JP4816469B2 - 衛星通信端末及びキャリア検出方法 - Google Patents
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Description
図5は、地球上の衛星通信端末が、周回衛星と通信できる範囲を説明する概念図である。即ち、図5において、地球50が点線51の矢印方向に自転しているものとし、周回衛星52が北極(N)方向から、南極(S)方向に衛星軌道53に沿って周回しているとき、地球上の衛星通信端末54から周回衛星52を見ることができる範囲が、衛星通信端末54を中心とする破線円55内となる場合を示している。
図6に示す従来の衛星通信端末は、アンテナ60によって衛星から送信された電波(キャリア)を受信し、それを高周波増幅器61により所要レベルに増幅した後、第一混合器(1stMIX)62において局部発振器(基準周波数信号発生部)63から供給される第一ローカル信号と混合し、図示を省略した帯域フィルタにより中間周波信号を抽出する。更に、中間周波信号を、中間周波増幅部(IF部)64において十分なレベルに増幅し、第二混合器(2ndMIX)65において上記局部発振器63から供給される第二ローカル信号と混合し、第二の中間周波数に変換する。第一中間周波数より低い第二中間周波信号(IF2)に変換した後、アナログ・デジタル変換器(A/D)66によってデジタル信号に変換し、ベースバンド信号処理部67に供給される。なお、アナログ・デジタル変換器(A/D)66には、ベースバンド信号処理部67から動作クロック(MCLK)が供給され、サンプリング周波数Fsにて中間周波信号IF2がサンプリングされる。
なお、ドップラー周波数成分を検出する手段としては、例えば特許文献1や特許文献2にPLL回路を使用したいくつかの例が記載されているので、それらを使用することができる。
本発明は、このような従来の衛星通信端末における諸問題を解決するためになされたものであって、時々刻々変化するドップラー周波数に追従し、迅速な処理によって的確にキャリア捕捉を可能にした衛星通信端末及びそのキャリア捕捉方法を提供することを目的としている。
請求項3記載の発明では、請求項1又は2記載の衛星通信端末において、制御部には、キャリア捕捉対象衛星の情報として少なくとも、パスインターバル(Tpd)、キャリア周波数(F0)、最大ドップラー周波数(Fd)を含む軌道パラメータ情報と、この軌道パラメータ情報及びベースバンド処理部において検出した衛星のパス情報とに基づいて算出した、パス開始時刻(Ts)、パス終了時刻(Te)、パス中間時刻(Tm)を含む衛星パス情報を記憶しておき、その情報に基づいて、ベースバンド信号処理部のローカル信号に付加すべきドップラー成分を予測する手段を備えたことを特徴とする。
請求項5記載の発明は、衛星通信端末のキャリア検出方法に関するもので、周回衛星と通信する地球局の衛星通信端末におけるキャリア検出方法において、衛星からのキャリア信号を受信する高周波信号受信処理と、受信した高周波信号を中間周波信号に変換し所要レベルに増幅する中間周波処理と、中間周波信号をデジタル信号に変換するアナログ・デジタル変換処理と、中間周波信号にこの中間周波信号の中心周波数と同一周波数のローカル信号を乗算することによってベースバンド信号情報を得る処理と、そのベースバンド信号に含まれるキャリアのドップラー成分検出、データ検出、衛星パス情報の算出を行なうベースバンド信号処理と、キャリア捕捉対象衛星の情報として少なくとも、パスインターバル(Tpd)、キャリア周波数(F0)、最大ドップラー周波数(Fd)を含む軌道パラメータ情報を取得する処理と、上記軌道パラメータ情報とベースバンド処理において検出した衛星のパス情報とに基づいて、パス開始時刻(Ts)、パス終了時刻(Te)、パス中間時刻(Tm)を含む衛星パス情報を算出し記憶する端末制御処理と、記憶した衛星パス情報に基づいて、この衛星通信端末の所要ブロックへの電源供給を制御する電源制御処理を含み、ベースバンド信号処理におけるローカル信号に検出したドップラー成分を含めて乗算し、ベースバンド信号情報を取得する処理を含むことを特徴とする。
請求項5記載の発明は、衛星通信端末のキャリア検出方法に関するもので、上述した本発明の衛星通信端末の機能を、処理手順として実現できるようにしたので、これらを、プログラム等のソフトウエアとして構築することによって、CPUやメモリ等のコンピュータ機能を備えた電子装置にインストールすることにより本発明を実現できる。
図1は本発明の一実施態様例を示す衛星キャリア捕捉機能を備えた衛星通信端末のブロック図である。この例は、アンテナ1、高周波増幅器2、第一混合器(1stMIX)3、第一の局部発振器(基準周波数信号発生部)4、中間周波増幅部(IF部)5、第二混合器(2ndMIX)6、アナログ・デジタル変換器(A/D)7、ベースバンド信号処理部8、制御部9、軌道パラメータメモリ10を備え、制御部9には書き込み読み出し可能なメモリRAM11を内蔵し、計算したパス開始時刻(Ts)、パス終了時刻(Te)、パス中間時刻(Tm)を含む衛星パス情報を記憶している。また、ベースバンド信号処理部8の内部には、入力信号処理部12、第三の混合器13、第二局部発振器14、キャリア検出処理部15、復調処理部16、データ処理部17、インタフェース部18を含んでいる。
このようにドップラー周波数をキャンセルしながらキャリア信号に含まれている各種データを復調処理部16にてデコードし、得られたデータを、インタフェース部18を介して制御部9に供給し、そこで軌道予測計算処理を行う。そして、制御部9では衛星パスインターバル(Tpd)を管理し、パス終了時刻(Te)になると、例えばRF部2、IF部5、ベースバンド信号処理部8等所要部の電源を遮断して、電力の省力化を図りながら、次の衛星パス開始時刻(Ts)を待って、電源を再投入する。
また、衛星パスインターバル(Tpd)中に、一旦捕捉したキャリアを見失った場合であっても、実際の衛星パス情報を記憶しているので、その時刻が図2に示したどの時点に当たるかが大凡予測できるので、その時刻のドップラー成分を予測して、キャリア捕捉処理ができることになる。
そして、パス終了時刻(Te)になると(S5 Yes)、待ち受けに不要なブロックへの電源投入をOFFし(S6)、次に衛星が視界に入る時刻になるまで時間計測を続け(S7)、パス開始時刻になると(S8 Yes)、遮断していた電源供給を再開するとともに、メモリ11に記憶してある衛星パス情報を読み出して、上述したようにキャリア検出処理を開始する(S9)。このように構成し処理すれば、衛星のキャリア検出を迅速に行なうことが可能となる。
本発明は上述した例に限定する必要はなく、種々変形が可能である。例えば、本発明を移動通信装置に採用する場合、移動する位置によって衛星のパス情報は変化するので、移動体の位置を検出する手段、例えば、GPSによる位置情報取得手段を備え、その時々の位置に応じて衛星パス情報を補正することも、初回のキャリア検出を迅速に行なう上で有用である。また、他の特許文献に示されているように、比較的容易に検出可能な他の衛星、例えば、静止衛星等から極めて正確な周波数信号を取得し、その情報に基づいて目標とする衛星からのキャリアに含まれるドップラー成分を算出する手段を補助的に利用することも有用であろう。更に、上記実施例では、中間周波信号をデジタル信号に変換したが、必ずしもその必要はなく、アナログ信号のままベースバンド信号に変換した上で、デジタル変換し、データやドップラー成分の検出処理を行なっても良い。
Claims (5)
- 周回衛星と通信する地球局の衛星通信端末において、衛星からのキャリア信号を受信する受信高周波回路と、中間周波信号に変換する中間周波回路と、中間周波信号に該中間周波信号の中心周波数と同一周波数のローカル信号を乗算することによってベースバンド信号情報を得、それに含まれるキャリアのドップラー成分検出、データ検出、衛星パス情報の算出を行なうベースバンド信号処理部と、
キャリア捕捉対象衛星の情報として少なくとも、パスインターバル(Tpd)、キャリア周波数(F0)、最大ドップラー周波数(Fd)を含む軌道パラメータ情報を供給する手段と、
前記軌道パラメータ情報と前記ベースバンド処理部において検出した衛星からの情報とに基づいて、パス開始時刻(Ts)、パス終了時刻(Te)、パス中間時刻(Tm)を含む衛星パス情報を算出し記憶する制御部と、
記憶した前記衛星パス情報に基づいて、当該衛星通信端末の所要ブロックへの電源供給を制御する電源制御手段を備えるとともに、
前記ベースバンド信号処理部のローカル信号に前記検出したドップラー成分を含めて乗算し、ベースバンド信号情報を取得する手段を備えたことを特徴とする衛星通信端末。 - 前記ベースバンド信号処理部のローカル信号に加算するドップラー成分は、前記軌道パラメータ情報供給手段から得た最大ドップラー周波数(Fd)、又は前記ベースバンド信号処理部においてオンタイムに算出されるドップラー成分、若しくは乗算するローカル信号との誤差成分であることを特徴とする請求項1記載の衛星通信端末。
- 前記制御部には、キャリア捕捉対象衛星の情報として少なくとも、パスインターバル(Tpd)、キャリア周波数(F0)、最大ドップラー周波数(Fd)を含む軌道パラメータ情報と、該軌道パラメータ情報及び前記ベースバンド処理部において検出した衛星からの情報とに基づいて算出した、パス開始時刻(Ts)、パス終了時刻(Te)、パス中間時刻(Tm)を含む衛星パス情報を記憶しておき、その情報に基づいて、前記ベースバンド信号処理部のローカル信号に付加すべきドップラー成分を予測する手段を備えたことを特徴とする請求項1又は2記載の衛星通信端末。
- 前記制御部の機能が前記ベースバンド信号処理部に含まれたものであることを特徴とする請求項1又は3記載の衛星通信端末。
- 周回衛星と通信する地球局の衛星通信端末におけるキャリア検出方法において、衛星からのキャリア信号を受信する高周波信号受信処理と、受信した高周波信号を中間周波信号に変換し所要レベルに増幅する中間周波処理と、中間周波信号に該中間周波信号の中心周波数と同一周波数のローカル信号を乗算することによってベースバンド信号情報を得る処理と、該ベースバンド信号に含まれるキャリアのドップラー成分検出、データ検出、衛星からの情報の算出を行なうベースバンド信号処理と、
キャリア捕捉対象衛星の情報として少なくとも、パスインターバル(Tpd)、キャリア周波数(F0)、最大ドップラー周波数(Fd)を含む軌道パラメータ情報を取得する処理と、
前記軌道パラメータ情報と前記ベースバンド処理において検出した衛星からの情報とに基づいて、パス開始時刻(Ts)、パス終了時刻(Te)、パス中間時刻(Tm)を含む衛星パス情報を算出し記憶する端末制御処理と、
記憶した前記衛星パス情報に基づいて、当該衛星通信端末の所要ブロックへの電源供給を制御する電源制御処理を含み、
前記ベースバンド信号処理における前記ローカル信号に検出したドップラー成分を含めて乗算し、ベースバンド信号情報を取得する処理を含むことを特徴とする衛星通信端末のキャリア検出方法。
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