JP5794066B2

JP5794066B2 - 衛星通信システム及び通信装置

Info

Publication number: JP5794066B2
Application number: JP2011201876A
Authority: JP
Inventors: 輝孝谷口
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-09-15
Filing date: 2011-09-15
Publication date: 2015-10-14
Anticipated expiration: 2031-09-15
Also published as: JP2013065927A

Description

本発明は、妨害波に対処する衛星通信システム及び通信装置に関するものである。

衛星通信システムにおいては、従来から多元接続方式として、妨害波などに対する耐干渉性、秘話性に優れているＣＤＭＡ方式を採用している。また、天候による減衰、衛星覆域の特性、他のシステムからの干渉等により、通信状態が常に変動する要素をもっている。そのため、天候による減衰が最大、他のシステムからの干渉が最大、衛星覆域の最悪条件（覆域の端）が全て重なった最悪条件下での端末側の送信出力を規定している。出力が上記のように規定されるため、通信時の妨害等への対処として、スペクトル拡散方式（ＳＳ：ＳｐｒｅｓｄＳｐｅｃｔｒｕｍ）方式、つまり通信信号を本来よりも広い帯域に拡散して通信する方式を使用している。スペクトル拡散方式としては、直接拡散（ＤＳ：ＤｉｒｅｃｔＳｅｑｕｅｎｃｅ）方式及び周波数ホッピング（ＦＨ：ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＨｏｐｐｉｎｇ）方式を使用し、耐妨害性を向上している。

しかしながら、直生拡散（ＤＳ）方式を利用した場合、妨害波は逆拡散されることによりノイズとなるが、電力が大きい妨害波の場合、通信自体への影響を受ける。また、周波数ホッピング（ＦＨ）方式においても妨害を受けた周波数の信号は再生できないため、データの欠損が発生する。どちらの方式も妨害波の影響を少なくすることはできるが、除去することは出来ない。

また、衛星通信システムでは、通信をカバーするエリアが広いため、妨害波を出している妨害者を特定するのは難しい。また、衛星本体においては、チャネライザを使用したノッチングやフェーズドアレイアンテナを使用したヌリング等の技術を利用することにより、妨害波が出ている周波数の削除や、妨害者がいるポイントへのビーム照射を停止する等の機能が実現できるが、妨害波を検出及び妨害者を特定するために、検出するためのシステムが必要となる。妨害周波数については、衛星中継器の監視システム（衛星運用において一般的に利用されている）により検出することができるようになるが、同一ビームエリア内でしか監視できないため、マルチビーム等の複数のエリアに分かれる場合は、各ビーム毎に監視機能が必要となるとともに、可動ビーム等においては、ビームの可動に合わせて監視システムを移動させる必要があり、現実的ではない。

特許文献１では、一定レベルの拡散信号とこの拡散信号のレベルより高い一定比率に制限されたパイロット信号を同時に送信して、この拡散信号を受信するときに、パイロット信号のレベルから算出した拡散信号のレベルより高いレベルの狭帯域妨害波を除去するスペクトル拡散通信装置を提案している。この結果、拡散信号のピークレベルより高いレベルの狭帯域妨害波を除去することができるものの、拡散信号のレベルを周波数帯に関係無く一定にすることは困難であった。また、通信装置に限定されており、衛星通信システムに関する妨害波除去については考慮していないという問題が有った。

特許文献２では、従来のＤＳ及びＦＨの両スペクトル拡散方式の特徴を組み合わせたＤＳ−ＣＤＭＡ通信システムの送信装置が、拡散率単位で周期性を有する第１の位相回転系列を用いて入力変調信号を拡散する第１の拡散手段と、周波数軸上で一定の周波数幅で変化する第２の位相回転系列を用いて第１の拡散手段からの入力を拡散する第２の拡散手段を備えることにより、通信波の周波数帯域上での振幅特性をフラットにできる送信装置と、この通信波を逆拡散し復調する受信装置を提案している。

特開平１０−１０７６８３号公報（第１−１４頁、第１図）特開２０１０−２０６５３７号公報（第１−２２頁、第１図）

直生拡散（ＤＳ）方式を利用した場合、妨害波の電力が大きいと、通信自体への影響を受ける。周波数ホッピング（ＦＨ）方式においても妨害された周波数帯の信号は再生できないため、データの欠損が発生するという問題点があった。

この発明は前述の問題点を解決するためになされたものであり、例えば特許文献２に示すような、通信波の周波数帯域上での電力レベル特性がフラットであるＤＳ−ＣＤＭＡ方式を採用し、受信時に通信周波数帯域の電力レベルを検出できることを利用して、妨害波の周波数帯域を検出し削除する。送信時にも妨害周波数帯域を削除した後に、通信することにより、妨害波の影響を取り除く衛星通信システムを得ることを目的とする。

この発明による衛星通信システムは、管制局を有し、衛星を経由し通信装置間で通信を行う衛星通信システムであって、受信側の通信装置は、受信した通信信号の各周波数毎の電力レベルを算出し、前記電力レベルが所要電力レベル以上である場合にその周波数を妨害波と判断して妨害周波数帯域を検出し、その妨害周波数帯域の情報を衛星を経由せず管制局に送信し、前記管制局は、前記妨害周波数帯域の情報を前記衛星に送信し、前記衛星は、前記妨害周波数帯域の情報を用い、ノッチング処理により送信側の通信装置から受けた通信信号から前記妨害周波数帯域の信号を削除し、前記受信側の通信装置へ送信するようにした。

本発明によれば、周波数帯域上での電力レベル特性がフラットであるＤＳ−ＣＤＭＡ方式が有する受信電力レベルを検出する機能を用いて、受信処理部への入力から妨害波周波数帯域を削除することにより、受信時の妨害波の影響を削除することができる。また、従来のＤＳ又はＦＨ方式では、妨害波の影響を軽減することはできるが、軽減できる能力範囲（拡散利得等）を超えると回線品質の劣化及び回線断等の状況が発生するところであるが、当該ＤＳ−ＣＤＭＡ方式の機能を使った妨害波検出にて検出した妨害周波数帯の情報を、送信側と共有することにより、通信時に拡散する帯域から妨害周波数帯域を取り除き拡散することにより、妨害波の影響を取り除くことができる。

この発明の実施の形態１に係る衛星通信システムの耐妨害処理の概要説明図である。この発明の実施の形態１に係る衛星通信システムの説明図である。この発明の実施の形態１に係る通信局の通信装置の構成を示す機能ブロック図である。この発明の実施の形態１に係る耐妨害処理の制御シーケンスである。この発明の実施の形態２に係る衛星通信システムの説明図である。この発明の実施の形態２に係る耐妨害処理の制御シーケンスである。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る衛星通信システムの耐妨害処理の概要説明図、図２は、衛星通信システムの説明図である。図１において、１はスペクトル拡散した通信波スペクトル、２は妨害波スペクトル、３は通信波の検出した電力レベル、４は妨害波の検出した電力レベル、５は妨害波を除去した通信波スペクトル、６は復号した通信波スペクトルである。図２において、８は通信信号１２を送信する通信局Ａの通信装置、９は通信衛星７を介して通信信号１２を受信する通信局Ｂの通信装置である。

通信局Ｂの通信装置９は、通信局Ａの通信装置８からの通信信号１２を通信衛星７を介して受信すると、受信信号の周波数毎に電力レベルを検出する。検出した電力レベルを、本来通信に必要な電力レベルと比較し、妨害波であるのか判断を実施する。妨害波と判断された帯域は、復調部２１入力の前に削除した後に、復調部２１に入力することにより、復調部２１では妨害波を削除した状態で復調処理でき、正常に受信できる。

図３は、通信局Ｂの通信装置９を示す機能ブロック図である。図において、１５は空中線、１６は受信機、１７は送信機、１８は変復調部である。この変復調部１８は、演算部１９、処理部２０、変調部２１、復調部２２を備えている。２３は端末である。

図４には、通信局Ｂの通信装置９における耐妨害処理の制御シーケンスを示す。図において、通信局Ｂの通信装置９は通信相手の通信局Ａの通信装置８から伝送される信号を空中線１５を介して受信する。演算部１９は、受信した信号の周波数毎の電力レベルを検出し（ステップＳ１０１）、処理部２０へ送る（ステップＳ１０２）。検出した電力レベルを処理部２０は、通信レベルかどうかの判断を行ない（ステップＳ１１１）、妨害波の周波数帯を検出し（ステップＳ１１２）演算部１９へ送る（ステップＳ１１３）。演算部１９は、その判断結果から妨害と判断された妨害周波数帯を削除する（ステップＳ１０３）。妨害周波数帯が削除された受信信号を逆拡散することにより復調部２２にて復調処理する。（ステップＳ１０４、ステップＳ１３１）。この復調した信号を、端末２３へ送る（ステップＳ１３２）。

また、妨害周波数帯の情報を処理部２０から変調部２１が受け取り、妨害周波数帯の情報１３を通信相手である通信局Ａの通信装置８へ、送信機１７、空中線１５を介して送信する（ステップＳ１２１）。送信局Ａの通信装置８においては、妨害周波数帯を避けた周波数帯にて拡散する処理へ変更した後に送信することにより、妨害波の影響を削除できる。

以上のように、本実施の形態によれば、受信局の演算部、処理部において、通信波の周波数帯域上での電力レベル特性がフラットであるＤＳ−ＣＤＭＡ方式を利用して妨害波の有無を判断し、妨害周波数帯域を削除した後に復調することにより、受信時の妨害波の影響を削除することができる。また、当該ＤＳ−ＣＤＭＡ方式を利用して検出した妨害周波数帯域の情報を、送信側と共有することにより、通信時に拡散する帯域から妨害周波数帯域を取り除き拡散することにより、妨害波の影響を衛星通信システムから取り除くことができるという効果を奏する。

実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について図５を用いて説明する。この形態は、実施の形態１の衛星通信システムに管制局１０を追加したものである。

図５において、通信局Ａの通信装置８からの送信信号を受信した通信局Ｂの通信装置９にて、受信帯域について電力レベルを検出する。検出した電力レベルから、本来通信に必要な電力レベルと比較し、妨害波等の影響を受けている妨害周波数帯域を検出する。
その検出した妨害周波数帯域の情報１３を送信局Ａの通信装置８及び、管制局１０へ送信する。管制局１０は通信衛星７へ、妨害周波数帯域の情報１３を含む衛星管制信号１１を送信し、この信号を受信した通信衛星７は妨害周波数帯域をチャネライザ等でノッチング処理することにより妨害周波数帯域を削除した後に通信局Ｂの通信装置９へ送信し、中継する。また、通信局Ａの通信装置８及び通信局Ｂの通信装置９の間では、妨害周波数帯域を除いた範囲で拡散する処理へ変更することにより、妨害の影響を削除できる。

図５には、本実施の形態２に係る通信局Ｂの通信装置９、管制局１０、及び衛星局７における耐妨害処理の制御シーケンスを示す。図に示すステップＳ１０１からステップＳ１３２は、実施の形態１と同様である。図において、通信局Ｂの通信装置９は、妨害周波数帯域の情報１３を管制局１０へ送信する（ステップＳ６０１）。管制局１０は、妨害周波数帯域の情報１３を受信すると、通信衛星７へ、妨害周波数帯域の情報１３を含む衛星管制信号１１を送信する（ステップＳ６０２）。この衛星管制信号信号１１を受信した通信衛星７は妨害周波数帯域をチャネライザ等でノッチング処理することにより通信信号１２から妨害周波数帯域を削除した後に、信号を通信局Ｂの通信装置９へ送信し、中継する。これと同時に制御応答を管制局１０へ返す（ステップＳ６０３）。管制局１０は制御応答を受け取ると、通信局Ｂの通信装置９へ、ノッチング帯域を通知する。（ステップＳ６０４）

この結果、衛星通信システム全体としては、衛星通信機器以外に必要となる監視システム及び妨害者を検出するシステム等の大規模なシステムが無くても、妨害波を受けている周波数帯域を検出し、衛星本体の機能（チャネライザ）と連携することにより、妨害の影響を取り除くことができる。また、監視システムを利用しにくい可動ビーム運用等においても衛星の監視及び耐妨害への処置が可能となるという効果を奏する。

１通信波のスペクトル
２妨害波のスペクトル
３通信波の検出した電力レベル
４妨害波の検出した電力レベル
５妨害波を除去した通信波のスペクトル
６復号した通信波のスペクトル
７通信衛星
８通信局Ａの通信装置
９通信局Ｂの通信装置
１０管制局
１１衛星管制信号
１２通信信号
１３妨害周波数帯域の情報
１５空中線
１６受信機
１７送信機
１８変復調部
１９演算部
２０処理部
２１変調部
２２復調部
２３端末

Claims

管制局を有し、衛星を経由し通信装置間で通信を行う衛星通信システムであって、
受信側の通信装置は、受信した通信信号の各周波数毎の電力レベルを算出し、前記電力レベルが所要電力レベル以上である場合にその周波数を妨害波と判断して妨害周波数帯域を検出し、その妨害周波数帯域の情報を衛星を経由せず管制局に送信し、
前記管制局は、前記妨害周波数帯域の情報を前記衛星に送信し、
前記衛星は、前記妨害周波数帯域の情報を用い、ノッチング処理により送信側の通信装置から受けた通信信号から前記妨害周波数帯域の信号を削除し、前記受信側の通信装置へ送信する
ことを特徴とする衛星通信システム。
前記衛星は、ノッチング帯域の情報を前記管制局に送信し、
前記管制局は、前記ノッチング帯域の情報を衛星を経由せず前記受信側の通信装置へ送信する
ことを特徴とする請求項１に記載の衛星通信システム。
前記受信側の通信装置は、前記妨害周波数帯域の情報を衛星を経由せず送信側の通信装置へ送信し、
前記送信側の通信装置は、前記妨害周波数帯域の情報を用い、前記妨害周波数帯域を除いた範囲の通信信号を送信する
ことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の衛星通信システム。
請求項１〜３の衛星通信システムは、周波数帯域上での電力レベル特性がフラットであるＤＳ−ＣＤＭＡ方式の周波数拡散通信を行うものであって、
前記送信側の通信装置は、前記ＤＳ−ＣＤＭＡ方式に基づいて拡散処理を行い、
前記受信側の通信装置は、前記妨害周波数帯の信号を削除した後の信号に前記ＤＳ−ＣＤＭＡ方式に基づいて逆拡散処理を行う
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の衛星通信システム。
管制局を有し、衛星を経由し通信装置間で周波数帯域上での電力レベル特性がフラットであるＤＳ−ＣＤＭＡ方式の周波数拡散通信を行う衛星通信システムの通信装置であって、
前記衛星からの通信信号を受信する受信機と、
受信した通信信号の各周波数毎の電力レベルを前記ＤＳ−ＣＤＭＡ方式を利用して算出する演算部と、
前記電力レベルが所要電力レベル以上である場合にその周波数を妨害波と判断して、妨害周波数帯域を検出する処理部と、
前記妨害周波数帯域の情報を、前記衛星が通信信号から前記妨害周波数帯域の信号を削除するノッチング処理に供するために、前記衛星を経由せず前記管制局に送出する送信機と
を備えたことを特徴とする通信装置。