JP4022613B2

JP4022613B2 - 受信装置

Info

Publication number: JP4022613B2
Application number: JP2002058275A
Authority: JP
Inventors: 貢大川
Original assignee: National Institute of Information and Communications Technology
Current assignee: National Institute of Information and Communications Technology
Priority date: 2002-03-05
Filing date: 2002-03-05
Publication date: 2007-12-19
Anticipated expiration: 2022-03-05
Also published as: JP2003258699A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、準天頂衛星である８の字衛星を用いたディジタルＴＶ放送サービス等における衛星ハンドオーバによる情報遮断を回避できるようにした受信装置に関する。
【０００２】
８の字衛星計画では、２４時間を３機の衛星で８時間毎に交代でサービスする。そのため、８時間毎に地上局は、追尾衛星を変更しなければならない。その時、アンテナ指向方向を追尾する場合、追尾衛星を切り替える（ハンドオーバ）数秒間の間、受信情報の遮断が起こる。視聴者に支障なくディジタルＴＶ放送サービスを提供するためには、この受信情報の遮断を回避する必要がある。
【０００３】
【従来の技術】
従来、通信・放送分野の衛星といえば静止衛星が使われてきた。また、近年イリジウム等の多数の周回衛星を用いるシステムの有効性が明らかになり、多くの周回衛星システムが計画されている。これら静止衛星と周回衛星の中間に位置する新しい衛星システムとして準天頂衛星が注目されている。
【０００４】
準天頂衛星とは、最低３機の衛星からなる衛星群で、地上のある地点から見た場合、３機のうちいずれか１機がほぼ真上にあるという特徴をもつ衛星システムである。準天頂衛星システムの代表的な例は、旧ソ連で実用されていたモルニア衛星がある。この衛星の軌道は、軌道傾斜角が約６３．４度で軌道離心率の大きな楕円軌道で、高緯度地域で高い仰角を確保するために用いられていた。また、最近では日本のような中緯度地域に適応可能な準天頂衛星システムがいくつか提案されている。このうち基本形とも言えるものに８の字衛星システムがある。
８の字衛星の軌道は、軌道半径と離心率を変えることなく静止軌道を４５度傾斜させた軌道であり、正確にいうと傾斜同期軌道である。従って、軌道高度は静止衛星と同じ（ 35786ｋｍ）である。この衛星の地表面における衛星直下点の軌跡は、赤道上のある点を中心に南北に８の字の軌跡を描くことから８の字衛星と呼ばれる。衛星は地球の自転と同期して１日で軌道を１周回する。このような軌道では、長楕円軌道のモルニア軌道で問題となるバンアレン帯を通過することがないため、衛星搭載機器の放射線劣化が少なくて済む利点がある。
【０００５】
３機の衛星を用いた場合、３つの軌道の傾斜角は全て同じで、赤道を北向きに横切る点は、１２０度の間隔で均等に配置される。３機の衛星を同じ軌道上に配置すれば、少なくとも１機が日本上空付近にあることになる。通信を行う衛星を順次切り替えながら使用することにより、日本のような中緯度地域で７０度以上の高仰角を確保することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のものは、３機の衛星で８時間毎に交代でサービスするため、８時間毎に地上局は、追尾衛星を変更しなければならない。その時、アンテナ指向方向を追尾する場合、追尾衛星を切り替える数秒間の間、受信情報の遮断が起こる問題があった。
【０００７】
本発明は上記問題点の解決を図り、通信を行う衛星を順次切り替えながら使用する場合に、受信情報の遮断を回避し、視聴者に支障なくディジタルＴＶ放送等のサービスを提供できるようにすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
図１は本発明の原理説明図である。図１中、２１はアンテナ、２２ａは受信部、２３ａは復調・誤り訂正復号手段、２４ａはバッファ手段、２５ａはアンテナ制御手段、２６ａは制御手段である。
【０００９】
本発明は、前記従来の課題を解決するため次のような手段を有する。
【００１０】
（１）：同一内容の情報が切替え前の衛星よりある時間遅延して送信されている複数の衛星Ｎｏ１、Ｎｏ２からの信号を切替えて受信する１機のアンテナ２１と、該受信した信号を復調と誤り訂正復号する復調・誤り訂正復号手段２３ａと、該復調と誤り訂正復号した信号を一定時間分蓄積するバッファ手段２４ａと、該バッファ手段２４ａの制御を行う制御手段２６ａとを備え、前記制御手段２６ａは、衛星から受信する情報を前記バッファ手段２４ａの許す範囲内で遅延して再生しておき、前記アンテナ２１の衛星切替え時の衛星より受信していた情報欠落を、前記バッファ手段２４ａに蓄積した前記ある時間遅延された情報から再構成する。このため、追尾する衛星の切替え（ハンドオーバ）に対して有効であり、また、同一情報に対して同一番組を再放送しないため総合の所要情報速度は増加しない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（１）：再放送を利用しない情報蓄積受信の説明
ａ）装置構成の説明
図２は本発明の実施の形態における再放送を利用しない情報蓄積受信（送信）の説明図である。図２において、送信局には、２機の送信アンテナ１１、１２、送信機１３、１４、変調＆誤り訂正符号化装置１５が設けてある。
【００１４】
送信アンテナ１１、１２は、衛星Ｎｏ１と衛星Ｎｏ２に同時に送信が可能であるが、衛星Ｎｏ２には衛星Ｎｏ１よりΔｔ遅延した情報を送信するものである。
なお、送信アンテナ追尾切替えと受信アンテナ追尾切替えのタイミング同期が可能であれば、１機の送信機と送信アンテナで対応することができる（必ずしも２機の送信設備は必要としない）。送信機１３、１４は、それぞれ大電力増幅器ＨＰＡ、送信用周波数変換器ＵＰ−ＣＯＮＶを備えるものである。変調＆誤り訂正符号化装置１５は、ＭＰＥＧ−ＴＳ（ある単位の画像情報）の変調と誤り訂正符号化を行うものであり、送信機１４へは送信機１３よりΔｔ遅延した情報を出力するものである。
【００１５】
図３は再放送を利用しない情報蓄積受信（受信）の説明図である。図３において、受信局の受信装置には、衛星追尾（切替え）可能な１機のアンテナ２１、ＲＦ受信部２２、復調＆誤り訂正復号化装置２３、バッファメモリ２４、アンテナ制御装置２５、バッファ掃出し制御装置２６が設けてある。
【００１６】
アンテナ２１は、衛星からの電波信号を受信するものである。ＲＦ受信部２２は、低雑音増幅器ＬＮＡと受信用周波数変換器ＤＯＷＮ−ＣＯＮＶを備えるものである。復調＆誤り訂正復号化装置２３は、受信した信号の復調と誤り訂正復号化を行うものである。バッファメモリ２４は、受信信号をある時間分蓄積するためのものである。アンテナ制御装置２５は、衛星の追尾、切替えの制御等を行うものである。バッファ掃出し制御装置２６は、誤り訂正情報とアンテナ切替えのタイミング信号等を用いてバッファメモリ２４に蓄積された情報の掃出しの制御を行うものである。
【００１７】
ｂ）動作説明
同一衛星に対する送信信号に時間軸上の再放送、即ちタイムダイバーシティは行わない。衛星切替えが必要となる時間帯では、図２に示すように、衛星Ｎｏ１及び衛星Ｎｏ２には、同一内容の番組がΔｔ秒シフトして送信される。図３に示すように、受信側では、衛星切替え時刻になると、アンテナ指向方向を衛星Ｎｏ１から衛星Ｎｏ２に変更する。
【００１８】
この変更の間、受信信号が途絶えるため、バッファメモリ２４に蓄積してある衛星Ｎｏ１からの信号を再生する。バッファメモリ２４に蓄積した情報を掃き出すタイミングは、アンテナ制御装置２５のアンテナ切替えのタイミング信号と復調＆誤り訂正復号化装置２３の誤り訂正情報を用いて導出する。元々衛星Ｎｏ１で受信した信号は、バッファメモリ２４の許す範囲内で遅延して再生しているが、切替えを繰り返すとこの許容範囲が小さくなるため、何回か衛星切替えを繰り返した後は、リセットする必要がある。
【００１９】
図４はフレーム単位の時系列信号による動作説明図である。以下、図４の▲１▼〜▲５▼に従って、フレーム（ある時間単位の情報）単位の時系列信号による動作を説明する。
【００２０】
▲１▼：送信局が衛星Ｎｏ１に送信する情報であり、フレーム０、フレーム１、フレーム２、フレーム３、・・・が示されている。なお、各フレームには、制御情報とＭＰＥＧ−ＴＳを含むものである。
【００２１】
▲２▼：送信局が衛星Ｎｏ２に送信する情報であり、衛星Ｎｏ１の情報と同一内容の情報がΔｔ秒シフト（ここでは３フレーム分遅延）して送信されている。
【００２２】
▲３▼：受信装置（受信局）での受信アンテナ追尾切替え（衛星Ｎｏ１及び衛星Ｎｏ２）にかかった時間Δｔ’秒が示されている。
【００２３】
▲４▼：バッファメモリ２４に蓄積される情報を示している。衛星Ｎｏ１から受信した情報は、受信アンテナ追尾切替えでフレーム０以降のフレーム１とフレーム２の２フレーム分が欠落している。しかし、衛星Ｎｏ２から受信した情報は、３フレーム分遅延しているため、衛星Ｎｏ１で欠落したフレーム１、フレーム２はバッファメモリ２４に蓄積されていることになる。
【００２４】
▲５▼：バッファ掃出し制御装置２６は、衛星Ｎｏ１で欠落した情報を衛星Ｎｏ２から受信した情報で補完し、バッファメモリ２４からは、情報欠落のない再構築されたフレーム系列が出力されることになる。
【００２５】
このように、衛星切替えによって、衛星Ｎｏ１から受信したフレーム１とフレーム２の情報が欠落したが、Δｔ秒遅延して受信された衛星Ｎｏ２からのフレーム１とフレーム２で補完してフレーム系列を再構成することができる。このため、追尾衛星の切替え（ハンドオーバ）に対して有効である。また、同一情報に対して同一番組を再放送しないため総合の所要情報速度は増加しない。
【００２６】
なお、上記のように追尾衛星の切替えに対して有効であるが、シャドウイングによる受信電波の遮断（瞬断）に対して対応していない。また、何回か切替えを繰り返した後は、バッファメモリ２４の許容範囲に対応してリセットする必要がある。更に、送信アンテナを１機のみ使用する場合は、送受信アンテナ間において衛星Ｎｏ１から衛星Ｎｏ２への切替えタイミングの同期をとる必要がある等の短所がある。
【００２７】
（２）：再放送を利用する情報蓄積受信の説明
ａ）装置構成の説明
図５は再放送を利用する情報蓄積受信（送信）の説明図である。図５において、送信局には、１機の送信アンテナ１１、送信機１３、変調＆誤り訂正符号化装置１５、パケット化装置１６、多重化装置１７が設けてある。
【００２８】
送信アンテナ１１は、衛星を追尾し、衛星切替え時に、アンテナ指向方向を衛星Ｎｏ１から衛星Ｎｏ２に変更するものである。送信機１３は、大電力増幅器ＨＰＡ、送信用周波数変換器ＵＰ−ＣＯＮＶを備えるものである。変調＆誤り訂正符号化装置１５は、ＭＰＥＧ−ＴＳ（ある時間単位の画像情報）を多重化及びパケット化した信号の変調と誤り訂正符号化を行うものである。パケット化装置１６は、情報を一定の形式のフレームに整えて、アドレス・データなどの制御に必要なデータを付加するものである。多重化装置１７は、Δｔ秒遅延した（再放送を含む）複数のＭＰＥＧ−ＴＳを多重化するものである。
【００２９】
図６は再放送を利用する情報蓄積受信（受信）の説明図である。図６において、受信局の受信装置には、衛星追尾（切替え）可能な１機のアンテナ２１、ＲＦ受信部２２、復調＆誤り訂正復号化装置２３、バッファメモリ２４、優良パケット取り出し部２７、ＭＰＥＧ−ＴＳの再構成部２８、誤り検査部２９が設けてある。
【００３０】
アンテナ２１は、衛星からの電波信号を受信するものである。ＲＦ受信部２２は、低雑音増幅器ＬＮＡと受信用周波数変換器ＤＯＷＮ−ＣＯＮＶを備えるものである。復調＆誤り訂正復号化装置２３は、受信した信号の復調と誤り訂正復号化を行うものである。バッファメモリ２４は、受信信号を蓄積するためのものである。優良パケット取り出し部２７は、バッファメモリ２４から優良パケット取り出すものである。ＭＰＥＧ−ＴＳの再構成部２８は、欠落した情報を補完しＭＰＥＧ−ＴＳを再構成するものである。誤り検査部２９は、復調＆誤り訂正復号化装置２３からの誤り信号により優良パケットを選択するものである。
【００３１】
ｂ）動作説明
同一衛星に対する送信信号に時間軸上の再放送、即ちタイムダイバーシティを行う。Δｔ秒遅延した（再放送を含む）複数のＭＰＥＧ−ＴＳを多重化・パケット化して送信するために、送信のアンテナ指向方向を衛星Ｎｏ１から衛星Ｎｏ２に切替えた時においても再放送分のＭＰＥＧ−ＴＳ２が補完するため情報の不連続は起こらない。このため、前記（１）で説明した再放送を利用しない情報蓄積受信のように衛星Ｎｏ２にΔｔ秒シフトした番組を送信する必要はない。
【００３２】
また、受信側においても、受信アンテナの指向方向を衛星Ｎｏ１から衛星Ｎｏ２に切替えた時に起こる受信信号の遮断に対して、受信機のバッファメモリ２４に貯えられた優良パケットの中から再放送分のＭＰＥＧ−ＴＳ２を取り出し、連続した情報（ＭＰＥＧ−ＴＳ）を再構成することができる。
【００３３】
図７は再放送を利用する情報蓄積受信の動作説明図である。以下、図７の▲１▼〜▲４▼に従って、再放送を利用する情報蓄積受信の動作を説明する。
【００３４】
▲１▼：衛星Ｎｏ１と衛星Ｎｏ２にΔｔ秒遅延した（再放送を含む）複数のＭＰＥＧ−ＴＳを多重化・パケット化して送信する。ここでは、パケット０、パケット１、パケット２、・・・と送信するものとする。例えば、パケット０には、ＭＰＥＧ−ＴＳフレームが含まれている。このＭＰＥＧ−ＴＳフレームには、本放送がＭＰＥＧ−ＴＳ１とすると再放送分（Δｔ秒遅延再放送分）のＭＰＥＧ−ＴＳ２（例えば、ＭＰＥＧ−ＴＳ１の３パケット分遅延した情報）、ＭＰＥＧ−ＴＳ３、・・・が含まれている。
【００３５】
▲２▼：受信装置（受信局）での受信アンテナ追尾切替え（衛星Ｎｏ１から衛星Ｎｏ２）にかかった時間又はシャドウイング（衛星からの信号の遮へい）のΔｔ’秒が示されている。
【００３６】
▲３▼：バッファメモリ２４に蓄積される情報は、衛星Ｎｏ１と衛星Ｎｏ２から受信した情報は、受信アンテナ追尾切替えでパケット０以降のパケット１とパケット２の２パケット分が欠落している。優良パケット取り出し部２７が取り出す優良パケットは、パケット０、パケット３、パケット４、・・・となる。しかし、欠落した情報は、パケット３以降に再放送として含まれている。
【００３７】
▲４▼：例えば、バッファメモリ２４内の優良パケットであるパケット０からＭＰＥＧ−ＴＳ１を取り出しているとすると、欠落したパケット１とパケット２分の情報をパケット４とパケット５からそれぞれΔｔ秒（３パケット分）遅延して再放送されたＭＰＥＧ−ＴＳ２を取り出して補完することができる。これにより、ＭＰＥＧ−ＴＳ系列の再構築を行うことができる。
【００３８】
このように、衛星追尾の切替え（ハンドオーバ）に対してのみでなく、準天頂衛星システムにおいても残留するシャドウイングによる受信電波の遮断に対しても有効である。また、何回、衛星切替え（シャドウイングによる遮断）を繰り返しても、バッファメモリ２４をリセットする必要はない。更に、アンテナ切替えのタイミング信号を必要としない等の長所がある。
【００３９】
しかし、同一番組を時間シフトして再放送するために総合の情報速度が増加してしまう。１回の再放送では、所定情報速度は２倍、２回の再放送では３倍となる（スループットの低下）。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、次のような効果がある。
【００４１】
（１）：同一内容の情報がある時間遅延して送信されている複数の衛星からの信号を切替えて受信するアンテナを備え、制御手段で、前記アンテナの衛星切替え時の情報欠落を、バッファ手段に蓄積した前記ある時間遅延された情報から再構成するため、追尾する衛星の切替え（ハンドオーバ）に対して有効であり、また、同一情報に対して同一番組を再放送しないため総合の所要情報速度は増加しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理説明図である。
【図２】実施の形態における再放送を利用しない情報蓄積受信（送信）の説明図である。
【図３】実施の形態における再放送を利用しない情報蓄積受信（受信）の説明図である。
【図４】実施の形態におけるフレーム単位の時系列信号による動作説明図である。
【図５】関連発明における再放送を利用する情報蓄積受信（送信）の説明図である。
【図６】関連発明における再放送を利用する情報蓄積受信（受信）の説明図である。
【図７】関連発明における再放送を利用する情報蓄積受信の動作説明図である。
【符号の説明】
２１アンテナ
２２ａ受信部
２３ａ復調・誤り訂正復号手段
２４ａバッファ手段
２５ａアンテナ制御手段
２６ａ制御手段

Claims

同一内容の情報が切替え前の衛星よりある時間遅延して送信されている複数の衛星からの信号を切替えて受信する１機のアンテナと、
該受信した信号を復調と誤り訂正復号する復調・誤り訂正復号手段と、
該復調と誤り訂正復号した信号を一定時間分蓄積するバッファ手段と、
該バッファ手段の制御を行う制御手段とを備え、
前記制御手段は、衛星から受信する情報を前記バッファ手段の許す範囲内で遅延して再生しておき、前記アンテナの衛星切替え時の衛星より受信していた情報欠落を、前記バッファ手段に蓄積した前記ある時間遅延された情報から再構成することを特徴とした受信装置。