JP5283184B2 - Satellite communication system and frequency characteristic correction method thereof - Google Patents
Satellite communication system and frequency characteristic correction method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JP5283184B2 JP5283184B2 JP2009102952A JP2009102952A JP5283184B2 JP 5283184 B2 JP5283184 B2 JP 5283184B2 JP 2009102952 A JP2009102952 A JP 2009102952A JP 2009102952 A JP2009102952 A JP 2009102952A JP 5283184 B2 JP5283184 B2 JP 5283184B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- satellite
- communication system
- ground station
- antenna
- satellite communication
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims abstract description 59
- 238000012937 correction Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 9
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 35
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 23
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 44
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 32
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 8
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 8
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Radio Relay Systems (AREA)
- Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
Abstract
Description
本発明は、人工衛星と地上局との間の通信に用いられる衛星通信システム及びその周波数特性補正方法に関する。 The present invention relates to a satellite communication system used for communication between an artificial satellite and a ground station and a frequency characteristic correction method thereof.
衛星通信システムは、例えば図20に示すように、地球200の地心Pを略回転中心にして軌道Rで周回している人工衛星201を、地球200の地上に設置された受信局(地上局)202の地上アンテナ(パラボラアンテナ等)203で追尾しながら、地上アンテナ203と人工衛星201の衛星搭載アンテナ204との間に電波を伝搬させて通信を行うものである。
For example, as shown in FIG. 20, the satellite communication system includes a receiving station (ground station) installed on the
人工衛星201は、太陽同期軌道、モルニア軌道等で運用される場合、その周回位置が図20に示す時刻t1,t2,t3,・・・の様に変化する。そのため、受信局202では、地上アンテナ203の仰角及び方位角を制御し、地上アンテナ203が常に人工衛星201の衛星搭載アンテナ204に正対するようにしている。
When the
人工衛星201に地上アンテナ203を正対させる制御方法として、或る時刻における人工衛星201の位置を何らかの方法で予め予測しておき、その予測した位置に地上アンテナ203の方向を制御する方法(プログラム追尾)と、人工衛星201から送信された信号を地上アンテナ203で受信し、その受信信号の強度が最大になるように地上アンテナ203の仰角及び方位角を制御する方法とが知られている。
As a control method for directly facing the
自動追尾方法には、地上アンテナ203で受信した受信信号の強度を用いて行うステップトラック方式、コニカルスキャン方式等があり、これらの方式は、太陽同期軌道で運用される人工衛星に採用されている。これらの方式では、地上アンテナ203のビームを仰角、方位角又はホーンの取り付け角を変化させる方法(アンテナスキャン)等によって受信信号電力に変化を生じさせ、変化させた仰角、方位角又はホーンの取り付け角に対する受信信号電力の変化から、受信信号電力が最も大きくなる仰角、方位角又はホーンの取り付け角へ地上アンテナ203を向けることを繰り返すことによって、地上アンテナ203が人工衛星201に正対するようにしている。
The automatic tracking method includes a step track method, a conical scan method, and the like that are performed by using the intensity of the received signal received by the
また、他の追尾方法に基づいて制御される衛星搭載用アンテナも提案されており、予め判明している周回軌道上のボアサイト方向を基に周回中の全ての時間帯で人工衛星から見た全地球エリアをカバーするビーム形状係数を予め算出し、このビーム形状係数に基づいて人工衛星から見た全地球エリアをカバーするビーム形状にアンテナのビームを成形する成形ビーム形成器と、この成形ビーム形成器からのビームを地球に向けて放射するビームアンテナとを備え、人工衛星から見たカバーエリアに死角が生じないようにしている(例えば、特許文献1参照)。 In addition, satellite-mounted antennas that are controlled based on other tracking methods have also been proposed, as seen from artificial satellites in all time zones during orbiting based on the boresight direction on the orbit already known in advance. A shaped beam former that calculates a beam shape factor that covers the whole earth area in advance and shapes the antenna beam into a beam shape that covers the whole earth area as viewed from the artificial satellite based on the beam shape factor, and the shaped beam A beam antenna that radiates the beam from the former toward the earth is provided so as not to cause a blind spot in the cover area viewed from the artificial satellite (see, for example, Patent Document 1).
しかし、従来のアンテナ制御方法によると、以下に述べる問題がある。
(1)受信信号強度の変化に降雨による信号強度の変化や、人工衛星201と地上アンテ203との間に生じた電波遮蔽物等の影響による信号強度の変化等の仰角、方位角又はホーンの取り付け角以外の原因で生じた信号強度の変化が含まれると、地上アンテナ203を正しく人工衛星201に正対するように制御することができなくなる。そのため、仰角、方位角又はホーンの取り付け角以外で発生する信号強度の変化は、できる限り除く必要がある。
However, the conventional antenna control method has the following problems.
(1) Changes in received signal strength due to changes in signal strength due to rainfall, changes in signal strength due to the influence of radio wave shielding between the
(2)また、近年、人工衛星に搭載される衛星搭載機器の物理的な形状が複雑化しているため、衛星搭載機器との信号干渉対策が十分でない場合、人工衛星と地上アンテナ203との間に介在する衛星搭載機器の一部が電波干渉することがある。例えば、図21(a)に示すように衛星搭載アンテナ204と地上アンテナ203の間に衛星搭載機器206が介在する位置関係になり、或いは図21(b)に示すように、人工衛星201の衛星搭載アンテナ204が地上アンテナ203への放射範囲に衛星搭載機器206が入ると、衛星搭載アンテナ204のビームパターンがアンテナ単体で計測されたものと異なるようになる。この現象は、衛星搭載アンテナ204のビーム指向中心方向を変化させた場合や複雑な形状の衛星搭載機器206と衛星搭載アンテナ204との信号干渉等によって発生する。
(2) Also, in recent years, the physical shape of satellite-mounted devices mounted on artificial satellites has become complicated, and therefore, when countermeasures for signal interference with satellite-mounted devices are not sufficient, the space between the satellite and the
(3)人工衛星から地上へ送信されるデータ速度が100〜300Mbit/秒を越えると、そのデータを送信するための占有周波数帯域は数100MHz以上になる。人工衛星と地上アンテナ間でデータをエラーなく通信するためには、その通信に用いる電波の占有帯域中は、均一な周波数特性を持つアンテナを使用することが必要である。しかしながら、図21に示したような問題が発生すると、通信に用いる電波の占有帯域中の周波数特性を均一に保つことができないため、地上アンテナで受信されたデータは通常よりも多くのビットエラーが含まれるという問題が生じる。 (3) When the data rate transmitted from the artificial satellite to the ground exceeds 100 to 300 Mbit / sec, the occupied frequency band for transmitting the data becomes several hundred MHz or more. In order to communicate data between an artificial satellite and a terrestrial antenna without error, it is necessary to use an antenna having uniform frequency characteristics in the occupied band of radio waves used for the communication. However, if the problem as shown in FIG. 21 occurs, the frequency characteristics in the occupied band of the radio wave used for communication cannot be kept uniform, so that the data received by the ground antenna has more bit errors than usual. The problem of being included arises.
従って、本発明の目的は、受信信号の周波数特性が均一になるようにすることで、衛星搭載アンテナと地上アンテナとの間の電波干渉に起因する信号強度の変化を受けないようにすることができると共に、ビットエラーの低減を図ることが可能な衛星通信システム及びその周波数特性補正方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to prevent changes in signal strength due to radio wave interference between the satellite mounted antenna and the ground antenna by making the frequency characteristics of the received signal uniform. Another object of the present invention is to provide a satellite communication system capable of reducing bit errors and a frequency characteristic correcting method thereof.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の本発明は、地球を周回する人工衛星と前記地球に設置された地上局との間で通信を行う衛星通信システムにおいて、前記人工衛星に搭載の衛星搭載アンテナからの電波の放射領域に前記人工衛星に搭載された搭載機器が介在することにより前記地上局における受信強度が変化した場合でも前記地上局で受信された受信信号電力の占有周波数帯域の周波数特性が均一になるように前記地上局の受信信号又は前記人工衛星の送信信号を補正する補正回路が、前記地上局及び前記人工衛星の少なくとも一方に設けられていることを特徴とする衛星通信システムを提供する。
To achieve the above object, the present invention according to
請求項2に記載の本発明は、請求項1に記載の衛星通信システムにおいて、前記補正回路は、前記衛星搭載アンテナの角度の可変値をパラメータにして前記周波数特性を均一にするディジタルフィルタであり、前記地上局の受信機に設けられていることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the satellite communication system according to the first aspect, the correction circuit is a digital filter that makes the frequency characteristic uniform by using a variable value of an angle of the antenna mounted on the satellite as a parameter. It is provided in the receiver of the ground station.
請求項3に記載の本発明は、請求項2に記載の衛星通信システムにおいて、前記ディジタルフィルタは、前記受信機の復調部に設けられていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the satellite communication system according to the second aspect, the digital filter is provided in a demodulation unit of the receiver.
請求項4に記載の本発明は、請求項2に記載の衛星通信システムにおいて、前記ディジタルフィルタは、前記受信機のダウンコンバータと受信部との間に設けられていることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the satellite communication system according to the second aspect, the digital filter is provided between a down converter and a receiving unit of the receiver.
請求項5に記載の本発明は、請求項2に記載の衛星通信システムにおいて、前記補正回路は、前記衛星搭載アンテナの角度の異なる固定値をパラメータにして前記周波数特性を均一にする複数のディジタルフィルタが前記地上局の受信機のダウンコンバータと受信部の間に設けられ、前記複数のディジタルフィルタのうち、受信時のビットエラーが最も少なかった1つが選択されることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the satellite communication system according to the second aspect, the correction circuit includes a plurality of digital signals that make the frequency characteristics uniform by using fixed values of different angles of the satellite-mounted antenna as parameters. A filter is provided between the downconverter and the receiving unit of the receiver of the ground station, and one of the plurality of digital filters that has the least bit error at the time of reception is selected.
請求項6に記載の本発明は、請求項1に記載の衛星通信システムにおいて、前記補正回路は、前記ディジタルフィルタに入力される信号に対して高速フーリエ変換を行う高速フーリエ変換部と、該高速フーリエ変換部による処理結果及び前記衛星搭載アンテナの角度の可変値に基づいて前記周波数特性を均一にするディジタルフィルタとを有し、前記地上局の受信機に設けられていることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the satellite communication system according to the first aspect, the correction circuit performs a fast Fourier transform on a signal input to the digital filter, and the fast Fourier transform unit. And a digital filter for making the frequency characteristic uniform based on a result of processing by a Fourier transform unit and a variable value of the angle of the satellite-mounted antenna, and is provided in the receiver of the ground station.
請求項7に記載の本発明は、請求項1に記載の衛星通信システムにおいて、前記補正回路は、前記人工衛星に搭載の送信機の送信信号の周波数特性を補正するディジタルフィルタであり、前記送信機に設けられていることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the satellite communication system according to the first aspect, the correction circuit is a digital filter that corrects a frequency characteristic of a transmission signal of a transmitter mounted on the artificial satellite, and the transmission circuit It is provided in the machine.
請求項8に記載の本発明は、請求項7に記載の衛星通信システムにおいて、前記ディジタルフィルタは、前記送信機に設けられた変調部とアップコンバータとの間に設けられていることを特徴とする。 According to an eighth aspect of the present invention, in the satellite communication system according to the seventh aspect, the digital filter is provided between a modulation unit provided in the transmitter and an up-converter. To do.
また、上記目的を達成するため、請求項9に記載の本発明は、人工衛星から地球の地上局への電波の放射に対し、前記人工衛星に搭載の衛星搭載機器が干渉する可能性を前記人工衛星の運行状況から把握し、前記人工衛星に搭載の衛星搭載アンテナの角度に応じて前記地上局における受信信号電力の占有周波数帯域の周波数特性が均一になるように、前記地上局の受信機によってその受信信号の周波数特性を補正することを特徴とする衛星通信システムの周波数特性補正方法を提供する。 In order to achieve the above-mentioned object, the present invention according to claim 9 is characterized in that a satellite-mounted device mounted on the artificial satellite interferes with radio wave radiation from the artificial satellite to the earth ground station. The receiver of the ground station is grasped from the operation status of the satellite, and the frequency characteristics of the occupied frequency band of the received signal power in the ground station are uniform according to the angle of the satellite-mounted antenna mounted on the satellite. A frequency characteristic correction method for a satellite communication system is provided, wherein the frequency characteristic of the received signal is corrected.
請求項10に記載の本発明は、請求項9に記載の衛星通信システムの周波数特性補正方法において、前記受信信号の補正は、前記人工衛星に搭載の衛星搭載アンテナの角度定数に基づいて周波数特性が変更されるディジタルフィルタに前記受信信号を通過させることにより行うことを特徴とする。 According to a tenth aspect of the present invention, in the frequency characteristic correction method for the satellite communication system according to the ninth aspect, the correction of the received signal is based on an angular constant of a satellite-mounted antenna mounted on the artificial satellite. This is performed by allowing the received signal to pass through a digital filter to be changed.
また、上記目的を達成するため、請求項11に記載の本発明は、人工衛星から地球の地上局への電波の放射に対し、前記人工衛星に搭載の衛星搭載機器が干渉する可能性を前記人工衛星の運行状況から把握し、前記人工衛星に搭載の衛星搭載アンテナの角度に応じて前記地上局における受信信号電力の占有周波数帯域の周波数特性が均一になるように、前記人工衛星に搭載の送信機によってその送信信号の周波数特性を補正することを特徴とする衛星通信システムの周波数特性補正方法を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention according to
請求項12に記載の本発明は、請求項11に記載の衛星通信システムの周波数特性補正方法において、前記送信信号の補正は、前記人工衛星に搭載の衛星搭載アンテナの角度定数に基づいて周波数特性が変更されるディジタルフィルタに前記送信信号を通過させることにより行うことを特徴とする。 According to a twelfth aspect of the present invention, in the frequency characteristic correction method of the satellite communication system according to the eleventh aspect, the correction of the transmission signal is based on an angle constant of a satellite-mounted antenna mounted on the artificial satellite. This is performed by allowing the transmission signal to pass through a digital filter to be changed.
本発明によれば、衛星搭載アンテナと地上アンテナとの間の電波干渉に起因する信号強度の変化を受けないようにすることができると共に、ビットエラーの低減を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to prevent a change in signal intensity due to radio wave interference between a satellite-mounted antenna and a ground antenna, and to reduce bit errors.
[第1の実施の形態]
(衛星通信システムの構成)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る通信システムを示すブロック図である。この衛星通信システム100は、地球上の宇宙空間を地球の地心を中心にして周回する人工衛星1と、地球上に設置されて人工衛星1からの電波を受信する地上局2とを備えている。人工衛星1は、例えば地球観測衛星である。また、本実施の形態においては、地上局2は受信局となっている。
[First Embodiment]
(Configuration of satellite communication system)
FIG. 1 is a block diagram showing a communication system according to the first embodiment of the present invention. The satellite communication system 100 includes an
人工衛星1は、図示しない地上の送信局からの電波を受信する受信機3と、地上局2へ送る送信データを送信する送信機4と、地上側からの電波を受信すると共に送信機4からの送信出力を電波として放射する衛星搭載アンテナ5と、地球環境等の観測を行う観測機器6と、人工衛星1の全体を制御する制御部7とを有している。衛星搭載アンテナ5は、例えばジンバルコントロールアンテナであり、複数基が搭載されている場合もある。制御部7は、姿勢制御、電源供給制御等の人工衛星1における全ての制御を含んでいる。
The
送信機4は、送信対象の信号に対して位相変調(PSK:Phase Shift Keying)等を施す変調部10と、変調部10による送信信号を送信対象の周波数帯(例えばGHz帯)に変換するアップコンバータ11と、アップコンバータ11からの送信信号を電力増幅した高周波出力を衛星搭載アンテナ5に給電する送信部12とを備えている。
The
地上局2は、人工衛星1からの電波を受信する地上アンテナ8と、地上アンテナ8で受信した信号を処理する受信機9とを備えている。地上アンテナ8は、例えばカセグレンアンテナであり、人工衛星1を追尾する図示しない追尾装置を備えている。受信機9は、受信信号を例えばギガヘルツ(GHz)帯から低い周波数帯に周波数変換するダウンコンバータ13と、ダウンコンバータ13の出力信号を復調する復調部14とを備えている。
The
(衛星通信システムの動作)
次に、衛星通信システム100の動作について説明する。人工衛星1は、観測機器6による観測データや受信機3が受信した信号(例えば、地上からのコマンド)に対する応答信号等を送信機4の変調部10で変調して変調信号を生成する。この変調信号は、アップコンバータ11によって所望のGHz帯の周波数に変換され、更に送信部12で電力増幅等が行われた後、衛星搭載アンテナ5に給電される。衛星搭載アンテナ5は、送信部12からの高周波電力を電波として地球に向けて送信する。
(Operation of satellite communication system)
Next, the operation of the satellite communication system 100 will be described. The
地上局2は、衛星搭載アンテナ5からの電波を地上アンテナ8で受信する。その受信信号はダウンコンバータ13によって低い周波数帯に変換され、更に復調部14によって復調処理が行われることにより、復調信号が出力される。更に、復調信号は、地上側の通信回線等へ伝送するために図示しない回路によって処理される。
The
ここで、人工衛星1の送信出力をPtx[dBm]、パッシブ回路損失をPtxl[dB]、衛星搭載アンテナ5の利得をGtx[dBi]、ポラリゼーション損失をLpo[dB]、自由空間損失をLFs[dB]、環境吸収損失をLaa[dB]、雨減衰損をLra[dB]、地上局アンテナ利得をGrx[dBi]とすると、地上アンテナ8における受信信号電力Prは数式(1)で与えられる。
Here, the transmission output of the
(数1)
Pr=Ptx+Ptxl+Gtx+Lpo+LFs+Laa+Lra+Grx
・・・(1)
(Equation 1)
Pr = Ptx + Ptxl + Gtx + Lpo + LFs + Laa + Lra + Grx
... (1)
上記したように、人工衛星1の衛星搭載アンテナ5が地上アンテナ8に対する電波放射範囲に観測機器(衛星搭載機器)6が入ると、地上アンテナ8で受信される受信信号電力Prが減少する。しかし、上記数式(1)より明らかなように、アンテナ利得Gtxを増やせば受信信号電力Prを補正することができる。このような補正を、第1の実施の形態においては後述する復調部14で行っている。
As described above, when the observation device (satellite-mounted device) 6 enters the radio wave radiation range of the satellite-mounted
図2は、第1の実施の形態に係る通信システムの各部における占有周波数帯域スペクトラム及びビットエラーの発生状況を示し、(a)は人工衛星の送信機の送信電力の占有周波数帯域スペクトラム、(b)は人工衛星の衛星搭載アンテナの利得の占有周波数帯域スペクトラム、(c)は地上アンテナの利得に対する占有周波数帯域スペクトラム、(d)は地上局の受信機のビットエラー発生状況に対する評価を示す図である。 FIG. 2 shows the occupied frequency band spectrum and the occurrence of bit errors in each part of the communication system according to the first embodiment. (A) is the occupied frequency band spectrum of the transmission power of the artificial satellite transmitter. ) Is the occupied frequency band spectrum of the gain of the satellite-mounted antenna of the artificial satellite, (c) is the occupied frequency band spectrum of the gain of the ground antenna, and (d) is a diagram showing the evaluation of the bit error occurrence status of the receiver of the ground station. is there.
人工衛星1に搭載の送信機4の送信電力は、外部の影響を受けないため、図2の(a)の[A]及び[B]に示すように占有周波数帯域スペクトラムは理想の状態にある。地上局2も理想的な受信状況である場合、その占有周波数帯域スペクトラムは[A]のように理想的な状態になっている。衛星搭載アンテナ5の利得は、上記課題で説明したようなアンテナの取り付け位置等が悪いことに起因する信号強度の変化や観測機器6の干渉が発生すると、図2の(b)に示すように特性が悪化する。更に、同様の問題が発生していると、地上アンテナ8の受信信号電力(Pr)も図2の(c)に示すように占有周波数帯域スペクトラムの特性が悪化する。従って、図2の(b),(c)の[B]に示すように悪化した特性を、図2の(b),(c)の[A]に示すような理想の特性にすることができれば、上記した問題は解消される。
Since the transmission power of the
問題発生時には、地上アンテナ8の受信信号電力は図2(c)の[B]に示すようになるので、地上局2の受信機9は、図2(b)の[A]に示すアンテナゲイン特性によって衛星搭載アンテナ5から送信されることを前提にして作られている。このような受信機9で、その信号を受信して復調すると、多くのビットエラーを含むことが知られている。
When a problem occurs, the received signal power of the
図3は、人工衛星の座標定義を説明する図である。地球200に対する人工衛星1の座標X、Y、Zは、図3に示すように定義する。ここで、Xは衛星軌道方向R上の人工衛星1の進行方向であり、その進行方向を正とする。Yは方向Xに直交する方向である。また、Zは地球200の中心方向であり、地球中心(地心)方向が正である。
FIG. 3 is a diagram for explaining the coordinate definition of the artificial satellite. The coordinates X, Y, and Z of the
衛星搭載アンテナ5は、指向中心方向の角度をθax,θayとする。この角度θax,θayは、人工衛星1の運用者(所有機関等)から提供される情報を基に決定する。なお、衛星搭載アンテナ5が可動機構を持たない場合、角度θax,θayは固定値となる。また、人工衛星1から地上アンテナ8を見たボアサイト角(視野角)θbx,θbyは次の様にして求められる。
(i)軌道予測演算によって人工衛星1の位置を求める。
(ii)地上アンテナ8の位置を与える。
(iii)上記(i)、(ii)によって与えられた3次元座標位置からθbx,θbyを求める。
The satellite-mounted
(I) The position of the
(Ii) The position of the
(Iii) θbx and θby are obtained from the three-dimensional coordinate positions given by (i) and (ii) above.
上記(i),(ii)の情報から或る時刻におけるボアサイト角θbx,θbyを求めることができる。具体的には、次の様に時刻に対するテーブルを予め用意しておき、受信時に時刻を基準として必要な定数を表1のように読み取る。 The boresight angles θbx and θby at a certain time can be obtained from the information (i) and (ii). Specifically, a table for time is prepared in advance as follows, and necessary constants are read as shown in Table 1 with reference to time at the time of reception.
衛星搭載アンテナ5のθbx,θby方向のアンテナゲインGtx’(θax,θay,θbx,θby)は次の数式(2)で与えられる。
The antenna gain Gtx ′ (θax, θay, θbx, θby) of the satellite mounted
(数2)
Gtx'(θax,θay,θbx,θby)
=Gtx(θax,θay,θbx,θby)
+Gti(θax,θay,θbx,θby) ・・・(2)
(Equation 2)
Gtx ′ (θax, θay, θbx, θby)
= Gtx (θax, θay, θbx, θby)
+ Gti (θax, θay, θbx, θby) (2)
図4は、衛星搭載アンテナの指向中心方向(θax,θay)=(0,0)時における人工衛星搭載アンテナのボアサイト方向ゲインGtx(θax,θay,θbx,θby)を示す図である。この図4からボアサイト方向ゲインGtxの特性を知ることができる。 FIG. 4 is a diagram illustrating the boresight direction gain Gtx (θax, θay, θbx, θby) of the satellite-mounted antenna when the satellite-mounted antenna has a pointing center direction (θax, θay) = (0, 0). The characteristic of the boresight direction gain Gtx can be known from FIG.
図5は、人工衛星搭載機器による電波干渉を考慮した追尾受信システムの受信信号電力Prの補正に用いるアンテナゲイン変化を示す図である。図5は、衛星搭載アンテナ5の指向中心方向が或る方向(θax,θay)=(0,0)時におけるボアサイト角(θbx,θby)対アンテナゲイン変化Gti(θax,θay,θbx,θby)、つまり、或る一方向(θax,θay)の場合についての(θbx,θby)対アンテナゲインの変化Gtiを示している。Gtiは、予め全ての角度θax,θay,θbx,θbyについて求めておく。また、角度θax,θay,θbx,θbyの組み合わせに対するGtiは、実測により求めても良い、衛星搭載アンテナ5及び観測機器6(衛星搭載機器)の物理形状を入力定数にしてコンピュータシミュレーションによって求めても良い。
FIG. 5 is a diagram illustrating a change in antenna gain used for correcting the received signal power Pr of the tracking reception system in consideration of radio wave interference caused by the satellite-mounted device. FIG. 5 shows a boresight angle (θbx, θby) versus antenna gain change Gti (θax, θay, θbx, θby) when the pointing center direction of the satellite-mounted
地上アンテナ8で受信される受信信号電力Prを求める場合、上記数式(1)に従うが、まず、衛星搭載アンテナ5の指向中心方向(θax,θay)と、人工衛星1から地上アンテナ8を見たボアサイト角θbx,θbyとを与え、図4から角度θax,θayに対するアンテナゲインGtxをGtx(θax,θay,θbx,θby)を求める。
When the received signal power Pr received by the
次に、図5からアンテナゲイン変化GtiをGti(θax,θay,θbx,θby)により求める。そして、Gtx(θax,θay,θbx,θby)、とGti(θax,θay,θbx,θby)を加えたものをGtx'とする。このGtx'を上記数式(1)のGtxに代入して受信信号電力Prを求める。 Next, the antenna gain change Gti is obtained from FIG. 5 by Gti (θax, θay, θbx, θby). A value obtained by adding Gtx (θax, θay, θbx, θby) and Gti (θax, θay, θbx, θby) is defined as Gtx ′. The received signal power Pr is obtained by substituting this Gtx ′ for Gtx in the above equation (1).
図6は、人工衛星の衛星搭載機器が移動した状態の一例を示す図である。図6に示すように衛星搭載機器16の移動によって電波干渉状態が変化する場合、その衛星搭載機器16の移動方向を衛星搭載機器16の方向θex,θeyとして与え、その移動に対するアンテナゲインの変化をGti(θax,θay,θbx,θby,θex,θey)とし、数式(3)によってGtx'(θax,θay,θbx,θby,θex,θey)を求めればよい。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a state in which a satellite-mounted device of an artificial satellite has moved. As shown in FIG. 6, when the state of radio wave interference changes due to the movement of the satellite-mounted
(数3)
Gtx'(θax,θay,θbx,θby,θex,θey)
=Gtx(θax,θay,θbx,θby)
+Gti(θax,θay,θbx,θby,θex,θey) ・・・(3)
(Equation 3)
Gtx ′ (θax, θay, θbx, θby, θex, θey)
= Gtx (θax, θay, θbx, θby)
+ Gti (θax, θay, θbx, θby, θex, θey) (3)
図7は、衛星搭載アンテナのビーム方向と人工衛星搭載機器との電波干渉を説明する図である。上記の説明では、衛星搭載アンテナ5の指向中心方向の角度θax,θayと人工衛星1から地上アンテナ8を見たボアサイト角θbx,θbyとでGtxを表現したが、衛星搭載アンテナ5のビーム方向と地上アンテナ8とは、図7に示す関係にあるので、GtxとGtiのそれぞれを地上アンテナの仰角(Elevation:El)、方位角(Azimuth:Az)で表現し、Gtx(Az,El)とGti(Az,El)のように表現してもよい。また、地上アンテナ8の方向は、X−Y方式などで表現してもよい。なお、人工衛星1から地上アンテナ8を見たボアサイト角θbx,θbyは、人工衛星1の運用者から提供されるオービットエフェメリスを使用して軌道予測演算を行うことにより人工衛星1の位置を求め、その結果と地上アンテナ8の位置とから求める。
FIG. 7 is a diagram for explaining the radio wave interference between the beam direction of the satellite-mounted antenna and the satellite-mounted device. In the above description, Gtx is expressed by the angles θax, θay in the direction of the directional center of the satellite-mounted
また、上記数式(1)及び(2)では、衛星搭載アンテナ5がボアサイト方向θax,θayに対して可変できる場合や、衛星搭載機器16が角度θex,θey方向に移動できる場合について示したが、衛星搭載アンテナ5が特定方向に固定されている場合や、衛星搭載機器16が特定方向に固定されている場合には、上記数式(1)及び(2)の中から角度θax,θay,θex,θeyを除いてもよい。
Further, in the above formulas (1) and (2), the case where the satellite-mounted
(復調部の構成)
次に、上記した方法に基づいて受信信号電力Prの補正を行う復調部の構成について説明する。図8は、地上局の受信機の復調部の構成を示すブロック図である。復調部14は、受信信号及びcosωtの搬送波が入力される乗算器141と、乗算器141による乗算結果に対して帯域制限を行うLPF(ローパスフィルタ)142と、LPF142からのアナログ信号をディジタル信号に変換するA/D(アナログ/ディジタル)変換器143と、衛星搭載アンテナ5の角度θax,θax,θbx,θbxに起因して生じる周波数特性の変動を補正するディジタルフィルタ(補正回路)144と、ディジタルフィルタ144からの信号をディジタルからアナログに変換するD/A(ディジタル/アナログ)変換器145と、D/A変換器145からの信号の帯域を制限した復号信号αを出力するLPF146と、受信信号及び−sinωtの搬送波が入力される乗算器147と、乗算器147による乗算結果に対して帯域制限を行うLPF148と、LPF148からのアナログ信号をディジタル信号に変換するA/D変換器149と、上記角度θax,θax,θbx,θbxに起因して生じる周波数特性の変動を補正するディジタルフィルタ(補正回路)150と、ディジタルフィルタ150からの信号をディジタルからアナログに変換するD/A変換器151と、D/A変換器151からの信号の帯域を制限すると共に復号信号βを出力するLPF152と、角度定数(θax,θax,θbx,θbx)に基づいてディジタルフィルタ144,150のフィルタ定数を変更するフィルタ定数設定テーブル153とを備えている。
(Configuration of demodulator)
Next, the configuration of the demodulation unit that corrects the received signal power Pr based on the above-described method will be described. FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the demodulation unit of the receiver of the ground station. The
フィルタ定数設定テーブル153は、DSP(Digital Signal Processor)、FPGA(Field Programmable Gate Array)コンピュータソフトウェア等を用いて構築することができる。 The filter constant setting table 153 can be constructed using DSP (Digital Signal Processor), FPGA (Field Programmable Gate Array) computer software, or the like.
図8において、ディジタルフィルタ144、D/A変換器145、LPF146からなる組み合わせ、及びディジタルフィルタ150、D/A変換器151、LPF152からなる組み合わせのそれぞれは、DFU(Digital Filter Unit:ディジタルフィルタユニット)を構成している。
In FIG. 8, each of the combination comprising the
(ディジタルフィルタの構成)
図9は、ディジタルフィルタの詳細を示すブロック図である。ディジタルフィルタ144,150は、例えばFIR(Finite Impulse Response)型やIIR(Infinite Impulse Response)型のフィルタであると共に同一の構成である。従って、ここではディジタルフィルタ144の構成について説明する。ディジタルフィルタ144は、A/D変換部143からの信号を順次遅延するように直列接続されたn個の遅延器17−1〜17−nと、入力信号又は遅延信号とフィルタ定数設定テーブル153からのパラメータh0〜hnとを乗算するn個の乗算器18−1〜18−nと、乗算器18−1〜18−nの乗算結果を加算するn個の加算器19−1〜19−nとを備えている。
(Configuration of digital filter)
FIG. 9 is a block diagram showing details of the digital filter. The
表2は、フィルタ定数設定テーブル153のテーブル内容の一例を示す。このフィルタ定数設定テーブル153は、衛星搭載アンテナ5の或る角度θax,θax,θbx,θbxにおけるパラメータh0〜hnを示している。
Table 2 shows an example of the table contents of the filter constant setting table 153. This filter constant setting table 153 shows parameters h 0 to h n at certain angles θax, θax, θbx, θbx of the satellite mounted
乗算器18−1は入力信号とフィルタ定数設定テーブル153からのパラメータh0とを乗算し、乗算器18−2〜18−nは、遅延器17−2〜17−nの1つの出力信号とパラメータh1〜hn(以下、単にhとも言う)とを乗算する。加算器19−1〜19−nは、乗算器18−n側から乗算器18−1に向けて乗算器18−1〜18−nの出力信号を順次加算するように接続されている。 The multiplier 18 -1 multiplies the parameters h 0 from the input signal and the filter constant setting table 153, multiplier 18 -2 ~ 18 -n includes one output signal of the delay circuit 17 -2 to 17 -n The parameters h 1 to h n (hereinafter also simply referred to as h) are multiplied. Adder 19 -1 ~ 19 -n are connected to sequentially add the multiplier 18 -1 ~ 18 -n output signal to the multiplier 18 -1 by the multiplier 18 -n side.
ディジタルフィルタ144,150の特性は、フィルタ定数設定テーブル153からのパラメータhによって可変できるようになっている。パラメータhは、衛星搭載アンテナ5の指向中心方向θax,θay及び人工衛星1から地上アンテナ8を見たボアサイト角θbx,θbyに対応している。フィルタ定数設定テーブル153は、衛星搭載機器が干渉していない状況下で計測される占有帯域の周波数スペクトラムを基準として、衛星搭載アンテナ5の角度θax,θay,θbx,θbyが変化した場合に発生する占有帯域の周波数スペクトラム変化を打ち消すように増幅又は減衰するようにディジタルフィルタ144,150の特性を逐次変化させることによって、衛星搭載アンテナ5の角度θax,θay,θbx,θbyが変化した場合でも、復調部14に入力される占有帯域の周波数スペクトラムが変化しないようにする。
The characteristics of the
表3は、ディジタルフィルタ144,150の特性を逐次変化させるテーブルの一例を示す。表3の様に、FIRフィルタの定数を時刻と共に用意しておき、受信時刻に相当するフィルタ定数をディジタルフィルタ144,150に逐次ロードする。
Table 3 shows an example of a table for sequentially changing the characteristics of the
表4は、フィルタ定数設定テーブル153に設定されている定数(Gti)の内容例を示す。フィルタ定数設定テーブル153は、時刻を基準にしてディジタルフィルタ144,150のパラメータh0〜hnをディジタルフィルタ144,150のそれぞれへロードするものである。表3に示す例は、或る角度定数(θax,θay,θbx,θby)におけるn個の定数(h0〜hn)を示している。実際に使用するフィルタ定数設定テーブル153は、角度θax,θay,θbx,θbyの全ての組み合わせについてパラメータh0〜hnが定められている。
Table 4 shows an example of the contents of constants (Gti) set in the filter constant setting table 153. The filter constant setting table 153 loads the parameters h 0 to h n of the
(復調部の動作)
次に、図8及び図9を参照して復調部14の動作を説明する。ダウンコンバータ13からの信号は、cosωtを搬送波とする乗算器141及び−sinωtを搬送波とする乗算器147のそれぞれに入力されることにより位相検波が行われる。位相検波された2つの信号はLPF142,148によって帯域制限された後、ディジタルフィルタ144,150に入力される。
(Operation of demodulator)
Next, the operation of the
ディジタルフィルタ144,150では、LPF142,148の出力信号に対して「たたみ込み演算」が行われる。図9に示す遅延器17−1〜17−nでは現在の入力と過去の入力が求められ、これらの信号に対し、乗算器18−1〜18−nはフィルタ定数設定テーブル153からの係数h0〜hnを掛けることにより、加算器19−1からフィルタ出力を得る。
In the
フィルタ定数設定テーブル153は、角度θax,θay,θbx,θbyにおける定数を生成し、この定数に基づいてディジタルフィルタ144,150のフィルタ定数を変更し、図2の[A]のような理想の周波数帯域スペクトラムトラムが得られるようにディジタルフィルタ144,150のフィルタ特性を補正する。ディジタルフィルタ144,150の出力信号は、D/A変換部145,151によってディジタル信号からアナログ信号に変換され、更にLPF146,152を通すことにより復号信号α,βが取り出される。
The filter constant setting table 153 generates constants at the angles θax, θay, θbx, and θby, and changes the filter constants of the
(第1の実施の形態の効果)
第1の実施の形態によれば、復調部14にディジタルフィルタ144,150を設け、フィルタ定数設定テーブル153からのパラメータhに基づいてディジタルフィルタ144,150の周波数特性を変更して受信信号電力Prのスペクトラムを補正できるようにしたため、信号強度の変化の影響を受けることなく人工衛星1を追尾することができる。
(Effects of the first embodiment)
According to the first embodiment, the
[第2の実施の形態]
図10は、本発明の第2の実施の形態に係る地上局の受信機の構成を示すブロック図である。図8に示す第1の実施の形態がDFU15を復調部14に設けていたのに対し、本実施の形態はダウンコンバータ13にDFU15を接続し、このDFU15と復調部14を含む受信部20との間に受信フィルタ154を接続したものである。なお、受信部20は、図8からDFU15を除いた構成になる。また、受信部20はアナログによる構成であってもよい。この場合、受信部20の前段にD/A変換器を設ける。
[Second Embodiment]
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a receiver of the ground station according to the second embodiment of the present invention. In contrast to the first embodiment shown in FIG. 8 in which the
本実施の形態のDFU15は、受信信号の占有帯域内のレベルを図2の(c)の理想のスペクトラムと同等になるように補正する。この第2の実施の形態により得られる効果は、第1の実施の形態と同様である。
The
[第3の実施の形態]
図11は、本発明の第3の実施の形態に係る地上局の受信機の構成を示すブロック図である。本実施の形態は、図10に示す第2の実施の形態において、受信フィルタ154とDFU15とを入れ換えたものである。この第3の実施の形態により得られる効果は、第1の実施の形態と同様である。
[Third Embodiment]
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a receiver of the ground station according to the third embodiment of the present invention. In the present embodiment, the
[第4の実施の形態]
図12は、本発明の第4の実施の形態に係る地上局の受信機及びその変形例を示し、(a)は第4の実施の形態を示すブロック図、(b)は(a)の変形例を示すブロック図である。本実施の形態は、図10に示す第2の実施の形態において、複数のDFU(DFU15A〜15C)を補正回路として用い、このDFU15A〜15Cと受信フィルタ154との間にスイッチ21を設けた構成にしたものである。スイッチ21は、図示しない制御部によって切り替え制御される。DFU15A〜15Cは各入力部が並列接続され、3つの出力部はスイッチ21によって1つが選択されて受信フィルタ154に印加される。この場合、DFU15A〜15Cのディジタルフィルタ144のパラメータhは異なる値の固定値とする。なお、図12の(a)において、DFU15A〜15Cはアナログフィルタであってもよい。
[Fourth Embodiment]
FIG. 12 shows a receiver of a ground station and a modification thereof according to the fourth embodiment of the present invention, (a) is a block diagram showing the fourth embodiment, and (b) is a block diagram of (a). It is a block diagram which shows a modification. In this embodiment, in the second embodiment shown in FIG. 10, a plurality of DFUs (
スイッチ21を制御する制御部は、復調された信号に基づいてDFU15A〜15Cの中で最もビットエラーが少なかったものを検出し、スイッチ21を動作させてDFU15A〜15Cのうちの1つを選択する。ビットエラーが最も少ないものを選択する方法として、制御部により、送信データに含まれるリードソロモン符号を復号する際にエラーを判断する、ターボ符号を復号する際にエラーを判断する等の方法がある。
The control unit that controls the
[第4の実施の形態の変形例]
図12の(b)に示す受信機9の構成は、同図の(a)に示す構成において、DFU15Aにフィルタ154A及び受信部20Aを直列接続し、DFU15Bにフィルタ154B及び受信部20Bを直列接続し、DFU15Cにフィルタ154C及び受信部20Cを直列接続したものである。受信部20A〜20CはPSKディジタル方式により構成されている。なお、図12の(b)において、DFU15A〜15Cはアナログフィルタであってもよい。
[Modification of Fourth Embodiment]
The configuration of the receiver 9 shown in FIG. 12B is the same as the configuration shown in FIG. 12A. The
この構成においては、DFU15A〜DFU15Cの各々の出力に応じて受信部20A〜20Cが動作するが、DFU15A〜DFU15Cは相互に設定値が異なっているため、受信部20A〜20Cが共に同一構成及び同一仕様であっても、受信部20A〜20Cで得られるビットエラーは異なる。そこで、受信部20A〜20Cの中で最もビットエラーが少なかったものを図示しない制御部により選択する。
In this configuration, the receiving
(第4の実施の形態及びその変形例の効果)
第4の実施の形態及びその変形例によれば、第1の実施の形態と同様の効果が得られると共に、衛星搭載アンテナ5の角度θax,θay,θbx,θbyが変化したときでも復調器14に入力される占有帯域の周波数スペクトラムの変化がそれほど大きくない場合に対応でき、これによりフィルタ定数設定テーブル153を不要にすることができる。
(Effect of 4th Embodiment and its modification)
According to the fourth embodiment and its modification, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and the
また、人工衛星1が高速で通信を行う地球観測衛星であった場合、現在入手可能な最高速のデバイスを使用しても、図8に示す第1の実施の形態の構成では高速化は難しいが、第4の実施の形態の構成によれば容易に通信の高速化を達成することができる。
Further, when the
[第5の実施の形態]
図13は、本発明の第5の実施の形態に係る地上局の受信機の構成を示すブロック図である。本実施の形態は、第1の実施の形態の図8において、A/D変換器143とフィルタ定数設定テーブル153との間にA/D変換器143の出力信号に対してFFT(Fast Fourier Transform:高速フーリエ変換)処理を行うFFT部155を設けたものである。図13においては、復号信号α側の構成のみを示しているが、復号信号β側も同様の構成であり、A/D変換器149とフィルタ定数設定テーブル153との間にFFT部155と同構成のFFT部が設けられる。ここでは、復号信号α側の構成及び動作について説明し、復号信号β側についての説明は省略する。
[Fifth Embodiment]
FIG. 13: is a block diagram which shows the structure of the receiver of the ground station based on the 5th Embodiment of this invention. In this embodiment, in FIG. 8 of the first embodiment, an FFT (Fast Fourier Transform) is performed on the output signal of the A /
本実施の形態においては、ディジタルフィルタ144は、図9に示した構成を有すると共に占有帯域の電力エネルギースペクトル分布を一定にするためのフィルタ特性が複数設定される。その一例が図14及び図15である。図14及び図15は、占有帯域の電力エネルギースペクトル分布を一定にするためのフィルタ特性を示している。図14及び図15において、横軸はFFTによって求められたスペクトラムの正規化周波数を示し、縦軸は正規化振幅を示している。
In the present embodiment,
ディジタルフィルタ144のフィルタ特性は、Fil.#1(図14の(a))、Fil.#2(図14の(b))、Fil.#3(図15の(a))、Fil.#4(図15の(b))の4種が用意されている。図14の(a)に示すNf1,Nf2,Nf3,・・・Nfnは、或る周波数に対する振幅である。ここでは、フィルタ特性を4種としたが、実際には、より多くのフィルタを用意する。Fil.#1〜Fil.#4の特性は、表1に示すフィルタ定数(h0-hn)の値を変化させることによって達成される。
The filter characteristic of the
次に、図13に示す受信機9の動作について説明する。入力である受信信号は、LPF142及びA/D変換器143でディジタル化された後、この信号はFFT部155によって占有帯域の電力エネルギースペクトラム(スペクトラム分布)が求められる。フィルタ定数設定テーブル153は、FFT部155による電力エネルギースペクトラムと理想の通信状況下で計測される占有帯域の周波数スペクトラムとの差を0にするためのディジタルフィルタ144の定数を求め、この定数をディジタルフィルタ144に付与する。なお、ディジタルフィルタ144が動作する範囲又はディジタルフィルタ144の定数を制限するため、角度定数(θax,θay,θbx,θby)をフィルタ定数設定テーブル153に付与している。
Next, the operation of the receiver 9 shown in FIG. 13 will be described. The received signal that is an input is digitized by the
ディジタルフィルタ144は、図14及び図15に示すFil.#1〜Fil.#4の全てについて下記の数式4に示す定数を用いて電力エネルギースペクトラム(Prmse)を求める。ディジタルフィルタ144は、4つのPrmseのうち、Prmseが最も小さい値になった値をディジタルフィルタ144のパラメータhとして採用する。なお、数式4において、nはスペクトラムの数、Ofは受信又はFFT等によって得られたスペクトラム、Sfは標準とするスペクトラムである。
The
以上により、ディジタルフィルタ144は占有帯域の電力エネルギースペクトラム分布を常に一定に保つように動作する。ディジタルフィルタ144の出力信号はD/A変換器145によってディジタルからアナログの信号に変換され、更にLPF146によって帯域制限された信号が出力信号となる。
As described above, the
なお、第5の実施の形態において、ディジタルフィルタ144のパラメータの動作範囲を制限する必要がない場合、角度定数(θax,θay,θbx,θby)を用いずにフィルタ定数設定テーブル153から上記したパラメータをディジタルフィルタ144へ出力する構成であってもよい。
In the fifth embodiment, when it is not necessary to limit the operation range of the parameters of the
(第5の実施の形態の効果)
第5の実施の形態によれば、受信信号に対してディジタルフィルタ144により図2の(c)に示す[B]のような特性のスペクトラムを[A]のような特性のスペクトラムに補正することができるため、人工衛星1の衛星搭載アンテナ5のビーム指向中心方向が変化し或いは複雑な形状の観測機器6が人工衛星1に搭載された場合でも、衛星搭載アンテナ5の位置関係に起因する信号干渉等の発生を防止することができる。
(Effect of 5th Embodiment)
According to the fifth embodiment, the
(人工衛星側における周波数特性の補正)
次に、衛星搭載アンテナ5のビーム指向中心方向が変化した場合、人工衛星1と地上アンテナ8との間に人工衛星1に搭載されている観測機器6の一部が電波干渉を生じた場合等に対する対策、具体的には、図2の(b)に示す[B]のような特性のスペクトラムを[A]のような特性のスペクトラムに補正する人工衛星1側の実施の形態について説明する。
(Correction of frequency characteristics on the satellite side)
Next, when the beam pointing center direction of the satellite-mounted
[第6の実施の形態]
図16は、本発明の第6の実施の形態に係る人工衛星の送信機の構成を示すブロック図である。本実施の形態は、上記した課題の(3)を解決するものであり、電波の干渉により衛星搭載アンテナ5の周波数に対するゲインが変化することに起因するビットエラーを低減できるように周波数特性の変動を補正する補正回路(後記するDFU23)及びフィルタ定数設定テーブル153を人工衛星1の送信機4に設けたものである。
[Sixth Embodiment]
FIG. 16: is a block diagram which shows the structure of the transmitter of the artificial satellite based on the 6th Embodiment of this invention. The present embodiment solves the above problem (3), and changes in frequency characteristics so as to reduce bit errors caused by a change in the gain with respect to the frequency of the satellite-mounted
(人工衛星の送信機の構成)
変調部10は、ベースバンド信号をパラレル信号に変換するS/P(シリアル/パラレル)変換部101と、S/P変換部101の出力信号からPSK信号を得るデータ変換部102,103と、データ変換部102からの信号と搬送信号cosωtとを乗算する乗算器104と、データ変換部103からの信号と搬送信号−sinωtとを乗算する乗算器105と、乗算器104,105によるそれぞれの乗算結果を加算する加算器106と、加算器106の出力信号に対して帯域制限を行う送信フィルタ22と、送信フィルタ22に接続されたDFU(補正回路)23と、DFU23に接続された上記アップコンバータ11と、アップコンバータ11に接続された上記送信部12と、DFU23に角度定数を供与する上記したフィルタ定数設定テーブル153とを備えている。なお、DFU23は、図8に示したDFU15と同様の構成を有している。
(Configuration of satellite transmitter)
The
(人工衛星の送信機の動作)
“1”,“0”の2値により構成されたベースバンド信号(入力信号)は、S/P変換部101によってパラレル信号に変換される。このパラレル信号は、データ変換部102,103によってグレイ符号化及びレベル変換(+1,−1の信号にする処理)が行われ、変調信号が生成される。この変調信号は、乗算器104,105によって搬送信号に乗算されることにより、PSK信号が生成される。このPSK信号は送信フィルタ22を通してDFU23に入力される。
(Operation of satellite transmitter)
A baseband signal (input signal) composed of binary values “1” and “0” is converted into a parallel signal by the S /
本実施の形態におけるフィルタ定数設定テーブル153は、電波干渉が発生しない状況下で計測される占有帯域の周波数スペクトラムを基準として、衛星搭載アンテナ5の角度θax,θay,θbx,θbyが変化した場合に発生する占有帯域の周波数スペクトラムの変化を打ち消すべく、アップコンバータ11における信号が増幅又は減衰されるようにDFU23内のディジタルフィルタの特性を逐次変化させる。これにより、地上で受信される受信機9の占有帯域の周波数スペクトラムの変化を防止することができる。DFU23で処理された変調信号はアップコンバータ11に入力され、所望の周波数に変換された後、送信部12で電力増幅されて衛星搭載アンテナ5に給電される。
The filter constant setting table 153 in the present embodiment is obtained when the angles θax, θay, θbx, and θby of the satellite-mounted
(第6の実施の形態の効果)
第6の実施の形態によれば、変調部10とアップコンバータ11との間にDFU23を設け、衛星搭載アンテナ5の角度が変化した場合に発生する占有帯域の周波数スペクトラムの変化を打ち消すようにしたので、衛星搭載アンテナ5の周波数に対するゲインが変化することに起因して地上局2の受信機9に生じるビットエラーを低減することができる。
(Effect of 6th Embodiment)
According to the sixth embodiment, the
[第7の実施の形態]
図17は、本発明の第7の実施の形態に係る人工衛星の送信機の構成を示すブロック図である。本実施の形態は、図16に示す第6の実施の形態において、送信フィルタ22とDFU23を入れ換えたものであり、その他の構成は第6の実施の形態と同様である。この第7の実施の形態によれば、第6の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
[Seventh Embodiment]
FIG. 17 is a block diagram showing the configuration of the artificial satellite transmitter according to the seventh embodiment of the present invention. This embodiment is obtained by replacing the
[第8の実施の形態]
図18は、本発明の第8の実施の形態に係る人工衛星の送信機の構成を示すブロック図である。本実施の形態は、図17に示す第7の実施の形態において、送信フィルタ22の機能をDFU23に持たせて送信フィルタ22を除去できるようにしたものであり、その他の構成は第7の実施の形態と同様である。この第8の実施の形態によれば、第6の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
[Eighth Embodiment]
FIG. 18 is a block diagram showing a configuration of the artificial satellite transmitter according to the eighth embodiment of the present invention. In this embodiment, in the seventh embodiment shown in FIG. 17, the function of the
[第9の実施の形態]
(送信機の構成)
図19は、本発明の第9の実施の形態に係る人工衛星の送信機の構成を示すブロック図である。本実施の形態は、第5の実施の形態における図13の地上局2の受信機9の構成を人工衛星1の送信機4に適用したものであり、図13の構成からFFT部155を除去した構成になっている。人工衛星1においては、送信前の信号のスペクトラム分布が分かっていることから、FFT部155でスペクトラムを計測する必要がない。このため、本実施の形態ではFFT部155を設けていない。但し、FFT部155が設けてあっても、不都合は生じない。
[Ninth Embodiment]
(Configuration of transmitter)
FIG. 19 is a block diagram showing the configuration of the artificial satellite transmitter according to the ninth embodiment of the present invention. In this embodiment, the configuration of the receiver 9 of the
(送信機の動作)
図19の送信機4においては、例えば図16に示す変調部10からの送信信号に対し、LPF142及びA/D変換器143でディジタル化した後、ディジタルフィルタ144に印加される。ディジタルフィルタ144は、角度定数(θax,θay,θbx,θby)に基づいて動作するフィルタ定数設定テーブル153によりフィルタ定数が変更される。これにより、ディジタルフィルタ144は占有帯域の電力エネルギースペクトラム分布を常に一定に保つように動作し、その出力信号はD/A変換器145によってディジタルからアナログの信号に変換され、更にLPF146によって帯域制限された信号がアップコンバータ11に印加される。
(Transmitter operation)
In the
(第9の実施の形態の効果)
第9の実施の形態によれば、人工衛星1側でディジタルフィルタ144により送信信号に対して図2の(b)に示す[B]のような特性のスペクトラムを[A]のような特性のスペクトラムに補正することができるため、人工衛星1の衛星搭載アンテナ5のビーム指向中心方向が変化し或いは複雑な形状の観測機器6が人工衛星1に搭載された場合でも、衛星搭載アンテナ5の位置関係に起因する信号干渉等の発生を防止することができる。
(Effect of 9th Embodiment)
According to the ninth embodiment, a spectrum having a characteristic such as [B] shown in FIG. 2B with respect to a transmission signal by the
[他の実施の形態]
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々な変形が可能である。例えば、人工衛星搭載機器による電波干渉に対して3つの解決方法を示したが、実際に応用する場合は、3つの内の2つ、望ましくは3つの方法を同時に採用するのが効果的で、実現も容易である。
[Other embodiments]
The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from or changing the technical idea of the present invention. For example, three solutions for radio wave interference caused by satellite-mounted equipment have been shown, but in actual application, it is effective to adopt two of the three, preferably three, simultaneously. Realization is also easy.
1 人工衛星
2 地上局
3 受信機
4 送信機
5 衛星搭載アンテナ
6 観測機器
7 制御部
8 地上アンテナ
9 受信機
10 変調部
11 アップコンバータ
12 送信部
13 ダウンコンバータ
14 復調部
15 DFU(ディジタルフィルタユニット)
15A DFU
15B DFU
15C DFU
16 衛星搭載機器
17−1〜17−n 遅延器
18−1〜18−n 乗算器
19−1〜19−n 加算器
20 受信部
20A 受信部
20B 受信部
20C 受信部
21 スイッチ
22 送信フィルタ
23 DFU
100 衛星通信システム
101 S/P変換部
102 データ変換部
103 データ変換部
104 乗算器
105 乗算器
106 加算器
141 乗算器
142 LPF(ローパスフィルタ)
143 A/D変換器
144 ディジタルフィルタ
145 D/A変換器
147 乗算器
148 LPF
149 A/D変換器
150 ディジタルフィルタ
151 D/A変換器
152 LPF
153 フィルタ定数設定テーブル
154 受信フィルタ
154A 受信フィルタ
154B 受信フィルタ
154C 受信フィルタ
155 FFT部
200 地球
DESCRIPTION OF
15A DFU
15B DFU
15C DFU
16 Satellite mounted
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Satellite communication system 101 S /
143 A /
149 A /
153 Filter constant setting table 154
Claims (12)
前記人工衛星に搭載の衛星搭載アンテナからの電波の放射領域に前記人工衛星に搭載された搭載機器が介在することにより前記地上局における受信強度が変化した場合でも前記地上局で受信された受信信号電力の占有周波数帯域の周波数特性が均一になるように前記地上局の受信信号又は前記人工衛星の送信信号を補正する補正回路が、前記地上局及び前記人工衛星の少なくとも一方に設けられていることを特徴とする衛星通信システム。 In a satellite communication system that performs communication between an artificial satellite orbiting the earth and a ground station installed on the earth,
The received signal received by the ground station even when the reception intensity at the ground station changes due to the installation of the equipment mounted on the artificial satellite in the radiation area of the radio wave from the satellite mounted antenna mounted on the artificial satellite A correction circuit for correcting the reception signal of the ground station or the transmission signal of the artificial satellite so that the frequency characteristics of the occupied frequency band of power are uniform is provided in at least one of the ground station and the artificial satellite. A satellite communication system.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009102952A JP5283184B2 (en) | 2009-04-21 | 2009-04-21 | Satellite communication system and frequency characteristic correction method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009102952A JP5283184B2 (en) | 2009-04-21 | 2009-04-21 | Satellite communication system and frequency characteristic correction method thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010258507A JP2010258507A (en) | 2010-11-11 |
JP5283184B2 true JP5283184B2 (en) | 2013-09-04 |
Family
ID=43318989
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009102952A Active JP5283184B2 (en) | 2009-04-21 | 2009-04-21 | Satellite communication system and frequency characteristic correction method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5283184B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11742936B2 (en) | 2018-12-27 | 2023-08-29 | Infostellar Inc. | Information processing device, information processing method, and program |
JP6775649B1 (en) | 2019-07-26 | 2020-10-28 | 株式会社インフォステラ | Information processing equipment, information processing methods, programs |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10160776A (en) * | 1996-11-26 | 1998-06-19 | Jisedai Eisei Tsushin Hoso Syst Kenkyusho:Kk | Method for measuring radiation pattern of antenna mounted on satellite |
JPH118581A (en) * | 1997-06-16 | 1999-01-12 | Mitsubishi Electric Corp | Inter-satellite communication equipment |
US6438354B2 (en) * | 1998-12-23 | 2002-08-20 | Hughes Electronics Corporation | Reconfigurable satellite and antenna coverage communications backup capabilities |
JP2001196993A (en) * | 2000-01-12 | 2001-07-19 | Mitsubishi Electric Corp | Communication system for observation satellite |
JP2001285157A (en) * | 2000-03-29 | 2001-10-12 | Mitsubishi Electric Corp | Demodulator |
JP2005269384A (en) * | 2004-03-19 | 2005-09-29 | Mitsubishi Electric Corp | Antenna apparatus to be mounted on nongeosynchronous satellite |
-
2009
- 2009-04-21 JP JP2009102952A patent/JP5283184B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2010258507A (en) | 2010-11-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10779243B2 (en) | Wireless communication with interference mitigation | |
CN110412620B (en) | Anti-interference antenna signal processing device | |
US11444688B2 (en) | Wireless communication with interference mitigation | |
CA2731124C (en) | A phased array antenna and a method of operating a phased array antenna | |
EP2117132B1 (en) | Method and system for communicating via a spatial multilink repeater | |
CN107431530A (en) | Improve the EPFD coverings of NGSO satellites | |
US20100123618A1 (en) | Closed loop phase control between distant points | |
CN107431529A (en) | Satellite beams back-off | |
US9923585B2 (en) | Interference cancellation in microwave backhaul systems | |
Chiba et al. | Digital beam forming (DBF) antenna system for mobile communications | |
US10910710B2 (en) | Methods and systems for distortion redirection in phased arrays | |
JP5283184B2 (en) | Satellite communication system and frequency characteristic correction method thereof | |
US20240204811A1 (en) | Wireless communication with interference mitigation | |
WO2011082484A1 (en) | Active interference cancellation system and method | |
US20170054210A1 (en) | Interference suppression for array-based communications | |
WO2019208434A1 (en) | Tracking receiver, antenna device, and tracking method | |
CN113572541B (en) | High-reliability testing method for wireless signals of satellite data transmission system | |
Saito et al. | 300 Mbps Downlink Communications from 50kg Class Small Satellites | |
JP7285553B2 (en) | Communication device, communication method, and program | |
CN112311426B (en) | Two-dimensional simulation multi-beam receiving array system | |
Series | An interference reduction technique by adaptive-array earth station antennas for sharing between the fixed-satellite service and fixed/mobile services | |
JP2007036521A (en) | Receiver, transmitter and automobile |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120402 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130515 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130521 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130523 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5283184 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |