JP4401491B2 - Satellite mobile communication system, mobile station of satellite mobile communication system - Google Patents

Satellite mobile communication system, mobile station of satellite mobile communication system Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の同期している周回衛星を介して通信する陸上移動局（以下、単に移動局という）を有する衛星移動通信システム、衛星移動通信システムの移動局に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の同期している周回衛星を介して通信する移動局を有する衛星移動通信システムでは、衛星間ハンドオフを行わない限り、長時間の通話は困難である。例えば、イリジュームの場合、地上約７８０ｋｍを１００分で周回するので、一つの衛星と通信できる時間は、せいぜい１０分弱である。このためハンドオフは通話を維持するのに必須となる。ハンドオフは、同一衛星内の一のビームから他のビームへハンドオフする、ビーム間ハンドオフと、べつの衛星にハンドオフする衛星間ハンドオフがある。
【０００３】
ビーム間ハンドオフは、同一衛星内のビーム間におけるハンドオフであり、この場合にはハンドオフしても衛星からの受信電波から得られるドップラー周波数や、電波の伝播遅延時間は連続的に変化する。しかし、衛星間ハンドオフの場合にはトップラー周波数にしても、電波の伝播遅延時間にしても不連続となる。イリジューム等の衛星移動通信システムでは、複数個の低軌道周回衛星により地球上の全ての領域に対してサービスを行えるようになっている。図５に周回衛星ＳＶ１〜ＳＶ７の配置状態を示す。この図は衛星移動通信システムに使用される一部の周回衛星について示したものであり、矢印は周回衛星の移動方向である。同図において、円は各周回衛星のサービスエリアを示している。図５に示すように一つの衛星で一つのセルを形成していると考えると、基本的には六角形配置で規則的に並んでいる。この場合に通話を維持するためには、移動局は周回する衛星を次々と切り換える、すなわち衛星間ハンドオフする必要がある。
【０００４】
また衛星間ハンドオフを行う必要が有る時は、周回衛星が低仰角に位置する時であり、通信中の衛星とハンドオフ先の衛星の、両衛星とも、山や建物、木等の影響を受け、電波状態が必ずしも良くない状態にあるときである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の衛星移動通信システムにおいて、衛星間ハンドオフを行う場合において、ハンドオフするタイミングを予測するのに、周回衛星側から通知される伝播遅延時間の時間変化率であるＤＴＯＡ（Differential Time of Arrival）の最新のものを使用してハンドオフのタイミングを算出する方法や、カルマンフィルタやローパスフィルタなどの予測フィルタを使用して今までの傾向から伝播遅延時間を予測し、ハンドオフのタイミングを算出する方法がある。
【０００６】
しかしながら、上述した従来技術では、予測フィルタを使用する方法では、いずれもある程度のサンプル数が必要である、という問題がある。また周回衛星側から通知されるＤＴＯＡを使用する方法では、分解能のために精度が制限されてしまうという問題が有る。例えば、ＤＴＯＡの分解能が２μsecであったとすると、誤差は最大１μsecとなり、衛星と通信が途切れている時間（トンネルの中に入っている時間や信号が弱くなっている時間）が長くなると、誤差が大きくなる。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、通信中の周回衛星及びハンドオフ先の周回衛星からの受信電波のドップラー周波数に基づいて、ドップラー周波数と電波伝播遅延時間の時間変化率との関係を利用して簡単な演算を行うだけで、ハンドオフ先の周回衛星に対する通信タイミングを決定することができる衛星移動通信システム、衛星移動通信システムの移動局提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用した。
【００１０】
本発明は、複数の同期している周回衛星を介して通信する移動局を有する衛星移動通信システムにおいて、前記移動局は、周回衛星からの受信電波から得られるドップラー周波数と電波伝播遅延時間の時間変化率との関係を示す特性を予め記憶しておき、現在通信中の周回衛星から受信した電波伝播遅延時間に関する情報から現在通信中の周回衛星に対する第１の電波伝播遅延時間を求め、またハンドオフ先の周回衛星からの電波を受信した際に、前記ハンドオフ先の周回衛星から受信した電波伝播遅延時間に関する情報からハンドオフ先の周回衛星に対する該ハンドオフ先の周回衛星からの電波を受信した時点における第２の電波伝播遅延時間を求め、かつ前記現在通信中の周回衛星及びハンドオフ先の周回衛星からの受信電波からそれぞれ、ドップラー周波数を測定し、前記両衛星の受信電波から測定したドップラー周波数と、前記特性とからそれぞれ、現在通信中の周回衛星に対する第１の電波伝播遅延時間の時間変化率及びハンドオフ先の周回衛星に対する第２の電波伝播遅延時間の時間変化率を求め、これら第１、第２の電波伝播遅延時間の時間変化率と、前記ハンドオフ先の周回衛星からの電波を受信した時からハンドオフする時点までに要する時間と、前記第１の電波伝播遅延時間及び第２の電波伝播遅延時間に基づいてハンドオフするタイミングを算出することを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、複数の同期している周回衛星を介して通信する移動局を有する衛星移動通信システムにおいて、前記移動局は、周回衛星からの受信電波から得られるドップラー周波数と電波伝播遅延時間の時間変化率との関係を示す特性を予め記憶しておき、現在通信中の周回衛星から受信した電波伝播遅延時間に関する情報から現在通信中の周回衛星に対する第１の電波伝播遅延時間を求め、またハンドオフ先の周回衛星からの電波を受信した際に、前記ハンドオフ先の周回衛星から受信した電波伝播遅延時間に関する情報からハンドオフ先の周回衛星に対する該ハンドオフ先の周回衛星からの電波を受信した時点における第２の電波伝播遅延時間を求め、かつ前記現在通信中の周回衛星及びハンドオフ先の周回衛星からの受信電波からそれぞれ、ドップラー周波数を測定し、前記両衛星の受信電波から測定したドップラー周波数と、前記特性とからそれぞれ、現在通信中の周回衛星に対する第１の電波伝播遅延時間の時間変化率及びハンドオフ先の周回衛星に対する第２の電波伝播遅延時間の時間変化率を求め、これら第１、第２の電波伝播遅延時間の時間変化率と、前記ハンドオフ先の周回衛星からの電波を受信した時からハンドオフする時点までに要する時間と、前記第１の電波伝播遅延時間及び第２の電波伝播遅延時間に基づいてハンドオフするタイミングを算出するようにしたので、通信中の周回衛星及びハンドオフ先の周回衛星からの受信電波のドップラー周波数に基づいて、ドップラー周波数と電波伝播遅延時間の時間変化率との関係を利用して簡単な演算を行うだけで、ハンドオフ先の周回衛星に対する通信タイミングを決定することができる。
【００１４】
また、本発明は、複数の同期している周回衛星を介して通信する移動局を有する衛星移動通信システムの移動局において、前記移動局は、周回衛星からの受信電波から得られるドップラー周波数と電波伝播遅延時間の時間変化率との関係を示す特性を予め記憶する記憶手段と、現在通信中の周回衛星から受信した電波伝播遅延時間に関する情報から現在通信中の周回衛星に対する第１の電波伝播遅延時間を求め、またハンドオフ先の周回衛星からの電波を受信した際に、前記ハンドオフ先の周回衛星から受信した電波伝播遅延時間に関する情報からハンドオフ先の周回衛星に対する該ハンドオフ先の周回衛星からの電波を受信した時点における第２の電波伝播遅延時間を求める伝播遅延時間演算手段と、前記現在通信中の周回衛星及びハンドオフ先の周回衛星からの受信電波からそれぞれ、ドップラー周波数を測定するドップラー周波数測定手段と、前記ドップラー周波数測定手段により測定した前記両周回衛星からの受信電波のドップラー周波数と、前記記憶手段から読み出した前記特性とからそれぞれ、現在通信中の周回衛星に対する第１の電波伝播遅延時間の時間変化率及びハンドオフ先の周回衛星に対する第２の電波伝播遅延時間の時間変化率を求める第１の演算手段と、前記第１、第２の電波伝播遅延時間の時間変化率、前記ハンドオフ先の周回衛星からの電波受信開始時からハンドオフする時点までに要する時間、前記第１の電波伝播遅延時間及び第２の電波伝播遅延時間に基づいてハンドオフするタイミングを算出する第３の演算手段とを有することを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、複数の同期している周回衛星を介して通信する移動局を有する衛星移動通信システムの移動局において、前記移動局は、周回衛星からの受信電波から得られるドップラー周波数と電波伝播遅延時間の時間変化率との関係を示す特性を予め記憶する記憶手段と、現在通信中の周回衛星から受信した電波伝播遅延時間に関する情報から現在通信中の周回衛星に対する第１の電波伝播遅延時間を求め、またハンドオフ先の周回衛星からの電波を受信した際に、前記ハンドオフ先の周回衛星から受信した電波伝播遅延時間に関する情報からハンドオフ先の周回衛星に対する該ハンドオフ先の周回衛星からの電波を受信した時点における第２の電波伝播遅延時間を求める伝播遅延時間演算手段と、前記現在通信中の周回衛星及びハンドオフ先の周回衛星からの受信電波からそれぞれ、ドップラー周波数を測定するドップラー周波数測定手段と、前記ドップラー周波数測定手段により測定した前記両周回衛星からの受信電波のドップラー周波数と、前記記憶手段から読み出した前記特性とからそれぞれ、現在通信中の周回衛星に対する第１の電波伝播遅延時間の時間変化率及びハンドオフ先の周回衛星に対する第２の電波伝播遅延時間の時間変化率を求める第１の演算手段と、前記第１、第２の電波伝播遅延時間の時間変化率、前記ハンドオフ先の周回衛星からの電波を受信した時からハンドオフする時点までに要する時間、前記第１の電波伝播遅延時間及び第２の電波伝播遅延時間に基づいてハンドオフするタイミングを算出する第３の演算手段とを有するので、通信中の周回衛星及びハンドオフ先の周回衛星からの受信電波のドップラー周波数に基づいて、ドップラー周波数と電波伝播遅延時間の時間変化率との関係を利用して簡単な演算を行うだけで、ハンドオフ先の周回衛星に対する通信タイミングを決定することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１に本発明が適用される衛星移動通信システムの構成を示す。同図において、衛星移動通信システムは、地表からの高度が７００〜１５００ｋｍの低高度軌道を周回する複数の同期している周回衛星ＳＶ０、ＳＶ１、ＳＶ２、…と、地表上に設置された関門交換局１０と、衛星移動通信サービスを受ける加入者端末としての移動局１４とを有している。関門交換局１０は、周回衛星との間で無線チャネルの接続制御に関連する移動局情報の管理、課金情報の管理等、を行うと共に、公衆交換電話網１２を介して接続される回線の管理を行う。尚、衛星移動通信のサービスを受ける手順について本発明の要旨とは直接関係ないので、その詳細は省略する。
【００２１】
次に図１における移動局１４の構成を図２に示す。図２は移動局１４のうち本発明に関連する部分のみを示し、その他の構成は省略してある。同図において、移動局１４は、アンテナ１と、受信系と送信系とを切り換える切換スイッチ２とを有している。切換スイッチ２は受信時には受信系側Ｒｘ側に、送信時にはＴｘ側に切り換えられるようになっている。
受信系は、周回衛星からの電波をアンテナ１を介して受信するマスター受信部２０Ａと、ハンドオフするために同一衛星内のビームやハンオフ先の周回衛星を探すための通信を行うスレーブ受信部２０Ｂとを有している。
【００２２】
マスター受信部２０Ａの出力端にはマスター受信部２０Ａで受信した電波からドップラー周波数を測定するドップラー周波数測定部２２Ａと、マスター受信部２０Ａで周回衛星から受信した情報（受信タイミング検出部３０Ａからの情報）と送信タイミング設定部３８で設定された送信タイミングから電波伝播遅延時間（以下、単に伝播遅延時間と記す。）ｔ１を演算するｔ１演算部２４Ａとが設けられている。スレーブ受信部２０Ｂの出力端にはスレーブ受信部２０Ｂで受信した電波からドップラー周波数を測定するドップラー周波数測定部２２Ｂと、スレーブ受信部２０Ｂで周回衛星から受信した情報（受信タイミング検出部３０からの情報）と送信タイミング設定部３８で設定された送信タイミングから伝播遅延時間を演算するｔ２演算部２４Ｂとが設けられている。また受信系には伝播遅延時間ｔ２と伝播遅延時間ｔ１との差ＳＲｔ１を求める（ｔ２−ｔ１）演算部２６が設けられており、更にマスター受信部２０Ａの受信タイミングを設定する受信タイミング設定部２５が設けられている。
【００２３】
更に受信系はスレーブ受信部２０Ｂでハンドオフ先の周回衛星からの電波を受信した時点からの経過時間を計測し、記憶するために受信タイミング検出部３０と、経過時間を計測するタイマ３２と、タイマ３２により計測された経過時間を記憶する経過時間記憶部３４とを有している。衛星情報記憶部２８にはｔ１演算部２４Ａ、ｔ２演算部２４Ｂ及び（ｔ２−ｔ１）演算部２６により演算された伝播遅延時間ｔ１、ｔ２、伝播遅延時間差ＳＲｔ１が格納されると共に、ハンドオフのための演算を行うのに必要なデータ、例えば、使用している無線周波数、周回衛星の受信電波から得られるドップラー周波数と、伝播遅延時間の時間変化率であるＤＴＯＡ（Ｄifferential Time of Ａrrival）との関係を示す特性（演算式）、各種定数などが予め格納されている。
【００２４】
一方、送信系は、送信タイミング設定部３８と、送信部４０とを有している。ハンドオフタイミング演算部３６は、ドップラー周波数測定部２２Ａ、２２Ｂの出力を取込み、経過時間記憶部３４、衛星情報記憶部２８に格納されているデータを参照して後に詳述する演算を行い、ハンドオフ先の周回衛星の通信タイミングを算出し、送信タイミング設定部３８にハンドオフ先の周回衛星に対する送信タイミングを設定する。送信部４０は、送信タイミング設定部３８により設定された送信タイミングでハンドオフ先の周回衛星に送信する。
【００２５】
図１１に本実施の形態に係る衛星移動通信システムで採用されている通信方式であるＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）方式における周回衛星（ＳＶ）のフレーム構成と、周回衛星（ＳＶ）と移動局（ＳＵ）との間におけるデータの送受信タイミングを示す。同図に示すように周回衛星（ＳＶ）の１フレームはダウンリンク用の４チャネルのタイムスロットＤＬ１〜ＤＬ４と、アップリンク用の４チャネルのタイムスロットＵＬ１〜ＵＬ４とから構成されている。
【００２６】
周回衛星ＳＶ１からの信号の伝播遅延時間Ｔｄが零の場合には、移動局１４は、周回衛星ＳＶ１からの電波を受信して、それを基準にしてシステムで決められているＴＤＭＡ方式のタイミングに合わせて送信すればよい。しかし、周回衛星ＳＶ１からの伝播遅延がある場合には、時刻ｔ１で周回衛星ＳＶ１から送信された電波（データ）を、移動局１４では伝播遅延時間Ｔｄだけ遅れて時刻ｔ２で受信する。この時、時間Ｔｄだけ遅延していることを無視して、そのままＴＤＭＡのタイミングに合わせて移動局１４が送信すると、移動局１４の電波が周回衛星ＳＶ１に到達した時点で、フレーム構成上、受信すべきタイミングから２Ｔｄだけ遅延することになる。
【００２７】
したがって、伝播遅延時間がＴｄの場合には移動局１４は、例えば、ダウンリンク用タイムスロットＤＬ１により周回衛星ＳＶ１の電波を時刻ｔ２で受信し、その受信タイミングを基準にしてアップリンク用タイムスロットＵＬ１により送信を行う場合に、送信タイミングを本来のＴＤＭＡで決められた送信タイミングｔ４から２Ｔｄだけ、早いタイミングｔ３で送信する必要がある。このタイミング設定を送信タイミング設定部３８により行う。
【００２８】
尚、衛星情報記憶部２８は本発明の記憶手段に、ドップラー周波数測定部２２Ａ，２２Ｂは本発明のドップラー周波数測定手段に、ハンドオフタイミング演算部３６は本発明の第１の演算手段、第２の演算手段、第３の演算手段に、ｔ１演算部２４Ａ、ｔ２演算部２４Ｂは本発明の伝播遅延時間演算手段に、それぞれ相当する。
【００２９】
ここで図２に示した移動局１４の動作を説明するに先立ち、周回衛星の移動時間とドップラー周波数との関係、周回衛星の移動時間とＤＴＯＡの関係、ドップラー周波数とＤＴＯＡとの関係についてそれぞれ、説明する。図１０は移動局１４（ここでは二つの移動局をＳＵａ，ＳＵｂの記号で示し、便宜上、移動局を総称として場合によりＳＵで示す。）の所在地と周回衛星ＳＶの担当エリアＣ０について示している。同図に示すように二つの移動局のうち移動局ＳＵａは北緯０度、東経０度に位置しているとする。周回衛星ＳＶは、東経０度の経度線上を南極から北極方向に移動している。図１０において、周回衛星ＳＶが赤道に位置するときを０秒とし、この赤道位置を基準として南極側をマイナス、北極側をプラスとする。記号Ｃ０は周回衛星ＳＶが経度０度、緯度０度の時、周回衛星ＳＶからの電波が到達する範囲を示している。
【００３０】
周回衛星の移動時間とドップラー周波数との関係を図６に示す。同図において、ａは図７における移動局ＳＵａ、ｂは移動局ＳＵｂに相当している。ドップラー周波数は、周回衛星ＳＶと移動局ＳＵとの相対速度を通信に使用する無線周波数の波長で割ったものである。周回衛星ＳＶと移動局ＳＵとの相対速度は周回衛星ＳＶと移動局ＳＵとの距離Ｄ(t)を時間で微分したものである。したがって、ドップラー周波数は、それを使用周波数ｆの波長λ（＝ｃ／ｆ：ｃは光速）で割ったものであり、図６に示すように周回衛星が移動局ＳＵに対して近づいてくる場合にドップラー周波数はプラスになるから、次式が成立する。
ドップラー周波数＝−Ｄ(t)'／λ＝−Ｄ(t)'ｆ／ｃ （１）
図６はｆ＝１．６ＧＨｚで計算したものである。
【００３１】
周回衛星ＳＶの軌道真下に位置する移動局ＳＵａは、周回衛星ＳＶの移動時間０秒のときドップラー周波数が０ｋＨｚ、周回衛星ＳＶの移動時間が±３００秒のときドップラー周波数が約±３５ｋＨｚとなっている。他方、東経１０度に位置している移動局ＳＵｂは、周回衛星ＳＶの移動時間が０秒のときドップラー周波数が約−２ｋＨｚ、周回衛星ＳＶの移動時間が±３００秒のときドップラー周波数が約±３０ｋＨｚとなっている。
【００３２】
図７は周回衛星ＳＶの移動時間とＤＴＯＡとの関係を示している。周回衛星との伝播遅延時間の時間変換率ＤＴＯＡは周回衛星ＳＶと移動局ＳＵとの距離Ｄ(t)を光速ｃで割ったもの時間微分したものをであるから、次式が成立する。
ＤＴＯＡ＝Ｄ(t)'／ｃ （２）
式（２）から得られた結果を図７に示す。周回衛星ＳＶと移動局ＳＵとの位置関係、条件は図６の場合と同様である。
【００３３】
図７に示すように、周回衛星ＳＶの軌道真下に位置する移動局ＳＵａは、周回衛星の移動時間が０秒のときＤＴＯＡが０（μsec/sec）、周回衛星の移動時間が±３００秒のときＤＴＯＡが±２２（μsec/sec）となっている。他方、東経１０度に位置している移動局ＳＵｂは、周回衛星の移動時間が０秒のときＤＴＯＡが約２（μsec/sec）、周回衛星の移動時間が±３００秒のときＤＴＯＡが約±２０（μsec/sec）となっている。図６の周回衛星ＳＶの移動時間とドップラー周波数との説明図は、図７のＤＴＯＡの縦軸の符号を逆にしたものと、同じ形をしている事が判る。
【００３４】
次に図８にドップラー周波数とＤＴＯＡとの関係を示す。ドップラー周波数とＤＴＯＡとは比例関係にあり、周回衛星からのドップラ周波数が判れば、ドップラー周波数を無線通信に使用している周波数で割ることにより、単位時間の伝播遅延時間の時間変化率ＤＴＯＡを得ることができる。
すなわち、ドップラー周波数は、
ドップラー周波数＝−Ｄ(t)'／λ＝−Ｄ(t)'ｆ／ｃ＝−ＤＴＯＡ×ｆ （３）
であり、ＤＴＯＡは既述したように
ＤＴＯＡ＝Ｄ(t)'／ｃ （４）
であるから、（３）、（４）から、ドップラー周波数をDopplerと書き換えると、ＤＴＯＡ（μsec/sec）＝−Doppler（ｋＨｚ）／ｆ（ＧＨｚ） （５）となる。
周回衛星ＳＶと移動局ＳＵとの交信に用いる無線周波数ｆは、例えばイリジウムシステムの場合には１．６ＧＨｚ帯が用いられているので、（５）式は次のようになる。
ＤＴＯＡ（μsec/sec）＝−０．６２５×Doppler（ｋＨｚ） （６）
【００３５】
図９は周回衛星ＳＶの移動時間とＤＴＯＡの時間当たりの変化量との関係を示している。衛星が真上を通過するような、ＤＴＯＡの変化量が最も大きい所でも、０．２２μsec/sec/sec程度であり、１０秒間のＤＴＯＡの変化は２．２μsec/secである。衛星の受信ウィンド±６５μsecと比較しても、ＤＴＯＡはほとんど変化しない事が判る。
【００３６】
次に図２に示した移動局１４の動作を図３に示すフローチャートを参照して説明する。図２において、切換スイッチ２は受信系側（接点Ｒｘ）に切り換えられ、移動局１４はマスター受信部２０Ａにより現在周衛星ＳＶ１通信中の状態にあるものとする。図３において、スレーブ受信部２０Ｂで、例えば、ハンドオフ先の周回衛星ＳＶ２（図１）からの電波を受信すると（ステップ５０）、その受信タイミングが受信タイミング検出部３０により検出され、受信タイミング検出部３０はタイマ３２を起動する（ステップ５１）。次いでｔ１演算部２４Ａ、ｔ２演算部２４Ｂではそれぞれマスター受信部２０Ａ，スレーブ受信部２０Ｂで受信した周回衛星ＳＶ１、ＳＶ２からの情報（受信タイミング検出部３０Ａ、３０からの情報）と送信タイミング設定部３８で設定された送信タイミングから伝播遅延時間ｔ１（μsec）、ｔ２（μsec）を算出する（ステップ５２）。
【００３７】
また（ｔ２−ｔ１）演算部２６は、移動局１４と現在通信中の周回衛星ＳＶ１との伝播遅延時間ｔ１、ハンドオフ先の周回衛星ＳＶ２との伝播遅延時間ｔ２との遅延時間差ＳＲｔ１（＝ｔ２−ｔ１）を算出する（ステップ５３）。伝播遅延時間ｔ１（μsec）、ｔ２（μsec）及び遅延時間差ＳＲｔ１の各データは衛星情報記憶部２８に格納される。図４は移動局１４と、現在通信中の周回衛星ＳＶ１、ハンドオフ先の周回衛星ＳＶ２との間における伝播遅延時間ｔ１、ｔ２、遅延時間差ＳＲｔ１との関係を示している。
【００３８】
次いでドップラー周波数測定部２２Ａにより現在、通信中の周回衛星ＳＶ１からの受信電波からドップラー周波数Ｄｆ１（ＫＨｚ）、ドップラー周波数測定部２２Ｂによりハンドオフ先の周回衛星ＳＶ２からの受信電波からドップラー周波数ＳＤｆ１（ＫＨｚ）を測定する（ステップ５４）。ドップラー周波数Ｄｆ１は、まずマスター受信部２０Ａにおいて周回衛星ＳＶ１の電波を受信する度に、その周波数ｆｉを検出する。例えば、受信した電波の受信周波数をｆ１，ｆ２とし、実際の電波の周波数（基準周波数）をｆ０とする。ドップラー周波数測定部２２Ａによりドップラー周波数Ｄfｉ（ｉは自然数）の測定が行われる。すなわち、マスター受信部２０Ａによる１回目の受信電波の受信周波数ｆ１からドップラー周波数Ｄf１がＤf１＝ｆ１−ｆ０として測定される。２回目以降も同様である。同様にしてドップラー周波数測定部２２Ｂによりドップラー周波数ＳＤｆ１が測定される。ドップラー周波数測定部２２Ａ、２２Ｂは、測定したドップラー周波数Ｄｆ１、ＳＤｆ１をハンドオフタイミング演算部３６に出力する。
【００３９】
次にこの時点、すなわちハンドオフ先の周回衛星ＳＶ２からの電波を受信した時点から所定時間経過後（Ｎフレーム経過後）に現在通信中の周回衛星ＳＶ１から周回衛星ＳＶ２にハンドオフする場合における通信タイミングをハンドオフタイミング演算部３６により演算する。ハンドオフタイミング演算部３６は、まず、所定時間経過後、例えば、本実施の形態に係る衛星移動通信システムが採用している通信方式であるＴＤＭＡ方式におけるフレーム構成において、現在通信中の周回衛星ＳＶ１との間の伝播遅延時間ｎｔ１、ハンドオフ先の周回衛星ＳＶ２との伝播遅延時間ｎｔ２を算出する（ステップ５５、５６）。例えば、１フレームＦＬ（sec）である場合を考える。現在通信中の周回衛星ＳＶ１とのＮフレーム経過時点における伝播遅延時間ｎｔ１は、フレーム数Ｎが大きくない範囲（Ｎ≦１００、伝播遅延時間がイリジウムシステムでは１０秒以内）で以下の近似ができる。
【００４０】
ｎｔ１≒ｔ１＋（Ｄｆ１×（−０．６２５）×Ｎ×ＦＬ） （７）
またハンドオフ先の周回衛星ＳＶ２との伝播遅延時間ｎｔ２は、
ｎｔ２≒ｔ１＋ＳＲｔ１＋（ＳＤｆ１×（−０．６２５）×Ｎ×ＦＬ）
≒ｔ２ ＋（ＳＤｆ１×（−０．６２５）×Ｎ×ＦＬ） （８）
となる。
次にハンドオフタイミング演算部３６は、ハンドオフ先の周回衛星ＳＶ２の電波を受信開始時点からＮフレーム経過時点における現在通信中の周回衛星ＳＶ１とハンドオフ先の周回衛星ＳＶ２との伝播遅延時間差ΔＴ（＝ｎｔ２−ｎｔ１）を算出する（ステップ５７）。すなわち、伝播遅延時間差ΔＴは

Figure 0004401491
となる。すなわち、ハンドオフ先の周回衛星ＳＶ２からの電波を受信した時点からＮフレーム後では（ＳＤｆ１−Ｄｆ１）×（−０．６２５）× Ｎ×ＦＬだけずれることになる。
【００４１】
ここでハンドオフする条件が揃っていると（ステップ５８）、次いでハンドオフタイミング演算部３６は、経過時間記憶部３４の記憶内容を参照し、タイマ３２が起動されてからＮフレーム経過するまでに要する時間、すなわち、ハンドオフ先の周回衛星ＳＶ２からの電波を受信した時点からＮフレーム経過するまでに要する時間Ｔ０を計算し（ステップ５９）、時間Ｔ０が経過した時点でハンドオフ先の周回衛星ＳＶ２と通信するためのマスター受信部２０Ａにおける受信タイミングＲｘTiming、送信部４０における送信タイミングＴｘTimingを算出する（ステップ６０）。
【００４２】
マスター受信部２０Ａにおける受信タイミングは、ハンドオフ先の周回衛星ＳＶ２からの電波を受信するためには、現在通信している周回衛星ＳＶ１とハンドオフ先の周回衛星ＳＶ２の伝播遅延時間差ΔＴだけ、ずらす必要がある。つまり、マスター受信部２０Ａにおける受信タイミングＲｘTimingの設定は、ΔＴにしてやればよいから、式（９）より
Figure 0004401491
となる。また送信部４０における送信タイミングＴｘTimingは、ハンドオフ先の周回衛星ＳＶ２との伝播遅延時間の２倍の値に相当するので、式（８）より
Figure 0004401491
となる。次いで、ステップ６１でハンドオフ時の送受信タイミングの設定が行われる。すなわち、送信タイミング設定部３８にステップ６０で算出された送信タイミングＴｘTimingが設定され、受信タイミング設定部２５にステップ６０で算出された受信タイミングＲｘTimingが設定され、周回衛星ＳＶ１から周回衛星ＳＶ２にハンドオフされ（ステップ６２）、通信が継続される。
【００４３】
またハンドオフ直前のハンドオフ前の周回衛星ＳＶ１との伝播遅延時間ｎｔ１がｔ１演算部２４Ａにより演算され、得られた場合には、送信タイミングＴｘTimingを次のように設定することができる。すなわち、式（７）に示したように、ｎｔ１≒ｔ１＋（Ｄｆ１×（−０．６２５）×ＦＬ）であるから、
ｔ１≒ｎｔ１−（Ｄｆ１×（−０．６２５）×Ｎ×ＦＬ） （１２）
となる。またｔ２＝ｔ１＋ＳＲｔ１であるから、式（１２）を式（１１）に代入すると、
Figure 0004401491
となる。ＳＲｔ１＋（ＳＤｆ１−Ｄｆ１）×（−０．６２５）×Ｎ×ＦＬは、式（１０）で示したように受信タイミングＲｘTimingであるから、送信タイミングＴｘTimingは、予め計算してある受信タイミングＲｘTimingを使用して、
ＴｘTiming＝２×（ｎｔ１＋ＲｘTiming） （１４）
として送信タイミングを設定し、ハンドオフすることも可能である。
【００４４】
また複数の同期している周回衛星を介して通信する移動局を有する衛星移動通信システムの移動局において、前記移動局は、周回衛星からの受信電波から得られるドップラー周波数と電波伝播遅延時間の時間変化率との関係を示す特性を予め記憶する記憶手段と、ハンドオフ先の周回衛星からの電波を受信した際に、前記現在通信中の周回衛星及びハンドオフ先の周回衛星からの受信電波からそれぞれ、ドップラー周波数を測定するドップラー周波数測定手段と、前記ドップラー周波数測定手段により測定した前記両周回衛星の受信電波のドップラー周波数と、前記記憶手段から読み出した特性とからそれぞれ、現在通信中の周回衛星に対する第１の電波伝播遅延時間の時間変化率及びハンドオフ先の周回衛星に対する第２の電波伝播遅延時間の時間変化率を求める第１の演算手段と、これら第１、第２の電波伝播遅延時間の時間変化率と前記ハンドオフ先の周回衛星からの電波を受信した時からハンドオフする時点までに要する時間とから前記現在通信中の周回衛星及びハンドオフ先の周回衛星についての電波伝播遅延時間の変化量をそれぞれ求め、これらの電波伝播遅延時間の変化量に基づいて前記ハンドオフ先の周回衛星にハンドオフするタイミングを算出する第２の演算手段とを有することを特徴とする衛星移動通信システムの移動局の機能を実現するためのプログラムをコンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録してこの記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより移動局の機能を実現するようにしてもよい。
【００４５】
また複数の同期している周回衛星を介して通信する移動局を有する衛星移動通信システムの移動局において、前記移動局は、周回衛星からの受信電波から得られるドップラー周波数と電波伝播遅延時間の時間変化率との関係を示す特性を予め記憶する記憶手段と、現在通信中の周回衛星から受信した電波伝播遅延時間に関する情報から現在通信中の周回衛星に対する第１の電波伝播遅延時間を求め、またハンドオフ先の周回衛星からの電波を受信した際に、前記ハンドオフ先の周回衛星から受信した電波伝播遅延時間に関する情報からハンドオフ先の周回衛星に対する該ハンドオフ先の周回衛星からの電波を受信した時点における第２の電波伝播遅延時間を求める伝播遅延時間演算手段と、前記現在通信中の周回衛星及びハンドオフ先の周回衛星からの受信電波からそれぞれ、ドップラー周波数を測定するドップラー周波数測定手段と、前記ドップラー周波数測定手段により測定した前記両周回衛星からの受信電波のドップラー周波数と、前記記憶手段から読み出した前記特性とからそれぞれ、現在通信中の周回衛星に対する第１の電波伝播遅延時間の時間変化率及びハンドオフ先の周回衛星に対する第２の電波伝播遅延時間の時間変化率を求める第１の演算手段と、前記第１、第２の電波伝播遅延時間の時間変化率、前記ハンドオフ先の周回衛星からの電波受信開始時からハンドオフする時点までに要する時間、前記第１の電波伝播遅延時間及び第２の電波伝播遅延時間に基づいてハンドオフするタイミングを算出する第３の演算手段とを有することを特徴とする衛星移動通信システムの移動局の機能を実現するためのプログラムをコンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより移動局の機能を実現するようにしてもよい。
【００４６】
なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、マイクロプロセッサ等による組み込みシステムとして実現する場合や、ＯＳや周辺機器等のハードウェアとして実現する場合を含むものとする。また「コンピュータにより読み取り可能な記録媒体」とは、フロッピーディスク、光磁気ディスク等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等の記憶装置のことをいう。
【００４７】
更に「コンピュータにより読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間、動的にプログラムを保持するもの（伝送媒体ないしは伝送波）、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
【００４８】
また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。更に、前述した機能をコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組み合せで実現できるもの、所謂差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【００４９】
以上に説明したように本実施の形態に係る衛星移動通信システムによれば、複数の同期している周回衛星を介して通信する移動局を有する衛星移動通信システムにおいて、前記移動局は、周回衛星からの受信電波から得られるドップラー周波数と電波伝播遅延時間の時間変化率との関係を示す特性を予め記憶しておき、ハンドオフ先の周回衛星からの電波を受信した際に、前記現在通信中の周回衛星及びハンドオフ先の周回衛星からの受信電波からそれぞれ、ドップラー周波数を測定し、前記両周回衛星の受信電波から測定したドップラー周波数と、前記特性とからそれぞれ、現在通信中の周回衛星に対する第１の電波伝播遅延時間の時間変化率及びハンドオフ先の周回衛星に対する第２の電波伝播遅延時間の時間変化率を求め、これら第１、第２の電波伝播遅延時間の時間変化率と前記ハンドオフ先の周回衛星からの電波を受信した時からハンドオフする時点までに要する時間とから前記現在通信中の周回衛星及びハンドオフ先の周回衛星についての電波伝播遅延時間の変化量をそれぞれ求め、これらの電波伝播遅延時間の変化量に基づいて前記ハンドオフ先の周回衛星にハンドオフするタイミングを算出するようにしたので、通信中の周回衛星及びハンドオフ先の周回衛星からの受信電波のドップラー周波数に基づいて、ドップラー周波数と電波伝播遅延時間の時間変化率との関係を利用して簡単な演算を行うだけで、ハンドオフ先の周回衛星に対する通信タイミングを決定することができる。
【００５０】
また本実施の形態に係る衛星移動通信システムによれば、複数の同期している周回衛星を介して通信する移動局を有する衛星移動通信システムにおいて、前記移動局は、周回衛星からの受信電波から得られるドップラー周波数と電波伝播遅延時間の時間変化率との関係を示す特性を予め記憶しておき、現在通信中の周回衛星から受信した電波伝播遅延時間に関する情報から現在通信中の周回衛星に対する第１の電波伝播遅延時間を求め、またハンドオフ先の周回衛星からの電波を受信した際に、前記ハンドオフ先の周回衛星から受信した電波伝播遅延時間に関する情報からハンドオフ先の周回衛星に対する該ハンドオフ先の周回衛星からの電波を受信した時点における第２の電波伝播遅延時間を求め、かつ前記現在通信中の周回衛星及びハンドオフ先の周回衛星からの受信電波からそれぞれ、ドップラー周波数を測定し、前記両衛星の受信電波から測定したドップラー周波数と、前記特性とからそれぞれ、現在通信中の周回衛星に対する第１の電波伝播遅延時間の時間変化率及びハンドオフ先の周回衛星に対する第２の電波伝播遅延時間の時間変化率を求め、これら第１、第２の電波伝播遅延時間の時間変化率と、前記ハンドオフ先の周回衛星からの電波を受信した時からハンドオフする時点までに要する時間と、前記第１の電波伝播遅延時間及び第２の電波伝播遅延時間に基づいてハンドオフするタイミングを算出するようにしたので、通信中の周回衛星及びハンドオフ先の周回衛星からの受信電波のドップラー周波数に基づいて、ドップラー周波数と電波伝播遅延時間の時間変化率との関係を利用して簡単な演算を行うだけで、ハンドオフ先の周回衛星に対する通信タイミングを決定することができる。
【００５１】
また本実施の形態に係る衛星移動通信システムの移動局によれば、複数の同期している周回衛星を介して通信する移動局を有する衛星移動通信システムの移動局において、前記移動局は、周回衛星からの受信電波から得られるドップラー周波数と電波伝播遅延時間の時間変化率との関係を示す特性を予め記憶する記憶手段と、ハンドオフ先の周回衛星からの電波を受信した際に、前記現在通信中の周回衛星及びハンドオフ先の周回衛星からの受信電波からそれぞれ、ドップラー周波数を測定するドップラー周波数測定手段と、前記ドップラー周波数測定手段により測定した前記両周回衛星の受信電波のドップラー周波数と、前記記憶手段から読み出した特性とからそれぞれ、現在通信中の周回衛星に対する第１の電波伝播遅延時間の時間変化率及びハンドオフ先の周回衛星に対する第２の電波伝播遅延時間の時間変化率を求める第１の演算手段と、これら第１、第２の電波伝播遅延時間の時間変化率と前記ハンドオフ先の周回衛星からの電波を受信した時からハンドオフする時点までに要する時間とから前記現在通信中の周回衛星及びハンドオフ先の周回衛星についての電波伝播遅延時間の変化量をそれぞれ求め、これらの電波伝播遅延時間の変化量に基づいて前記ハンドオフ先の周回衛星にハンドオフするタイミングを算出する第２の演算手段とを有するので、通信中の周回衛星及びハンドオフ先の周回衛星からの受信電波のドップラー周波数に基づいて、ドップラー周波数と電波伝播遅延時間の時間変化率との関係を利用して簡単な演算を行うだけで、ハンドオフ先の周回衛星に対する通信タイミングを決定することができる。
【００５２】
また本実施の形態に係る衛星移動通信システムの移動局によれば、複数の同期している周回衛星を介して通信する移動局を有する衛星移動通信システムの移動局において、前記移動局は、周回衛星からの受信電波から得られるドップラー周波数と電波伝播遅延時間の時間変化率との関係を示す特性を予め記憶する記憶手段と、現在通信中の周回衛星から受信した電波伝播遅延時間に関する情報から現在通信中の周回衛星に対する第１の電波伝播遅延時間を求め、またハンドオフ先の周回衛星からの電波を受信した際に、前記ハンドオフ先の周回衛星から受信した電波伝播遅延時間に関する情報からハンドオフ先の周回衛星に対する該ハンドオフ先の周回衛星からの電波を受信した時点における第２の電波伝播遅延時間を求める伝播遅延時間演算手段と、前記現在通信中の周回衛星及びハンドオフ先の周回衛星からの受信電波からそれぞれ、ドップラー周波数を測定するドップラー周波数測定手段と、前記ドップラー周波数測定手段により測定した前記両周回衛星からの受信電波のドップラー周波数と、前記記憶手段から読み出した前記特性とからそれぞれ、現在通信中の周回衛星に対する第１の電波伝播遅延時間の時間変化率及びハンドオフ先の周回衛星に対する第２の電波伝播遅延時間の時間変化率を求める第１の演算手段と、前記第１、第２の電波伝播遅延時間の時間変化率、前記ハンドオフ先の周回衛星からの電波を受信した時からハンドオフする時点までに要する時間、前記第１の電波伝播遅延時間及び第２の電波伝播遅延時間に基づいてハンドオフするタイミングを算出する第３の演算手段とを有するので、通信中の周回衛星及びハンドオフ先の周回衛星からの受信電波のドップラー周波数に基づいて、ドップラー周波数と電波伝播遅延時間の時間変化率との関係を利用して簡単な演算を行うだけで、ハンドオフ先の周回衛星に対する通信タイミングを決定することができる。
【００５３】
また本実施の形態に係る記録媒体によれば、複数の同期している周回衛星を介して通信する移動局を有する衛星移動通信システムの移動局において、前記移動局は、周回衛星からの受信電波から得られるドップラー周波数と電波伝播遅延時間の時間変化率との関係を示す特性を予め記憶する記憶手段と、ハンドオフ先の周回衛星からの電波を受信した際に、前記現在通信中の周回衛星及びハンドオフ先の周回衛星からの受信電波からそれぞれ、ドップラー周波数を測定するドップラー周波数測定手段と、前記ドップラー周波数測定手段により測定した前記両周回衛星の受信電波のドップラー周波数と、前記記憶手段から読み出した特性とからそれぞれ、現在通信中の周回衛星に対する第１の電波伝播遅延時間の時間変化率及びハンドオフ先の周回衛星に対する第２の電波伝播遅延時間の時間変化率を求める第１の演算手段と、これら第１、第２の電波伝播遅延時間の時間変化率と前記ハンドオフ先の周回衛星からの電波を受信した時からハンドオフする時点までに要する時間とから前記現在通信中の周回衛星及びハンドオフ先の周回衛星についての電波伝播遅延時間の変化量をそれぞれ求め、これらの電波伝播遅延時間の変化量に基づいて前記ハンドオフ先の周回衛星にハンドオフするタイミングを算出する第２の演算手段とを有することを特徴とする衛星移動通信システムの移動局の機能を実現するためのプログラムをコンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録するようにしたので、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより通信中の周回衛星及びハンドオフ先の周回衛星からの受信電波のドップラー周波数に基づいて、ドップラー周波数と電波伝播遅延時間の時間変化率との関係を利用して簡単な演算を行うだけで、ハンドオフ先の周回衛星に対する通信タイミングを決定することができる。
【００５４】
また本実施の形態に係る記録媒体によれば、複数の同期している周回衛星を介して通信する移動局を有する衛星移動通信システムの移動局において、前記移動局は、周回衛星からの受信電波から得られるドップラー周波数と電波伝播遅延時間の時間変化率との関係を示す特性を予め記憶する記憶手段と、現在通信中の周回衛星から受信した電波伝播遅延時間に関する情報から現在通信中の周回衛星に対する第１の電波伝播遅延時間を求め、またハンドオフ先の周回衛星からの電波を受信した際に、前記ハンドオフ先の周回衛星から受信した電波伝播遅延時間に関する情報からハンドオフ先の周回衛星に対する該ハンドオフ先の周回衛星からの電波を受信した時点における第２の電波伝播遅延時間を求める伝播遅延時間演算手段と、前記現在通信中の周回衛星及びハンドオフ先の周回衛星からの受信電波からそれぞれ、ドップラー周波数を測定するドップラー周波数測定手段と、前記ドップラー周波数測定手段により測定した前記両周回衛星からの受信電波のドップラー周波数と、前記記憶手段から読み出した前記特性とからそれぞれ、現在通信中の周回衛星に対する第１の電波伝播遅延時間の時間変化率及びハンドオフ先の周回衛星に対する第２の電波伝播遅延時間の時間変化率を求める第１の演算手段と、前記第１、第２の電波伝播遅延時間の時間変化率、前記ハンドオフ先の周回衛星からの電波を受信した時からハンドオフする時点までに要する時間、前記第１の電波伝播遅延時間及び第２の電波伝播遅延時間に基づいてハンドオフするタイミングを算出する第３の演算手段とを有することを特徴とする衛星移動通信システムの移動局の機能を実現するためのプログラムをコンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録するようにしたので、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより通信中の周回衛星及びハンドオフ先の周回衛星からの受信電波のドップラー周波数に基づいて、ドップラー周波数と電波伝播遅延時間の時間変化率との関係を利用して簡単な演算を行うだけで、ハンドオフ先の周回衛星に対する通信タイミングを決定することができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上に説明したように請求項１に記載の発明によれば、複数の同期している周回衛星を介して通信する移動局を有する衛星移動通信システムにおいて、前記移動局は、周回衛星からの受信電波から得られるドップラー周波数と電波伝播遅延時間の時間変化率との関係を示す特性を予め記憶しておき、ハンドオフ先の周回衛星からの電波を受信した際に、前記現在通信中の周回衛星及びハンドオフ先の周回衛星からの受信電波からそれぞれ、ドップラー周波数を測定し、前記両周回衛星の受信電波から測定したドップラー周波数と、前記特性とからそれぞれ、現在通信中の周回衛星に対する第１の電波伝播遅延時間の時間変化率及びハンドオフ先の周回衛星に対する第２の電波伝播遅延時間の時間変化率を求め、これら第１、第２の電波伝播遅延時間の時間変化率と前記ハンドオフ先の周回衛星からの電波を受信した時からハンドオフする時点までに要する時間とから前記現在通信中の周回衛星及びハンドオフ先の周回衛星についての電波伝播遅延時間の変化量をそれぞれ求め、これらの電波伝播遅延時間の変化量に基づいて前記ハンドオフ先の周回衛星にハンドオフするタイミングを算出するようにしたので、通信中の周回衛星及びハンドオフ先の周回衛星からの受信電波のドップラー周波数に基づいて、ドップラー周波数と電波伝播遅延時間の時間変化率との関係を利用して簡単な演算を行うだけで、ハンドオフ先の周回衛星に対する通信タイミングを決定することができる。
【００５６】
請求項２に記載の発明によれば、複数の同期している周回衛星を介して通信する移動局を有する衛星移動通信システムにおいて、前記移動局は、周回衛星からの受信電波から得られるドップラー周波数と電波伝播遅延時間の時間変化率との関係を示す特性を予め記憶しておき、現在通信中の周回衛星から受信した電波伝播遅延時間に関する情報から現在通信中の周回衛星に対する第１の電波伝播遅延時間を求め、またハンドオフ先の周回衛星からの電波を受信した際に、前記ハンドオフ先の周回衛星から受信した電波伝播遅延時間に関する情報からハンドオフ先の周回衛星に対する該ハンドオフ先の周回衛星からの電波を受信した時点における第２の電波伝播遅延時間を求め、かつ前記現在通信中の周回衛星及びハンドオフ先の周回衛星からの受信電波からそれぞれ、ドップラー周波数を測定し、前記両衛星の受信電波から測定したドップラー周波数と、前記特性とからそれぞれ、現在通信中の周回衛星に対する第１の電波伝播遅延時間の時間変化率及びハンドオフ先の周回衛星に対する第２の電波伝播遅延時間の時間変化率を求め、これら第１、第２の電波伝播遅延時間の時間変化率と、前記ハンドオフ先の周回衛星からの電波を受信した時からハンドオフする時点までに要する時間と、前記第１の電波伝播遅延時間及び第２の電波伝播遅延時間に基づいてハンドオフするタイミングを算出するようにしたので、通信中の周回衛星及びハンドオフ先の周回衛星からの受信電波のドップラー周波数に基づいて、ドップラー周波数と電波伝播遅延時間の時間変化率との関係を利用して簡単な演算を行うだけで、ハンドオフ先の周回衛星に対する通信タイミングを決定することができる。
【００５７】
請求項３に記載の発明によれば、複数の同期している周回衛星を介して通信する移動局を有する衛星移動通信システムの移動局において、前記移動局は、周回衛星からの受信電波から得られるドップラー周波数と電波伝播遅延時間の時間変化率との関係を示す特性を予め記憶する記憶手段と、ハンドオフ先の周回衛星からの電波を受信した際に、前記現在通信中の周回衛星及びハンドオフ先の周回衛星からの受信電波からそれぞれ、ドップラー周波数を測定するドップラー周波数測定手段と、前記ドップラー周波数測定手段により測定した前記両周回衛星の受信電波のドップラー周波数と、前記記憶手段から読み出した特性とからそれぞれ、現在通信中の周回衛星に対する第１の電波伝播遅延時間の時間変化率及びハンドオフ先の周回衛星に対する第２の電波伝播遅延時間の時間変化率を求める第１の演算手段と、これら第１、第２の電波伝播遅延時間の時間変化率と前記ハンドオフ先の周回衛星からの電波を受信した時からハンドオフする時点までに要する時間とから前記現在通信中の周回衛星及びハンドオフ先の周回衛星についての電波伝播遅延時間の変化量をそれぞれ求め、これらの電波伝播遅延時間の変化量に基づいて前記ハンドオフ先の周回衛星にハンドオフするタイミングを算出する第２の演算手段とを有するので、通信中の周回衛星及びハンドオフ先の周回衛星からの受信電波のドップラー周波数に基づいて、ドップラー周波数と電波伝播遅延時間の時間変化率との関係を利用して簡単な演算を行うだけで、ハンドオフ先の周回衛星に対する通信タイミングを決定することができる。
【００５８】
請求項４に記載の発明によれば、複数の同期している周回衛星を介して通信する移動局を有する衛星移動通信システムの移動局において、前記移動局は、周回衛星からの受信電波から得られるドップラー周波数と電波伝播遅延時間の時間変化率との関係を示す特性を予め記憶する記憶手段と、現在通信中の周回衛星から受信した電波伝播遅延時間に関する情報から現在通信中の周回衛星に対する第１の電波伝播遅延時間を求め、またハンドオフ先の周回衛星からの電波を受信した際に、前記ハンドオフ先の周回衛星から受信した電波伝播遅延時間に関する情報からハンドオフ先の周回衛星に対する該ハンドオフ先の周回衛星からの電波を受信した時点における第２の電波伝播遅延時間を求める伝播遅延時間演算手段と、前記現在通信中の周回衛星及びハンドオフ先の周回衛星からの受信電波からそれぞれ、ドップラー周波数を測定するドップラー周波数測定手段と、前記ドップラー周波数測定手段により測定した前記両周回衛星からの受信電波のドップラー周波数と、前記記憶手段から読み出した前記特性とからそれぞれ、現在通信中の周回衛星に対する第１の電波伝播遅延時間の時間変化率及びハンドオフ先の周回衛星に対する第２の電波伝播遅延時間の時間変化率を求める第１の演算手段と、前記第１、第２の電波伝播遅延時間の時間変化率、前記ハンドオフ先の周回衛星からの電波を受信した時からハンドオフする時点までに要する時間、前記第１の電波伝播遅延時間及び第２の電波伝播遅延時間に基づいてハンドオフするタイミングを算出する第３の演算手段とを有するので、通信中の周回衛星及びハンドオフ先の周回衛星からの受信電波のドップラー周波数に基づいて、ドップラー周波数と電波伝播遅延時間の時間変化率との関係を利用して簡単な演算を行うだけで、ハンドオフ先の周回衛星に対する通信タイミングを決定することができる。
【００５９】
請求項５に記載の発明によれば、複数の同期している周回衛星を介して通信する移動局を有する衛星移動通信システムの移動局において、前記移動局は、周回衛星からの受信電波から得られるドップラー周波数と電波伝播遅延時間の時間変化率との関係を示す特性を予め記憶する記憶手段と、ハンドオフ先の周回衛星からの電波を受信した際に、前記現在通信中の周回衛星及びハンドオフ先の周回衛星からの受信電波からそれぞれ、ドップラー周波数を測定するドップラー周波数測定手段と、前記ドップラー周波数測定手段により測定した前記両周回衛星の受信電波のドップラー周波数と、前記記憶手段から読み出した特性とからそれぞれ、現在通信中の周回衛星に対する第１の電波伝播遅延時間の時間変化率及びハンドオフ先の周回衛星に対する第２の電波伝播遅延時間の時間変化率を求める第１の演算手段と、これら第１、第２の電波伝播遅延時間の時間変化率と前記ハンドオフ先の周回衛星からの電波を受信した時からハンドオフする時点までに要する時間とから前記現在通信中の周回衛星及びハンドオフ先の周回衛星についての電波伝播遅延時間の変化量をそれぞれ求め、これらの電波伝播遅延時間の変化量に基づいて前記ハンドオフ先の周回衛星にハンドオフするタイミングを算出する第２の演算手段とを有することを特徴とする衛星移動通信システムの移動局の機能を実現するためのプログラムをコンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録するようにしたので、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより通信中の周回衛星及びハンドオフ先の周回衛星からの受信電波のドップラー周波数に基づいて、ドップラー周波数と電波伝播遅延時間の時間変化率との関係を利用して簡単な演算を行うだけで、ハンドオフ先の周回衛星に対する通信タイミングを決定することができる。
【００６０】
請求項６に記載の発明によれば、複数の同期している周回衛星を介して通信する移動局を有する衛星移動通信システムの移動局において、前記移動局は、周回衛星からの受信電波から得られるドップラー周波数と電波伝播遅延時間の時間変化率との関係を示す特性を予め記憶する記憶手段と、現在通信中の周回衛星から受信した電波伝播遅延時間に関する情報から現在通信中の周回衛星に対する第１の電波伝播遅延時間を求め、またハンドオフ先の周回衛星からの電波を受信した際に、前記ハンドオフ先の周回衛星から受信した電波伝播遅延時間に関する情報からハンドオフ先の周回衛星に対する該ハンドオフ先の周回衛星からの電波を受信した時点における第２の電波伝播遅延時間を求める伝播遅延時間演算手段と、前記現在通信中の周回衛星及びハンドオフ先の周回衛星からの受信電波からそれぞれ、ドップラー周波数を測定するドップラー周波数測定手段と、前記ドップラー周波数測定手段により測定した前記両周回衛星からの受信電波のドップラー周波数と、前記記憶手段から読み出した前記特性とからそれぞれ、現在通信中の周回衛星に対する第１の電波伝播遅延時間の時間変化率及びハンドオフ先の周回衛星に対する第２の電波伝播遅延時間の時間変化率を求める第１の演算手段と、前記第１、第２の電波伝播遅延時間の時間変化率、前記ハンドオフ先の周回衛星からの電波を受信した時からハンドオフする時点までに要する時間、前記第１の電波伝播遅延時間及び第２の電波伝播遅延時間に基づいてハンドオフするタイミングを算出する第３の演算手段とを有することを特徴とする衛星移動通信システムの移動局の機能を実現するためのプログラムをコンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録するようにしたので、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより通信中の周回衛星及びハンドオフ先の周回衛星からの受信電波のドップラー周波数に基づいて、ドップラー周波数と電波伝播遅延時間の時間変化率との関係を利用して簡単な演算を行うだけで、ハンドオフ先の周回衛星に対する通信タイミングを決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される衛星移動通信システムの構成を示す構成図。
【図２】図１における移動局の要部の構成を示すブロック図。
【図３】図１における移動局の動作を示すフローチャート。
【図４】移動局と現在通信中の周回衛星及びハンドオフ先の周回衛星との伝播遅延時間の相異について示す説明図。
【図５】本発明が適用される衛星移動通信システムにおける周回衛星の配置状態を示す説明図。
【図６】周回衛星の移動時間とドップラー周波数との関係を示す特性図。
【図７】周回衛星の移動時間とＤＴＯＡとの関係を示す特性図。
【図８】ドップラー周波数とＤＴＯＡとの関係を示す特性図。
【図９】周回衛星の移動時間とＤＴＯＡの時間変化率との関係を示す特性図。
【図１０】周回衛星と移動局との位置関係を示す説明図。
【図１１】本実施の形態に係る衛星移動通信システムで採用されている通信方式であるＴＤＭＡ方式における周回衛星のフレーム構成と、周回衛星と移動局との間におけるデータの送受信タイミングを示す説明図。
【符号の説明】
１０ 関門交換局
１２ 公衆交換電話網
１４ 移動局
２０Ａ マスター受信部
２０Ｂ スレーブ受信部
２２Ａ，２２Ｂ ドップラー周波数測定部
２４Ａ ｔ１演算部
２４Ｂ ｔ２演算部
２５ 受信タイミング設定部
２６ （ｔ２−ｔ１）演算部
２８ 衛星情報記憶部
３０、３０Ａ 受信タイミング検出部
３２ タイマ
３４ 経過時間記憶部
３６ ハンドオフタイミング演算部
３８ 送信タイミング設定部
４０ 送信部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a satellite mobile communication system having a land mobile station (hereinafter simply referred to as a mobile station) that communicates via a plurality of synchronized orbiting satellites, and a mobile station of the satellite mobile communication system.
[0002]
[Prior art]
In a satellite mobile communication system having a mobile station that communicates via a plurality of synchronized orbiting satellites, long-time calls are difficult unless inter-satellite handoff is performed. For example, in the case of an iridium, it travels about 780 km on the ground in 100 minutes, so the time for communication with one satellite is at most less than 10 minutes. For this reason, handoff is essential for maintaining a call. Handoff includes an inter-beam handoff in which handoff is performed from one beam to another in the same satellite, and an inter-satellite handoff in which another satellite is handed off.
[0003]
Inter-beam handoff is a handoff between beams within the same satellite. In this case, even when handoff is performed, the Doppler frequency obtained from the received radio wave from the satellite and the propagation delay time of the radio wave continuously change. However, in the case of inter-satellite handoff, the topler frequency and the radio wave propagation delay time are discontinuous. In satellite mobile communication systems such as iridium, a plurality of low-orbiting orbiting satellites can provide services to all regions on the earth. FIG. 5 shows an arrangement state of the orbiting satellites SV1 to SV7. This figure shows some orbiting satellites used in the satellite mobile communication system, and the arrows indicate the moving directions of the orbiting satellites. In the figure, the circle indicates the service area of each orbiting satellite. As shown in FIG. 5, when one cell is formed by one satellite, the cells are basically arranged regularly in a hexagonal arrangement. In this case, in order to maintain the call, the mobile station needs to switch the satellites that circulate one after another, that is, handoff between satellites.
[0004]
Also, when it is necessary to perform an inter-satellite handoff, the orbiting satellite is located at a low elevation angle, and both the satellite being communicated and the satellite being handed off are affected by mountains, buildings, trees, etc. This is when the radio wave condition is not always good.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described conventional satellite mobile communication system, when performing inter-satellite handoff, DTOA (Differential Time of Arrival), which is a time change rate of propagation delay time notified from the orbiting satellite side, is used to predict the handoff timing. There is a method to calculate the handoff timing using the latest version of, and a method to calculate the handoff timing by predicting the propagation delay time from the past trend using a prediction filter such as Kalman filter or low pass filter .
[0006]
However, the above-described conventional techniques have a problem that all methods using a prediction filter require a certain number of samples. Further, in the method using DTOA notified from the orbiting satellite side, there is a problem that accuracy is limited due to resolution. For example, assuming that the resolution of DTOA is 2 μsec, the error is 1 μsec at the maximum, and if the time during which communication with the satellite is interrupted (the time during which the signal enters the tunnel or the signal is weak) becomes longer, the error will increase. growing.
[0007]
  The present invention has been made in view of such circumstances, and based on the Doppler frequency of the received radio wave from the orbiting satellite during communication and the handoff destination orbiting satellite, the time change rate of the Doppler frequency and the radio wave propagation delay time, It is an object of the present invention to provide a satellite mobile communication system and a mobile station of a satellite mobile communication system that can determine the communication timing for a handoff destination orbiting satellite by simply performing a simple calculation using the above relationship.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  To achieve the above objectiveThe present invention employs the following means.
[0010]
  BookThe invention relates to a satellite mobile communication system having a mobile station that communicates via a plurality of synchronous orbiting satellites, wherein the mobile station is a temporal change in Doppler frequency and radio wave propagation delay time obtained from a received radio wave from the orbiting satellite. The characteristic indicating the relationship with the rate is stored in advance, the first radio wave propagation delay time for the currently communicating orbiting satellite is obtained from the information on the radio wave propagation delay time received from the currently orbiting satellite, and the handoff destination The second time at the time of receiving the radio wave from the handoff destination orbiting satellite with respect to the handoff destination orbiting satellite from the information on the radio wave propagation delay time received from the handoff destination orbiting satellite. Radio wave propagation delay time, and from the received radio waves from the currently communicating orbiting satellite The Doppler frequency is measured, and the Doppler frequency measured from the received radio waves of both satellites and the characteristics, respectively, the rate of time change of the first radio wave propagation delay time for the currently communicating orbiting satellite and the handoff destination orbiting satellite The time rate of change of the second radio wave propagation delay time is obtained, and the time rate of change of the first and second radio wave propagation delay times and the time when the handoff is performed from the time when the radio wave is received from the orbiting satellite to be handed off. The handoff timing is calculated based on the time required and the first radio wave propagation delay time and the second radio wave propagation delay time.
[0011]
  BookAccording to the invention, in a satellite mobile communication system having a mobile station that communicates via a plurality of synchronous orbiting satellites, the mobile station has a Doppler frequency and a radio wave propagation delay time obtained from a received radio wave from the orbiting satellite. A characteristic indicating a relationship with the time change rate is stored in advance, and a first radio wave propagation delay time for the currently communicating orbiting satellite is obtained from information on the radio wave propagation delay time received from the currently orbiting satellite, When receiving radio waves from the handoff destination orbiting satellite, when receiving the radio waves from the handoff destination orbiting satellite with respect to the handoff destination orbiting satellite from the information on the radio wave propagation delay time received from the handoff destination orbiting satellite The second radio wave propagation delay time is obtained, and the second radio wave propagation delay time is determined from the radio waves received from the currently communicating orbiting satellite. Respectively, the Doppler frequency is measured, the Doppler frequency measured from the received radio waves of both satellites, and the characteristics, respectively, the time change rate of the first radio wave propagation delay time and the handoff destination for the currently communicating orbiting satellite, respectively. The time change rate of the second radio wave propagation delay time with respect to the orbiting satellite is obtained, and the handoff is performed when the time change rate of the first and second radio wave propagation delay times and the radio wave from the hand-off orbiting satellite are received. Since the timing for handoff is calculated based on the time required until the time point, the first radio wave propagation delay time and the second radio wave propagation delay time, Perform simple calculations based on the Doppler frequency of the received radio wave, using the relationship between the Doppler frequency and the time change rate of the radio wave propagation delay time. Only the can determine a communication timing for handoff destination orbiting satellites.
[0014]
  Also bookThe present invention relates to a mobile station of a satellite mobile communication system having a mobile station that communicates via a plurality of synchronized orbiting satellites, wherein the mobile station includes a Doppler frequency and a radio wave propagation delay time obtained from a received radio wave from the orbiting satellite. The first radio wave propagation delay time for the currently communicating orbiting satellite is obtained from the storage means for storing in advance the characteristic indicating the relationship with the time change rate of the current and the information on the radio wave propagation delay time received from the currently orbiting satellite. In addition, when receiving radio waves from the handoff destination orbiting satellite, information on the radio wave propagation delay time received from the handoff destination orbiting satellite is received from the handoff destination orbiting satellite to the handoff destination orbiting satellite. A propagation delay time calculating means for obtaining a second radio wave propagation delay time at the time, and the orbiting satellite currently being communicated and the handoff destination The Doppler frequency measuring means for measuring the Doppler frequency from each received radio wave from the satellite, the Doppler frequency of the received radio waves from the two orbiting satellites measured by the Doppler frequency measuring means, and the characteristics read from the storage means, First calculation means for obtaining a time change rate of the first radio wave propagation delay time for the currently communicating orbiting satellite and a time change rate of the second radio wave propagation delay time for the handoff destination orbiting satellite, 1. Time change rate of the second radio wave propagation delay time, time required from the start of radio wave reception from the handoff destination orbiting satellite to the time of handoff, the first radio wave propagation delay time and the second radio wave propagation delay And third calculating means for calculating a timing for handoff based on time.
[0015]
  BookAccording to the invention, in a mobile station of a satellite mobile communication system having a mobile station that communicates via a plurality of synchronous orbiting satellites, the mobile station is configured to transmit Doppler frequency and radio wave propagation obtained from radio waves received from orbiting satellites. A storage means for storing in advance a characteristic indicating a relationship with a time change rate of the delay time, and a first radio wave propagation delay time for the currently orbiting satellite from information on the radio wave propagation delay time received from the currently orbiting satellite And when receiving radio waves from the handoff destination orbiting satellite, information on the radio wave propagation delay time received from the handoff destination orbiting satellite is obtained from the handoff destination orbiting satellite with respect to the handoff destination orbiting satellite. A propagation delay time calculating means for obtaining a second radio wave propagation delay time at the time of reception; Receiving radio waves from the previous orbiting satellites, Doppler frequency measuring means for measuring the Doppler frequency, Doppler frequencies of the receiving radio waves from the two orbiting satellites measured by the Doppler frequency measuring means, and the storage means read out from the storage means First calculation means for obtaining a time change rate of the first radio wave propagation delay time for the currently communicating orbiting satellite and a time change rate of the second radio wave propagation delay time for the handoff destination orbiting satellite from the characteristics, respectively. The time change rate of the first and second radio wave propagation delay times, the time required from the time of receiving radio waves from the handoff destination orbiting satellite to the time of handoff, the first radio wave propagation delay time and the second time And a third calculation means for calculating the timing for handoff based on the radio wave propagation delay time. Based on the Doppler frequency of the received radio wave from the star and the handoff destination orbiting satellite, simply perform a simple calculation using the relationship between the Doppler frequency and the time change rate of the radio wave propagation delay time. Communication timing can be determined.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a configuration of a satellite mobile communication system to which the present invention is applied. In the figure, the satellite mobile communication system is composed of a plurality of synchronized orbiting satellites SV0, SV1, SV2,..., Which orbit around a low altitude orbit with an altitude of 700 to 1500 km from the ground surface, and a gateway exchange installed on the ground surface. And a mobile station 14 as a subscriber terminal that receives a satellite mobile communication service. The gateway switching center 10 manages mobile station information related to connection control of radio channels with orbiting satellites, manages billing information, etc., and manages lines connected via the public switched telephone network 12. I do. Since the procedure for receiving the satellite mobile communication service is not directly related to the gist of the present invention, its details are omitted.
[0021]
Next, FIG. 2 shows the configuration of the mobile station 14 in FIG. FIG. 2 shows only the portion of the mobile station 14 relevant to the present invention, and other configurations are omitted. In the figure, a mobile station 14 has an antenna 1 and a changeover switch 2 for switching between a reception system and a transmission system. The change-over switch 2 is switched to the reception system side Rx side during reception and to the Tx side during transmission.
The receiving system includes a master receiving unit 20A that receives radio waves from an orbiting satellite via the antenna 1, and a slave receiving unit 20B that performs communication for searching for a beam in the same satellite or an orbiting satellite to be handed off for handoff. have.
[0022]
At the output end of the master receiver 20A, a Doppler frequency measurement unit 22A that measures the Doppler frequency from the radio wave received by the master receiver 20A, and information received from the orbiting satellite by the master receiver 20A (information from the reception timing detector 30A). ) And a t1 calculating unit 24A that calculates a radio wave propagation delay time (hereinafter simply referred to as a propagation delay time) t1 from the transmission timing set by the transmission timing setting unit 38. The output terminal of the slave receiver 20B includes a Doppler frequency measuring unit 22B that measures the Doppler frequency from the radio wave received by the slave receiver 20B, and information received from the orbiting satellite by the slave receiver 20B (information from the reception timing detector 30). ) And a t2 calculating unit 24B for calculating the propagation delay time from the transmission timing set by the transmission timing setting unit 38. Further, the receiving system is provided with a calculation unit 26 for obtaining a difference SRt1 between the propagation delay time t2 and the propagation delay time t1 (t2-t1), and further a reception timing setting unit 25 for setting the reception timing of the master reception unit 20A. Is provided.
[0023]
Further, the reception system measures the elapsed time from the time when the slave receiver 20B receives the radio wave from the handoff destination orbiting satellite, stores the reception timing detector 30 to measure and stores the elapsed time, the timer 32 for measuring the elapsed time, the timer And an elapsed time storage unit 34 for storing the elapsed time measured by 32. The satellite information storage unit 28 stores propagation delay times t1 and t2 and propagation delay time difference SRt1 calculated by the t1 calculation unit 24A, t2 calculation unit 24B, and (t2-t1) calculation unit 26, and for handoff. The relationship between the data required to perform the calculation, for example, the radio frequency used, the Doppler frequency obtained from the received radio waves of the orbiting satellites, and the DTOA (Differential Time of Arrival) which is the time change rate of the propagation delay time Characteristics (arithmetic expressions) to be shown, various constants, and the like are stored in advance.
[0024]
On the other hand, the transmission system includes a transmission timing setting unit 38 and a transmission unit 40. The handoff timing calculation unit 36 takes in the outputs of the Doppler frequency measurement units 22A and 22B, performs a calculation described in detail later with reference to data stored in the elapsed time storage unit 34 and the satellite information storage unit 28, and performs a handoff destination. The communication timing of the orbiting satellite is calculated, and the transmission timing for the orbiting satellite to be handed off is set in the transmission timing setting unit 38. The transmission unit 40 transmits to the orbiting satellite at the handoff destination at the transmission timing set by the transmission timing setting unit 38.
[0025]
FIG. 11 shows the frame structure of the orbiting satellite (SV) in the TDMA (Time Division Multiple Access) system, which is a communication system adopted in the satellite mobile communication system according to the present embodiment, and the orbiting satellite (SV) and the mobile station ( Data transmission / reception timing with respect to (SU). As shown in the figure, one frame of the orbiting satellite (SV) is composed of downlink 4-channel time slots DL1 to DL4 and uplink 4-channel time slots UL1 to UL4.
[0026]
When the propagation delay time Td of the signal from the orbiting satellite SV1 is zero, the mobile station 14 receives the radio wave from the orbiting satellite SV1, and uses the TDMA system timing determined by the system as a reference. What is necessary is just to transmit together. However, if there is a propagation delay from the orbiting satellite SV1, the mobile station 14 receives the radio wave (data) transmitted from the orbiting satellite SV1 at time t1 with a propagation delay time Td delayed at time t2. At this time, if the mobile station 14 ignores the delay by the time Td and transmits the signal as it is in accordance with the TDMA timing, it is received in terms of the frame configuration when the radio wave of the mobile station 14 reaches the orbiting satellite SV1. It will be delayed by 2 Td from the timing to be performed.
[0027]
Therefore, when the propagation delay time is Td, the mobile station 14 receives, for example, the radio wave of the orbiting satellite SV1 at the time t2 through the downlink time slot DL1, and the uplink time slot UL1 based on the reception timing. When transmission is performed according to the above, it is necessary to transmit the transmission timing at an early timing t3 by 2Td from the transmission timing t4 determined by the original TDMA. This timing setting is performed by the transmission timing setting unit 38.
[0028]
The satellite information storage unit 28 is the storage unit of the present invention, the Doppler frequency measurement units 22A and 22B are the Doppler frequency measurement unit of the present invention, and the handoff timing calculation unit 36 is the first calculation unit of the present invention, the second calculation unit. The t1 calculation unit 24A and the t2 calculation unit 24B correspond to the calculation means and the third calculation means, respectively, and the propagation delay time calculation means of the present invention.
[0029]
Prior to describing the operation of the mobile station 14 shown in FIG. 2, the relationship between the moving time of the orbiting satellite and the Doppler frequency, the relationship between the moving time of the orbiting satellite and DTOA, and the relationship between the Doppler frequency and DTOA, respectively, explain. FIG. 10 shows the location of the mobile station 14 (here, two mobile stations are indicated by the symbols SUa and SUb, and for convenience, the mobile station is generically indicated by SU) and the assigned area C0 of the orbiting satellite SV. . As shown in the figure, of the two mobile stations, the mobile station SUa is located at 0 degrees north latitude and 0 degrees east longitude. The orbiting satellite SV moves from the south pole to the north pole on the longitude line at 0 degrees east longitude. In FIG. 10, the time when the orbiting satellite SV is located on the equator is 0 second, and the south pole side is minus and the north pole side is plus on the basis of this equator position. Symbol C0 indicates a range in which radio waves from the orbiting satellite SV reach when the orbiting satellite SV is 0 degrees longitude and 0 degrees latitude.
[0030]
FIG. 6 shows the relationship between the moving time of the orbiting satellite and the Doppler frequency. In the figure, a corresponds to the mobile station SUa in FIG. 7, and b corresponds to the mobile station SUb. The Doppler frequency is obtained by dividing the relative speed between the orbiting satellite SV and the mobile station SU by the wavelength of the radio frequency used for communication. The relative speed between the orbiting satellite SV and the mobile station SU is obtained by differentiating the distance D (t) between the orbiting satellite SV and the mobile station SU with respect to time. Accordingly, the Doppler frequency is obtained by dividing the Doppler frequency by the wavelength λ (= c / f: c is the speed of light) of the used frequency f. When the orbiting satellite approaches the mobile station SU as shown in FIG. Since the Doppler frequency becomes positive, the following equation is established.
Doppler frequency = −D (t) ′ / λ = −D (t) ′ f / c (1)
FIG. 6 is calculated at f = 1.6 GHz.
[0031]
The mobile station SUa located directly below the orbit of the orbiting satellite SV has a Doppler frequency of 0 kHz when the moving time of the orbiting satellite SV is 0 second and a Doppler frequency of about ± 35 kHz when the moving time of the orbiting satellite SV is ± 300 seconds. Yes. On the other hand, the mobile station SUb located at 10 degrees east longitude has a Doppler frequency of about -2 kHz when the moving time of the orbiting satellite SV is 0 seconds and a Doppler frequency of about ± when the moving time of the orbiting satellite SV is ± 300 seconds. 30 kHz.
[0032]
FIG. 7 shows the relationship between the travel time of the orbiting satellite SV and DTOA. Since the time conversion rate DTOA of the propagation delay time with the orbiting satellite is obtained by dividing the distance D (t) between the orbiting satellite SV and the mobile station SU by the speed of light c, the following equation is established.
DTOA = D (t) '/ c (2)
The results obtained from Equation (2) are shown in FIG. The positional relationship and conditions between the orbiting satellite SV and the mobile station SU are the same as in the case of FIG.
[0033]
As shown in FIG. 7, the mobile station SUa located immediately below the orbit of the orbiting satellite SV has a DTOA of 0 (μsec / sec) when the orbiting satellite movement time is 0 seconds, and the orbiting satellite movement time is ± 300 seconds. Sometimes DTOA is ± 22 (μsec / sec). On the other hand, the mobile station SUb located at 10 degrees east longitude has a DTOA of about 2 (μsec / sec) when the moving time of the orbiting satellite is 0 seconds, and a DTOA of about ± when the moving time of the orbiting satellite is ± 300 seconds. 20 (μsec / sec). It can be seen that the explanatory diagram of the moving time and the Doppler frequency of the orbiting satellite SV in FIG. 6 has the same shape as that in which the sign of the vertical axis of the DTOA in FIG. 7 is reversed.
[0034]
Next, FIG. 8 shows the relationship between the Doppler frequency and DTOA. The Doppler frequency and DTOA are in a proportional relationship. If the Doppler frequency from the orbiting satellite is known, the time change rate DTOA of the propagation delay time of unit time is obtained by dividing the Doppler frequency by the frequency used for wireless communication. be able to.
That is, the Doppler frequency is
Doppler frequency = −D (t) ′ / λ = −D (t) ′ f / c = −DTOA × f (3)
And DTOA as described above
DTOA = D (t) '/ c (4)
Therefore, from (3) and (4), when the Doppler frequency is rewritten as Doppler, DTOA (μsec / sec) = − Doppler (kHz) / f (GHz) (5).
Since the radio frequency f used for communication between the orbiting satellite SV and the mobile station SU is, for example, 1.6 GHz band in the case of the iridium system, the equation (5) is as follows.
DTOA (μsec / sec) = − 0.625 × Doppler (kHz) (6)
[0035]
FIG. 9 shows the relationship between the travel time of the orbiting satellite SV and the amount of change per time of DTOA. Even where the amount of change in DTOA is the largest, such as when the satellite passes directly above, it is about 0.22 μsec / sec / sec, and the change in DTOA for 10 seconds is 2.2 μsec / sec. It can be seen that DTOA hardly changes even when compared with the satellite reception window ± 65 μsec.
[0036]
Next, the operation of the mobile station 14 shown in FIG. 2 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. In FIG. 2, it is assumed that the changeover switch 2 is switched to the reception system side (contact Rx), and the mobile station 14 is currently in communication with the surrounding satellite SV1 by the master receiver 20A. 3, when the slave receiver 20B receives, for example, a radio wave from the handoff destination orbiting satellite SV2 (FIG. 1) (step 50), the reception timing is detected by the reception timing detector 30, and the reception timing detector 30 starts the timer 32 (step 51). Next, in the t1 calculation unit 24A and the t2 calculation unit 24B, information from the orbiting satellites SV1 and SV2 received by the master reception unit 20A and the slave reception unit 20B (information from the reception timing detection units 30A and 30) and the transmission timing setting unit 38, respectively. The propagation delay times t1 (μsec) and t2 (μsec) are calculated from the transmission timing set in (Step 52).
[0037]
The (t2−t1) computing unit 26 also determines the delay time difference SRt1 (= t2−) between the propagation delay time t1 between the mobile station 14 and the orbiting satellite SV1 currently communicating with the mobile station 14 and the propagation delay time t2 with the handoff destination orbiting satellite SV2. t1) is calculated (step 53). Each data of the propagation delay times t1 (μsec), t2 (μsec) and the delay time difference SRt1 is stored in the satellite information storage unit 28. FIG. 4 shows the relationship between the propagation delay times t1 and t2 and the delay time difference SRt1 between the mobile station 14, the currently communicating orbiting satellite SV1, and the handoff destination orbiting satellite SV2.
[0038]
Next, the Doppler frequency measurement unit 22A uses the Doppler frequency Df1 (KHz) from the received radio wave from the currently communicating orbiting satellite SV1, and the Doppler frequency measurement unit 22B uses the Doppler frequency SDf1 (KHz) from the received radio wave from the orbiting satellite SV2 that is the handoff destination. Is measured (step 54). The Doppler frequency Df1 is first detected every time the master receiver 20A receives radio waves from the orbiting satellite SV1. For example, the reception frequencies of the received radio waves are f1 and f2, and the actual radio wave frequency (reference frequency) is f0. The Doppler frequency measurement unit 22A measures the Doppler frequency Dfi (i is a natural number). That is, the Doppler frequency Df1 is measured as Df1 = f1-f0 from the reception frequency f1 of the first received radio wave by the master receiver 20A. The same applies to the second and subsequent times. Similarly, the Doppler frequency SDf1 is measured by the Doppler frequency measurement unit 22B. The Doppler frequency measurement units 22A and 22B output the measured Doppler frequencies Df1 and SDf1 to the handoff timing calculation unit 36.
[0039]
Next, the communication timing in the case of handing off from the currently orbiting satellite SV1 to the orbiting satellite SV2 after a predetermined time has elapsed (after N frames have elapsed) from the time when the radio wave from the orbiting satellite SV2 that is the handoff destination is received. Calculation is performed by the handoff timing calculation unit 36. First, after a predetermined time elapses, the handoff timing calculation unit 36, for example, in the frame configuration in the TDMA scheme that is a communication scheme adopted by the satellite mobile communication system according to the present embodiment, Propagation delay time nt1, and propagation delay time nt2 with the handoff destination orbiting satellite SV2 are calculated (steps 55 and 56). For example, consider the case of one frame FL (sec). The propagation delay time nt1 at the time when N frames have elapsed with the orbiting satellite SV1 currently in communication can be approximated as follows within a range where the number N of frames is not large (N ≦ 100, propagation delay time is within 10 seconds in the iridium system).
[0040]
nt1≈t1 + (Df1 × (−0.625) × N × FL) (7)
The propagation delay time nt2 with the handoff destination orbiting satellite SV2 is:
nt2≈t1 + SRt1 + (SDf1 × (−0.625) × N × FL)
≒ t2 + (SDf1 x (-0.625) x N x FL) (8)
It becomes.
Next, the handoff timing calculator 36 determines the propagation delay time difference ΔT (= nt2) between the currently communicating orbiting satellite SV1 and the orbiting satellite SV2 when N frames have elapsed since the start of reception of the radio waves of the orbiting satellite SV2 that is the handoff destination. -Nt1) is calculated (step 57). That is, the propagation delay time difference ΔT is
Figure 0004401491
It becomes. That is, a shift of (SDf1−Df1) × (−0.625) × N × FL occurs N frames after the reception of the radio wave from the handoff destination orbiting satellite SV2.
[0041]
If the handoff conditions are met (step 58), the handoff timing calculation unit 36 refers to the stored contents of the elapsed time storage unit 34, and the time required for N frames to elapse after the timer 32 is activated. That is, the time T0 required until N frames elapse from the time when the radio wave from the handoff destination orbiting satellite SV2 is received is calculated (step 59), and when the time T0 has elapsed, the handoff destination orbiting satellite SV2 is communicated. Therefore, the reception timing RxTiming in the master reception unit 20A and the transmission timing TxTiming in the transmission unit 40 are calculated (step 60).
[0042]
In order to receive radio waves from the handoff destination orbiting satellite SV2, the reception timing in the master receiver 20A needs to be shifted by the propagation delay time difference ΔT between the currently communicating orbiting satellite SV1 and the handoff destination orbiting satellite SV2. is there. That is, since the setting of the reception timing RxTiming in the master reception unit 20A may be set to ΔT, from Equation (9)
Figure 0004401491
It becomes. Further, the transmission timing TxTiming in the transmission unit 40 corresponds to a value twice the propagation delay time with the handoff destination orbiting satellite SV2, and therefore, from the equation (8)
Figure 0004401491
It becomes. Next, in step 61, transmission / reception timing at the time of handoff is set. That is, the transmission timing TxTiming calculated in step 60 is set in the transmission timing setting unit 38, the reception timing RxTiming calculated in step 60 is set in the reception timing setting unit 25, and handoff is performed from the orbiting satellite SV1 to the orbiting satellite SV2. (Step 62), communication is continued.
[0043]
Further, when the propagation delay time nt1 with the orbiting satellite SV1 before handoff immediately before handoff is calculated and obtained by the t1 calculator 24A, the transmission timing TxTiming can be set as follows. That is, as shown in Expression (7), nt1≈t1 + (Df1 × (−0.625) × FL).
t1≈nt1- (Df1 × (−0.625) × N × FL) (12)
It becomes. Also, since t2 = t1 + SRt1, when substituting equation (12) into equation (11),
Figure 0004401491
It becomes. Since SRt1 + (SDf1−Df1) × (−0.625) × N × FL is the reception timing RxTiming as shown in Expression (10), the transmission timing TxTiming uses the reception timing RxTiming calculated in advance. do it,
TxTiming = 2 × (nt1 + RxTiming) (14)
It is also possible to set the transmission timing and handoff.
[0044]
Further, in a mobile station of a satellite mobile communication system having a mobile station that communicates via a plurality of synchronous orbiting satellites, the mobile station is configured to obtain a Doppler frequency obtained from a radio wave received from the orbiting satellite and a radio wave propagation delay time. Storage means that preliminarily stores characteristics indicating the relationship with the rate of change, and when receiving radio waves from the handoff destination orbiting satellite, respectively, from the received radio waves from the currently communicating orbiting satellite and handoff destination orbiting satellite, The Doppler frequency measuring means for measuring the Doppler frequency, the Doppler frequency of the received radio waves of the two orbiting satellites measured by the Doppler frequency measuring means, and the characteristics read from the storage means, respectively, for the currently communicating orbiting satellite. Time change rate of 1 radio wave propagation delay time and second radio wave propagation delay for the handoff destination orbiting satellite Time calculating rate of the first and second radio wave propagation delay times, and time required from the time of receiving the radio wave from the handoff destination orbiting satellite to the time of handoff The amount of change in radio wave propagation delay time for the currently orbiting satellite and the handoff destination orbiting satellite is determined from the above, and the timing of handoff to the handoff destination orbiting satellite based on the amount of change in these radio wave propagation delay times A program for realizing the function of the mobile station of the satellite mobile communication system, characterized in that the program is recorded on a computer-readable recording medium and recorded on the recording medium You may make it implement | achieve the function of a mobile station by making a computer system read and run a program.
[0045]
Further, in a mobile station of a satellite mobile communication system having a mobile station that communicates via a plurality of synchronous orbiting satellites, the mobile station is configured to obtain a Doppler frequency obtained from a radio wave received from the orbiting satellite and a radio wave propagation delay time. A storage means for preliminarily storing characteristics indicating the relationship with the rate of change, and a first radio wave propagation delay time for the currently communicating orbiting satellite from information on the radio wave propagation delay time received from the currently orbiting satellite; When receiving radio waves from the handoff destination orbiting satellite, when receiving the radio waves from the handoff destination orbiting satellite with respect to the handoff destination orbiting satellite from the information on the radio wave propagation delay time received from the handoff destination orbiting satellite Propagation delay time calculating means for obtaining a second radio wave propagation delay time, the orbiting satellite currently in communication and the orbit of the handoff destination From Doppler frequency measuring means for measuring the Doppler frequency from each received radio wave from the star, from the Doppler frequency of the received radio waves from the orbiting satellites measured by the Doppler frequency measuring means, and the characteristics read from the storage means A first calculation means for obtaining a time change rate of a first radio wave propagation delay time for a currently communicating orbiting satellite and a time change rate of a second radio wave propagation delay time for a handoff destination orbiting satellite; , Time change rate of the second radio wave propagation delay time, time required from the start of radio wave reception from the handoff destination orbiting satellite to the time of handoff, the first radio wave propagation delay time and the second radio wave propagation delay time And a third computing means for calculating a handoff timing based on the satellite mobile communication system. The program for realizing the function of the mobile station of the system is recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium is read into the computer system and executed to realize the function of the mobile station You may make it do.
[0046]
Here, the “computer system” includes a case where it is realized as an embedded system using a microprocessor or the like, or a case where it is realized as hardware such as an OS or a peripheral device. The “computer-readable recording medium” refers to a portable medium such as a floppy disk and a magneto-optical disk, and a storage device such as a ROM, RAM, and hard disk built in the computer system.
[0047]
Furthermore, “a computer-readable recording medium” means a program that dynamically holds a program for a short time, such as a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. (Transmission medium or transmission wave), including a volatile memory inside a computer system serving as a server or a client in that case, that holds a program for a certain period of time.
[0048]
The program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, what can implement | achieve the function mentioned above in combination with the program already recorded on the computer system, and what is called a difference file (difference program) may be sufficient.
[0049]
As described above, according to the satellite mobile communication system according to the present embodiment, in a satellite mobile communication system having a mobile station that communicates via a plurality of synchronized orbiting satellites, the mobile station is an orbiting satellite. The characteristics indicating the relationship between the Doppler frequency obtained from the received radio wave from the radio wave and the time change rate of the radio wave propagation delay time are stored in advance, and when the radio wave is received from the orbiting satellite of the handoff destination, The Doppler frequency is measured from the received radio waves from the orbiting satellite and the orbiting satellite, and the first Doppler frequency measured from the received radio waves of the two orbiting satellites and the characteristics are respectively used for the first orbiting satellite currently in communication. The time change rate of the radio wave propagation delay time and the time change rate of the second radio wave propagation delay time with respect to the orbiting satellite of the handoff destination are obtained. From the time rate of change of the second radio wave propagation delay time and the time required from the time of receiving the radio wave from the handoff destination orbiting satellite to the time of handoff, the current orbiting satellite and handoff destination orbiting satellite Since the amount of change in the radio wave propagation delay time is obtained, and the timing for handing off to the handoff destination orbiting satellite is calculated based on the amount of change in the radio wave propagation delay time. Based on the Doppler frequency of the radio wave received from the orbiting satellite, the communication timing for the handoff destination orbiting satellite is determined by simply performing a simple calculation using the relationship between the Doppler frequency and the time change rate of the radio wave propagation delay time. be able to.
[0050]
Further, according to the satellite mobile communication system according to the present embodiment, in the satellite mobile communication system having a mobile station that communicates via a plurality of synchronous orbiting satellites, the mobile station receives radio waves from the orbiting satellites. The characteristic indicating the relationship between the obtained Doppler frequency and the time change rate of the radio propagation delay time is stored in advance, and the information about the radio propagation delay time received from the currently communicating orbiting satellite is used to When the radio wave propagation delay time of 1 is obtained and when the radio wave from the handoff destination orbiting satellite is received, the handoff destination of the handoff destination orbiting satellite is obtained from the information on the radio wave propagation delay time received from the handoff destination orbiting satellite. The second radio wave propagation delay time at the time of receiving the radio wave from the orbiting satellite is obtained, and the currently communicating orbiting satellite and hand The first Doppler frequency is measured from the received radio waves from the off-orbiting satellites, and the first radio wave propagation delay for the currently communicating orbiting satellite is determined from the Doppler frequency measured from the received radio waves of both satellites and the characteristics. The time change rate of time and the time change rate of the second radio wave propagation delay time for the handoff destination orbiting satellite are obtained, and the time change rate of the first and second radio wave propagation delay times and the handoff destination orbiting satellite are obtained. Since the time required from the time of receiving the radio wave to the time of handoff and the timing of handoff based on the first radio wave propagation delay time and the second radio wave propagation delay time are calculated, Based on the Doppler frequency of the received radio wave from the satellite and the orbiting satellite, the time variation of the Doppler frequency and radio wave propagation delay time Only by using the relationship between the rate performing a simple operation, it is possible to determine a communication timing for handoff destination orbiting satellites.
[0051]
Further, according to the mobile station of the satellite mobile communication system according to the present embodiment, in the mobile station of the satellite mobile communication system having a mobile station that communicates via a plurality of synchronized orbiting satellites, the mobile station Storage means for storing in advance characteristics indicating the relationship between the Doppler frequency obtained from the received radio wave from the satellite and the time change rate of the radio wave propagation delay time, and the current communication when receiving the radio wave from the handoff destination orbiting satellite The Doppler frequency measuring means for measuring the Doppler frequency from the received radio waves from the orbiting satellite in the handoff destination, the Doppler frequency of the received radio waves of the orbiting satellites measured by the Doppler frequency measuring means, and the memory Change of the first radio wave propagation delay time with respect to the orbiting satellite currently communicating from the characteristics read from the means And a first calculation means for obtaining a time change rate of the second radio wave propagation delay time with respect to the handoff destination orbiting satellite, a time change rate of the first and second radio wave propagation delay times, and the handoff destination orbiting satellite. The amount of change in radio wave propagation delay time for the currently communicating orbiting satellite is determined from the time required from when the radio wave is received to the time of handoff, and the change in these radio wave propagation delay times. Second calculation means for calculating a timing for handing off to the handoff destination orbiting satellite based on the amount, so that the Doppler frequency is determined based on the Doppler frequency of the radio wave received from the communicating satellite and the handoff destination orbiting satellite. By simply performing a simple calculation using the relationship between the frequency and the time change rate of the radio wave propagation delay time, the orbiting satellite of the handoff destination Against it is possible to determine the communication timing.
[0052]
Further, according to the mobile station of the satellite mobile communication system according to the present embodiment, in the mobile station of the satellite mobile communication system having a mobile station that communicates via a plurality of synchronized orbiting satellites, the mobile station A storage means for storing in advance characteristics indicating the relationship between the Doppler frequency obtained from the radio waves received from the satellite and the time change rate of the radio wave propagation delay time, and information on the radio wave propagation delay time received from the currently orbiting satellite The first radio wave propagation delay time for the communicating orbiting satellite is obtained, and when the radio wave from the handoff destination orbiting satellite is received, the handoff destination information is obtained from the information on the radio wave propagation delay time received from the handoff destination orbiting satellite. Propagation delay time performance to obtain a second radio wave propagation delay time at the time of receiving radio waves from the orbiting satellite of the handoff destination for the orbiting satellite Means, Doppler frequency measuring means for measuring the Doppler frequency respectively from the received radio waves from the currently orbiting satellite and the handoff destination orbit satellite, and the received radio waves from the both orbiting satellites measured by the Doppler frequency measuring means. Of the first radio wave propagation delay time for the currently communicating orbiting satellite and the second radio wave propagation delay time for the handoff destination orbiting satellite and the characteristics read from the storage means, respectively. A first calculating means for obtaining a rate of change of time; a rate of change of time of the first and second radio wave propagation delay times; a time required from the time when a radio wave is received from the handoff destination orbiting satellite to the time of handoff; Calculate handoff timing based on the first radio wave propagation delay time and the second radio wave propagation delay time The third computing means, and based on the Doppler frequency of the received radio wave from the orbiting satellite during communication and the handoff destination orbital satellite, the relationship between the Doppler frequency and the time change rate of the radio wave propagation delay time is used. The communication timing for the handoff destination orbiting satellite can be determined simply by performing simple calculations.
[0053]
Further, according to the recording medium of the present embodiment, in the mobile station of the satellite mobile communication system having a mobile station that communicates via a plurality of synchronized orbiting satellites, the mobile station receives radio waves from the orbiting satellites. Storage means for storing in advance characteristics indicating the relationship between the Doppler frequency obtained from the time and the rate of change in radio wave propagation delay time, and when receiving radio waves from the handoff destination orbiting satellite, The Doppler frequency measuring means for measuring the Doppler frequency from the received radio wave from the orbiting satellite of the handoff destination, the Doppler frequency of the received radio waves of the two orbiting satellites measured by the Doppler frequency measuring means, and the characteristics read from the storage means And the time change rate of the first radio wave propagation delay time for the currently communicating orbiting satellite and the handoff destination A first calculation means for obtaining a time rate of change of the second radio wave propagation delay time for the second satellite, and a time rate of change of the first and second radio wave propagation delay times and a radio wave from the orbiting satellite of the handoff destination The amount of change in radio wave propagation delay time for the currently communicating orbiting satellite and the amount of change in the radio wave propagation delay time are determined from the time required from the time when the handoff is performed to the time when the handoff is performed. And a second computing means for calculating a timing for handing off to the handoff destination orbiting satellite on a recording medium readable by a computer. Since the program is recorded, the computer system reads the program recorded on the recording medium and executes it. Based on the Doppler frequency of the received radio wave from the orbiting satellite and handoff destination orbiting satellite, the simple calculation using the relationship between the Doppler frequency and the time change rate of the radio wave propagation delay time, The communication timing for the handoff destination orbiting satellite can be determined.
[0054]
Further, according to the recording medium of the present embodiment, in the mobile station of the satellite mobile communication system having a mobile station that communicates via a plurality of synchronized orbiting satellites, the mobile station receives radio waves from the orbiting satellites. Means for storing in advance the characteristics indicating the relationship between the Doppler frequency obtained from the time and the rate of change in radio wave propagation delay time, and information on the radio wave propagation delay time received from the orbiting satellite currently in communication The first radio wave propagation delay time for the handoff destination, and when receiving the radio wave from the handoff destination orbiting satellite, the handoff for the handoff destination orbiting satellite is obtained from the information on the radio wave propagation delay time received from the handoff destination orbiting satellite. A propagation delay time calculating means for obtaining a second radio wave propagation delay time at the time of receiving a radio wave from a previous orbiting satellite; The Doppler frequency measuring means for measuring the Doppler frequency respectively from the received radio waves from the orbiting satellite in the handoff destination, the Doppler frequency of the received radio waves from the both orbiting satellites measured by the Doppler frequency measuring means, A first change rate of the first radio wave propagation delay time for the currently communicating orbiting satellite and a second change rate of the second radio wave propagation delay time for the handoff destination orbiting satellite are obtained from the characteristics read from the storage means. A time change rate of the first and second radio wave propagation delay times, a time required from the time when the radio wave is received from the handoff destination orbiting satellite to the time when the handoff is performed, the first radio wave propagation time Third computing means for calculating a handoff timing based on the delay time and the second radio wave propagation delay time; Since the program for realizing the function of the mobile station of the satellite mobile communication system is recorded on a computer-readable recording medium, the program recorded on the recording medium is read into the computer system. By executing, simple calculation using the relationship between the Doppler frequency and the time change rate of the radio wave propagation delay time based on the Doppler frequency of the received radio wave from the orbiting satellite in communication and the handoff destination orbiting satellite. It is possible to determine the communication timing for the handoff destination orbiting satellite simply by performing the operation.
[0055]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, in a satellite mobile communication system having a mobile station that communicates via a plurality of synchronized orbiting satellites, the mobile station receives signals from the orbiting satellites. The characteristics indicating the relationship between the Doppler frequency obtained from the radio wave and the time change rate of the radio wave propagation delay time are stored in advance, and when the radio wave is received from the handoff destination orbiting satellite, First, the Doppler frequency is measured from the received radio wave from the orbiting satellite of the handoff destination, and the first Doppler frequency measured from the received radio waves of the two orbiting satellites and the characteristics are respectively transmitted to the currently communicating orbiting satellite. The time change rate of the delay time and the time change rate of the second radio wave propagation delay time for the handoff destination orbiting satellite are obtained, and the first and second radio wave propagation delays are obtained. Changes in radio wave propagation delay time for the currently communicating satellite and handoff destination satellite from the time change rate of time and the time required from the time of receiving radio waves from the handoff destination satellite to the time of handoff Since the timing for handoff to the handoff destination orbiting satellite is calculated based on the amount of change in the radio wave propagation delay time, the received radio wave from the communicating satellite and handoff destination orbiting satellite is calculated. Based on the Doppler frequency, the communication timing for the handoff destination orbiting satellite can be determined by simply performing a simple calculation using the relationship between the Doppler frequency and the time change rate of the radio wave propagation delay time.
[0056]
According to the second aspect of the present invention, in a satellite mobile communication system having a mobile station that communicates via a plurality of synchronized orbiting satellites, the mobile station has a Doppler frequency obtained from radio waves received from the orbiting satellites. Is stored in advance, and the first radio wave propagation for the currently communicating orbiting satellite is obtained from information on the radio wave propagation delay time received from the currently orbiting satellite. When obtaining a delay time and receiving a radio wave from a handoff destination orbiting satellite, information on the radio wave propagation delay time received from the handoff destination orbiting satellite is obtained from the handoff destination orbiting satellite from the handoff destination orbiting satellite. The second radio wave propagation delay time at the time of receiving the radio wave is obtained, and from the orbiting satellite currently in communication and the orbiting satellite to be handed off The Doppler frequency is measured from the received radio wave, the Doppler frequency measured from the received radio waves of both satellites, and the characteristics, respectively, and the time change rate and handoff of the first radio wave propagation delay time for the currently communicating orbiting satellite, respectively. The time change rate of the second radio wave propagation delay time for the previous orbiting satellite is obtained, and the time change rate of the first and second radio wave propagation delay times and the time when the radio wave is received from the handoff destination orbiting satellite. Since the handoff timing is calculated based on the time required until the time of handoff, the first radio wave propagation delay time, and the second radio wave propagation delay time, the orbiting satellite being communicated and the orbiting satellite to be handed off Based on the Doppler frequency of the received radio wave from Only perform single operations, it is possible to determine a communication timing for handoff destination orbiting satellites.
[0057]
According to a third aspect of the present invention, in a mobile station of a satellite mobile communication system having a mobile station that communicates via a plurality of synchronized orbiting satellites, the mobile station is obtained from radio waves received from orbiting satellites. Storage means for preliminarily storing characteristics indicating the relationship between the Doppler frequency and the time change rate of the radio wave propagation delay time, and when the radio wave from the handoff destination orbiting satellite is received, the currently orbiting satellite and handoff destination From Doppler frequency measurement means for measuring the Doppler frequency respectively from the received radio waves from the orbiting satellites, Doppler frequencies of the received radio waves of the two orbiting satellites measured by the Doppler frequency measuring means, and characteristics read from the storage means The time change rate of the first radio wave propagation delay time for the orbiting satellite currently in communication and the orbiting satellite of the handoff destination, respectively. A first calculating means for obtaining a time change rate of the second radio wave propagation delay time, a time change rate of the first and second radio wave propagation delay times, and a radio wave from the orbiting satellite of the handoff destination The amount of change in the radio wave propagation delay time for each of the currently communicating orbiting satellites is determined from the time required for the handoff from the time point to the handoff time, and the handoff is performed based on the amount of change in the radio wave propagation delay times. And a second calculation means for calculating the timing of handoff to the previous orbiting satellite, so that the Doppler frequency and the radio wave propagation delay time are based on the Doppler frequency of the received radio wave from the orbiting satellite and the handoff destination orbiting satellite. The communication timing for the orbiting satellite to be handed off is determined simply by performing a simple calculation using the relationship with the time change rate of It is possible.
[0058]
According to a fourth aspect of the present invention, in a mobile station of a satellite mobile communication system having a mobile station that communicates via a plurality of synchronized orbiting satellites, the mobile station is obtained from radio waves received from orbiting satellites. Storage means for storing in advance characteristics indicating the relationship between the Doppler frequency and the time rate of change of the radio wave propagation delay time, and information on the radio wave propagation delay time received from the currently communicating orbiting satellite. When the radio wave propagation delay time of 1 is obtained and when the radio wave from the handoff destination orbiting satellite is received, the handoff destination of the handoff destination orbiting satellite is obtained from the information on the radio wave propagation delay time received from the handoff destination orbiting satellite. A propagation delay time calculating means for obtaining a second radio wave propagation delay time at the time of receiving the radio wave from the orbiting satellite; The Doppler frequency measuring means for measuring the Doppler frequency from the received radio waves from the star and the orbiting satellite, the Doppler frequency of the received radio waves from the two orbiting satellites measured by the Doppler frequency measuring means, and the storage means. First calculation for obtaining the time change rate of the first radio wave propagation delay time for the currently communicating orbiting satellite and the time change rate of the second radio wave propagation delay time for the handoff destination orbiting satellite from the read characteristics. Means, a time change rate of the first and second radio wave propagation delay times, a time required from the time of receiving radio waves from the handoff destination orbiting satellite to the time of handoff, the first radio wave propagation delay time, and And third calculating means for calculating timing for handoff based on the second radio wave propagation delay time. Based on the Doppler frequency of the received radio wave from the orbiting satellite in communication and the handoff destination, handoff can be performed simply by performing a simple calculation using the relationship between the Doppler frequency and the time change rate of the radio wave propagation delay time. The communication timing for the previous orbiting satellite can be determined.
[0059]
According to the fifth aspect of the present invention, in a mobile station of a satellite mobile communication system having a mobile station that communicates via a plurality of synchronized orbiting satellites, the mobile station is obtained from radio waves received from the orbiting satellites. Storage means for preliminarily storing characteristics indicating the relationship between the Doppler frequency and the time change rate of the radio wave propagation delay time, and when the radio wave from the handoff destination orbiting satellite is received, the currently orbiting satellite and handoff destination From Doppler frequency measurement means for measuring the Doppler frequency respectively from the received radio waves from the orbiting satellites, Doppler frequencies of the received radio waves of the two orbiting satellites measured by the Doppler frequency measuring means, and characteristics read from the storage means The time change rate of the first radio wave propagation delay time for the orbiting satellite currently in communication and the orbiting satellite of the handoff destination, respectively. A first calculating means for obtaining a time change rate of the second radio wave propagation delay time, a time change rate of the first and second radio wave propagation delay times, and a radio wave from the orbiting satellite of the handoff destination The amount of change in the radio wave propagation delay time for each of the currently communicating orbiting satellites is determined from the time required for the handoff from the time point to the handoff time, and the handoff is performed based on the amount of change in the radio wave propagation delay times. A program for realizing the function of the mobile station of the satellite mobile communication system, characterized in that it has a second computing means for calculating the timing of handoff to the previous orbiting satellite. As a result, the program recorded on the recording medium is read into the computer system and executed. Based on the Doppler frequency of the received radio waves from the receiving orbiting satellite and the handoff destination, simply perform a simple calculation using the relationship between the Doppler frequency and the time change rate of the radio wave propagation delay time. The communication timing for the orbiting satellite can be determined.
[0060]
According to the sixth aspect of the present invention, in a mobile station of a satellite mobile communication system having a mobile station that communicates via a plurality of synchronized orbiting satellites, the mobile station is obtained from radio waves received from the orbiting satellites. Storage means for storing in advance characteristics indicating the relationship between the Doppler frequency and the time rate of change of the radio wave propagation delay time, and information on the radio wave propagation delay time received from the currently communicating orbiting satellite. When the radio wave propagation delay time of 1 is obtained, and when the radio wave from the handoff destination orbiting satellite is received, the information of the radio wave propagation delay time received from the handoff destination orbiting satellite is used to determine the handoff destination of the handoff destination orbiting satellite. A propagation delay time calculating means for obtaining a second radio wave propagation delay time at the time of receiving the radio wave from the orbiting satellite; The Doppler frequency measuring means for measuring the Doppler frequency from the received radio waves from the star and the orbiting satellite, the Doppler frequency of the received radio waves from the two orbiting satellites measured by the Doppler frequency measuring means, and the storage means. A first calculation for obtaining a time change rate of the first radio wave propagation delay time for the currently communicating orbiting satellite and a time change rate of the second radio wave propagation delay time for the handoff destination orbiting satellite from the read characteristics. Means, a time change rate of the first and second radio wave propagation delay times, a time required from the time of receiving radio waves from the handoff destination orbiting satellite to the time of handoff, the first radio wave propagation delay time, and And third calculating means for calculating a handoff timing based on the second radio wave propagation delay time. Since the program for realizing the function of the mobile station of the satellite mobile communication system is recorded on a computer-readable recording medium, the program recorded on the recording medium is read into the computer system, Based on the Doppler frequency of the received radio wave from the orbiting satellite being communicated and the handoff destination, it simply performs a simple calculation using the relationship between the Doppler frequency and the time change rate of the radio wave propagation delay time. Thus, the communication timing for the handoff destination orbiting satellite can be determined.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a satellite mobile communication system to which the present invention is applied.
2 is a block diagram showing a configuration of a main part of the mobile station in FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the mobile station in FIG. 1;
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a difference in propagation delay time between an orbiting satellite currently in communication with a mobile station and an orbiting destination orbiting satellite.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an arrangement state of orbiting satellites in a satellite mobile communication system to which the present invention is applied.
FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between the moving time of an orbiting satellite and the Doppler frequency.
FIG. 7 is a characteristic diagram showing the relationship between the travel time of an orbiting satellite and DTOA.
FIG. 8 is a characteristic diagram showing the relationship between Doppler frequency and DTOA.
FIG. 9 is a characteristic diagram showing the relationship between the moving time of an orbiting satellite and the time change rate of DTOA.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a positional relationship between an orbiting satellite and a mobile station.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a frame configuration of an orbiting satellite in the TDMA system which is a communication method adopted in the satellite mobile communication system according to the present embodiment, and data transmission / reception timing between the orbiting satellite and the mobile station. .
[Explanation of symbols]
10 Kanmon Exchange Bureau
12 Public switched telephone network
14 Mobile station
20A Master receiver
20B Slave receiver
22A, 22B Doppler frequency measurement unit
24A t1 calculation unit
24B t2 calculation unit
25 Reception timing setting section
26 (t2-t1) calculation unit
28 Satellite information storage
30, 30A reception timing detector
32 timer
34 Elapsed time memory
36 Handoff timing calculator
38 Transmission timing setting section
40 Transmitter

Claims (2)

複数の同期している周回衛星を介して通信する移動局を有する衛星移動通信システムにおいて、
前記移動局は、周回衛星からの受信電波から得られるドップラー周波数と電波伝播遅延時間の時間変化率との関係を示す特性を予め記憶しておき、現在通信中の周回衛星から受信した電波伝播遅延時間に関する情報から現在通信中の周回衛星に対する第１の電波伝播遅延時間を求め、またハンドオフ先の周回衛星からの電波を受信した際に、前記ハンドオフ先の周回衛星から受信した電波伝播遅延時間に関する情報からハンドオフ先の周回衛星に対する該ハンドオフ先の周回衛星からの電波を受信した時点における第２の電波伝播遅延時間を求め、かつ前記現在通信中の周回衛星及びハンドオフ先の周回衛星からの受信電波からそれぞれ、ドップラー周波数を測定し、前記両衛星の受信電波から測定したドップラー周波数と、前記特性とからそれぞれ、現在通信中の周回衛星に対する第１の電波伝播遅延時間の時間変化率及びハンドオフ先の周回衛星に対する第２の電波伝播遅延時間の時間変化率を求め、これら第１、第２の電波伝播遅延時間の時間変化率と、前記ハンドオフ先の周回衛星からの電波受信開始時からハンドオフする時点までに要する時間と、前記第１の電波伝播遅延時間及び第２の電波伝播遅延時間に基づいてハンドオフするタイミングを算出することを特徴とする衛星移動通信システム。In a satellite mobile communication system having a mobile station communicating via a plurality of synchronous orbiting satellites,
The mobile station stores in advance characteristics indicating the relationship between the Doppler frequency obtained from the radio waves received from the orbiting satellite and the time change rate of the radio wave propagation delay time, and the radio wave propagation delay received from the currently orbiting satellite The first radio wave propagation delay time for the currently communicating orbiting satellite is obtained from the time information, and the radio wave propagation delay time received from the handoff destination orbiting satellite when receiving the radio wave from the handoff destination orbiting satellite. The second radio wave propagation delay time at the time of receiving the radio wave from the handoff destination orbiting satellite for the handoff destination orbiting satellite is obtained from the information, and the received radio wave from the currently orbiting satellite and the handoff destination orbiting satellite. Respectively, the Doppler frequency is measured, and the Doppler frequency measured from the received radio waves of both satellites and the characteristics are used. The time change rate of the first radio wave propagation delay time with respect to the orbiting satellite currently in communication and the time change rate of the second radio wave propagation delay time with respect to the orbiting satellite of the handoff destination are obtained, respectively. Based on the time change rate of the radio wave propagation delay time, the time required from the start of radio wave reception from the orbiting satellite to be handed off to the time of handoff, the first radio wave propagation delay time and the second radio wave propagation delay time And calculating a handoff timing. 複数の同期している周回衛星を介して通信する移動局を有する衛星移動通信システムの移動局において、
前記移動局は、周回衛星からの受信電波から得られるドップラー周波数と電波伝播遅延時間の時間変化率との関係を示す特性を予め記憶する記憶手段と、現在通信中の周回衛星から受信した電波伝播遅延時間に関する情報から現在通信中の周回衛星に対する第１の電波伝播遅延時間を求め、またハンドオフ先の周回衛星からの電波を受信した際に、前記ハンドオフ先の周回衛星から受信した電波伝播遅延時間に関する情報からハンドオフ先の周回衛星に対する該ハンドオフ先の周回衛星からの電波を受信した時点における第２の電波伝播遅延時間を求める伝播遅延時間演算手段と、前記現在通信中の周回衛星及びハンドオフ先の周回衛星からの受信電波からそれぞれ、ドップラー周波数を測定するドップラー周波数測定手段と、前記ドップラー周波数測定手段により測定した前記両周回衛星からの受信電波のドップラー周波数と、前記記憶手段から読み出した前記特性とからそれぞれ、現在通信中の周回衛星に対する第１の電波伝播遅延時間の時間変化率及びハンドオフ先の周回衛星に対する第２の電波伝播遅延時間の時間変化率を求める第１の演算手段と、前記第１、第２の電波伝播遅延時間の時間変化率、前記ハンドオフ先の周回衛星からの電波を受信した時からハンドオフする時点までに要する時間、前記第１の電波伝播遅延時間及び第２の電波伝播遅延時間に基づいてハンドオフするタイミングを算出する第３の演算手段と、を有することを特徴とする衛星移動通信システムの移動局。In a mobile station of a satellite mobile communication system having a mobile station communicating via a plurality of synchronous orbiting satellites,
The mobile station has storage means for storing in advance characteristics indicating a relationship between a Doppler frequency obtained from a radio wave received from an orbiting satellite and a time change rate of radio wave propagation delay time, and radio wave propagation received from the currently orbiting satellite. The first radio wave propagation delay time for the currently communicating orbiting satellite is obtained from the information on the delay time, and the radio wave propagation delay time received from the handoff destination orbiting satellite when receiving the radio wave from the handoff destination orbiting satellite. A propagation delay time calculating means for obtaining a second radio wave propagation delay time at the time of receiving a radio wave from the handoff destination orbiting satellite from the handoff destination orbiting satellite, and the currently communicating orbiting satellite and handoff destination A Doppler frequency measuring means for measuring a Doppler frequency from each radio wave received from an orbiting satellite, and the Doppler From the Doppler frequency of the received radio waves from the two orbiting satellites measured by the frequency measuring means and the characteristics read from the storage means, the time rate of change of the first radio wave propagation delay time for the currently communicating orbiting satellite and A first computing means for obtaining a time change rate of a second radio wave propagation delay time with respect to a handoff destination orbiting satellite; a time change rate of the first and second radio wave propagation delay times; Third calculation means for calculating a time required for handoff from the time when the radio wave is received, the first radio wave propagation delay time, and the second radio wave propagation delay time. A mobile station of a featured satellite mobile communication system.
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