Ｄｍｓｂ）を第１のステーション（Ａ）にサブチャネルマルチプレクサおよび送信ユニット（７２）を介して伝送し、
   この領域応答信号（Ｄｍｓｂ）が伝送されたとき、このカウンタは停止信号（Ｓｉｂ）により停止させられ、
   同時に、最新のカウンタの読み込み値（ｎ２）に関する情報はバス（７５１）およびサブチャネルマルチプレクサを介して第１のステーション（Ａ）に伝送され、
   さらに、また、第１のステーション（Ａ）において：
   領域要求信号（Ｄｍ e ａ）を受信したとき、カウンタ（６５）はストップ信号（Ｋａ）により停止させられ、その後、このカウンタ（６５）の値（ｎ１）はバス（６５１）を介して端末コントローラ（６３）に伝送されて、以下の計算式、
   Ｌ＝ｃ・（ｎ１・Ｔｓａ−ｎ２・Ｔｓｂ）／２−Ｋｏ
   （ここで、ｃは光の速度、Ｋｏは補正定数、ＴｓａとＴｓｂは、第１のカウンタ（６５）または第２のカウンタ（７５）のタイミングパルスの周期である）
   に基づく計算を行う
   ことを特徴とする、請求項２または請求項３に記載の距離測定方法。
5. 第１のステーション（Ｃ）では：
   起動信号（Ｓｉａ）を供給する端末コントローラ（８３）が測定の起動装置として用いられ、
   サブチャネルコントローラ（８４）が距離測定要求を受信した後、端末コントローラ（８３）で生成された領域要求信号（Ｄｍｓｃ）は第２のステーション（Ｄ）にサブチャネルマルチプレクサ（８１’、８１”）および送信ユニット（６２）を介して送信され、
   前記領域要求信号（Ｄｍｓｃ）が伝送されたときに、時間ｔ１に相当するターミナル時間が一時的にメモリ手段（１０３、１０４）に格納され、その後、バス（８５１）を介して端末コントローラ（８３）に送信されるようになっており、
   第２のステーション（Ｄ）では：
   受信された領域要求信号（Ｄｍ e ｄ）は、デマルチプレクサ（９７）において選択され、また、時間ｔ２に相当する第２のステーションのターミナル時間を要求信号が認識されたときに決定するサブチャネル弁別器（９９）において確認され、
   命令信号（Ｓｉｄ）が、領域応答信号（Ｄｍｓｄ）をサブチャネルマルチプレクサ（９１）を介して第１のステーション（Ｃ）に伝送するサブチャネルコントローラ（９４）を介して伝送されることで、応答の伝送が起動され、
   その領域応答信号（Ｄｍｓｄ）が伝送されたときに、時間ｔ３に相当する応答の伝送時間がメモリ手段（１０３、１０４）によって決定され、
   さらに、また、第１のステーション（Ｃ）において：
   領域応答信号（Ｄｍｅｃ）の受信のターミナル時間ｔ４が決定され、
   ストップ信号（Ｋｃ）はメモリ手段（１０３、１０４）に対してＯＲゲート（８５）を介して供給され、時間ｔ２および時間ｔ３に対する測定値が第２のステーション（Ｄ）のサブチャネルを介して端末コントローラ（８３）に供給され、
   端末コントローラ（８３）は時間ｔ４を決定し、また、以下の計算式、
   Ｌ＝ｃ・（（ｔ４−ｔ１）−（ｔ３−ｔ２））／２−Ｋｏ
   （ここで、ｔ４−ｔ１は全通信時間に、ｔ３−ｔ２は第２のステーション（Ｄ）側の処理時間に相当し、Ｋｏは補正定数である）に基づいて距離の計算を行う
   ことを特徴とする、請求項２または請求項３に記載の距離測定方法。
6. 第１のステーションと第２のステーションの少なくとも１つが、サブチャネル処理ユニット（１０、４０または６１、６６、６７、６９）により構成される送受信手段を有し、それらに対して距離測定装置が割り当てられ、前記第１のステーション（Ａ）によって生成されるスタート信号（２８またはＳｉａまたはＳｉｃ）により動作するカウンタ（６５）およびメモリ手段（１０３、１０４、１１３、１１４）の少なくとも１つを有し、前記スタート信号（２８またはＳｉａまたはＳｉｃ）は、領域要求、及び第２のステーションにより送信される応答信号の受信時に形成される制御信号（２３またはＫａまたはＫｃ）によって生成される、ことを特徴とする、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の距離測定方法を実行するシステム。
7. 第１のステーションと第２のステーションの少なくとも１つは、少なくとも１つのバスを介してサブチャネルコントローラ（６４、８４または７４、９４）に接続され、少なくとも１つのさらなるバスを介してサブチャネル弁別器（６９、８９または７９、９９）に接続された端末コントローラ（６３、８３または７３、９３）を有し、また、カウンタ（６５または７５）またはメモリ手段は、領域データバス（６５１、８５１または７５１、９５１）を介して端末コントローラ（６３、８３または７３、９３）に接続されることを特徴とする、請求項６に記載のシステム。
8. 領域データバス（６５１または７５１）は、端末コントローラ（６３または７３）をサブチャネルコントローラ（６４または７４）に接続するとともに、それを介してカウンタ（６５または７５）と端末コントローラ（６３または７３）が接続されるバス（６３１または７３１）に接続されたことを特徴とする、請求項７に記載のシステム。
9. 端末コントローラ（８３または９３）は領域データバス（８５１または９５１）を介して、マルチプレクサ（８１または９１）またはデマルチプレクサ（１４１）に位置するメモリ手段（１０３、１０４または１１３、１１４）に直接接続されたことを特徴とする、請求項７に記載のシステム。
10. 第１のステーションと第２のステーションの少なくとも１つが、１つのマルチプレクサ（１７）と１つのデマルチプレクサ（４６）の少なくとも１つを有するサブチャネル処理ユニット（１０、４０）により構成される送受信手段を有し、該送受信手段を介して領域要求および応答が、サブチャネルビットに変換されるか、及び／または、いくつかの連続した信号によりサブチャンネルにおいて伝送されることを特徴とする、請求項６ないし請求項９のいずれかに記載のシステム。

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