JP5345151B2 - 遠隔通信衛星の通信チャネルフィルタリング - Google Patents

Description

本発明は、遠隔通信衛星のアップリンク及びダウンリンク信号電波（ビーム）の複数の通信チャネルのフィルタリングに関する。

遠隔通信衛星における共通の問題点は、ある周波数において、強い干渉信号が１つ以上の通信チャネルを占有するということである。これは、例えば、機器をオンしたまま監視していない他の通信者や不適切な方向を指したアンテナに起因する。この干渉信号は、衛星によって自動的に増幅されて、使用に適さない通信チャネルを生じさせる。それによって、権限の無いユーザが人工衛星のブロードキャスト機能を許可無く使用することさえもできてしまう。

国際公開第２００６／０４３１１５号（特許文献１）は、アップリンク及びダウンリンク信号電波間のチャネルルーティングに柔軟性をもたせるコスト効率の良いアナログメカニズムを開示している。上記メカニズムでは、さまざまなマイクロ波帯域からの全アップリンクチャネルは、第１ ＩＦに変換される。ダウンリンク信号電波での送信のために、選択した複数のチャネルを互いにグループ化するよう、選択した複数のチャネルのフィルタリング及び第２ ＩＦへの変換が、アジャイルフィルタを用いて行われる。

アジャイルフィルタは、既知の技術であり、例えば、米国特許第４２６２３６１号（特許文献２）や国際公開第２００６／０８５１１６号（特許文献３）にその記載がある。アジャイルフィルタは、中央周波数の観点からと帯域幅の観点からとの両方で帯域通過縁の位置を調整するためのメカニズムを用いて、可変帯域通過機能又は帯域消去機能を提供する。そのようなメカニズムは、フィルタ縁との関連で所望の量で入力信号の位置を調整するために、入力信号及び可変周波数局部発振器信号を受信するための一連のミクサを備える。

国際公開第２００６／０４３１１５号パンフレット 米国特許第４２６２３６１号明細書 国際公開第２００６／０８５１１６号パンフレット

本発明の目的は、遠隔通信衛星用のフィルタリングメカニズムを提供することにある。上記フィルタリングメカニズムは、通信周波数の干渉信号を遮断する

本発明の概念は、遠隔通信衛星の通信チャネルを多数のアナログフィルタにルーティングするためのアナログ配列を提供することにある。アナログフィルタは、１つ以上の通信チャネル中の干渉信号を検出し、次いで、検出した干渉信号を遮断するように帯域消去動作を行う。

本発明は、遠隔通信衛星のチャネルフィルタリング方法の第１態様を提供する。上記方法は、アップリンク信号のうちの少なくとも１つのチャネルを、該チャネルよりも狭い帯域幅を有した第１アナログアジャイルフィルタを用いて、所定帯域幅に分割して監視し、１つのチャネル内の各チャネル域に干渉信号が存在するか否かを判断する段階と、調整可能な帯域消去機能を有した第２アナログフィルタ手段を提供する段階と、上記干渉信号を遮断するように、上記第２アナログフィルタ手段を設定する段階とを有する。

好ましくは、干渉の影響を受けないチャネル部分を退避するために、上記方法は、上記アップリンク信号に対して、第１及び第２信号経路を提供する段階と、上記アップリンク信号のチャネルを上記第１信号経路中の別個のラインへと逆多重化する段階と、上記第２信号経路で上記帯域消去機能を実行する段階と、上記１つのチャネルのフィルタ後残存部分を上記第１信号経路に提供する段階と、切換動作によって、上記１つのチャネルの逆多重化バージョンを上記フィルタ後残存部分に置き換える段階とを有する。

第２態様において、本発明は、遠隔通信衛星用のチャネルフィルタリング装置を提供する。上記装置は、アップリンク信号のうちの少なくとも１つの通信チャネルを監視し、干渉信号の検出を行う監視手段と、上記監視手段に応答して、上記干渉信号を遮断するための調整可能な帯域消去機能の提供を行う第２アナログフィルタ手段とを具備する。上記監視手段は、１つのチャネルを所定帯域幅に分割する、該１つのチャネルよりも狭い帯域幅を有した第１アナログアジャイルフィルタ手段と、各チャネル域に干渉信号が存在するか否かの判断を行う判断手段とを具備する。

好適な実施形態において、上記第１アナログアジャイルフィルタは、通信チャネル内の１つの音声チャネルをカバーする程度の比較的狭い帯域、例えば、１００ＫＨｚから１ＭＨｚまでの帯域を有する。アジャイルフィルタ帯域幅の中心周波数は、対象となるマイクロ波帯域内の全通信チャネルに通して定まる。各域において、フィルタの帯域内の信号出力が決定される。干渉信号を含むそれらのチャネルに、（遠隔計測リンクを介して地上局が行う）評価がなされ、１つ以上の追加的なアナログアジャイルフィルタが、干渉を受けたチャネルに位置するように調整され、適切な減衰量、例えば、２０ｄＢで帯域消去機能を提供する。

多くの場合、遠隔通信衛星のアジャイルフィルタは、可変帯域通過フィルタ機能を提供するが、追加的なアナログフィルタは、特に、フィルタの下側周波数縁が低域通過フィルタ機能を提供し、かつ高域周波数縁が高域通過フィルタ機能を提供するような帯域消去機能を提供するように構成されてよい。変形実施例として、アジャイルフィルタは、通常、帯域通過フィルタとして構成されているので、そのような帯域通過フィルタ２つが、並列信号経路に提供されてもよい。このとき、第１帯域通過フィルタは、帯域消去機能の下縁を定義するように設定され、かつ第２フィルタは、帯域消去機能の上縁を定義するように設定される。

本発明で用いられるアジャイルフィルタは、さまざまな機能を有し、それらの機能を実行するために異なる構造となってよい。例えば、上記第１アジャイルフィルタは、固定の帯域幅を有し、中央周波数が可変であってよい。第２アナログフィルタ機能は、一方のフィルタ縁だけが調整可能なアジャイルフィルタであってよい。本発明によれば、アナログアジャイルフィルタは、フィルタ帯域幅の一縁を定義するための第１フィルタと、入力信号の周波数を第１フィルタ縁に対する第１所定量で変換するための第１ミクサと、上記第１ミクサに第１局部発振器周波数を提供するための局部発振器手段とを具備することが分かる。

当技術分野には、さまざまな方式のアジャイルフィルタが存在するが、特許文献２に記載されたような、ある特定の方式のアジャイルフィルタが使用されてもよい。

本発明の概念を表した概略図である。 本発明の第１実施形態の概略的な構成図である。 本発明の第２実施形態の概略的な構成図である。

これより、添付の図面を参照して、本発明の好適な実施形態について記載する。

以下に記載の好適な実施形態は、１２〜１８ＧＨｚのＫｕバンドにおいて、約５０ＭＨｚ幅の通信チャネルを用いて、ＦＳＳモードで動作する通信衛星を想定している。各通信チャネルは、それぞれが１００ＫＨｚ代の帯域幅を有した音声チャネルに再分割されるか、又は、より広い帯域幅を有した映像チャネルに再分割される。場合によっては、１つのチャネルが全帯域幅を占有する。しかしながら、本発明は、ＤＢＳモードで動作する衛星や任意のマイクロ波帯域にも適用できる。

本発明の概念が図１に示されている。図では、１つの５４ＭＨｚチャネルが、６つの別個のサブチャネル１〜６に分割されている。干渉信号１０は、周波数範囲７〜１６ＭＨｚのチャネルとして示されており、２つのサブチャネル２，３を妨害している。帯域消去機能１２は、干渉波を除去するようにチャネルに適用される。これによって、帯域消去１２の両側に、２つのより狭いチャネル１４，１６が生じる。以下に記載されるように、これら２つのより狭いチャネルは、その後、合成され、１つのダウンリンクチャネルとして再利用される。

図１及び図２を参照すると、アップリンク信号用の主信号経路２０と、アップリンク信号用の干渉除去（ＩＲ）経路２２とが示されている。主信号経路２０は、低雑音増幅器２４と、アップリンク信号を分割するためのハイブリッド２６と、アップリンク信号を１４ＧＨｚから６ＧＨｚにダウンコンバートするダウンコンバータ２８と、アップリンク信号のチャネルを別個のライン３２に逆多重化するＤＥＭＵＸ ３０とを具備する。ライン３２には、三端子スイッチ３４一式が接続されている。ＩＲ経路２２は、ハイブリッド２６からアップリンク信号を受信する。ＩＲ経路２２は、アップリンク周波数を適切なＩＦ周波数に変換するためのアジャイルダウンコンバータ４０を具備する。アジャイルダウンコンバータ４０は、異なるマイクロ波周波数帯域の処理が行われる場合に使用される。ダウンコンバータ４０とアジャイルフィルタバンク４４とに適用される２つの基準発振器４２と同様に、冗長性を提供するために２つのダウンコンバータ４０が使用される。スイッチ４６及びハイブリッド４８は、３つのユニット４０，４２，４４に信号をルーティングするために使用される。

フィルタバンク４４は、４つの別個のアジャイルフィルタ５０１〜５０４からなる。フィルタ５０１は、冗長性を提供する。フィルタ５０２，５０３は、帯域除去機能１２（図１参照）を提供するために使用される。フィルタ５０４は、チャネルを監視するために使用される。各フィルタは、特許文献２に記載されたような構造であってよい。スイッチ５２，５４は、フィルタバンクを通過するアップリンク信号を切り換えるとともに、ハイブリッド５６と共に、フィルタの出力をスイッチ３２に接続する。電気的制御ユニット５８は、参照符号６０部分のフィルタ出力を検出して、図２の回路の動作と地上局遠隔計測リンク６２とを制御する。

回路の動作において、フィルタ５０４は、Ｋｕバンドの所要部分を系統的に分割する１ＭＨｚの狭帯域チャネル構成を使用することによって、監視を行う。各域において、この狭帯域内の総出力が参照符号６０部分で検出され、制御ユニット５８によって、リンク６２を介して地上局に報告される。図１でのように、チャネル内のある周波数に干渉波が含まれると判断した場合、地上局は、フィルタ５０２，５０３の設定用コマンドを、リンク６２を介して制御ユニット５８に送信する。図１のように、フィルタ５０２の上側フィルタ縁は、サブチャネル１４の上側周波数縁を定義し、かつ、フィルタ５０３の下側フィルタ縁は、サブチャネル１６の下縁を定義する。これは、各フィルタ内の周波数変換技術を用いて、既知の手法で実行される。フィルタの設定が終了すると、２つのより狭いチャネル１４，１６がハイブリッド５６で合成され、スイッチバンク３２のうちの適切なスイッチを作動させて、ＤＥＭＵＸ ３０からの対応するチャネル出力が合成信号に置き換えられる。

動作時、フィルタ５０４は、アップリンク信号を継続して監視し、干渉状況に変化がみられるか否かを判断する。制御ユニット５８は、適切な段階で、帯域消去動作及びチャネル修復機能を調整する。

これより、図３に示された本願発明の第２実施形態を参照する。図３において、図１に記載の構成要素と同一の要素は、同一の参照符号で示される。図３では、ダウンコンバータ２８において、入力信号の１４ＧＨｚから１２ＧＨｚへのダウンコンバートが行なわれる。この高ＩＦは、アジャイルダウンコンバージョンを必要としないので、ＩＲセクション２２を簡略化する。ハイブリッド２６からのアップリンク信号は、フィルタバンク４４に与えられる。バンク４４は、３つのアジャイルフィルタ５０５，５０６，５０７からなり、これらの入力及び出力は、スイッチ５２，５４によって制御される。フィルタ５０５は、冗長性のために提供される。フィルタ５０６は、帯域消去機能を提供する。フィルタ５０７は、監視機能を提供する。各フィルタは、積分型発振器を具備する。ＤＥＭＵＸ ３０の出力は、スイッチ３５，７０を介して、フィルタバンク４４の入力に接続される。フィルタ５０４，５０５の出力は、スイッチ７２を介して、４つのスイッチからなるスイッチバンク３５に接続される。

この実施形態では、フィルタ５０６は、特に、帯域消去フィルタとして構成されている。さらに、フィルタ５０６は、２つの別個の帯域消去フィルタであってよい。２つの帯域消去フィルタは、広帯域消去が要求されるか又は狭帯域消去が要求されるかに応じて、信号経路へ選択的に切り換えられる。

回路の動作において、フィルタ５０７は、Ｋｕバンドの所要位置を系統的に分割する１ＭＨｚの狭帯域チャネル構成を用いることによって、監視動作を実行する。各域において、この狭帯域の総出力が参照符号６０部分で検出され、制御ユニット５８によって、リンク６２を介して地上局に報告される。図１でのように、チャネル内のある周波数に干渉波が含まれると判断したとき、地上局は、フィルタ５０６の設定用コマンドを、リンク６２を介して制御ユニット５８に送信し、干渉周波数部分に帯域消去機能を提供する。さらに、影響を受けたチャネルは、スイッチ３５，７０によってフィルタ５０６の入力へと切り換えられる。干渉を受けた部分の両側の２つの狭いチャネルを表すフィルタ５０６の出力は、スイッチ７２，３５によって出力ライン３２へと切り換えられる。

したがって、この構成は、簡略化された図２の構成を表す。

アジャイルフィルタの具体的な構造について、これらのフィルタは、例えば、引用文献２及び引用文献３に記載されたような既知の構造を有するが、図２及び図３で使用された特定のフィルタは、それらが意図する特定の機能を単独で実行するものと想定する。故に、フィルタ５０４，５０７は、可変中央周波数を有するが、固定された帯域幅で要求を満たすこともできる。フィルタ５０２，５０３は、可変の高域通過／低域通過フィルタ縁だけを有してもよい。

図３の回路の変形例において、帯域消去フィルタ５０６に利用可能な特性の数が限られることが想定される場合、アジャイルフィルタは、固定値の帯域消去フィルタ一式に置き換えられ、各フィルタは、想定される複数の特性のうちの１つを有する。

２０ 主信号経路
２２ 干渉除去（ＩＲ）経路
２４ 低雑音増幅器
２６，４８，５６ ハイブリッド
２８ ダウンコンバータ
３０ ＤＥＭＵＸ
３２ ライン
３４，３５，４６，５２，５４，７０，７２ スイッチ（バンク）
４０ アジャイルダウンコンバータ
４２ 基準発振器
４４ フィルタバンク
５８ 制御ユニット
６２ 地上局遠隔計測リンク
５０１，５０２，５０３，５０４，５０５，５０６，５０７ アジャイルフィルタ

Claims (9)

1. 遠隔通信衛星のチャネルフィルタリング方法であって、
   アップリンク信号のうちの少なくとも１つのチャネルを、該チャネルよりも狭い帯域幅を有した第１アナログアジャイルフィルタを用いて、所定帯域幅に分割して監視し、１つのチャネル内の各チャネル域に干渉信号が存在するか否かを判断する段階と、
   調整可能な帯域消去機能を有した第２アナログフィルタ手段を提供する段階と、
   前記干渉信号を遮断するように、前記第２アナログフィルタ手段を設定する段階と
   を有することを特徴とする方法。
2. 前記アップリンク信号に対して、第１及び第２信号経路を提供する段階と、
   前記アップリンク信号のチャネルを前記第１信号経路中の別個のラインへと逆多重化する段階と、
   前記第２信号経路で前記帯域消去機能を実行する段階と、
   前記１つのチャネルのフィルタ後残存部分を前記第１信号経路に提供する段階と、
   切換動作によって、前記１つのチャネルの逆多重化バージョンを前記フィルタ後残存部分に置き換える段階と
   を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 遠隔通信衛星用のチャネルフィルタリング装置であって、
   アップリンク信号のうちの少なくとも１つの通信チャネルを監視し、干渉信号の検出を行う監視手段と、
   前記監視手段に応答して、前記干渉信号を遮断するための調整可能な帯域消去機能の提供を行う第２アナログフィルタ手段と
   を具備し、
   前記監視手段は、
   １つのチャネルを所定帯域幅に分割する、該１つのチャネルよりも狭い帯域幅を有した第１アナログアジャイルフィルタ手段と、
   前記１つのチャネル内の各チャネル域に干渉信号が存在するか否かの判断を行う判断手段と
   を具備することを特徴とするチャネルフィルタリング装置。
4. 前記監視手段が、各チャネルの信号出力の監視を行う信号出力監視手段を具備することを特徴とする請求項３に記載のチャネルフィルタリング装置。
5. 前記アップリンク信号のための第１及び第２信号経路をさらに具備し、
   前記第１信号経路は、前記アップリンク信号のチャネルを前記第１信号経路中の別個のラインへ逆多重化する逆多重化手段を具備し、
   前記第２信号経路は、
   前記帯域消去機能を実行するとともに、前記１つのチャネルのフィルタ後残存部分を前記第１信号経路に提供する前記第２アナログフィルタ手段と、
   前記第１信号経路で、前記１つのチャネルの逆多重化バージョンを前記フィルタ後残存部分に置き換える切換手段と
   を具備することを特徴とする請求項３又は４に記載のチャネルフィルタリング装置。
6. 前記第２アナログフィルタ手段が、
   干渉信号の両側に対応した高域通過機能及び低域通過機能を提供する２つのアナログアジャイルフィルタと、
   ２つのフィルタの出力を合成する合成手段と
   からなることを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１項に記載のチャネルフィルタリング装置。
7. 前記第２アナログフィルタ手段が、帯域消去機能を提供するアナログアジャイルフィルタであることを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１項に記載のチャネルフィルタリング装置。
8. 前記第２アナログフィルタ手段が、異なる帯域消去特性を有した帯域消去フィルタ一式からなることを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１項に記載のチャネルフィルタリング装置。
9. 前記判断手段が、地上局への遠隔計測リンクを具備することを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１項に記載のチャネルフィルタリング装置。