JP6008103B2 - Short message communication terminal - Google Patents

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この発明は、双方向通信に好適な衛星通信アクセス方式に関するものである。   The present invention relates to a satellite communication access system suitable for bidirectional communication.

準天頂衛星などの非静止衛星を介して、複数の端末装置がCDMA(Code Division Multiple Access、符号分割多元接続方式)を用いて基地局にアクセスする衛星通信アクセス方式が従来からよく知られている。また、CDMAを行うための拡散符号系列として直交符号を用いる技術についても従来からよく知られている。   Conventionally, a satellite communication access method in which a plurality of terminal devices access a base station using CDMA (Code Division Multiple Access) via a non-geostationary satellite such as a quasi-zenith satellite is well known. . Further, a technique using an orthogonal code as a spreading code sequence for performing CDMA is also well known.

例えば、非特許文献1には、符号分割多元接続(CDMA)を行うための拡散符号系列として直交ゴールド符号系列について述べられており、発生された直交ゴールド符号系列は、互いにシフト0で直交していることが記述されている。   For example, Non-Patent Document 1 describes an orthogonal Gold code sequence as a spreading code sequence for code division multiple access (CDMA), and the generated orthogonal Gold code sequences are orthogonal to each other with a shift of 0. It is described that.

また、特開2002−57613公報(特許文献1)には、従来の衛星通信アクセス方式が開示されている。この特開2002−57613に開示された衛星通信アクセス方式は、各端末側で、GPSにより一定周期の基準同期信号を発生させ、前記周期の中でデータを送信するタイミングをランダムに選択することにより、複数の端末からの同時データ通信を防止する技術である。   Japanese Patent Laid-Open No. 2002-57613 (Patent Document 1) discloses a conventional satellite communication access system. According to the satellite communication access method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-57613, each terminal generates a reference synchronization signal having a fixed period by GPS, and randomly selects a timing for transmitting data in the period. This is a technique for preventing simultaneous data communication from a plurality of terminals.

さらに、特開2004−289717公報(特許文献2)に開示された従来の衛星通信アクセス方式は、基地局が、所定の遅延時間情報を各端末装置宛に通知し、次に、各端末装置が、それぞれの送信データを同一の拡散符号で拡散し、さらに、前記遅延時間情報に基づいて個別に遅延時間を調整した拡散後の送信データを、規定のスロット内に配置して送信する。   Furthermore, in the conventional satellite communication access method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-289717 (Patent Document 2), the base station notifies predetermined delay time information to each terminal device, and then each terminal device The transmission data is spread with the same spreading code, and the spread transmission data whose delay time is individually adjusted based on the delay time information is arranged and transmitted in a prescribed slot.

また、特開2006−253799公報(特許文献3)には、準天頂衛星などの非静止衛星を介して、親局と子局と間で双方向の衛星通信を行う場合に、非静止衛星の移動によって発生する搬送波のドップラー周波数偏移を、非静止衛星の軌道情報と子局の位置情報に基づいて周波数補償する技術が開示されている。   Japanese Patent Laid-Open No. 2006-253799 (Patent Document 3) describes a non-stationary satellite when performing bidirectional satellite communication between a master station and a slave station via a non-stationary satellite such as a quasi-zenith satellite. A technique is disclosed in which a Doppler frequency shift of a carrier wave generated by movement is compensated based on orbit information of a non-geostationary satellite and position information of a slave station.

非特許文献2には、準天頂衛星を用いた双方向通信システムに関する基礎検討が開示され、準天頂衛星やGPS(Global Positioning System)衛星を利用して、安否情報などの極めて短いメッセージを衛星(準天頂衛星)経由で送信することが想定される旨の記載がある。また、GPS信号を用いて搬送波周波数偏差を補償することやGPS信号を用いて伝搬遅延差を補償することも開示されている。   Non-Patent Document 2 discloses a basic study on a two-way communication system using a quasi-zenith satellite, and uses a quasi-zenith satellite or a GPS (Global Positioning System) satellite to send an extremely short message such as safety information to a satellite ( There is a statement that it is assumed to be transmitted via the Quasi-Zenith Satellite). Further, it is also disclosed that a carrier wave frequency deviation is compensated using a GPS signal and a propagation delay difference is compensated using a GPS signal.

特開2002−57613公報JP 2002-57613 A 特開2004−289717公報JP 2004-289717 A 特開2006−253799公報JP 2006-253799 A

羽渕裕真著 「M系列を基に構成される系列とその通信への応用」 電子情報通信学会 基礎・境界ソサイエティ、Fundamentals Review、Vol.3 No.1、2009年7月、P.32−42Hiromasa Hana, “Series Constructed Based on M Series and Its Application to Communication” The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers Fundamental / Boundary Society, Fundamentals Review, Vol. 3 No. 1, July 2009, p. 32-42 亀田卓、末松憲治、山形文啓、小熊博、高木直、坪内和夫共著 「準天頂衛星を用いたロケーション・ショートメッセージ双方向通システムのための無線アクセス方式の基礎検討」 電子情報通信学会 信学技報 2012年5月、P.35−40Taku Kameda, Kenji Suematsu, Fumihiro Yamagata, Hiroshi Oguma, Nao Takagi, Kazuo Tsubouchi "Fundamental study of wireless access method for location and short message bidirectional communication system using quasi-zenith satellite" IEICE Technical Report May 2012 35-40

非特許文献1には、符号分割多元接続(CDMA)を行うための拡散符号系列としての直交ゴールド符号系列は、互いにシフト0で直交していることが記述されている。したがって、準天頂衛星などの非静止衛星を介して、複数の端末装置が直交符号による符号分割多元接続(CDMA)を用いて基地局にアクセスする場合、非静止衛星上で各端末装置から送信された直交符号を直交させるためには、非静止衛星上で各端末装置から送信されたCDMA信号の直交符号を同期させる必要がある。   Non-Patent Document 1 describes that orthogonal Gold code sequences as spreading code sequences for code division multiple access (CDMA) are orthogonal to each other with a shift of 0. Therefore, when a plurality of terminal devices access a base station using code division multiple access (CDMA) using orthogonal codes via a non-stationary satellite such as a quasi-zenith satellite, they are transmitted from each terminal device on the non-stationary satellite. In order to make the orthogonal codes orthogonal, it is necessary to synchronize the orthogonal codes of the CDMA signals transmitted from the terminal devices on the non-geostationary satellite.

しかしながら、従来の非特許文献1および特許文献1〜3には、非静止衛星上で各端末装置から送信された直交符号を同期させる手段については記述されていないという課題がある。また、従来の非特許文献2には、非静止衛星上で各端末装置から送信された直交符号を同期させる具体的な手段には言及していないという課題がある。   However, the conventional Non-Patent Document 1 and Patent Documents 1 to 3 have a problem that means for synchronizing orthogonal codes transmitted from each terminal device on a non-geostationary satellite is not described. Further, the conventional non-patent document 2 has a problem that it does not mention a specific means for synchronizing orthogonal codes transmitted from each terminal device on a non-geostationary satellite.

この発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、複数の端末装置が直交符号によるCDMAを用いて基地局にアクセスする場合に非静止衛星上で各端末装置から送信されたCDMA信号の直交符号が同期したショートメッセージ通信端末を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and is transmitted from each terminal apparatus on a non-stationary satellite when a plurality of terminal apparatuses access a base station using CDMA based on orthogonal codes. orthogonal codes of CDMA signals and to obtain a tio over preparative message communication terminal synchronized.

請求項の発明に係るショートメッセージ通信端末は、衛星とアクセスする複数のショートメッセージ通信端末の一つであって、前記衛星に中継され、基地局から送信されるフォワードリンク信号を受信する受信部と、直交符号を生成する直交符号発生部と、外部から所定の時間精度を取得する情報取得部と、この情報取得部が取得した時間情報を基準とし、所定の時間精度よりも長い1チップ長から成るチップクロックを生成し、このチップクロックを前記直交符号発生部による直交符号の生成タイミングの基準とする送信タイミング発生部と、前記受信部が受信した前記フォワードリンク信号に応じて、ショートメッセージを含む送信信号を生成する送信信号発生部と、前記直交符号発生部が生成した直交符号により前記送信信号発生部が生成した前記送信信号を拡散してCDMA信号を生成するCDMA拡散部と、前記CDMA信号を前記衛星へ送信するときに、前記ショートメッセージ通信端末と前記衛星との距離により生じる遅延を補正する遅延処理部と、搬送波を生成する搬送波発生部と、この搬送波発生部が生成した搬送波を用いて、前記遅延処理部による補正後の前記CDMA信号を変調する変調部と、前記変調部により変調された前記CDMA信号をリターンリンク信号として前記衛星に送信する送信部とを有し、前記時間情報から、前記直交符号発生部による直交符号の生成タイミングを前記複数のショートメッセージ通信端末間で同期するものである。 A short message communication terminal according to the invention of claim 1 is one of a plurality of short message communication terminals accessing a satellite, and receives a forward link signal relayed to the satellite and transmitted from a base station And an orthogonal code generator for generating orthogonal codes, an information acquisition unit for acquiring a predetermined time accuracy from the outside, and a one-chip length longer than the predetermined time accuracy based on the time information acquired by the information acquisition unit A chip clock consisting of: a transmission timing generator using the chip clock as a reference for the generation timing of the orthogonal code by the orthogonal code generator; and a short message according to the forward link signal received by the receiver. A transmission signal generation unit that generates a transmission signal including the transmission signal generation unit, and an orthogonal code generated by the orthogonal code generation unit. A CDMA spreading unit that spreads the generated transmission signal to generate a CDMA signal; and a delay process that corrects a delay caused by a distance between the short message communication terminal and the satellite when the CDMA signal is transmitted to the satellite Unit, a carrier generation unit that generates a carrier wave, a modulation unit that modulates the CDMA signal after correction by the delay processing unit, using the carrier wave generated by the carrier generation unit, and the modulation unit modulated by the modulation unit A transmitter that transmits a CDMA signal as a return link signal to the satellite, and synchronizes the generation timing of the orthogonal code by the orthogonal code generator between the plurality of short message communication terminals based on the time information. .

請求項の発明に係るショートメッセージ通信端末は、前記衛星との相対距離の変化から前記CDMA信号のドップラー周波数偏移による周波数のずれを計算するドップラー周波数計算部有し、前記搬送波発生部は、前記ドップラー周波数計算部が計算したドップラー周波数偏移による周波数のずれを搬送波の周波数で補償するものである請求項に記載のものである。 The short message communication terminal according to the invention of claim 2 has a Doppler frequency calculation unit that calculates a frequency shift due to a Doppler frequency shift of the CDMA signal from a change in relative distance to the satellite, and the carrier wave generation unit includes: wherein is the Doppler frequency calculation portion frequency shift due to the Doppler frequency shift calculated as described in claim 1 is intended to compensate at the frequency of the carrier wave.

請求項の発明に係るショートメッセージ通信端末は、前記遅延処理部が、位置情報から前記衛星までの距離を導出し、遅延時間を計算する遅延時間計算部と、この遅延時間計算部が計算した遅延時間から、前記送信信号を補正する遅延補正部とからなる請求項又はに記載のものである。 In the short message communication terminal according to the invention of claim 3, the delay processing unit derives a distance to the satellite from the position information and calculates a delay time, and the delay time calculation unit calculates from the delay time is according to claim 1 or 2 comprising a delay correction unit for correcting the transmission signal.

請求項の発明に係るショートメッセージ通信端末は、前記送信信号発生部が、前記送信タイミング発生部が生成したチップクロックを基準としたスロットタイミングで、前記変調部により変調された前記CDMA信号を前記衛星に送信することで、前記スロットタイミングを前記複数のショートメッセージ通信端末間で同期するものである請求項のいずれか1項に記載のものである。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the short message communication terminal, wherein the transmission signal generator receives the CDMA signal modulated by the modulator at a slot timing based on a chip clock generated by the transmission timing generator. by transmitting to the satellite, those described for the slot timing in any one of claims 1, 2, 3 is to synchronize among said plurality of short message communication terminal.

請求項の発明に係るショートメッセージ通信端末は、前記送信信号発生部が、前記情報取得部が取得した時間情報を基準とし、所定の時間精度よりも長い1チップ長から成るチップクロックを生成し、このチップクロックを基準としたスロットタイミングで、前記変調部により変調された前記CDMA信号を前記衛星に送信することで、前記スロットタイミングを前記複数のショートメッセージ通信端末間で同期するものである請求項のいずれか1項に記載のものである。 In the short message communication terminal according to the invention of claim 5, the transmission signal generating unit generates a chip clock having a length of one chip longer than a predetermined time accuracy based on the time information acquired by the information acquisition unit. The slot timing is synchronized among the plurality of short message communication terminals by transmitting the CDMA signal modulated by the modulation unit to the satellite at slot timing based on the chip clock. It is a thing of any one of claim | item 1 , 2 and 3 .

以上のように、請求項に係る発明によれば、直交符号によるCDMAにおいて、符号間の相互相関による干渉の小さい衛星通信アクセス方式が提供できるので、各端末装置から基地局へ送信するCDMA信号の品質を向上させることができ、多数の通信端末が同時にアクセスしても符号間の相互相関による干渉を小さくできるので、リターンリンクの通信容量を増大させることができるショートメッセージ通信システムに好適なショートメッセージ通信端末を得ることができる。

As described above , according to the inventions according to claims 1 to 5 , in CDMA using orthogonal codes, it is possible to provide a satellite communication access method with low interference due to cross-correlation between codes, so that transmission is performed from each terminal apparatus to the base station. Suitable for a short message communication system that can increase the return link communication capacity because the quality of the CDMA signal can be improved and interference due to cross-correlation between codes can be reduced even when multiple communication terminals access simultaneously. A short message communication terminal can be obtained.

この発明の実施の形態1に係る通信システムの概略を示す概略図(この発明の実施の形態1に係るチップクロック生成方法及び直交符号生成方法を示すフローチャート)である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is the schematic (flowchart which shows the chip clock generation method and orthogonal code generation method which concern on Embodiment 1 of this invention) which shows the outline of the communication system which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る通信端末の機能ブロック図(この発明の実施の形態1に係る通信システムの概略を示す概略図)である。It is a functional block diagram of the communication terminal which concerns on Embodiment 1 of this invention (schematic diagram which shows the outline of the communication system which concerns on Embodiment 1 of this invention). この発明の実施の形態1に係る基地局の機能ブロック図及び実施の形態1に係る通信システムの概略を示す概略図)である。2 is a functional block diagram of a base station according to Embodiment 1 of the present invention and a schematic diagram showing an outline of a communication system according to Embodiment 1. FIG. この発明の実施の形態1に係る通信端末(通信システム)の処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of the communication terminal (communication system) which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る通信端末の直交符号発生部の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the orthogonal code generation part of the communication terminal which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る通信端末における位相差を考察した図である。It is the figure which considered the phase difference in the communication terminal which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る通信端末における各部の波形を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the waveform of each part in the communication terminal which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る通信端末間の直交符号開始タイミングが同期していることを示す波形図である。It is a wave form diagram which shows that the orthogonal code start timing between the communication terminals which concerns on Embodiment 1 of this invention is synchronizing. この発明の実施の形態1に係る通信端末と準天頂衛星との距離を示す図である。It is a figure which shows the distance of the communication terminal which concerns on Embodiment 1 of this invention, and a quasi-zenith satellite. この発明の実施の形態1に係る通信端末と非静止衛星との距離を示す図である。It is a figure which shows the distance of the communication terminal which concerns on Embodiment 1 of this invention, and a non-geostationary satellite. この発明の実施の形態1に係る通信端末における衛星軌道情報の処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of the satellite orbit information in the communication terminal which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る通信端末における遅延時間差τの計算処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the calculation process of delay time difference (tau) in the communication terminal which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る通信端末におけるドップラー周波数偏移の導出を示す概略図である。It is the schematic which shows derivation | leading-out of the Doppler frequency shift in the communication terminal which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る通信端末における周波数減算器及び周波数逓倍器を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the frequency subtractor and frequency multiplier in the communication terminal which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る通信端末におけるドップラー周波数偏移の補償処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the compensation process of the Doppler frequency shift in the communication terminal which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2に係る通信端末の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the communication terminal which concerns on Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2に係る通信システムの概略を示す概略図(この発明の実施の形態2に係るチップクロック生成方法を示すフローチャート)である。It is the schematic (flowchart which shows the chip clock generation method which concerns on Embodiment 2 of this invention) which shows the outline of the communication system which concerns on Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2に係る通信端末間の直交符号開始タイミングが同期していることを示す波形図である。It is a wave form diagram which shows that the orthogonal code start timing between the communication terminals which concerns on Embodiment 2 of this invention is synchronizing. この発明の実施の形態2に係る通信端末のデータバースト送信のためのパラメータ表(テーブル)を示す図である。It is a figure which shows the parameter table (table) for the data burst transmission of the communication terminal which concerns on Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2に係る通信端末における時間スロット開始タイミングの処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of the time slot start timing in the communication terminal which concerns on Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2に係る通信端末(通信システム)の処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of the communication terminal (communication system) which concerns on Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2に係る通信端末間の時間スロット開始タイミングが同期していることを示す波形図である。It is a wave form diagram which shows that the time slot start timing between the communication terminals which concerns on Embodiment 2 of this invention is synchronizing. この発明の実施の形態2に係る通信システムの基地局における時間スロット開始タイミングの処理(CDMA逆拡散部の処理)を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of the time slot start timing (process of a CDMA de-spreading part) in the base station of the communication system which concerns on Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3に係る通信端末の機能ブロック図(この発明の実施の形態1に係る通信システムの概略を示す概略図)である。It is a functional block diagram of the communication terminal which concerns on Embodiment 3 of this invention (schematic diagram which shows the outline of the communication system which concerns on Embodiment 1 of this invention). この発明の実施の形態3に係る通信端末における周波数減算器及び周波数逓倍器を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the frequency subtractor and frequency multiplier in the communication terminal which concerns on Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3に係る通信端末における移動速度計算部の処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of the movement speed calculation part in the communication terminal which concerns on Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3に係る通信端末におけるドップラー周波数偏移の補償処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the compensation process of the Doppler frequency shift in the communication terminal which concerns on Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態4に係る通信システムの概略を示す概略図である。It is the schematic which shows the outline of the communication system which concerns on Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態4に係る通信端末の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the communication terminal which concerns on Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態4に係る通信端末の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the communication terminal which concerns on Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態4に係る通信端末の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the communication terminal which concerns on Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態4に係る通信端末の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the communication terminal which concerns on Embodiment 4 of this invention.

実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1について図1乃至図15を用いて説明する。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。まず、この発明の実施の形態1に係る全体システム、通信端末、基地局を図1乃至図3により説明する。実施の形態1では、複数の通信端末が、CDMA(Code Division Multiple Access)拡散されたバースト状のデータをランダムに衛星に向けて送信する、いわゆるpure(純)ALOHA方式によるランダムアクセスを行う。
Embodiment 1 FIG.
Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to FIGS. In the drawings, the same reference numerals denote the same or corresponding parts, and detailed descriptions thereof are omitted. First, the overall system, communication terminal, and base station according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. In the first embodiment, a plurality of communication terminals perform random access by a so-called pure ALOHA system in which burst data spread by CDMA (Code Division Multiple Access) is randomly transmitted to a satellite.

図1(a)は実施の形態1に係る通信システム(ショートメッセージ通信システム)の構成を示す構成図、図1(b)は実施の形態1に係るチップクロック生成方法及び直交符号生成方法に用いるチップクロック発生部(送信タイミング発生部,情報取得部)及び直交符号発生部の機能ブロック図、図1(c)はチップクロック生成(発生)のフローチャート、図1(d)はチップクロック生成(発生)及び直交符号生成(発生)のフローチャート、図1(e)はチップクロック生成(発生)のフローチャート(S001省略)である。図2(a)は実施の形態1に係る通信端末の機能ブロック図、図2(b)は実施の形態1に係る通信システムの概略図、図3は実施の形態1に係る基地局の機能ブロック図である。   1A is a configuration diagram showing a configuration of a communication system (short message communication system) according to the first embodiment, and FIG. 1B is used for a chip clock generation method and an orthogonal code generation method according to the first embodiment. Functional block diagram of a chip clock generator (transmission timing generator, information acquisition unit) and orthogonal code generator, FIG. 1 (c) is a flowchart of chip clock generation (generation), and FIG. 1 (d) is chip clock generation (generation) ) And a flowchart of orthogonal code generation (generation), and FIG. 1E is a flowchart of chip clock generation (generation) (S001 omitted). 2A is a functional block diagram of the communication terminal according to the first embodiment, FIG. 2B is a schematic diagram of the communication system according to the first embodiment, and FIG. 3 is a function of the base station according to the first embodiment. It is a block diagram.

図1(a)において、基地局2は、フォワードリンク通信回線8により、準天頂衛星に代表される非静止衛星3を介して、通信端末1−1乃至通信端末1−3に対して、データを送信する(前記3台の通信端末は例示的に示したものであり、通信端末の台数はこれに限らない。よって、本願では、通信端末1を通信端末1−nと称する場合がある。nは正の整数)。前記データには、各通信端末に対する個別の通信データあるいは制御データが含まれるが、各通信端末に共通の制御データを含んでもよい。通信端末1−1乃至通信端末1−3は、それぞれ個別に、リターンリンク通信回線9により、非静止衛星3を介して、基地局2に対して、通信データあるいは制御データを送信する。基地局2は地上ネットワーク5を介してサービスセンター6及び衛星追跡管制センター7と接続されている。サービスセンター6は、基地局2経由で、通信端末1−1乃至通信端末1−3とメッセージを送受信して、サービスを提供する。   In FIG. 1A, the base station 2 transmits data to the communication terminals 1-1 to 1-3 via the forward link communication line 8 via the non-stationary satellite 3 represented by the quasi-zenith satellite. (The three communication terminals are exemplarily shown, and the number of communication terminals is not limited to this. Therefore, in this application, the communication terminal 1 may be referred to as a communication terminal 1-n. n is a positive integer). The data includes individual communication data or control data for each communication terminal, but may include control data common to each communication terminal. The communication terminals 1-1 to 1-3 individually transmit communication data or control data to the base station 2 via the non-stationary satellite 3 via the return link communication line 9. The base station 2 is connected to a service center 6 and a satellite tracking control center 7 via a terrestrial network 5. The service center 6 transmits and receives messages to and from the communication terminals 1-1 to 1-3 via the base station 2 to provide services.

準天頂衛星やGPS(Global Positioning System)衛星を利用して、安否情報などの極めて短いメッセージ(短メッセージ,ショートメッセージ,ロケーション・ショートメッセージともいえる、以下、ショートメッセージと称する)を衛星(準天頂衛星)経由で送信することが想定される旨の記載が、非特許文献2の「あらまし」に開示されている。したがって、ショートメッセージを用いた前記サービスの一例としては、災害時等において、被災者のユーザ端末(携帯端末)から発信された位置情報を含んだ救難メッセージ,緊急メッセージ,救難信号などを、リターンリンク信号(送信信号)として、衛星回線によりサービスセンターへ伝送するとともに、サービスセンターにおいては、受信したショートメッセージに対し、同じく衛星回線により、そのユーザ端末に返信メッセージを送信するサービスが考えられる。なお、本願に係る発明では、準天頂衛星がGPS衛星の機能を有しているものでもよい。   Using a quasi-zenith satellite or a GPS (Global Positioning System) satellite, an extremely short message (short message, short message, location / short message, hereinafter referred to as a short message) such as safety information can be transmitted to a satellite (quasi-zenith satellite). ) Is described in Non-Patent Document 2 “Overview”. Therefore, as an example of the service using the short message, a rescue message, an emergency message, a rescue signal, etc. including location information transmitted from the user terminal (mobile terminal) of the disaster victim at the time of a disaster, etc. are used as a return link. A signal (transmission signal) is transmitted to the service center via a satellite line, and at the service center, a reply message can be transmitted to the user terminal via the satellite line in response to the received short message. In the invention according to the present application, the quasi-zenith satellite may have a GPS satellite function.

本願に係る発明は、これらのサービスに関連するものである。本願の実施の形態に係る発明は、通信システム(ショートメッセージ通信システム),通信端末(ショートメッセージ通信端末),通信方法(ショートメッセージ通信方法),チップクロック生成方法,直交符号生成方法から構成されている。   The invention according to the present application relates to these services. The invention according to the embodiment of the present application includes a communication system (short message communication system), a communication terminal (short message communication terminal), a communication method (short message communication method), a chip clock generation method, and an orthogonal code generation method. Yes.

衛星追跡管制センター7は、基地局2に対し、非静止衛星3の衛星軌道情報等を送信する。通信端末1−1乃至通信端末1−3は、例えば救難メッセージに自端末の位置情報を含めるために、GPS衛星4から位置情報、時刻情報(時間情報)を含むGPS信号10を受信している(なお、GPS衛星4は、GPS測位機能を持つ準天頂衛星を含んでもよい)。   The satellite tracking control center 7 transmits satellite orbit information of the non-stationary satellite 3 to the base station 2. For example, the communication terminals 1-1 to 1-3 receive the GPS signal 10 including the position information and time information (time information) from the GPS satellite 4 in order to include the position information of the own terminal in the rescue message. (Note that the GPS satellite 4 may include a quasi-zenith satellite having a GPS positioning function).

図1(a)のような非静止衛星通信システム(実施の形態1に係る通信システム)の一例として、準天頂衛星システムがある。この準天頂衛星システムの一例として、3機の衛星が所定の軌道を通って1日で地球を1周し、3機の衛星の少なくとも1機が日本の上空(天頂)付近に存在する地域限定型の衛星システムがある。また、衛星の切り替えを8時間ごとに行えば、常に60度以上の仰角が確保され、ユーザは、常に、ビル等による通信回線の遮断が少ない良好な移動体通信サービスの提供を受けられる。   An example of a non-geostationary satellite communication system (the communication system according to Embodiment 1) as shown in FIG. 1A is a quasi-zenith satellite system. As an example of this quasi-zenith satellite system, three satellites go around the earth in one day through a predetermined orbit, and at least one of the three satellites is located near the sky (zenith) in Japan. There is a type of satellite system. Further, if the satellite is switched every 8 hours, an elevation angle of 60 degrees or more is always secured, and the user can always be provided with a good mobile communication service with less interruption of the communication line by a building or the like.

次に、図2を用いて、複数の通信端末1と通信する基地局2とを具備した通信システムに使用する通信端末1の構成を説明する。通信端末1は、直交符号を生成する直交符号発生部22、外部から時間情報を取得する情報取得部310が取得した時間情報を基準としたチップクロックを生成し、このチップクロックを直交符号発生部22による直交符号の生成タイミングの基準とする送信タイミング発生部23、直交符号発生部22が生成した直交符号により基地局2へ送信する送信信号を拡散してCDMA信号を生成するCDMA拡散部21を有している。よって、複数の通信端末1は、時間情報から、直交符号発生部22による直交符号の生成タイミングを複数の通信端末1−n間で同期することができる。   Next, the structure of the communication terminal 1 used for the communication system provided with the base station 2 which communicates with the some communication terminal 1 is demonstrated using FIG. The communication terminal 1 generates a chip clock based on time information acquired by an orthogonal code generation unit 22 that generates an orthogonal code, and an information acquisition unit 310 that acquires time information from the outside, and generates the chip clock as an orthogonal code generation unit. A transmission timing generator 23 as a reference for the generation timing of the orthogonal code by 22, and a CDMA spreading unit 21 that generates a CDMA signal by spreading the transmission signal to be transmitted to the base station 2 by the orthogonal code generated by the orthogonal code generator 22. Have. Therefore, the some communication terminal 1 can synchronize the production | generation timing of the orthogonal code by the orthogonal code generation part 22 between the some communication terminals 1-n from time information.

詳しくは、通信端末1において、基地局2からのフォワードリンク通信回線8の信号は、通信端末1の衛星通信用アンテナ11で受信され(図2(b))、図2(a)に示すように、信端末1の衛星通信用アンテナ11が受信し、デュプレクサ12により送信信号から分離された後、無線受信部13で低雑音増幅等されたのち、QPSK復調部14において、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)変調波が復調される。QPSK復調された後の受信データは、誤り訂正復号部15で誤り訂正復号が行われて、元の情報データとなる。ここで、フォワードリンク回線の情報データは、TDM(Time Division Multiplex、時分割多重)により送信され、各通信端末1宛の通信データあるいは制御データが時分割多重されている。TDM分離部16は自端末宛の受信データを分離して、受信データ出力端子34に出力するとともに、制御データの一部である衛星の軌道情報を分離して、軌道情報受信部17(第1情報取得部17(情報取得部17))に出力する。   Specifically, in the communication terminal 1, the signal of the forward link communication line 8 from the base station 2 is received by the satellite communication antenna 11 of the communication terminal 1 (FIG. 2 (b)), as shown in FIG. 2 (a). Then, after being received by the satellite communication antenna 11 of the communication terminal 1 and separated from the transmission signal by the duplexer 12, the wireless reception unit 13 performs low noise amplification or the like, and then the QPSK demodulation unit 14 performs QPSK (Quadrature Phase Shift). (Keying) modulated wave is demodulated. The received data after QPSK demodulation is subjected to error correction decoding by the error correction decoding unit 15 and becomes original information data. Here, the information data of the forward link line is transmitted by TDM (Time Division Multiplex), and communication data or control data addressed to each communication terminal 1 is time-division multiplexed. The TDM separation unit 16 separates the reception data addressed to the terminal itself and outputs it to the reception data output terminal 34, and also separates the orbit information of the satellite, which is a part of the control data, to obtain the orbit information reception unit 17 (first It outputs to the information acquisition part 17 (information acquisition part 17).

一方、GPS衛星4からのGPS信号10は、GPS用アンテナ30経由GPS受信機31で受信され、GPS信号処理部32において信号処理されて、GPS時刻信号とGPS位置データが求められる。第2情報取得部310(情報取得部310)は、GPS用アンテナ30,GPS受信機31,GPS信号処理部32から構成される。   On the other hand, the GPS signal 10 from the GPS satellite 4 is received by the GPS receiver 31 via the GPS antenna 30, and is subjected to signal processing by the GPS signal processing unit 32, whereby a GPS time signal and GPS position data are obtained. The second information acquisition unit 310 (information acquisition unit 310) includes a GPS antenna 30, a GPS receiver 31, and a GPS signal processing unit 32.

次に、通信端末1の送信側について説明する。データ入力端子18(送信データ(ショートメッセージ)入力端子)に入力した送信データは、データ生成部19において、送信データに同期ビット、制御ビットなどが付加されて所定のバーストフォーマットに変換された後、誤り訂正符号化部20において誤り訂正符号化され、さらにCDMA拡散部21において、直交符号発生部22において発生させられた直交符号系列とモジュロ2加算されて、CDMAのために拡散される。送信信号発生部180は、データ入力端子18,データ生成部,誤り訂正符号化部20,CDMA拡散部21から構成される。   Next, the transmission side of the communication terminal 1 will be described. The transmission data input to the data input terminal 18 (transmission data (short message) input terminal) is converted into a predetermined burst format by adding a synchronization bit, a control bit, etc. to the transmission data in the data generation unit 19, The error correction coding unit 20 performs error correction coding, and the CDMA spreading unit 21 adds modulo 2 to the orthogonal code sequence generated by the orthogonal code generation unit 22 and spreads it for CDMA. The transmission signal generation unit 180 includes a data input terminal 18, a data generation unit, an error correction coding unit 20, and a CDMA spreading unit 21.

送信タイミング発生部23は、GPS信号処理部32からのGPS時刻信号に同期した各部へのクロック信号及びタイミング信号を発生する。詳しくは、図1(b)に示すチップクロック発生部(送信タイミング発生部23,情報取得部310)及び直交符号発生部と、図1(c)(d)(e)に示す実施の形態1に係るチップクロック生成方法(及び直交符号生成方法)とを用いて説明する。   The transmission timing generation unit 23 generates a clock signal and a timing signal to each unit synchronized with the GPS time signal from the GPS signal processing unit 32. Specifically, the chip clock generator (transmission timing generator 23, information acquisition unit 310) and orthogonal code generator shown in FIG. 1B, and the first embodiment shown in FIGS. 1C, 1D, and 1E. The chip clock generation method (and the orthogonal code generation method) according to FIG.

図1(c)のS002(Sはステップを表す)は、所定の時間精度よりも長い1チップ長から成るチップクロックを生成するものである(クロック発生ステップ)。このS002の前に所定の時間精度を有する時間情報を取得するものであるS001(取得ステップ)を行ってもよい。そして、S003(決定ステップ)にて、時間情報(S001でGPS衛星4から取得したものでもよい)から、S002(クロック発生ステップ)のチップクロック開始のタイミングを決定する。なお、S001は、GPS衛星4から時間情報を取得するものでもよい。所定の時間精度よりも長い1チップ長から成るチップクロックに関しての詳細説明は後述する。   S002 in FIG. 1C (S represents a step) generates a chip clock consisting of one chip longer than a predetermined time accuracy (clock generation step). Prior to S002, S001 (acquisition step) for acquiring time information having a predetermined time accuracy may be performed. In S003 (determination step), the chip clock start timing in S002 (clock generation step) is determined from the time information (which may be acquired from the GPS satellite 4 in S001). Note that S001 may acquire time information from the GPS satellite 4. A detailed description of a chip clock composed of one chip longer than a predetermined time accuracy will be described later.

このチップクロック生成方法にて生成されたチップクロック開始のタイミングを基準にして直交符号を生成するものが、図1(d)に示すS004(直交符号発生ステップ)である。換言すると、図1(c)はチップクロック開始のタイミングの決定までを示しており、図1(d)はチップクロック開始のタイミングに基づく、直交符号の生成までを示している。また、チップクロック生成方法は、所定の時間精度を有する時間情報を事前に取得することができるのであれば、図1(e)に示すようにS001を省略してもよい。   S004 (orthogonal code generation step) shown in FIG. 1 (d) generates an orthogonal code based on the chip clock start timing generated by this chip clock generation method. In other words, FIG. 1C shows up to the determination of the timing of starting the chip clock, and FIG. 1D shows up to the generation of the orthogonal code based on the timing of starting the chip clock. Further, in the chip clock generation method, as long as time information having a predetermined time accuracy can be acquired in advance, S001 may be omitted as shown in FIG.

CDMA拡散部21出力のCDMA拡散されたデータは、遅延補正部24において、通信端末1間の衛星までの距離差による遅延時間差を補正したあと、BPSK変調部25(変調部25)にて搬送波発生部26の出力を搬送波としてBPSK変調され、無線送信部27にて、電力増幅等され、デュプレクサ12を経由して衛星通信用アンテナ11から、リターンリンク通信回線9の送信バースト信号として、非静止衛星3に向けて送信される(図2(b))。   The CDMA spread data output from the CDMA spreading unit 21 is subjected to a delay correction unit 24 to correct a delay time difference due to a distance difference between the communication terminals 1 to the satellite, and then a carrier wave is generated by the BPSK modulation unit 25 (modulation unit 25). BPSK modulation using the output of the unit 26 as a carrier wave, power amplification and the like by the radio transmission unit 27, and from the satellite communication antenna 11 via the duplexer 12, as a transmission burst signal of the return link communication line 9, a non-stationary satellite 3 (FIG. 2B).

遅延時間計算部29は、通信端末1間の衛星3までの距離差による遅延時間差を、GPS信号処理部32出力のGPS位置データを用いて計算する。遅延処理部240は遅延補正部24及び遅延時間計算部29から構成される。ドップラー周波数計算部28は、軌道情報受信部17からの衛星軌道情報、GPS信号処理部32からのGPS位置データを用いて、非静止衛星3が通信端末1に対して移動することにより発生する、RF搬送波周波数相当のドップラー周波数偏移を計算する。   The delay time calculation unit 29 calculates the delay time difference due to the distance difference between the communication terminals 1 to the satellite 3 using the GPS position data output from the GPS signal processing unit 32. The delay processing unit 240 includes a delay correction unit 24 and a delay time calculation unit 29. The Doppler frequency calculation unit 28 is generated when the non-stationary satellite 3 moves with respect to the communication terminal 1 using the satellite orbit information from the orbit information receiving unit 17 and the GPS position data from the GPS signal processing unit 32. Calculate the Doppler frequency shift corresponding to the RF carrier frequency.

換言すると、ドップラー周波数計算部28は、衛星3と通信端末1との相対距離の変化からCDMA信号のドップラー周波数偏移による周波数のずれを計算するものであるといえる。なお、通信端末1が移動する場合に関する説明は、実施の形態3で行う。つまり、実施の形態1に係る通信システム,通信端末,通信方法では、ドップラー周波数計算部28は、衛星3の移動速度から、ドップラー周波数偏移を計算するものであるといえる。一方、実施の形態3に係る通信システム,通信端末,通信方法では、ドップラー周波数計算部28は、通信端末1の移動速度から、ドップラー周波数偏移を計算するもの、若しくは、ドップラー周波数計算部28は、通信端末1の移動速度及び衛星3の移動速度から、ドップラー周波数偏移を計算するものであるといえる。   In other words, it can be said that the Doppler frequency calculation unit 28 calculates the frequency shift due to the Doppler frequency shift of the CDMA signal from the change in the relative distance between the satellite 3 and the communication terminal 1. Note that the case where the communication terminal 1 moves will be described in the third embodiment. That is, in the communication system, communication terminal, and communication method according to Embodiment 1, the Doppler frequency calculation unit 28 can be said to calculate the Doppler frequency shift from the moving speed of the satellite 3. On the other hand, in the communication system, communication terminal, and communication method according to the third embodiment, the Doppler frequency calculation unit 28 calculates the Doppler frequency shift from the moving speed of the communication terminal 1, or the Doppler frequency calculation unit 28 It can be said that the Doppler frequency shift is calculated from the moving speed of the communication terminal 1 and the moving speed of the satellite 3.

ドップラー周波数処理部250はBPSK変調部25,搬送波発生部26,ドップラー周波数計算部28から構成される。搬送波発生部26からの搬送波のON/OFFは、送信タイミング発生部23が生成するチップクロックに応じて、CDMA拡散部21から送出されるCDMA信号に合わせている。搬送波のON/OFF自体は、BPSK変調部25又は搬送波発生部26のいずれかで行なうか、BPSK変調部25と搬送波発生部26との間にスイッチを設けるなどが考えられる。   The Doppler frequency processing unit 250 includes a BPSK modulation unit 25, a carrier wave generation unit 26, and a Doppler frequency calculation unit 28. The ON / OFF of the carrier wave from the carrier wave generating unit 26 is matched with the CDMA signal transmitted from the CDMA spreading unit 21 in accordance with the chip clock generated by the transmission timing generating unit 23. The carrier ON / OFF itself may be performed by either the BPSK modulator 25 or the carrier generator 26, or a switch may be provided between the BPSK modulator 25 and the carrier generator 26.

次に、図3を用いて、基地局2の構成について説明する。図3において、サービスセンター6から地上ネットワーク5経由で基地局2に向けて送信された各通信端末1に送信するデータは、基地局2の地上インターフェース部41において受信される。一方、衛星追跡管制センター7から地上ネットワーク5経由で基地局2に向けて送信されたデータ(主として衛星の軌道情報)は、同じく、基地局2の地上インターフェース部41において受信される。   Next, the configuration of the base station 2 will be described with reference to FIG. In FIG. 3, data to be transmitted to each communication terminal 1 transmitted from the service center 6 to the base station 2 via the ground network 5 is received by the ground interface unit 41 of the base station 2. On the other hand, data (mainly satellite orbit information) transmitted from the satellite tracking control center 7 to the base station 2 via the ground network 5 is received by the ground interface unit 41 of the base station 2.

基地局2のデータ生成部42は、地上インターフェース部41から各通信端末1別に送信するデータを受信し、各通信端末1別に送信データを生成し、TDM多重化部43において、制御情報送信部から送信される制御データ(衛星軌道情報等)とともに、TDM多重化される。TDM多重化されたデータは、誤り訂正符号化部45で誤り訂正符号化された後、QPSK変調部46でQPSK変調され、無線送信部47において、RF周波数に周波数変換後、大電力増幅されて、デュプレクサ48経由で衛星通信用アンテナ49から、非静止衛星3に向けて、フォワードリンク通信回線信号として送信される。   The data generation unit 42 of the base station 2 receives data to be transmitted for each communication terminal 1 from the ground interface unit 41, generates transmission data for each communication terminal 1, and in the TDM multiplexing unit 43, from the control information transmission unit Along with the control data to be transmitted (satellite orbit information, etc.), it is TDM multiplexed. The TDM multiplexed data is subjected to error correction coding by the error correction coding unit 45, then QPSK modulated by the QPSK modulation unit 46, frequency-converted to an RF frequency by the wireless transmission unit 47, and then amplified by high power. Then, it is transmitted as a forward link communication line signal from the satellite communication antenna 49 to the non-stationary satellite 3 via the duplexer 48.

次に、基地局2の受信側について説明する。複数の通信端末1が送信した信号は、非静止衛星3経由(中継)で、衛星通信用アンテナ49で受信され、デュプレクサ48を経由して、無線受信部50において低雑音増幅された後、IF周波数信号に周波数変換される。CDMA逆拡散部51は、受信CDMA信号からチップクロック及び直交符号開始タイミングを捕捉して、CDMA逆拡散を行う。   Next, the receiving side of the base station 2 will be described. The signals transmitted from the plurality of communication terminals 1 are received by the satellite communication antenna 49 via the non-geostationary satellite 3 (relay), are amplified by the radio receiver 50 via the duplexer 48, and then are amplified by IF. The frequency is converted into a frequency signal. The CDMA despreading unit 51 captures the chip clock and the orthogonal code start timing from the received CDMA signal, and performs CDMA despreading.

基地局2のCDMA逆拡散部51において逆拡散された信号は、BPSK復調部52においてBPSK復調された後、誤り訂正復号部53にて誤り訂正復号され、データ処理部54において、サービスセンター6に出力するデータを形成して、地上インターフェース部41に送信する。地上インターフェース部41は、地上ネットワーク5経由でサービスセンター6にデータを送信する。   The signal despread in the CDMA despreading unit 51 of the base station 2 is BPSK demodulated in the BPSK demodulating unit 52 and then error-corrected and decoded in the error correcting and decoding unit 53, and the data processing unit 54 sends it to the service center 6. Data to be output is formed and transmitted to the ground interface unit 41. The ground interface unit 41 transmits data to the service center 6 via the ground network 5.

実施の形態1に係る通信方法(なお、実施の形態1の衛星通信アクセス方式は、複数の通信端末と、基地局との間の通信方法に関連するものである)について説明する。実施の形態1に係る通信方法は、複数の通信端末1は、時間情報から、直交符号発生部24による直交符号の生成タイミングを複数の通信端末1−n間で同期するものである。   A communication method according to the first embodiment (note that the satellite communication access method according to the first embodiment relates to a communication method between a plurality of communication terminals and a base station) will be described. In the communication method according to Embodiment 1, the plurality of communication terminals 1 synchronize the generation timing of the orthogonal code by the orthogonal code generation unit 24 between the plurality of communication terminals 1-n from the time information.

構成は、通信端末1の情報取得部310がGPS衛星4から所定の時間精度を有する時間情報を取得する取得ステップ,通信端末1の送信タイミング発生部23が所定の時間精度よりも長い1チップ長から成るチップクロックを生成するクロック発生ステップ,通信端末1の送信タイミング発生部23が取得ステップで取得した時間情報からクロック発生ステップのチップクロック開始のタイミングを決定する決定ステップから成るS104と、通信端末1の直交符号発生部22が、決定ステップで決定されたクロック発生ステップのチップクロック開始のタイミングを基準にして直交符号を生成する直交符号発生ステップ(図4のS105)と、通信端末1のCDMA拡散部21が直交符号発生ステップで生成された直交符号により基地局2へ送信する送信信号を拡散してCDMA信号を生成するCDMA信号発生ステップ(図4のS108)とを備えたものである。   The configuration includes an acquisition step in which the information acquisition unit 310 of the communication terminal 1 acquires time information having a predetermined time accuracy from the GPS satellite 4, and a one-chip length in which the transmission timing generation unit 23 of the communication terminal 1 is longer than the predetermined time accuracy. S104 comprising: a clock generation step for generating a chip clock comprising: a determination step for determining the chip clock start timing of the clock generation step from the time information acquired by the transmission timing generation unit 23 of the communication terminal 1 in the acquisition step; The orthogonal code generation unit 22 generates an orthogonal code based on the chip clock start timing of the clock generation step determined in the determination step (S105 in FIG. 4), and the CDMA of the communication terminal 1 The spreader 21 uses the orthogonal code generated in the orthogonal code generation step to generate a base station It is obtained by a CDMA signal generating step (S108 in FIG. 4) which spreads the transmission signal to be transmitted to generate a CDMA signal to.

詳細を図4により説明する。図4は本実施の形態1の衛星通信アクセス方式に係る通信端末の動作を示すフローチャートである。図4において、通信端末が電源ONされるとS101でGPS衛星4からのGPS信号10を受信し、次にS102において、データを送信するかどうかを判断する。例えば、ユーザが、通信端末1(携帯端末)の操作により、データ送信を選択したかどうかを判断する。もし、S102においてデータを送信すると判断すると、S103にて通信端末1の受信系を立ち上げて、基地局2からのフォワードリンク信号を受信する。なお、フォワードリンク信号は、データ送信の有無に係らず、常に受信していてもよく、その場合は、S103は、S102の前のステップとなる。   Details will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the communication terminal according to the satellite communication access system of the first embodiment. In FIG. 4, when the communication terminal is turned on, the GPS signal 10 from the GPS satellite 4 is received in S101, and then in S102, it is determined whether or not to transmit data. For example, it is determined whether the user has selected data transmission by operating the communication terminal 1 (mobile terminal). If it is determined in S102 that data is to be transmitted, the reception system of the communication terminal 1 is activated in S103, and the forward link signal from the base station 2 is received. Note that the forward link signal may always be received regardless of whether or not data is transmitted. In this case, S103 is a step before S102.

次に、S104において、送信タイミング発生部23はGPS信号処理部32で生成したGPS時刻信号に同期した送信タイミング信号を生成する。ここで、送信タイミング信号とは、直交符号発生のためのチップクロック、直交符号開始タイミング、誤り訂正符号化クロック、データクロックなどである。S105において、直交符号発生部22は、複数の直交符号の中から1つの直交符号をランダムに選択して、前記GPS時刻信号に同期したチップクロックと直交符号開始タイミングにより、前期選択した直交符号を発生させる。この結果、複数の通信端末が衛星に向けて送信するCDMA信号の直交符号のチップクロック及び直交符号開始タイミングを、複数の通信端末間で同期させることができ、各通信端末から衛星までの距離が同じであれば、衛星のトランスポンダ上で各端末が送信したCDMA信号の直交符号のチップクロックと直交符号開始タイミングが同期することになる。   Next, in S104, the transmission timing generation unit 23 generates a transmission timing signal synchronized with the GPS time signal generated by the GPS signal processing unit 32. Here, the transmission timing signal is a chip clock for generating an orthogonal code, an orthogonal code start timing, an error correction coding clock, a data clock, or the like. In S105, the orthogonal code generation unit 22 randomly selects one orthogonal code from among a plurality of orthogonal codes, and selects the orthogonal code selected in the previous period based on the chip clock synchronized with the GPS time signal and the orthogonal code start timing. generate. As a result, the chip clock and the orthogonal code start timing of the orthogonal code of the CDMA signal transmitted from the plurality of communication terminals to the satellite can be synchronized between the plurality of communication terminals, and the distance from each communication terminal to the satellite can be increased. If they are the same, the orthogonal code chip clock and the orthogonal code start timing of the CDMA signal transmitted from each terminal on the satellite transponder are synchronized.

しかしながら、一般的に、衛星通信を行う通信端末は、広域(例えば日本全域)に広がっているので、各通信端末が存在する地理的位置によって衛星までの距離が異なり、したがって、各通信端末のCDMA信号送信時点と衛星トランスポンダ到着時点との間の遅延時間も各通信端末の位置によって異なる。このため、S106では、遅延時間計算部29において、GPS信号処理部32で測定した位置データを用いて、自端末の位置から衛星までの距離と、予めメモリ等に記憶されている基準地上位置から衛星までの距離との差を求め、その距離差に相当する遅延時間差分を計算し、遅延補正部24において、その遅延時間差分を補償する。なお、ここでGPSの位置データとは、具体的には緯度データ、経度データ、及び高度データを指す。   However, in general, communication terminals that perform satellite communication are spread over a wide area (for example, all over Japan). Therefore, the distance to the satellite differs depending on the geographical position where each communication terminal exists, and therefore, the CDMA of each communication terminal. The delay time between the signal transmission time and the satellite transponder arrival time also differs depending on the position of each communication terminal. Therefore, in S106, the delay time calculation unit 29 uses the position data measured by the GPS signal processing unit 32 to calculate the distance from the position of the terminal to the satellite and the reference ground position stored in advance in a memory or the like. A difference from the distance to the satellite is obtained, a delay time difference corresponding to the distance difference is calculated, and the delay correction unit 24 compensates for the delay time difference. Here, the GPS position data specifically refers to latitude data, longitude data, and altitude data.

次に、各通信端末が送信するCDMA信号の搬送波周波数に差がある場合は、後述するように直交符号の直交性が崩れるので、S107において、ドップラー周波数計算部28が衛星の移動によるドップラー周波数偏差を、通信端末1の位置に応じて計算し、搬送波発生部26において補償するようにしている。S108において、前記GPS時刻信号に同期したチップクロックと直交符号開始タイミングにより直交符号発生部22において発生させた直交符号により送信データを拡散して、CDMA信号として、衛星に向けて送信する。   Next, when there is a difference in the carrier frequency of the CDMA signal transmitted from each communication terminal, the orthogonality of the orthogonal code is lost as will be described later, so in step S107, the Doppler frequency calculation unit 28 determines the Doppler frequency deviation due to satellite movement. Is calculated according to the position of the communication terminal 1 and compensated by the carrier wave generator 26. In S108, the transmission data is spread by the orthogonal code generated in the orthogonal code generator 22 by the chip clock synchronized with the GPS time signal and the orthogonal code start timing, and transmitted to the satellite as a CDMA signal.

図5は図2の直交符号発生部22の詳細を示したものである。符号分割多元接続(CDMA)を行う場合には、発生できる符号系列数が多いこと、発生した符号系列間の相互相関値が小さいことを満たすような系列が望まれる。そのような条件を満たすものの一例として、直交ゴールド符号がある。図5は、例えば、非特許文献1に記述されている直交ゴールド符号の発生回路について説明している。しかしながら、直交符号は、直交ゴールド符号に限らず、携帯電話システムでよく用いられているウォルシュ符号(Walsh Code)をPNコードで拡散したものでもよい。   FIG. 5 shows details of the orthogonal code generator 22 shown in FIG. When code division multiple access (CDMA) is performed, a sequence satisfying that the number of code sequences that can be generated is large and the cross-correlation value between the generated code sequences is small is desired. One example of satisfying such a condition is an orthogonal gold code. FIG. 5 illustrates, for example, an orthogonal gold code generation circuit described in Non-Patent Document 1. However, the orthogonal code is not limited to the orthogonal gold code, but may be a code obtained by spreading a Walsh code (Walsh Code) often used in a mobile phone system with a PN code.

図5において、M系列発生器61の発生するM系列(周期:N−1)とM系列発生器62の発生するM系列(周期;N−1)はプリファードペアであり、モデュロ2加算器63の出力のゴールド符号系列(周期;N−1)を発生する。ここで、Nはチップ数であり、図5の0挿入器64は、周期N−1ごとに発生されたゴールド符号系列の最後に0を加えるもので、その結果、0挿入器64の出力は、周期Nの直交ゴールド符号系列となる。また、与えられたプリファードペアから発生できる直交ゴールド符号系列の数は、その系列長と同数であるので、数Nの直交ゴールド符号系列が生成できる。   In FIG. 5, the M sequence (cycle: N−1) generated by the M sequence generator 61 and the M sequence (cycle: N−1) generated by the M sequence generator 62 are a preferred pair, and a modulo 2 adder 63 is provided. Output gold code sequence (period; N-1). Here, N is the number of chips, and the 0 inserter 64 in FIG. 5 adds 0 to the end of the Gold code sequence generated every period N−1. As a result, the output of the 0 inserter 64 is , An orthogonal Gold code sequence of period N. Further, since the number of orthogonal gold code sequences that can be generated from a given preferred pair is the same as the sequence length, N number of orthogonal gold code sequences can be generated.

このように発生された系列は、互いにシフト0で、すなわち位相差0において互いに直交しており、相互相関値を0に抑えることができる。したがって、衛星通信において直交符号を用いた符号分割多元接続(CDMA)を行う場合、各通信端末1が送信した直交符号により拡散されたCDMA信号を、衛星トランスポンダ上で直交させるためには、各通信端末1から送信された直交符号間の位相差が、衛星トランスポンダ上で1チップ以内のできるだけ小さい位相差となるように、各端末の送信タイミングを制御して同期させる必要がある。   The sequences generated in this way are mutually shifted by 0, that is, mutually orthogonal with a phase difference of 0, and the cross-correlation value can be suppressed to 0. Therefore, when performing code division multiple access (CDMA) using orthogonal codes in satellite communication, in order to orthogonalize CDMA signals spread by orthogonal codes transmitted from each communication terminal 1 on the satellite transponder, It is necessary to control and synchronize the transmission timing of each terminal so that the phase difference between the orthogonal codes transmitted from the terminal 1 is as small as possible within one chip on the satellite transponder.

そのために、特許文献2に示される方法のように、基地局から各端末の送信タイミングを制御する方法が考えられるが、アクセスする端末の数が多くなると、基地局と各端末間でやり取りされる制御ビットの数が膨大となり、基地局の処理量が大きくなったり、周波数利用効率が悪化したり、制御に遅延が発生したり、輻輳が発生したりする。そこで、実施の形態1に係る発明では、各通信端末1の送信タイミングを同期させるために、図1(b)(c)(d)(e)を用いて説明した実施の形態1に係るチップクロック生成方法(及び直交符号生成方法)を用いる。実施の形態1に係る通信端末(通信システム)では、GPS信号処理部32から出力されるGPS時刻信号を用いる場合を想定したもので説明を行う。   For this purpose, a method of controlling the transmission timing of each terminal from the base station as in the method disclosed in Patent Document 2 can be considered. However, when the number of terminals to be accessed increases, the base station and each terminal communicate with each other. The number of control bits becomes enormous, the processing amount of the base station increases, the frequency utilization efficiency deteriorates, control delays occur, and congestion occurs. Therefore, in the invention according to Embodiment 1, in order to synchronize the transmission timing of each communication terminal 1, the chip according to Embodiment 1 described with reference to FIGS. 1 (b), (c), (d), and (e). A clock generation method (and an orthogonal code generation method) is used. The communication terminal (communication system) according to Embodiment 1 will be described assuming that the GPS time signal output from the GPS signal processing unit 32 is used.

次に、直交符号間の1チップ以内の位相差をどの程度まで抑えればよいか検討する。図6に示すように、今、所望信号と干渉信号の2つの直交符号によるCDMA信号がアクセスしているとし、両信号の直交符号の1チップの長さをTc、両信号の直交符号間の1チップ以内の位相差を△Tcとする。ただし、△Tcは下記の数1の数式の範囲である。   Next, it is examined how much the phase difference within one chip between orthogonal codes should be suppressed. As shown in FIG. 6, it is assumed that a CDMA signal is accessed by two orthogonal codes of a desired signal and an interference signal, and the length of one chip of the orthogonal codes of both signals is Tc, and between the orthogonal codes of both signals Let ΔTc be the phase difference within one chip. However, ΔTc is the range of the following mathematical formula 1.

Figure 0006008103
Figure 0006008103

直交符号の周期をNチップとすると、所望信号の直交符号1周期分の自己相関値を所望信号の信号成分(Signal)と考えると、下記の数2の数式となる。   Assuming that the period of the orthogonal code is N chips, when the autocorrelation value for one period of the orthogonal code of the desired signal is considered as the signal component (Signal) of the desired signal, the following mathematical formula 2 is obtained.

Figure 0006008103
Figure 0006008103

次に、所望信号直交符号と干渉信号直交符号の相互相関値を考える。図6に示すように、これら2つの直交符号系列の相互相関は、2つの部分に分かれる。すなわち、図6の斜線部以外の部分のように、両者が重なっている部分の相互相関値は、位相の揃った直交符号列の相関値と同じなので無相関、すなわち相互相関値が0になる。   Next, consider the cross-correlation value between the desired signal orthogonal code and the interference signal orthogonal code. As shown in FIG. 6, the cross-correlation between these two orthogonal code sequences is divided into two parts. That is, the cross-correlation value of the overlapping part, such as the part other than the shaded part in FIG. .

一方、斜線部は1チップ以内の位相差の部分であり、この部分は隣の符号チップとの相関になるので、相互相関値はランダムになり、所望信号成分に対する雑音成分と考えることができる。その雑音成分の量(Noise)は、下記の数3の数式と表される。   On the other hand, the hatched portion is a phase difference portion within one chip, and this portion is correlated with the adjacent code chip, so that the cross-correlation value is random and can be considered as a noise component with respect to the desired signal component. The amount (Noise) of the noise component is expressed by the following mathematical formula 3.

Figure 0006008103
Figure 0006008103

したがって、所望信号の信号対雑音比は数4の数式と表される。   Therefore, the signal-to-noise ratio of the desired signal is expressed by the mathematical formula 4.

Figure 0006008103
Figure 0006008103

数4において、20*logN/√Nは、一般的な直交符号を用いないCDMAにおける拡散符号間の相互相関干渉によるS/N比と考えることができる。   In Equation 4, 20 * logN / √N can be considered as an S / N ratio due to cross-correlation interference between spreading codes in CDMA that does not use a general orthogonal code.

また、20*logTc/√(Tc/△Tc)は、CDMAに直交符号を用い、かつ、本発明のCDMA信号の直交符号を1チップ以内の位相差で、衛星上で同期させる技術を用いたときの前記S/N比の改善度、性能指数(figure of merit)と考えることができる。例えば、△Tc/Tc=1/10チップのとき、前記改善度は10dBとなる。   20 * logTc / √ (Tc / ΔTc) uses a technique in which an orthogonal code is used for CDMA and the orthogonal code of the CDMA signal of the present invention is synchronized on the satellite with a phase difference within one chip. It can be considered as a degree of improvement of the S / N ratio, and a figure of merit. For example, when ΔTc / Tc = 1/10 chip, the improvement is 10 dB.

数4の数式において、周期N=1024とし、△Tc/Tc=1/10チップとすると、数4より、数5の数式となって、所望信号の信号対雑音比は40dBとなる。   In Equation 4, when the period N = 1024 and ΔTc / Tc = 1/10 chip, Equation 4 is obtained from Equation 4, and the signal-to-noise ratio of the desired signal is 40 dB.

Figure 0006008103
Figure 0006008103

△Tc/Tc=1/10チップの場合、同時にアクセスする端末の数を仮に150とし、所望信号が他のすべての信号から、同じ相互相関による干渉量を受けるとすると、上記信号対雑音比は、10×log(149)≒22dB劣化するので、所望信号の信号対雑音比は、約18dBとなるが、この値は通常衛星通信で要求される信号対雑音比(数dB)よりも十分高い。   In the case of ΔTc / Tc = 1/10 chip, assuming that the number of terminals accessing at the same time is 150, and the desired signal receives the interference amount due to the same cross-correlation from all other signals, the signal-to-noise ratio is Since 10 × log (149) ≈22 dB, the signal-to-noise ratio of the desired signal is about 18 dB, which is sufficiently higher than the signal-to-noise ratio (several dB) normally required for satellite communications. .

また、例えば、△Tc/Tc=1/100チップとすると、上記と同様にして、所望信号の信号対雑音比は、50dBとなる。△Tc/Tc=1/100チップの場合は、周期1024の場合の直交符号系列の数1024に等しい同時アクセス端末数があった場合でも、上記信号対雑音比は約30dBの劣化となり、所望信号の信号対雑音比は、約20dB取れることになる。ただし、上記は1つの所望信号に対し、他のすべての干渉信号が1/10チップあるいは1/100チップずれていて、所望信号が他の総ての干渉信号から干渉を受けた場合に相当する最悪ケースであり、実際は、もっと良好な信号対雑音比が得られると考えられる。よって、前述のとおり、所定の時間精度(時刻精度)よりも長い1チップ長から成るチップクロックであればよいということになる。   For example, if ΔTc / Tc = 1/100 chip, the signal-to-noise ratio of the desired signal is 50 dB as described above. In the case of ΔTc / Tc = 1/100 chip, even if there is the number of simultaneous access terminals equal to the number 1024 of orthogonal code sequences in the period 1024, the signal-to-noise ratio is degraded by about 30 dB, and the desired signal The signal-to-noise ratio is about 20 dB. However, the above corresponds to a case where all other interference signals are shifted by 1/10 chip or 1/100 chip with respect to one desired signal, and the desired signal receives interference from all other interference signals. It is the worst case, and in fact, a better signal-to-noise ratio can be obtained. Therefore, as described above, a chip clock having a length of one chip longer than a predetermined time accuracy (time accuracy) may be used.

次に、具体的なシステムパラメータを仮定して検討する。一般的に、衛星通信におけるリターンリンクの情報レートは、端末の送信電力で制限されるが、例えば、端末として携帯電話程度の大きさを考えても、情報レート50bps程度のメッセージ通信は可能であると考えられる。符号化率1/2の誤り訂正符号を考え、符号系列長1024チップの直交符号で拡散する場合、直交符号のチップレートは、50×2×1024=102.4kcpsとなり、1チップの長さは約10μsecとなる。GPS時刻信号の時刻精度は、0.1μsec乃至1μsecは取れるので、各端末送信信号の△Tc/Tcを1/100チップ乃至1/10チップ以内で同期させることが可能となる。   Next, a specific system parameter is assumed and examined. In general, the information rate of the return link in satellite communication is limited by the transmission power of the terminal. For example, even when considering the size of a mobile phone as a terminal, message communication with an information rate of about 50 bps is possible. it is conceivable that. Considering an error correction code with a coding rate of 1/2, when spreading with an orthogonal code having a code sequence length of 1024 chips, the chip rate of the orthogonal code is 50 × 2 × 1024 = 102.4 kcps, and the length of one chip is This is about 10 μsec. Since the time accuracy of the GPS time signal can be 0.1 μsec to 1 μsec, ΔTc / Tc of each terminal transmission signal can be synchronized within 1/100 chip to 1/10 chip.

上記から、実施の形態1に係る通信システム(通信端末、通信方法)では、特に、低速のチップレートの直交符号によるCDMAに有効である。すなわち、1チップの持続時間が、GPSの時刻精度より十分長いようなチップレートを持つ直交符号によるCDMAに有効である。これは、換言すると、所定の時間精度(時刻精度)よりも長い1チップ長といえる。   From the above, the communication system (communication terminal, communication method) according to Embodiment 1 is particularly effective for CDMA using low-speed chip rate orthogonal codes. That is, it is effective for CDMA using orthogonal codes having a chip rate such that the duration of one chip is sufficiently longer than the GPS time accuracy. In other words, this can be said to be one chip longer than a predetermined time accuracy (time accuracy).

このような低速のチップレートの直交符号によるCDMAを適用できるアプリケーション例として、例えば、前述したような準天頂衛星によるショートメッセージによる救難メッセージサービスが考えられる。その理由は、救難メッセージに必要な最低限の情報は、遭難者(通信端末1保持者)のIDと位置情報であるので、情報ビット数が少なく、したがってメッセージの情報レートを低速とすることができるため、直交符号のチップレートも低速にできるからである。   As an application example to which CDMA by such low-speed chip rate orthogonal code can be applied, for example, a rescue message service by a short message by a quasi-zenith satellite as described above can be considered. The reason is that the minimum information necessary for the rescue message is the ID and position information of the distress (the communication terminal 1 holder), so the number of information bits is small, and therefore the information rate of the message may be lowered. This is because the chip rate of orthogonal codes can be reduced.

また、大規模災害時は多数の遭難者から、ほぼ同時に救難メッセージが送信されるので、できるだけ多くの回線容量を確保するためには、CDMAによる符号間の相互相関干渉をできるだけ少なくする必要があり、そのために、本発明による各通信端末1の直交符号を1チップ以内で同期させる技術が有効である。具体的には、実施の形態1に係る通信端末(通信システム)では、第2情報取得部310が、所定の時間精度を有する時間情報を取得し、送信タイミング発生部23が、所定の時間精度よりも長い1チップ長から成るチップクロックを生成することになる。   Also, in the event of a large-scale disaster, rescue messages are sent almost simultaneously from a large number of victims. Therefore, in order to secure as much line capacity as possible, it is necessary to reduce the cross-correlation interference between codes by CDMA as much as possible. Therefore, a technique for synchronizing the orthogonal codes of the respective communication terminals 1 according to the present invention within one chip is effective. Specifically, in the communication terminal (communication system) according to Embodiment 1, the second information acquisition unit 310 acquires time information having a predetermined time accuracy, and the transmission timing generation unit 23 has a predetermined time accuracy. A chip clock consisting of a longer one chip is generated.

図7は、図2の通信端末1のブロック図における送信回路の各部の波形例を示し、これらの波形がGPS時刻信号(秒信号、1PPS)に同期している様子を示す。図7において、GPS時刻信号はGPS信号処理部32の出力波形、直交符号とチップクロックは、直交符号発生部22の出力波形、誤り訂正符号化後データは誤り訂正符号化部20の出力波形、拡散後データはCDMA拡散部21の出力波形をそれぞれ示す。また、図7において、直交符号C1(t)の1周期(Nチップ)と誤り訂正符号化後のデータD1(t)は同期して、モデュロ2加算されて、CDMA拡散後データとなる。   FIG. 7 shows a waveform example of each part of the transmission circuit in the block diagram of the communication terminal 1 of FIG. 2, and shows how these waveforms are synchronized with the GPS time signal (second signal, 1 PPS). In FIG. 7, the GPS time signal is the output waveform of the GPS signal processing unit 32, the orthogonal code and the chip clock are the output waveform of the orthogonal code generation unit 22, the error correction encoded data is the output waveform of the error correction encoding unit 20, The data after spreading indicates the output waveform of the CDMA spreading unit 21. In FIG. 7, one period (N chips) of orthogonal code C1 (t) and data D1 (t) after error correction coding are synchronized and modulo 2 is added to obtain data after CDMA spreading.

図8は、通信端末1−1及び通信端末1−2の図2における直交符号発生部22の出力を示しており、通信端末1−1及び通信端末1−2がそれぞれ送信する直交符号A及び直交符号Bの直交符号開始タイミングが、チップクロックレベルで、GPS時刻信号に同期している様子を示す。ただし、図8ではGPS時刻信号の時刻精度による直交符号間の位相差はないものと仮定している。両通信端末1におけるCDMA拡散部21以降の送信回路の遅延時間が等しくなるように回路が構成されており、両通信端末1の位置が近接していて両通信端末1から衛星トランスポンダまでの距離に差がない場合は、衛星トランスポンダ上で図7に示す直交符号Aと直交符号Bの間のタイミング関係が保持され、直交符号AとBの間の相互相関値は0となる。   FIG. 8 shows the outputs of the orthogonal code generator 22 in FIG. 2 of the communication terminal 1-1 and the communication terminal 1-2, and the orthogonal code A and the communication terminal 1-2 respectively transmitted by the communication terminal 1-1 and the communication terminal 1-2. The state that the orthogonal code start timing of the orthogonal code B is synchronized with the GPS time signal at the chip clock level is shown. However, in FIG. 8, it is assumed that there is no phase difference between orthogonal codes due to the time accuracy of the GPS time signal. The circuits are configured such that the delay times of the transmission circuits after the CDMA spreading unit 21 in both communication terminals 1 are equal, and the positions of both communication terminals 1 are close to each other and the distance from both communication terminals 1 to the satellite transponder. When there is no difference, the timing relationship between the orthogonal code A and the orthogonal code B shown in FIG. 7 is maintained on the satellite transponder, and the cross-correlation value between the orthogonal codes A and B is zero.

次に、図4におけるS106の処理について、その詳細を以下に説明する。図9に、端末の地上位置と準天頂衛星までの距離との関係を示す。図9において、計算の簡略化のため、準天頂衛星S(衛星3)は、基準地上位置A点の真上akmにあると仮定する。また、端末位置B点は、前記A点からdkm離れているとし、準天頂衛星Sとの間の距離をbkmとし、地球の半径をrkmとし、地球中心Oから見たA点とB点のなす角度をθradとすると、余弦定理より次の数6の数式が成り立つ。   Next, details of the processing of S106 in FIG. 4 will be described below. FIG. 9 shows the relationship between the ground position of the terminal and the distance to the quasi-zenith satellite. In FIG. 9, for simplification of calculation, it is assumed that the quasi-zenith satellite S (satellite 3) is located at akm just above the reference ground position A point. The terminal position B is dkm away from the point A, the distance from the quasi-zenith satellite S is bkm, the radius of the earth is rkm, and the points A and B viewed from the earth center O are Assuming that the angle formed is θrad, the following mathematical formula 6 is established from the cosine theorem.

Figure 0006008103
Figure 0006008103

ここで、地球半径rはA点とB点間の距離よりも十分大きいので、下記の数7の数式が成り立つ。よって、数6の数式は数8の数式となる。   Here, since the earth radius r is sufficiently larger than the distance between the points A and B, the following mathematical formula 7 is established. Therefore, the mathematical formula of Formula 6 becomes the mathematical formula of Formula 8.

Figure 0006008103
Figure 0006008103

Figure 0006008103
Figure 0006008103

したがって、a=39,000km、r=6400kmとすると、例えば、d=30kmの場合は、光速c=300、000km/秒とすると、遅延時間差τは、τ=(b−a)/c=0.27μsec、また、d=200kmの場合は、τ=(b−a)/c=12.1μsec、となる。   Therefore, when a = 39,000 km and r = 6400 km, for example, when d = 30 km, when the speed of light is c = 300,000 km / second, the delay time difference τ is τ = (b−a) / c = 0. In the case of .27 μsec and d = 200 km, τ = (ba) /c=12.1 μsec.

前述のシステムパラメータを用いると、直交符号のチップレートは約100kcpsであるので、1チップ持続時間は約10μsecである。図9のA点に位置する端末とB点に位置する端末により、直交符号によるCDMA信号を同時に衛星に向けて送信するとする。両端末間の衛星までの遅延時間差は、d=30kmの場合、上記の結果から、2.7/100チップとなって非常に小さく無視できるが、d=200kmの場合は、1.21チップとなって、1チップよりも衛星までの遅延時間差が大きくなり、衛星トランスポンダ上で直交符号間の直交性が確保できない。したがって、端末は、自端末の位置に応じて、衛星までの遅延時間差を補償する必要がある。その処理内容について、実施の形態1に係る通信端末(通信端末)1を用いて、以下に説明する。   Using the above system parameters, the chip rate of orthogonal code is about 100 kcps, so the duration of one chip is about 10 μsec. Suppose that a terminal located at point A and a terminal located at point B in FIG. 9 simultaneously transmit CDMA signals based on orthogonal codes toward the satellite. The difference in delay time to the satellite between the two terminals is 2.7 / 100 chips from the above result when d = 30 km, which is very small and can be ignored. However, when d = 200 km, the difference is 1.21 chips. Thus, the delay time difference to the satellite becomes larger than one chip, and orthogonality between orthogonal codes cannot be ensured on the satellite transponder. Therefore, the terminal needs to compensate for the delay time difference to the satellite according to the position of the terminal. The processing contents will be described below using the communication terminal (communication terminal) 1 according to the first embodiment.

図10に示すように、非静止衛星Sは、地表面に対し衛星軌道上を時々刻々移動しているとし、その最新の軌道は、基地局からダウンロードされる最新の衛星軌道情報により、予測可能であるとする。ここで、衛星軌道情報とは、人工衛星の軌道を表すパラメータのことであり、例えば、人工衛星の軌道要素として、元期、平均運動、離心率、軌道傾斜角、昇交点赤経、近地点離角、平均近点角がある。   As shown in FIG. 10, it is assumed that the non-geostationary satellite S is constantly moving on the satellite orbit with respect to the ground surface, and the latest orbit can be predicted by the latest satellite orbit information downloaded from the base station. Suppose that Here, the satellite orbit information is a parameter that represents the orbit of the artificial satellite.For example, as the orbital element of the artificial satellite, the original period, the average motion, the eccentricity, the orbit inclination angle, the ascending intersection red longitude, There is an angle, an average near point angle.

まず、通信端末1の軌道情報受信部17(第1情報取得部17)は、図11に示すように、基地局2から最新の衛星軌道情報を受信し(S201)、次に図示しないメモリ内の衛星軌道情報を常に更新している(S202)。通信端末1の遅延時間計算部29は、図12に示すように、S301で、前記メモリ内の衛星軌道情報を読み出す。ここで、衛星の軌道情報は、基地局からフォワードリンク回線を通じて、各端末にダウンロードされる最新の軌道情報を用いるとしているが、予めメモリ内に記憶された、デフォールトの軌道情報を用いてもよい。   First, as shown in FIG. 11, the orbit information receiving unit 17 (first information acquiring unit 17) of the communication terminal 1 receives the latest satellite orbit information from the base station 2 (S201), and then in a memory (not shown). The satellite orbit information is constantly updated (S202). As shown in FIG. 12, the delay time calculation unit 29 of the communication terminal 1 reads the satellite orbit information in the memory in S301. Here, the orbit information of the satellite uses the latest orbit information downloaded from the base station to each terminal through the forward link line, but the default orbit information stored in the memory in advance may be used. .

計算の単純化のために、準天頂衛星が常に天頂付近にあることを利用して、上記衛星の軌道情報の代わりに、図9に示すように、近似的に衛星の位置が基準地上位置の天頂方向上空に固定高度で存在すると計算してもよい。この場合、基準地上位置と自端末位置から衛星までの遅延時間差は、前述の数8の数式を用いて計算することができる。さらに、非静止衛星3が準天頂衛星であり、かつ前記準天頂衛星がGPS衛星機能を具備している場合は、準天頂衛星が送信するGPS信号から前記衛星軌道情報を取得してもよい。この場合、第1情報取得部17(軌道情報受信部17)が第2情報取得部310の機能を有しているといえる。詳しくは、第2情報取得部310を構成するGPS用アンテナ30,GPS受信機31は、それぞれ、衛星通信用アンテナ11,無線受信部13に相当しているので、軌道情報受信部17がGPS信号処理部32の機能を有しているといえる。   For simplification of calculation, using the fact that the quasi-zenith satellite is always near the zenith, instead of the orbit information of the satellite, as shown in FIG. 9, the position of the satellite is approximately the reference ground position. It may be calculated that it exists at a fixed altitude above the zenith direction. In this case, the delay time difference from the reference ground position and the own terminal position to the satellite can be calculated using the above mathematical formula (8). Furthermore, when the non-stationary satellite 3 is a quasi-zenith satellite and the quasi-zenith satellite has a GPS satellite function, the satellite orbit information may be acquired from a GPS signal transmitted by the quasi-zenith satellite. In this case, it can be said that the first information acquisition unit 17 (orbit information reception unit 17) has the function of the second information acquisition unit 310. Specifically, since the GPS antenna 30 and the GPS receiver 31 constituting the second information acquisition unit 310 correspond to the satellite communication antenna 11 and the wireless reception unit 13, respectively, the orbit information reception unit 17 receives the GPS signal. It can be said that it has the function of the processing unit 32.

次に、遅延時間計算部29は、S302において、GPS信号処理部32より自端末(通信端末1)のGPS位置データ(緯度、経度、高度)を入力する。S303では、上記衛星軌道情報と上記GPS位置データより、自端末(通信端末1)から衛星3までの距離bを算出する。次に、遅延時間計算部29は、S304において、メモリに記憶されている基準地上位置データを読み出す。さらに、S305において、上記衛星軌道情報と上記基準地上位置データとより、基準地上位置から衛星3までの距離aを算出する。   Next, in S302, the delay time calculation unit 29 inputs the GPS position data (latitude, longitude, altitude) of the own terminal (communication terminal 1) from the GPS signal processing unit 32. In S303, the distance b from the own terminal (communication terminal 1) to the satellite 3 is calculated from the satellite orbit information and the GPS position data. Next, in S304, the delay time calculation unit 29 reads the reference ground position data stored in the memory. In S305, the distance a from the reference ground position to the satellite 3 is calculated from the satellite orbit information and the reference ground position data.

さらに、S306において、遅延時間計算部29は、距離差b−aを計算し、光速cで割り算することによって、遅延時間差τを算出し、S307において、前記遅延時間差τを遅延補正部24に設定する。なお、ここで、自端末(通信端末1)の位置と衛星3までの距離bが、基準位置と衛星3までの距離aより短い場合は、τの符号は負(すなわち、信号を絶対値τ分GPS時刻信号より遅らせる)となる。   Further, in S306, the delay time calculation unit 29 calculates the distance difference b−a and divides by the speed of light c to calculate the delay time difference τ. In S307, the delay time difference τ is set in the delay correction unit 24. To do. Here, when the distance b between the position of the terminal (communication terminal 1) and the satellite 3 is shorter than the distance a between the reference position and the satellite 3, the sign of τ is negative (that is, the signal is an absolute value τ). Minutes later than the GPS time signal).

逆に、自端末(通信端末1)の位置と衛星3までの距離が、基準地上位置と衛星3までの距離より長い場合は、τの符号は正(すなわち、信号を絶対値τ分GPS時刻信号より進ませる)となる。ただし、衛星3の軌道情報、基準地上位置と衛星3までの距離a、自端末(通信端末1)から衛星までの距離bは、すべて時間の関数であるので、遅延時間差τも時間の関数となり、当該通信端末がCDMA信号を衛星に送信する時間におけるτを予測して遅延補正部24に設定する必要がある。   Conversely, if the distance from the terminal (communication terminal 1) to the satellite 3 is longer than the distance from the reference ground position to the satellite 3, the sign of τ is positive (that is, the signal is the absolute value τ minutes GPS time). It is advanced from the signal). However, since the orbit information of the satellite 3, the distance a from the reference ground position to the satellite 3, and the distance b from the own terminal (communication terminal 1) to the satellite are all functions of time, the delay time difference τ is also a function of time. Therefore, it is necessary to predict τ at the time when the communication terminal transmits the CDMA signal to the satellite and set it in the delay correction unit 24.

なお、上記では、遅延時間差τが正の場合(すなわち、信号を絶対値τ分GPS時刻信号より進ませる場合)も考慮したが、この場合、制御が複雑になる。したがって、基準地上位置を常に距離差b−aが0または負になるような地上位置とし、τの符号を常に負(すなわち、信号を絶対値τ分常にGPS時刻信号より遅らせる)とすると、遅延時間を設定するための制御が単純化される効果がある。   In the above description, the case where the delay time difference τ is positive (that is, the signal is advanced from the GPS time signal by the absolute value τ) is considered, but in this case, the control becomes complicated. Therefore, if the reference ground position is always a ground position where the distance difference ba is 0 or negative, and the sign of τ is always negative (that is, the signal is always delayed from the GPS time signal by the absolute value τ), the delay There is an effect that the control for setting the time is simplified.

また、上記では、基準地上位置と衛星3までの距離aと自端末(通信端末1)から衛星3までの距離bを算出して、距離差b−aを算出したが、上記基準地上位置と衛星3までの距離aはデフォールトの固定値であってもよい。これにより、計算の簡略化が図れる。   In the above description, the distance a from the reference terminal position and the satellite 3 and the distance b from the own terminal (communication terminal 1) to the satellite 3 are calculated, and the distance difference ba is calculated. The distance a to the satellite 3 may be a default fixed value. Thereby, the calculation can be simplified.

さらに、上記では、衛星3の軌道情報と自端末(通信端末1)のGPS位置データを用いて、自端末(通信端末1)と衛星3までの距離bを算出したが、衛星3である非静止衛星が準天頂衛星であり、かつ前記準天頂衛星がGPS衛星機能を具備している場合は、準天頂衛星が送信するGPS信号から自端末のGPS位置データを算出する際に自端末と衛星までの距離を算出するので、この値を上記自端末と衛星までの距離bとして用いてもよい。これにより、計算の簡略化が図れる。   Furthermore, in the above, the distance b between the terminal (communication terminal 1) and the satellite 3 is calculated using the orbit information of the satellite 3 and the GPS position data of the terminal (communication terminal 1). When the geostationary satellite is a quasi-zenith satellite and the quasi-zenith satellite has a GPS satellite function, when calculating the GPS position data of the terminal from the GPS signal transmitted by the quasi-zenith satellite, the own terminal and the satellite Therefore, this value may be used as the distance b between the terminal and the satellite. Thereby, the calculation can be simplified.

以上のように、各通信端末1が、自端末が送信するCDMA信号のGPS時刻信号に対する遅延時間を調整することによって、衛星トランスポンダ上で、各通信端末が送信するCDMA信号の直交符号間の同期を、1チップ以内の位相差で取ることができるので、通信端末1は、複数の通信端末1−n間で、衛星3へ送信する送信信号の送信タイミングを同期した送信タイミングを生成する送信タイミング発生部23と、送信信号を生成する送信信号発生部180と、送信信号発生部180が生成した送信信号を送信タイミングで衛星3へ送信するときに、通信端末1と衛星3との距離により生じる遅延を補正する遅延処理部240とを備えているといえ、複数の通信端末1−nは、個々の衛星3との距離による送信信号の遅延をそれぞれ補正するものであるといえる。   As described above, each communication terminal 1 adjusts the delay time with respect to the GPS time signal of the CDMA signal transmitted from the terminal itself, thereby synchronizing the orthogonal codes of the CDMA signals transmitted from the communication terminals on the satellite transponder. Therefore, the communication terminal 1 generates a transmission timing that synchronizes the transmission timing of the transmission signal to be transmitted to the satellite 3 between the plurality of communication terminals 1-n. When the transmission signal generated by the generation unit 23, the transmission signal generation unit 180 that generates the transmission signal, and the transmission signal generated by the transmission signal generation unit 180 is transmitted to the satellite 3 at the transmission timing, it is generated due to the distance between the communication terminal 1 and the satellite 3. The plurality of communication terminals 1-n each compensate for the delay of the transmission signal depending on the distance from each satellite 3. It can be said that is intended to.

次に図4のS107の処理について、その詳細を以下に説明する。各通信端末1の送信するCDMA信号の搬送波周波数に偏差がある場合、直交符号間の相互相関に悪影響を与えることを、最初に説明する。今、通信端末1−1が送信する直交符号C(t)でBPSK変調された変調波を下記の数9の数式とおく。 Next, details of the processing of S107 in FIG. 4 will be described below. First, it will be described that when there is a deviation in the carrier frequency of the CDMA signal transmitted by each communication terminal 1, the cross-correlation between orthogonal codes is adversely affected. Now, a modulated wave BPSK-modulated with the orthogonal code C 1 (t) transmitted by the communication terminal 1-1 is represented by the following mathematical formula 9.

Figure 0006008103
Figure 0006008103

同様に、別の通信端末1−2が送信する直交符号C(t)がBPSK変調された変調波を下記の数10の数式とおく。 Similarly, a modulated wave in which the orthogonal code C 2 (t) transmitted by another communication terminal 1-2 is BPSK-modulated is expressed by the following equation (10).

Figure 0006008103
Figure 0006008103

ここで、A,Bは搬送波の振幅、f,fは搬送波の周波数であり、θ,θは搬送波の位相である。ただし、簡略化のため、データ変調はないものとした。衛星トランスポンダ上で、上記2つの信号は足しあわされて、次の数11の数式となる。 Here, A and B are carrier wave amplitudes, f 1 and f 2 are carrier wave frequencies, and θ 1 and θ 2 are carrier wave phases. However, for simplification, it was assumed that there was no data modulation. On the satellite transponder, the above two signals are added together to obtain the following equation (11).

Figure 0006008103
Figure 0006008103

基地局受信側のCDMA逆拡散/復調において、通信端末1−1からの信号を復調する場合、下記の数12の数式を上記の数11の数式に掛けて相関をとる。   In the CDMA despreading / demodulation on the base station receiving side, when demodulating the signal from the communication terminal 1-1, the following equation 12 is multiplied by the equation 11 to obtain a correlation.

Figure 0006008103
Figure 0006008103

相関をとった結果は次の数13の数式で表される。 The result of the correlation is expressed by the following equation (13).

Figure 0006008103
Figure 0006008103

ここで、Tは相関をとる時間であり、直交符号の周期の整数倍である。また、説明の簡略化のためA=B=1とし、高調波成分はフィルタリングされるので無視した。数13の数式の第1項は所望信号であり、第2項が符号間干渉成分となる。数13の数式の第2項はf=fのとき、すなわち、両搬送波の周波数偏差がなければ、C(t)とC(t)とは直交符号であるので、0となる。しかしながら、f≠fであれば、数13の数式の第2項は0とならずに、相互相関による干渉成分が残ることになる。そのため、各通信端末1の送信するCDMA信号の搬送波周波数偏差を小さくして、直交符号間の相互相関を小さくすることが必要である。 Here, T is the time for correlation, and is an integral multiple of the period of the orthogonal code. For simplification of explanation, A = B = 1 and the harmonic component is ignored because it is filtered. The first term of Equation 13 is the desired signal, and the second term is the intersymbol interference component. The second term of Equation (13) is 0 when f 1 = f 2 , that is, when there is no frequency deviation between both carriers, C 1 (t) and C 2 (t) are orthogonal codes, and thus 0. . However, if f 1 ≠ f 2 , the second term of Equation 13 is not 0 and an interference component due to cross-correlation remains. Therefore, it is necessary to reduce the carrier frequency deviation of the CDMA signal transmitted by each communication terminal 1 and to reduce the cross-correlation between orthogonal codes.

一般的に、衛星通信では、端末は、衛星トランスポンダのローカル周波数偏差を基地局側で補償したフォワード信号を基地局から受信して、そのフォワード信号の受信搬送波周波数を基準として、自端末のリターンリンク信号の搬送波周波数を発生させることによって、端末が送信するリターンリンク信号の搬送波周波数偏差を小さくするようにしている。   In general, in satellite communication, a terminal receives a forward signal in which the local frequency deviation of the satellite transponder is compensated on the base station side from the base station, and uses the received carrier frequency of the forward signal as a reference to return link of its own terminal. By generating the carrier frequency of the signal, the carrier frequency deviation of the return link signal transmitted by the terminal is reduced.

また、非静止衛星の場合は、非静止衛星が基地局に対して相対移動することによって、フォワードリンク信号の搬送波にドップラー周波数偏移を生じ、この周波数偏移は各端末で共通なので、非静止衛星の基地局に対する相対移動によるフォワードリンク信号搬送波のドップラー周波数偏移についても、基地局側で補償することができる。これらの基地局側でのフォワードリンク信号の搬送波周波数補償については、基地局側で、パイロット信号を衛星折り返しすることにより達成でき、その方法の詳細は、特許文献3に記載されている。   In the case of a non-stationary satellite, the non-stationary satellite moves relative to the base station, thereby causing a Doppler frequency shift in the carrier wave of the forward link signal, and this frequency shift is common to each terminal. The Doppler frequency shift of the forward link signal carrier due to the relative movement of the satellite to the base station can also be compensated on the base station side. The carrier frequency compensation of the forward link signal on the base station side can be achieved by returning the pilot signal to the satellite on the base station side, and details of the method are described in Patent Document 3.

しかしながら、非静止衛星が端末に対して相対移動することによるフォワードリンク信号のドップラー周波数偏移及び、非静止衛星が端末に対して相対移動することによるリターンリンク信号のドップラー周波数偏移は、各端末の地理的位置が異なると、そのドップラー周波数偏移の大きさが異なるため、基地局側では補償することができない。   However, the Doppler frequency shift of the forward link signal due to the relative movement of the non-stationary satellite relative to the terminal and the Doppler frequency shift of the return link signal due to the relative movement of the non-stationary satellite relative to the terminal Since the magnitudes of the Doppler frequency shifts are different if the geographical positions of the base stations are different from each other, the base station cannot compensate.

そこで、本実施の形態1では、各通信端末1の送信するCDMA信号の搬送波周波数偏差を小さくして、直交符号間の相互相関を小さくするために、各通信端末1側で、その通信端末1の地理的位置に基づいて、非静止衛星の移動による非静止衛星と端末間の搬送波ドップラー周波数偏移を補償して、各通信端末1間で搬送波周波数偏差が小さいリターンリンク信号を送信する方法を用いている。なお、本実施の形態1では、各通信端末1は移動していないか、移動していてもゆっくりと移動していて、通信端末1の移動による非静止衛星に対する搬送波のドップラー周波数偏移は無視できるものとしている。   Therefore, in the first embodiment, in order to reduce the carrier frequency deviation of the CDMA signal transmitted from each communication terminal 1 and to reduce the cross-correlation between orthogonal codes, each communication terminal 1 side has the communication terminal 1. A method of transmitting a return link signal having a small carrier frequency deviation between each communication terminal 1 by compensating for a carrier Doppler frequency shift between the non-stationary satellite and the terminal due to the movement of the non-stationary satellite based on the geographical position of Used. In the first embodiment, each communication terminal 1 is not moving or is moving slowly even if it is moving, and the Doppler frequency shift of the carrier with respect to the non-stationary satellite due to the movement of the communication terminal 1 is ignored. It is supposed to be possible.

図13に、通信端末1の搬送波周波数のドップラー周波数偏移を示す。今、通信端末1−nが、地理的位置Pnに存在するとする。ここでは、通信端末1−nは地表面で静止しており、端末の移動速度VT=0であるとする。 FIG. 13 shows the Doppler frequency shift of the carrier frequency of the communication terminal 1. Now, it is assumed that the communication terminal 1-n exists at the geographical position Pn. Here, it is assumed that the communication terminal 1-n is stationary on the ground surface and the moving speed of the terminal VT n = 0.

今、通信端末1−nの受信フォワードリンク信号の搬送波周波数をFrnとし、光速をCとする。また、通信端末1−nが受信するフォワードリンク信号搬送波周波数の中心周波数をFroとする。ただし、前述のように、衛星のローカル周波数偏差及び非静止衛星の基地局に対する相対移動によるドップラー周波数偏移は基地局送信側で補償されているので、上記Froには、これらに起因する周波数偏差は含まれていない。図13から衛星移動による端末方向の受信搬送波相当のドップラー周波数偏移△Fro1は、下記の数14の数式と表される。   Now, assume that the carrier frequency of the received forward link signal of the communication terminal 1-n is Frn and the speed of light is C. Further, the center frequency of the forward link signal carrier frequency received by the communication terminal 1-n is assumed to be Fro. However, as described above, the local frequency deviation of the satellite and the Doppler frequency deviation due to the relative movement of the non-stationary satellite to the base station are compensated on the base station transmission side. Is not included. From FIG. 13, the Doppler frequency shift ΔFro1 corresponding to the received carrier wave in the terminal direction due to satellite movement is expressed by the following equation (14).

Figure 0006008103
Figure 0006008103

ただし、△Fro1は、衛星3と通信端末1とが近づく場合を正とする。
したがって、通信端末1−nの受信フォワードリンク信号の搬送波周波数Frnは次の数15の数式で表される。
However, ΔFro1 is positive when the satellite 3 and the communication terminal 1 approach each other.
Therefore, the carrier frequency Frn of the received forward link signal of the communication terminal 1-n is expressed by the following equation (15).

Figure 0006008103
Figure 0006008103

通信端末1−nは、まず衛星の軌道情報と端末のGPS位置データにより、非静止衛星が通信端末1に対して移動する相対移動速度VSnを求め、次に上式から受信搬送波中心周波数相当のドップラー周波数偏移△Fro1を計算により求める。次に、図14に示すように、周波数減算器71において、通信端末1−nは、受信フォワードリンク信号の搬送波周波数Frnを基準として、下記の数16の数式によってFroを生成する。   The communication terminal 1-n first obtains the relative moving speed VSn at which the non-stationary satellite moves with respect to the communication terminal 1 based on the satellite orbit information and the GPS position data of the terminal, and then corresponds to the received carrier center frequency from the above equation. A Doppler frequency shift ΔFro1 is obtained by calculation. Next, as illustrated in FIG. 14, in the frequency subtracter 71, the communication terminal 1-n generates Fro according to the following equation 16 using the carrier frequency Frn of the received forward link signal as a reference.

Figure 0006008103
Figure 0006008103

すなわち、受信搬送波中心周波数相当のドップラー周波数偏移△Fro1を補償する。受信フォワードリンク信号の搬送波中心周波数Froと送信リターンリンク信号の搬送波中心周波数Ftoの比をRrtとすると、周波数逓倍器72において、下記の数17の数式によって、Ftoを生成することができる。   That is, the Doppler frequency shift ΔFro1 corresponding to the received carrier center frequency is compensated. If the ratio of the carrier center frequency Fro of the received forward link signal to the carrier center frequency Fto of the transmission return link signal is Rrt, the frequency multiplier 72 can generate Fto by the following equation (17).

Figure 0006008103
Figure 0006008103

ただし、ここで、Rrtは予め設定された値である。次に、図13より、送信搬送波中心周波数相当のドップラー周波数偏移△Fto1を計算により求める(数18の数式)。ただし、△Fto1は、衛星3と通信端末1が近づく場合を正とする。   Here, Rrt is a preset value. Next, from FIG. 13, a Doppler frequency shift ΔFto1 corresponding to the transmission carrier center frequency is obtained by calculation (Formula 18). However, ΔFto1 is positive when the satellite 3 and the communication terminal 1 approach each other.

Figure 0006008103
Figure 0006008103

さらに、周波数減算器73において、下記の数19の数式によって、 Further, in the frequency subtractor 73, the following equation 19 is used.

Figure 0006008103
Figure 0006008103

Ftnを得て、送信搬送波中心周波数相当のドップラー周波数偏移△Fto1を補償することができる。すなわち、上式で与えられるFtnの搬送波周波数を持つリターンリンク信号を通信端末1−nが送信したときに、前記リターンリンク信号は衛星トランスポンダで受信される際に、非静止衛星の移動による自端末の位置に応じたドップラー周波数偏移を受けるので、衛星トランスポンダ上で通信端末1−nから受信されるリターンリンク信号の搬送波周波数Ftn’は次の数20の数式で表される。   By obtaining Ftn, the Doppler frequency shift ΔFto1 corresponding to the transmission carrier center frequency can be compensated. That is, when the communication terminal 1-n transmits a return link signal having a carrier frequency of Ftn given by the above equation, when the return link signal is received by the satellite transponder, Therefore, the carrier frequency Ftn ′ of the return link signal received from the communication terminal 1-n on the satellite transponder is expressed by the following equation (20).

Figure 0006008103
Figure 0006008103

したがって、衛星トランスポンダ上で各通信端末1が送信するリターンリンクCDMA信号間の搬送波周波数偏差がほぼ0となり、各通信端末1が送信する直交符号間の直交性の搬送波周波数偏差による劣化を小さくすることができる。   Therefore, the carrier frequency deviation between the return link CDMA signals transmitted by each communication terminal 1 on the satellite transponder becomes almost zero, and the deterioration due to the orthogonal carrier frequency deviation between the orthogonal codes transmitted by each communication terminal 1 is reduced. Can do.

図15には、通信端末1−nにおける搬送波周波数のドップラー周波数偏移補償フローチャートを示し、これらの処理は、主として、図2の搬送波発生部26及びドップラー周波数計算部28において行われる。まず、S401において、ドップラー周波数計算部28は、メモリ内の衛星軌道情報を読み出し、次にS402において、GPS信号処理部32より、自端末(通信端末1)のGPS位置データを入力する。さらに、ドップラー周波数計算部28は、S403において、上記衛星軌道情報と上記GPS位置データにより、非静止衛星の自端末(通信端末1)方向の速度VSnを計算し、S404において、上記VSnを用いて、フォワードリンク信号の搬送波中心周波数Fro相当のドップラー周波数偏移△Fro1を計算する。   FIG. 15 shows a Doppler frequency shift compensation flowchart of the carrier frequency in the communication terminal 1-n, and these processes are mainly performed in the carrier generation unit 26 and the Doppler frequency calculation unit 28 of FIG. First, in S401, the Doppler frequency calculation unit 28 reads the satellite orbit information in the memory, and in S402, inputs the GPS position data of the own terminal (communication terminal 1) from the GPS signal processing unit 32. Further, in step S403, the Doppler frequency calculation unit 28 calculates the speed VSn of the non-stationary satellite in the direction of its own terminal (communication terminal 1) from the satellite orbit information and the GPS position data. In step S404, the Doppler frequency calculation unit 28 uses the VSn. Then, a Doppler frequency shift ΔFro1 corresponding to the carrier center frequency Fro of the forward link signal is calculated.

次に、搬送波発生部26はS405において、QPSK復調部14から入力される受信フォワードリンク信号の搬送波周波数Frnより、フォワードリンク信号の搬送波中心周波数FroをFro=Frn−△Fro1より生成する。さらに、搬送波発生部26はS406において、送信リターンリンク信号の搬送波中心周波数FtoをFto=Fro×Rrtにより生成する。次に、ドップラー周波数計算部28はS407において、上記非静止衛星の自端末方向の速度VSnを用いて、リターンリンク信号の搬送波中心周波数△Fto1を計算する。最後に、搬送波発生部26は、S408において、Ftn=Fto−△Fto1より、リターンリンクの送信搬送波中心周波数Fto相当のドップラー周波数偏移を補償する。   Next, in S405, the carrier generation unit 26 generates the carrier center frequency Fro of the forward link signal from Fro = Frn−ΔFro1 from the carrier frequency Frn of the received forward link signal input from the QPSK demodulation unit 14. Further, in step S406, the carrier generation unit 26 generates the carrier center frequency Fto of the transmission return link signal by Fto = Fro × Rrt. Next, in S407, the Doppler frequency calculation unit 28 calculates the carrier center frequency ΔFto1 of the return link signal using the speed VSn of the non-geostationary satellite in the direction of its own terminal. Finally, in S408, the carrier wave generator 26 compensates for the Doppler frequency shift corresponding to the transmission carrier center frequency Fto of the return link from Ftn = Fto−ΔFto1.

ここで、実施の形態1に係る通信システム及び通信端末の動作をまとめると、通信端末1が直交符号を生成する直交符号発生部22と、外部から時間情報を取得する第2情報取得部310と、情報取得部310が取得した時間情報を基準としたチップクロックを生成し、このチップクロックを直交符号発生部22による直交符号の生成タイミングの基準とする送信タイミング発生部23と、直交符号発生部22が生成した直交符号により衛星3へ送信する送信信号を拡散してCDMA信号を生成するCDMA拡散部21とをするものを基本構成としている。   Here, when the operations of the communication system and the communication terminal according to Embodiment 1 are summarized, an orthogonal code generation unit 22 in which the communication terminal 1 generates an orthogonal code, a second information acquisition unit 310 that acquires time information from the outside, and , Generating a chip clock based on the time information acquired by the information acquisition unit 310, and using the chip clock as a reference for the generation timing of the orthogonal code by the orthogonal code generation unit 22, and an orthogonal code generation unit The basic configuration is such that the transmission signal to be transmitted to the satellite 3 is spread by the orthogonal code generated by the line 22 and the CDMA spreading unit 21 generates a CDMA signal.

さらに、通信端末1の遅延処理部240によって、通信端末1の位置情報から衛星3までの距離を導出し、遅延時間を計算し(遅延時間計算部29)、計算した遅延時間から、送信信号を補正(遅延補正部24)してもよい。また、通信端末1のドップラー周波数処理部250によって、衛星3と通信端末1との相対距離の変化から送信信号のドップラー周波数偏移による周波数のずれを補正してもよい。   Further, the delay processing unit 240 of the communication terminal 1 derives the distance to the satellite 3 from the position information of the communication terminal 1, calculates the delay time (delay time calculation unit 29), and transmits the transmission signal from the calculated delay time. Correction (delay correction unit 24) may be performed. Further, the Doppler frequency processing unit 250 of the communication terminal 1 may correct the frequency shift due to the Doppler frequency shift of the transmission signal from the change in the relative distance between the satellite 3 and the communication terminal 1.

ここで、実施の形態1に係るショートメッセージ通信システム(ショートメッセージ方法)及びショートメッセージ通信端末としての本実施の形態1の説明を行う。まず、実施の形態1に係るショートメッセージ通信システムは、フォワードリンク信号を送信する基地局2が送信したフォワードリンク信号を受信し、ショートメッセージを含む送信信号をリターンリンク信号として、基地局2へ送信する複数のショートメッセージ通信端末1−nと基地局2との通信を中継する衛星3とを備えたものであり、複数のショートメッセージ通信端末1−nは、時間情報から、直交符号発生部22による直交符号の生成タイミングを複数のショートメッセージ通信端末1−n間で同期するものである。   Here, the short message communication system (short message method) and the short message communication terminal according to the first embodiment will be described. First, the short message communication system according to Embodiment 1 receives a forward link signal transmitted by a base station 2 that transmits a forward link signal, and transmits a transmission signal including the short message to the base station 2 as a return link signal. A plurality of short message communication terminals 1-n and a satellite 3 that relays communication between the base station 2 and the plurality of short message communication terminals 1-n. Is used to synchronize the generation timing of orthogonal codes between the plurality of short message communication terminals 1-n.

具体的には、ショートメッセージ通信端末1は、直交符号を生成する直交符号発生部22と、外部から所定の時間精度を取得する情報取得部310と、情報取得部310が取得した時間情報を基準とし、所定の時間精度よりも長い1チップ長から成るチップクロックを生成し、このチップクロックを直交符号発生部22による直交符号の生成タイミングの基準とする送信タイミング発生部23と、送信信号を生成する送信信号発生部180と、直交符号発生部22が生成した直交符号により送信信号発生部180が生成した送信信号を拡散してCDMA信号を生成するCDMA拡散部21と、CDMA信号を衛星3へ送信するときに、ショートメッセージ通信端末1と衛星3との距離により生じる遅延を補正する遅延処理部240と、搬送波を生成する搬送波発生部26と、搬送波発生部26が生成した搬送波を用いて、遅延処理部240による補正後のCDMA信号を変調する変調部25と、変調部25により変調されたCDMA信号を衛星3に送信する送信部27とを有しているものである。   Specifically, the short message communication terminal 1 uses the orthogonal code generation unit 22 that generates orthogonal codes, the information acquisition unit 310 that acquires predetermined time accuracy from the outside, and the time information acquired by the information acquisition unit 310 as a reference. A chip clock having a length of one chip longer than a predetermined time accuracy is generated, and a transmission signal is generated with a transmission timing generator 23 using the chip clock as a reference for the generation timing of the orthogonal code by the orthogonal code generator 22. Transmitting signal generator 180, CDMA spreading section 21 that generates a CDMA signal by spreading the transmission signal generated by transmission signal generator 180 using the orthogonal code generated by orthogonal code generator 22, and CDMA signal to satellite 3. A delay processing unit 240 for correcting a delay caused by the distance between the short message communication terminal 1 and the satellite 3 when transmitting, and a carrier wave The carrier generation unit 26 to be generated, the modulation unit 25 that modulates the CDMA signal corrected by the delay processing unit 240 using the carrier generated by the carrier generation unit 26, and the CDMA signal modulated by the modulation unit 25 to the satellite 3 And a transmitting unit 27 for transmitting to.

また、ショートメッセージ通信端末1は、衛星3とショートメッセージ通信端末1との相対距離の変化からCDMA信号のドップラー周波数偏移による周波数のずれを計算するドップラー周波数計算部28を有し、搬送波発生部26が、ドップラー周波数計算部28が計算したドップラー周波数偏移による周波数のずれを搬送波の周波数で補償するものである。さらに、ショートメッセージ通信端末1の遅延処理部240は、ショートメッセージ通信端末1の位置情報から衛星3までの距離を導出し、遅延時間を計算する遅延時間計算部29と、遅延時間計算部29が計算した遅延時間から、送信信号を補正する遅延補正部24とからなるものである。   The short message communication terminal 1 also includes a Doppler frequency calculation unit 28 that calculates a frequency shift due to a Doppler frequency shift of the CDMA signal from a change in the relative distance between the satellite 3 and the short message communication terminal 1. 26 compensates the frequency shift due to the Doppler frequency shift calculated by the Doppler frequency calculation unit 28 with the frequency of the carrier wave. Furthermore, the delay processing unit 240 of the short message communication terminal 1 derives the distance to the satellite 3 from the position information of the short message communication terminal 1, and the delay time calculation unit 29 for calculating the delay time and the delay time calculation unit 29 include The delay correction unit 24 corrects the transmission signal from the calculated delay time.

なお、災害時等において、基地局2から発信されたフォワードリンク信号を受信したユーザ端末(携帯端末1)が、位置情報を含んだ救難メッセージ,緊急メッセージ,救難信号などを、リターンリンク信号(送信信号)として、衛星回線を用いて、基地局2を介して、サービスセンター6へ伝送するかどうかは、ユーザ端末(携帯端末1)側で判断できるようにしてもよいし、フォワードリンク信号を受信した場合は、強制的に、リターンリンク信号(送信信号)を発信するようにしてもよい。   In the event of a disaster, the user terminal (mobile terminal 1) that has received the forward link signal transmitted from the base station 2 sends a rescue message, emergency message, rescue signal, etc. including location information to the return link signal (transmission). As a signal), whether to transmit to the service center 6 via the base station 2 using a satellite line may be determined on the user terminal (mobile terminal 1) side, or a forward link signal is received. In this case, a return link signal (transmission signal) may be forcibly transmitted.

実施の形態2.
この発明の実施の形態2について図16乃至図23を用いて説明する。実施の形態1と異なる部分を中心に説明を行い、実施の形態1と共通の部分の説明は、省略する場合がある。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。実施の形態1では、直交符号の開始タイミングを、チップクロックレベルで、GPS時刻信号に同期させて、各通信端末1はバースト上のCDMA信号をランダムに非静止衛星(3)に向けて送信したが、実施の形態2では、通信端末は、さらにCDMA拡散されたバースト上のデータを時間軸上のスロットにランダムに衛星に向けて送信することにより、いわゆるslotted(スロッテッド)ALOHA方式による衛星通信アクセスを行って、スループットを向上させる。このとき、通信端末1は、直交符号の開始タイミングを、チップクロックレベルで、GPS時刻信号に同期させるだけでなく、スロットタイミングもGPS時刻信号に同期させることによって、各端末間でのスロットの同期を容易にする。
Embodiment 2. FIG.
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The description will focus on the parts different from the first embodiment, and the description of the parts common to the first embodiment may be omitted. In the drawings, the same reference numerals denote the same or corresponding parts, and detailed descriptions thereof are omitted. In Embodiment 1, the start timing of the orthogonal code is synchronized with the GPS time signal at the chip clock level, and each communication terminal 1 randomly transmits the CDMA signal on the burst toward the non-stationary satellite (3). However, in the second embodiment, the communication terminal further transmits the data on the burst subjected to CDMA spreading to the satellite in a slot on the time axis, thereby enabling satellite communication access by the so-called slotted ALOHA system. To improve throughput. At this time, the communication terminal 1 not only synchronizes the start timing of the orthogonal code with the GPS time signal at the chip clock level, but also synchronizes the slot timing with the GPS time signal, thereby synchronizing the slots between the terminals. To make it easier.

つまり、実施の形態2に係る通信システム(ショートメッセージ通信システム)及び通信端末(ショートメッセージ通信端末)並びに通信方法(ショートメッセージ通信方法)は、送信信号発生部180が、送信タイミング発生部23が生成したチップクロックを基準としたスロットタイミングで、変調部25により変調されたCDMA信号を衛星3に送信すること、又は、送信信号発生部180が、情報取得部310が取得した時間情報を基準とし、所定の時間精度よりも長い1チップ長から成るチップクロックを生成し、このチップクロックを基準としたスロットタイミングで、変調部25により変調されたCDMA信号を衛星3に送信することで、複数のショートメッセージ通信端末1−nは、スロットタイミングを複数のショートメッセージ通信端末1−n間で同期するものである。   That is, the communication signal (short message communication system), the communication terminal (short message communication terminal), and the communication method (short message communication method) according to the second embodiment are generated by the transmission signal generation unit 180 and the transmission timing generation unit 23. The CDMA signal modulated by the modulation unit 25 is transmitted to the satellite 3 at the slot timing with the chip clock as a reference, or the transmission signal generation unit 180 uses the time information acquired by the information acquisition unit 310 as a reference, A chip clock having a length of one chip longer than a predetermined time accuracy is generated, and a CDMA signal modulated by the modulation unit 25 is transmitted to the satellite 3 at a slot timing with the chip clock as a reference. The message communication terminal 1-n sets the slot timing to a plurality of short messages. It is intended to synchronize between sage communication terminal 1-n.

実施の形態2に係る通信端末1の構成を図16(a)(b)に示す。なお、全体システムの構成は、実施の形態1において説明した図1及び図2に相当する構成を有しており、この実施の形態2において特に説明する部分の構成及び動作の他、実施の形態1において説明した部分の構成及び動作に相当する構成及び動作を有するものである。図16(a)と図16(b)とに記載の通信端末1は、図16(b)に記載の通信端末1はドップラー周波数計算部28が省略されている点である。つまり、周波数偏移の補償が必要でない場合には、図16(b)に記載の構成を採用すればよい。   The structure of the communication terminal 1 which concerns on Embodiment 2 is shown to Fig.16 (a) (b). The configuration of the entire system has a configuration corresponding to FIG. 1 and FIG. 2 described in the first embodiment. In addition to the configuration and operation of the portion particularly described in the second embodiment, the configuration of the embodiment is as follows. 1 has a configuration and operation corresponding to the configuration and operation of the portion described in FIG. The communication terminal 1 described in FIG. 16A and FIG. 16B is that the Doppler frequency calculation unit 28 is omitted from the communication terminal 1 described in FIG. That is, when compensation for frequency deviation is not necessary, the configuration shown in FIG.

実施の形態2に係る基地局2の構成を図17に示す。なお、全体システムの構成は、実施の形態1において説明した図1及び図2に相当する構成を有しており、この実施の形態2において特に説明する部分の構成及び動作の他、実施の形態1において説明した部分の構成及び動作に相当する構成及び動作を有するものである。詳しくは、図17(a)は実施の形態2に係る通信システム(ショートメッセージ通信システム)の構成を示す構成図、図17(b)は実施の形態2に係るチップクロック生成方法に用いるチップクロック発生部(受信タイミング発生部,情報取得部)の機能ブロック図、図1(c)はチップクロック生成(発生)のフローチャート、図1(d)はチップクロック生成(発生)のフローチャート(S001省略)である。   The configuration of base station 2 according to Embodiment 2 is shown in FIG. The configuration of the entire system has a configuration corresponding to FIG. 1 and FIG. 2 described in the first embodiment. In addition to the configuration and operation of the portion particularly described in the second embodiment, the configuration of the embodiment is as follows. 1 has a configuration and operation corresponding to the configuration and operation of the portion described in FIG. Specifically, FIG. 17A is a configuration diagram showing a configuration of a communication system (short message communication system) according to the second embodiment, and FIG. 17B is a chip clock used for the chip clock generation method according to the second embodiment. 1 is a functional block diagram of a generation unit (reception timing generation unit, information acquisition unit), FIG. 1C is a flowchart of chip clock generation (generation), and FIG. 1D is a flowchart of chip clock generation (generation) (S001 omitted). It is.

図17(a)に示す実施の形態2に係る基地局2の構成について説明する。図3に示す実施の形態1に係る基地局2の構成に対し、以下の構成が実施の形態2に係る基地局2に追加されている。図17(a)において、基地局2は、通信端末1と同様に、GPS衛星4からGPS信号10をGPSアンテナ30及びGPS受信機31により受信する。GPS信号処理部32は前記受信されたGPS信号10を処理して、GPS時刻信号を受信タイミング発生部55に出力する。   The configuration of base station 2 according to Embodiment 2 shown in FIG. The following configuration is added to the base station 2 according to the second embodiment with respect to the configuration of the base station 2 according to the first embodiment shown in FIG. In FIG. 17A, the base station 2 receives the GPS signal 10 from the GPS satellite 4 by the GPS antenna 30 and the GPS receiver 31 in the same manner as the communication terminal 1. The GPS signal processing unit 32 processes the received GPS signal 10 and outputs a GPS time signal to the reception timing generation unit 55.

受信タイミング発生部55は、地上インターフェース部41からの衛星軌道情報及び入力端子56からの基地局位置及び基準地上位置を用いて、GPS信号処理部32からのGPS時刻信号を基準とし、基準地上位置から非静止衛星経由基地局受信までの遅延時間分遅延させたチップクロック、直交符号開始タイミング、スロットタイミングを発生する。CDMA逆拡散部51は、前記チップクロック、直交符号開始タイミング、スロットタイミングにより、通信端末1から送信された信号の時間的位置を予測して、CDMA逆拡散を行う。   The reception timing generation unit 55 uses the satellite orbit information from the ground interface unit 41, the base station position from the input terminal 56, and the reference ground position, and uses the GPS time signal from the GPS signal processing unit 32 as a reference, and the reference ground position The chip clock, the orthogonal code start timing, and the slot timing delayed by the delay time from the non-stationary satellite to the base station reception are generated. The CDMA despreading unit 51 predicts the temporal position of the signal transmitted from the communication terminal 1 based on the chip clock, the orthogonal code start timing, and the slot timing, and performs CDMA despreading.

上記のとおり、受信タイミング発生部23は、GPS信号処理部32からのGPS時刻信号に同期した各部へのクロック信号及びタイミング信号を発生する。詳しくは、図1(b)に示すチップクロック発生部(受信タイミング発生部55,情報取得部310)と、図1(c)(d)に示す実施の形態1に係るチップクロック生成方法とを用いて説明する。   As described above, the reception timing generation unit 23 generates a clock signal and a timing signal to each unit synchronized with the GPS time signal from the GPS signal processing unit 32. Specifically, the chip clock generation unit (reception timing generation unit 55, information acquisition unit 310) shown in FIG. 1B and the chip clock generation method according to the first embodiment shown in FIGS. It explains using.

図17(c)のS002(Sはステップを表す)は、所定の時間精度よりも長い1チップ長から成るチップクロックを生成するものである(クロック発生ステップ)。このS002の前に所定の時間精度を有する時間情報を取得するものであるS001(取得ステップ)を行ってもよい。そして、S003(決定ステップ)にて、時間情報(S001でGPS衛星4から取得したものでもよい)から、S002(クロック発生ステップ)のチップクロック開始のタイミングを決定する。   In FIG. 17C, S002 (S represents a step) is to generate a chip clock consisting of one chip longer than a predetermined time accuracy (clock generation step). Prior to S002, S001 (acquisition step) for acquiring time information having a predetermined time accuracy may be performed. In S003 (determination step), the chip clock start timing in S002 (clock generation step) is determined from the time information (which may be acquired from the GPS satellite 4 in S001).

そして、S003で決定したタイミングで、チップクロック開始するのではなく、S005にて、所定の遅延時間を加えて、チップクロック開始タイミングを最終決定する。これは、タイミング決定ステップが実施の形態1で説明したものと異なる点である。その理由は、前述のとおり、通信端末(端末)からの送信信号(リターンリンク信号)を基準地上位置から非静止衛星経由基地局受信までの遅延時間分遅延させて、基地局2はチップクロック、直交符号開始タイミング、スロットタイミングを発生する必要があるためである。   Then, instead of starting the chip clock at the timing determined in S003, a predetermined delay time is added to finally determine the chip clock start timing in S005. This is a point in which the timing determination step is different from that described in the first embodiment. The reason is that, as described above, the transmission signal (return link signal) from the communication terminal (terminal) is delayed by the delay time from the reference ground position to the reception of the base station via the non-geostationary satellite, This is because it is necessary to generate orthogonal code start timing and slot timing.

つまり、所定の遅延時間とは、通信端末(端末)からの送信信号(リターンリンク信号)を基準地上位置から非静止衛星経由基地局受信までの遅延時間を意味する。なお、S001は、GPS衛星4から時間情報を取得するものでもよい。所定の時間精度よりも長い1チップ長から成るチップクロックに関しての詳細説明は実施の形態1で説明したとおりである。なお、チップクロック生成方法は、所定の時間精度を有する時間情報を事前に取得することができるのであれば、図1(d)に示すようにS001を省略してもよい。   That is, the predetermined delay time means a delay time from reception of a transmission signal (return link signal) from a communication terminal (terminal) to reception of a base station via a non-stationary satellite from a reference ground position. Note that S001 may acquire time information from the GPS satellite 4. The detailed description of the chip clock consisting of one chip longer than the predetermined time accuracy is as described in the first embodiment. Note that in the chip clock generation method, S001 may be omitted as shown in FIG. 1D as long as time information having a predetermined time accuracy can be acquired in advance.

次に、実施の形態2に係る通信方法(なお、実施の形態2の衛星通信アクセス方式は、複数の通信端末と、基地局との間の通信方法に関連するものである)について説明する。実施の形態2に係る通信方法は、複数の通信端末1は、時間情報から、直交符号発生部24による直交符号の生成タイミング及びスロットタイミングを複数の通信端末1−n間で同期するものである。   Next, a communication method according to the second embodiment (note that the satellite communication access method of the second embodiment relates to a communication method between a plurality of communication terminals and a base station) will be described. In the communication method according to Embodiment 2, the plurality of communication terminals 1 synchronize the generation timing and slot timing of the orthogonal code by the orthogonal code generation unit 24 between the plurality of communication terminals 1-n from the time information. .

図18において、通信端末1−1、通信端末1−2、通信端末1−3はそれぞれ、GPS時刻に同期したチップクロック、直交符号開始タイミング、スロットタイミングにより、CDMA拡散されたバースト信号を、時間スロットにランダムに送信する。つまり、送信タイミング発生部23が生成したチップクロック,直交符号開始タイミング,スロットタイミングをデータ生成部19,誤り訂正符号化部20,CDMA拡散部21へそれぞれ送ることにより、CDMA拡散されたバースト信号を、時間スロットにランダムに送信する。   In FIG. 18, the communication terminal 1-1, the communication terminal 1-2, and the communication terminal 1-3 respectively transmit a burst signal spread by CDMA according to the chip clock, the orthogonal code start timing, and the slot timing synchronized with the GPS time. Randomly transmit to the slot. That is, by transmitting the chip clock, orthogonal code start timing, and slot timing generated by the transmission timing generation unit 23 to the data generation unit 19, the error correction encoding unit 20, and the CDMA spreading unit 21, respectively, the CDMA spread burst signal is transmitted. , Send randomly in time slots.

これにより、各通信端末1が送信するCDMA信号の直交符号間の位相が、1チップ以内の位相差となるように制御されたslotted(スロッテッド)ALOHA方式によるランダムアクセスを実現する。図19に示す表(通信端末1(ショートメッセージ端末1)の送信パラメータ例)に、実施の形態2の典型的な通信端末1のデータバースト送信のためのパラメータを例示する。   Thereby, random access by the slotted ALOHA system in which the phase between orthogonal codes of the CDMA signal transmitted by each communication terminal 1 is controlled to be a phase difference within one chip is realized. The table (example of transmission parameters of communication terminal 1 (short message terminal 1)) shown in FIG. 19 illustrates parameters for data burst transmission of typical communication terminal 1 of the second embodiment.

図19に示す表の送信パラメータ例において、スロットのGPS時刻信号への同期は、例えば次のようにする。GPS時刻信号の毎分の00秒を基準とし、2.5秒ごとにスロットを発生させる。したがって、1分間で24のスロットを発生できる。また、直交符号の開始時間も同様に、毎分の00秒を基準にすると、1スロットで250周期の直交符号を発生できる。   In the example of the transmission parameter in the table shown in FIG. 19, the synchronization of the slot with the GPS time signal is performed as follows, for example. A slot is generated every 2.5 seconds with reference to 00 seconds per minute of the GPS time signal. Therefore, 24 slots can be generated in one minute. Similarly, when the start time of the orthogonal code is based on 00 seconds per minute, an orthogonal code of 250 cycles can be generated in one slot.

図20は実施の形態2における図16(図17)の送信タイミング発生部23の動作フローを示す図である。図20において、S501〜S503については、実施の形態1にける図4に示すS101,S104,S105にそれぞれ相当する同じ動作であるが、実施の形態2では、S504において、GPS時刻信号に同期した時間スロット開始タイミングを発生させる。このことにより、各通信端末1の送信スロットタイミングを、容易に各通信端末1間で同期させることができる。なお、図20では、図4のS102,S103に相当するステップやS106以降のステップの説明は、実施の形態2の特徴の理解を優先して省略するが、実際は存在するので、図21を用いて説明する。   FIG. 20 is a diagram showing an operation flow of the transmission timing generation unit 23 of FIG. 16 (FIG. 17) in the second embodiment. 20, S501 to S503 are the same operations corresponding to S101, S104, and S105 shown in FIG. 4 in the first embodiment, respectively, but in the second embodiment, in S504, the operation is synchronized with the GPS time signal. Generate time slot start timing. Thereby, the transmission slot timing of each communication terminal 1 can be easily synchronized between the communication terminals 1. In FIG. 20, the explanation of the steps corresponding to S102 and S103 in FIG. 4 and the steps after S106 is omitted with priority given to the understanding of the features of the second embodiment. I will explain.

図21は、通信端末の動作フローであり、図4と同一の番号を付したステップは、実施の形態1と同一の機能である。S601においてGPS時刻信号に同期したスロットタイミング信号を発生し、S602において送信スロットの一つをランダムに選択する。前記ランダムに選択する方法としては、例えば実際に送信するスロットまでの待ち時間をランダムに発生する方法等がある。S603において、S105で選択した直交符号によりデータを拡散して、CDMAバースト信号として上記送信スロットにおいて衛星に向けて送信する。   FIG. 21 is an operation flow of the communication terminal, and steps denoted by the same numbers as those in FIG. 4 have the same functions as those in the first embodiment. In S601, a slot timing signal synchronized with the GPS time signal is generated, and in S602, one of the transmission slots is randomly selected. As a method of selecting at random, there is, for example, a method of randomly generating a waiting time until a slot to be actually transmitted. In S603, the data is spread by the orthogonal code selected in S105, and transmitted as a CDMA burst signal toward the satellite in the transmission slot.

なお、図21では、送信スロットの1つと直交符号の1つとをランダムに選択して、ランダムアクセスする方法を示したが、さらに、FDMAされた複数の周波数チャネルのうちの一つをランダムに選択して、選択された送信スロット、直交符号、周波数チャネルでランダムアクセスしてもよい。この動作は、送信信号発生部180で行なわれる。これによって、送信スロット、直交符号、周波数チャネルがすべて一致しない限り、ランダムアクセスバーストの衝突が発生することがなくなるので、さらに、ランダムアクセスバーストの衝突確率を下げることができ、その結果、ランダムアクセスのスループットを高めることができるという効果がある。   FIG. 21 shows a method of randomly selecting one of the transmission slots and one of the orthogonal codes to perform random access. However, one of a plurality of FDMA frequency channels is selected at random. Then, random access may be performed using the selected transmission slot, orthogonal code, and frequency channel. This operation is performed by the transmission signal generator 180. As a result, the collision of random access bursts does not occur unless the transmission slot, orthogonal code, and frequency channel all match, so the collision probability of random access bursts can be further reduced. There is an effect that the throughput can be increased.

次に、実施の形態2に係る基地局2の受信側について説明する。図22に示すように、通信端末1−1〜1−3が送信したCDMA信号のGPS時刻に同期したチップクロック、直交符号開始タイミング(図示しない)及び送信スロットタイミングは、基地局2の受信において、非静止衛星までの往復遅延時間D秒の遅延を受ける。実施の形態1で示したように、リターンリンクにおける各通信端末1の位置の差による遅延時間差は、各端末送信において補償されているので、基地局2側では、基準地上位置からの衛星往復時間を計算することによって、上記遅延時間D秒を推定することができる。   Next, the receiving side of the base station 2 according to Embodiment 2 will be described. As shown in FIG. 22, the chip clock synchronized with the GPS time of the CDMA signal transmitted from the communication terminals 1-1 to 1-3, the orthogonal code start timing (not shown), and the transmission slot timing are , A round trip delay time D to the non-geostationary satellite is received. As shown in the first embodiment, the delay time difference due to the difference in the position of each communication terminal 1 in the return link is compensated for in each terminal transmission. Therefore, on the base station 2 side, the satellite round-trip time from the reference ground position The delay time D seconds can be estimated by calculating.

例えば、非静止衛星として準天頂衛星を用いる場合、基準地上位置の真上36,000kmに準天頂衛星があるとし、また、基地局が基準地上位置と同じ地理的位置にあるとすると、上記遅延時間Dは0.24秒と計算される。なお、衛星トランスポンダによる遅延や基地局受信系による遅延が無視できない場合は、予め遅延時間を測定しておくことにより、これらを上記遅延時間Dに加算して計算できる。   For example, when a quasi-zenith satellite is used as a non-geostationary satellite, if the quasi-zenith satellite is located at 36,000 km directly above the reference ground position, and the base station is at the same geographical position as the reference ground position, the delay Time D is calculated to be 0.24 seconds. When the delay due to the satellite transponder or the delay due to the base station reception system cannot be ignored, the delay time can be measured in advance and added to the delay time D for calculation.

したがって、基地局2においてもGPS衛星4からGPS信号を受信して、GPS時刻信号を発生させ、それに同期して発生させたチップクロック、直交符号開始タイミング及びスロットタイミングをD秒遅延させれば、各通信端末1から受信するCDMA信号のチップクロック、直交符号開始タイミング及びスロットタイミングを基地局受信側で容易に推定することができ、CDMA逆拡散部51における直交符号、チップクロック、バースト信号の捕捉及び同期を速める効果がある。なお、チップクロック、直交符号開始タイミング及びスロットタイミングをD秒遅延させることが、前述の所定の遅延時間に相当することはいうまでもない。   Therefore, the base station 2 also receives a GPS signal from the GPS satellite 4 to generate a GPS time signal, and if the chip clock, the orthogonal code start timing and the slot timing generated in synchronization therewith are delayed by D seconds, The chip clock, orthogonal code start timing, and slot timing of the CDMA signal received from each communication terminal 1 can be easily estimated on the base station receiving side, and the orthogonal code, chip clock, and burst signal are captured by the CDMA despreading unit 51. And has the effect of speeding up synchronization. Needless to say, delaying the chip clock, the orthogonal code start timing, and the slot timing by D seconds corresponds to the predetermined delay time described above.

図23は、図17に示す基地局2の受信タイミング発生部55の動作フローを示す図であり、S701において、まず、GPS時刻信号をGPS受信処理部32より入力する。次に、S702において、GPS時刻信号に同期したチップクロック、直交符号開始タイミング、スロットタイミングを発生させる。次に、S703において、衛星軌道情報、基準地上位置、基地局位置を用いて、基準地上位置から非静止衛星経由基地局受信までの遅延時間を計算する。ここで、衛星軌道情報は図3の地上インターフェース部41より入力し、また、基準地上位置と基地局位置は入力端子53より入力する。基準地上位置と基地局位置は、予め図示しないメモリ内に記憶されていてもよい。   FIG. 23 is a diagram illustrating an operation flow of the reception timing generation unit 55 of the base station 2 illustrated in FIG. 17. First, a GPS time signal is input from the GPS reception processing unit 32 in S701. Next, in S702, a chip clock, an orthogonal code start timing, and a slot timing synchronized with the GPS time signal are generated. Next, in S703, a delay time from the reference ground position to reception of the base station via the non-stationary satellite is calculated using the satellite orbit information, the reference ground position, and the base station position. Here, the satellite orbit information is input from the ground interface unit 41 in FIG. 3, and the reference ground position and the base station position are input from the input terminal 53. The reference ground position and the base station position may be stored in advance in a memory (not shown).

S704において、前記チップクロック、直交符号開始タイミング、スロットタイミングを、前記遅延時間分遅延させ、S705において、これらのタイミング信号をCDMA逆拡散部51に出力する。CDMA逆拡散部51において、各通信端末1からのCDMAバースト信号を逆拡散するためには、受信信号からチップクロック、直交符号開始タイミング、及びバーストタイミングを推定する必要があるが、上記遅延したチップクロック、直交符号開始タイミング、及びスロットタイミングを用いることにより、上記推定に要する処理を少なくでき、したがって、推定に要する時間を短くできるので、直交符号、チップクロック、バースト信号の捕捉及び同期を速める効果がある。   In S704, the chip clock, orthogonal code start timing, and slot timing are delayed by the delay time, and these timing signals are output to the CDMA despreading unit 51 in S705. In the CDMA despreading unit 51, in order to despread the CDMA burst signal from each communication terminal 1, it is necessary to estimate the chip clock, the orthogonal code start timing, and the burst timing from the received signal. By using the clock, orthogonal code start timing, and slot timing, the processing required for the above estimation can be reduced, and therefore the time required for estimation can be shortened, so that the acquisition and synchronization of the orthogonal code, chip clock, and burst signal can be accelerated. There is.

以上のように、実施の形態2では、通信端末1は、CDMA拡散されたバースト上のデータを時間軸上のスロットにランダムに衛星に向けて送信することにより、いわゆるslotted(スロッテッド)ALOHA方式による衛星通信アクセスを行うので、スループットを向上させることができる。さらに、FDMAされた複数の周波数チャネルのうちの一つをランダムに選択して、選択された送信スロット、直交符号、周波数チャネルでランダムアクセスすると、ランダムアクセスのスループットをさらに高めることができる。   As described above, in the second embodiment, the communication terminal 1 transmits the data on the CDMA spread burst to the satellite at random in the slot on the time axis, so that the so-called slotted ALOHA system is used. Through satellite communication access, throughput can be improved. Furthermore, if one of a plurality of frequency channels subjected to FDMA is randomly selected and random access is performed using the selected transmission slot, orthogonal code, and frequency channel, the random access throughput can be further increased.

また、通信端末1は、直交符号の開始タイミングを、チップクロックレベルで、GPS時刻信号に同期させるだけでなく、スロットタイミングもGPS時刻信号に同期させるので、各端末間でのスロットの同期を容易にとることができる。さらに、基地局受信側では、チップクロック、直交符号開始タイミング、スロットタイミングを、基準地上位置から非静止衛星経由基地局受信までの遅延時間(所定の遅延時間)分遅延させるので、直交符号、チップクロック、バースト信号の捕捉及び同期を速める効果がある。   Further, the communication terminal 1 not only synchronizes the start timing of the orthogonal code with the GPS time signal at the chip clock level, but also synchronizes the slot timing with the GPS time signal, so that the slots can be easily synchronized between the terminals. Can be taken. Furthermore, on the base station receiving side, the chip clock, the orthogonal code start timing, and the slot timing are delayed by a delay time (predetermined delay time) from the reference ground position to the reception of the base station via the non-geostationary satellite. This has the effect of speeding up the capture and synchronization of the clock and burst signals.

実施の形態3.
この発明の実施の形態3について図24乃至図27を用いて説明する。実施の形態1及び2と異なる部分を中心に説明を行い、実施の形態1及び2と共通の部分の説明は、省略する場合がある。図24(a)は実施の形態3に係る通信端末の機能ブロック図、図24(b)は実施の形態3に係る通信システムの概略図である。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。実施の形態1では、図13における非静止衛星の移動速度の通信端末1−nの位置方向の速度VSnによるドップラー周波数偏移を補償するが、実施の形態3では、さらに、図13における通信端末1−nの移動速度の非静止衛星方向の速度VTnsによるドップラー周波数偏移も補償する。
Embodiment 3 FIG.
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. A description will be given mainly of parts different from the first and second embodiments, and description of parts common to the first and second embodiments may be omitted. FIG. 24A is a functional block diagram of the communication terminal according to the third embodiment, and FIG. 24B is a schematic diagram of the communication system according to the third embodiment. In the drawings, the same reference numerals denote the same or corresponding parts, and detailed descriptions thereof are omitted. In the first embodiment, the Doppler frequency shift due to the velocity VSn in the position direction of the communication terminal 1-n of the moving speed of the non-stationary satellite in FIG. 13 is compensated. In the third embodiment, the communication terminal in FIG. It also compensates for the Doppler frequency shift due to the velocity VTns in the non-geostationary satellite direction with 1-n moving velocity.

つまり、実施の形態3に係る通信システム(ショートメッセージ通信システム)及び通信端末(ショートメッセージ通信端末)は、ドップラー周波数計算部28は、通信端末1の移動速度から、ドップラー周波数偏移を計算するもの、若しくは、ドップラー周波数計算部28は、通信端末1の移動速度及び衛星3の移動速度から、ドップラー周波数偏移を計算するものである。   That is, in the communication system (short message communication system) and the communication terminal (short message communication terminal) according to Embodiment 3, the Doppler frequency calculation unit 28 calculates the Doppler frequency shift from the moving speed of the communication terminal 1. Alternatively, the Doppler frequency calculation unit 28 calculates the Doppler frequency shift from the moving speed of the communication terminal 1 and the moving speed of the satellite 3.

詳しくは、通信端末1は、移動速度を検出する移動速度検出部33を有し、ドップラー周波数計算部28が、移動速度検出部33が検出した移動速度から、ドップラー周波数偏移を計算するものである。なお、通信端末1は、実施の形態1及び2と同様に、衛星3の移動速度を外部から取得する軌道情報受信部17(移動速度取得部17)を有し、ドップラー周波数計算部28が、移動速度取得部17が取得した移動速度からも、ドップラー周波数偏移を計算するものであってよい。   Specifically, the communication terminal 1 has a moving speed detector 33 that detects a moving speed, and the Doppler frequency calculator 28 calculates a Doppler frequency shift from the moving speed detected by the moving speed detector 33. is there. Note that the communication terminal 1 has an orbit information receiving unit 17 (moving speed acquiring unit 17) that acquires the moving speed of the satellite 3 from the outside, as in the first and second embodiments, and the Doppler frequency calculating unit 28 includes: The Doppler frequency shift may be calculated from the movement speed acquired by the movement speed acquisition unit 17.

実施の形態3に係る通信端末1の構成を図24(a)に示す。なお、全体システムや基地局2の構成は、実施の形態1において説明した図1〜図3に相当、及び、実施の形態2において説明した図16,図17に相当する構成を有しており、この実施の形態3において特に説明する部分の構成及び動作の他、実施の形態1及び2において説明した部分の構成及び動作に相当する構成及び動作を有するものである。   The configuration of the communication terminal 1 according to Embodiment 3 is shown in FIG. The configuration of the entire system and the base station 2 corresponds to FIGS. 1 to 3 described in the first embodiment, and corresponds to FIGS. 16 and 17 described in the second embodiment. In addition to the configuration and operation of the portion particularly described in the third embodiment, the configuration and operation corresponding to the configuration and operation of the portion described in the first and second embodiments are provided.

図24(a)に示す実施の形態2に係る通信端末1の構成について説明する。図2に示す実施の形態1に係る通信端末1の構成に対し、以下の構成が実施の形態3に係る通信端末1の構成に追加されている。   A configuration of the communication terminal 1 according to Embodiment 2 shown in FIG. The following configuration is added to the configuration of the communication terminal 1 according to the third embodiment with respect to the configuration of the communication terminal 1 according to the first embodiment shown in FIG.

移動速度計算部33はGPS信号処理部32出力のGPS位置データにより、通信端末1の移動速度と移動方向を計算して、ドップラー周波数計算部28に出力する。ドップラー周波数計算部28は、軌道情報受信部17からの衛星軌道情報、GPS信号処理部32からのGPS位置データ、移動速度計算部33からの端末移動速度データ、端末移動方向データを用いて、非静止衛星及び通信端末が移動することにより発生する、RF搬送波周波数相当のドップラー周波数偏移を計算する。   The movement speed calculation unit 33 calculates the movement speed and movement direction of the communication terminal 1 based on the GPS position data output from the GPS signal processing unit 32 and outputs the calculated movement speed and direction to the Doppler frequency calculation unit 28. The Doppler frequency calculation unit 28 uses the satellite orbit information from the orbit information reception unit 17, the GPS position data from the GPS signal processing unit 32, the terminal movement speed data from the movement speed calculation unit 33, and the terminal movement direction data. The Doppler frequency shift corresponding to the RF carrier frequency generated by the movement of the geostationary satellite and the communication terminal is calculated.

実施の形態3に係る通信端末における搬送波周波数のドップラー周波数偏移補償ブロック図を図25に示す。図25において、図14の実施の形態1との違いは、図14における△Fro1及び△Fto1が、それぞれ、図25における△Fro1+△Fro2、
△Fto1+△Fto2に置き換わっている点である。ここに、実施の形態1において述べたように、△Fro1は非静止衛星の端末に対する相対移動によるFro相当のドップラー周波数偏移を表し、また、△Fto1は非静止衛星の端末に対する相対移動によるFto相当のドップラー周波数偏移を表す。△Fto2及び△Fto2は、実施の形態3に特徴的であり、それぞれ、端末の非静止衛星に対する相対移動によるFro相当のドップラー周波数偏移と非静止衛星の端末に対する相対移動によるFto相当のドップラー周波数偏移を表す。ただし、△Fto2、△Fto2は、衛星3と通信端末1が近づく場合を正とする。図13を参照すると、下記の数21の数式が成り立つ。
FIG. 25 shows a Doppler frequency shift compensation block diagram of the carrier frequency in the communication terminal according to the third embodiment. 25 differs from the first embodiment in FIG. 14 in that ΔFro1 and ΔFto1 in FIG. 14 are ΔFro1 + ΔFro2 in FIG.
This is a point that is replaced by ΔFto1 + ΔFto2. Here, as described in the first embodiment, ΔFro1 represents a Doppler frequency shift equivalent to Fro due to relative movement of the non-stationary satellite with respect to the terminal, and ΔFto1 represents Fto due to relative movement with respect to the terminal of the non-stationary satellite. It represents a substantial Doppler frequency shift. ΔFto2 and ΔFto2 are characteristic of the third embodiment, and the Doppler frequency shift corresponding to Fro due to the relative movement of the terminal with respect to the non-stationary satellite and the Doppler frequency equivalent to Fto due to the relative movement of the non-stationary satellite with respect to the terminal, respectively. Represents a shift. However, ΔFto2 and ΔFto2 are positive when the satellite 3 and the communication terminal 1 are close to each other. Referring to FIG. 13, the following mathematical formula 21 holds.

Figure 0006008103
Figure 0006008103

ここで、Cは光速であり、VTnsは非静止衛星位置方向の端末移動速度である。したがって、図14の実施の形態1と同様に、実施の形態3では、図25に基づいて、通信端末1−nの送信搬送波周波数のドップラー周波数偏差を補償することができる。しかしながら、図25に基づくドップラー周波数偏差を補償するためには、通信端末1−nの移動速度と移動方向を知る必要がある。   Here, C is the speed of light, and VTns is the terminal moving speed in the direction of the non-stationary satellite position. Therefore, similarly to Embodiment 1 in FIG. 14, in Embodiment 3, the Doppler frequency deviation of the transmission carrier frequency of communication terminal 1-n can be compensated based on FIG. However, in order to compensate the Doppler frequency deviation based on FIG. 25, it is necessary to know the moving speed and moving direction of the communication terminal 1-n.

図26には、図24における移動速度計算部33において、通信端末1の移動速度と移動方向を、GPS位置データを用いて求めるための機能フローを示す。まず、S801では、GPS信号処理部32より、GPS位置データとその取得時刻を定期的に入力する。S802では、それらを位置履歴データとしてメモリに記憶する。S803では、上記メモリから読み出した位置履歴データから、現在の通信端末1の移動速度と移動方向を推定する。S804では、上記現在の通信端末1の移動速度と移動方向を、現在の移動速度と移動方向として、メモリに記憶する。   FIG. 26 shows a functional flow for obtaining the moving speed and moving direction of the communication terminal 1 using the GPS position data in the moving speed calculation unit 33 in FIG. First, in S801, GPS position data and its acquisition time are periodically input from the GPS signal processing unit 32. In S802, they are stored in the memory as position history data. In S803, the current moving speed and moving direction of the communication terminal 1 are estimated from the position history data read from the memory. In S804, the current moving speed and moving direction of the communication terminal 1 are stored in the memory as the current moving speed and moving direction.

なお、図26では、移動速度計算部33は、GPS位置データを用いて、通信端末1の移動速度と移動方向を求めたが、通信端末(携帯端末)に装備されているジャイロセンサーや加速度センサー、地磁気センサーを用いて、端末の移動速度と移動方向を求めてもよい。この場合は、ジャイロセンサーや加速度センサー、地磁気センサーが移動速度検出部33となるので、移動速度検出部33とGPS信号処理部32(情報取得部310(第2情報取得部310))とを接続する必要性はない。   In FIG. 26, the moving speed calculation unit 33 uses the GPS position data to determine the moving speed and moving direction of the communication terminal 1, but a gyro sensor or acceleration sensor equipped in the communication terminal (mobile terminal). Alternatively, the moving speed and moving direction of the terminal may be obtained using a geomagnetic sensor. In this case, since the gyro sensor, the acceleration sensor, and the geomagnetic sensor serve as the movement speed detection unit 33, the movement speed detection unit 33 and the GPS signal processing unit 32 (information acquisition unit 310 (second information acquisition unit 310)) are connected. There is no need to do.

図27は、実施の形態3に係る通信端末1における搬送波周波数のドップラー周波数偏移補償フローである。図27において、S901において、ドップラー周波数計算部28は、移動速度計算部33のメモリ内から現在の自端末(通信端末1)の移動速度と移動方向を読み出す。次に、ドップラー周波数計算部28は、S902において、上記現在の自端末(通信端末1)の移動速度から、自端末が移動しているかどうか判定する。   FIG. 27 is a flow chart of carrier wave frequency Doppler frequency shift compensation in communication terminal 1 according to Embodiment 3. In FIG. 27, in S901, the Doppler frequency calculation unit 28 reads out the current movement speed and movement direction of its own terminal (communication terminal 1) from the memory of the movement speed calculation unit 33. Next, in step S902, the Doppler frequency calculation unit 28 determines whether the own terminal is moving from the current moving speed of the own terminal (communication terminal 1).

移動していない場合は、図15にしたがって、ドップラー周波数偏移の補償を行う。移動していると判断した場合は、S903において、軌道情報受信部17から衛星軌道情報を読み出す。さらに、S904において、GPS信号処理部32から、GPS位置データを入力する。次にドップラー周波数計算部28は、S905において、衛星軌道情報とGPS位置データから、衛星の自端末方向の速度VSnを計算し、また、衛星軌道情報とGPS位置データと通信端末の現在の移動速度と移動方向から、通信端末の衛星方向の移動速度VTnsを計算する。   If not, compensation for Doppler frequency shift is performed according to FIG. If it is determined that it is moving, satellite orbit information is read from the orbit information receiving unit 17 in S903. In S904, GPS position data is input from the GPS signal processing unit 32. Next, in step S905, the Doppler frequency calculation unit 28 calculates the speed VSn of the satellite in the direction of its own terminal from the satellite orbit information and GPS position data, and the satellite orbit information, GPS position data, and the current moving speed of the communication terminal. Then, the moving speed VTns in the satellite direction of the communication terminal is calculated from the moving direction.

さらに、ドップラー計算部28はS906において、上記VSn及びVTnsを用いて、フォワードリンク信号の搬送波中心周波数Fro相当のドップラー周波数偏移△Fro1,△Fro2を計算し、搬送波発生部26に出力する。さらにまた、ドップラー周波数計算部28はS907において、上記VSn及びVTnsを用いて、リターンリンク信号の搬送波中心周波数Fto相当のドップラー周波数偏移△Fto1,△Fto2を計算し搬送波発生部26に出力する。   Further, in step S906, the Doppler calculation unit 28 calculates Doppler frequency shifts ΔFro1 and ΔFro2 corresponding to the carrier center frequency Fro of the forward link signal using the VSn and VTns and outputs them to the carrier generation unit 26. Furthermore, in step S907, the Doppler frequency calculation unit 28 calculates Doppler frequency shifts ΔFto1 and ΔFto2 corresponding to the carrier center frequency Fto of the return link signal using the VSn and VTns, and outputs them to the carrier generation unit 26.

まず、搬送波発生部26は、S908において、受信フォワードリンク信号の搬送波周波数Frnより、FroをFro=Frn−(△Fro1+△Fro2)により生成する。さらに、搬送波発生部26は、S909において、送信リターンリンク信号の搬送波中心周波数Ftoを、Fto=Fro×Rrtにより生成する。最後に、搬送波発生部26は、S910において、Ftn=Fto−(△Fto1+△Fto2)より、送信搬送波周波数Ftoのドップラー周波数偏移を補償する。   First, the carrier generation unit 26 generates Fro by Fro = Frn− (ΔFro1 + ΔFro2) from the carrier frequency Frn of the received forward link signal in S908. Further, in step S909, the carrier generation unit 26 generates the carrier center frequency Fto of the transmission return link signal by Fto = Fro × Rrt. Finally, in S910, the carrier wave generator 26 compensates for the Doppler frequency shift of the transmission carrier frequency Fto by Ftn = Fto− (ΔFto1 + ΔFto2).

以上のように、実施の形態3では、通信端末1は、直交符号を生成する直交符号発生部22と、外部から時間情報を取得する情報取得部310と、情報取得部310が取得した時間情報を基準としたチップクロックを生成し、このチップクロックを直交符号発生部22による直交符号の生成タイミングの基準とする送信タイミング発生部23と、前記直交符号発生部22が生成した直交符号により衛星3へ送信する送信信号を拡散してCDMA信号を生成するCDMA拡散部21と、CDMA信号を衛星3へ送信するときに、通信端末1と衛星3との距離により生じる遅延を補正する遅延処理部240と、搬送波を生成する搬送波発生部26と、搬送波発生部26が生成した搬送波を用いて、遅延処理部240による補正後のCDMA信号を変調する変調部25と、衛星3と通信端末1との相対距離の変化からCDMA信号のドップラー周波数偏移による周波数のずれを計算するドップラー周波数計算部とを備えているといえる。   As described above, in Embodiment 3, the communication terminal 1 includes the orthogonal code generation unit 22 that generates orthogonal codes, the information acquisition unit 310 that acquires time information from the outside, and the time information acquired by the information acquisition unit 310. A reference clock is generated, a transmission timing generation unit 23 using the chip clock as a reference for the generation timing of the orthogonal code by the orthogonal code generation unit 22, and the satellite 3 by the orthogonal code generated by the orthogonal code generation unit 22 A CDMA spreading unit 21 that spreads a transmission signal to be transmitted to generate a CDMA signal, and a delay processing unit 240 that corrects a delay caused by the distance between the communication terminal 1 and the satellite 3 when transmitting the CDMA signal to the satellite 3. And the carrier wave generation unit 26 that generates the carrier wave, and the carrier wave generated by the carrier wave generation unit 26, the CDMA signal corrected by the delay processing unit 240 A modulator 25 for modulating, it can be said that the change in the relative distance between the satellite 3 and the communication terminal 1 and a Doppler frequency calculating unit for calculating a frequency shift due to the Doppler frequency shift of the CDMA signal.

よって、搬送波発生部26は、ドップラー周波数計算部28が計算したドップラー周波数偏移による周波数のずれを搬送波の周波数で補償することができる。つまり、通信端末1が地上を移動する場合も、その移動速度と移動方向に応じて、通信端末1が送信するリターンリンク信号の搬送波周波数のドップラー周波数偏差を補償するので、衛星トランスポンダ上で各通信端末1が送信するリターンリンクCDMA信号間の搬送波周波数偏差がほぼ0となり、各通信端末1が送信する直交符号間の直交性の搬送波周波数偏差による劣化をほぼ0に抑えることができるという効果を得ることができる。   Therefore, the carrier wave generation unit 26 can compensate the frequency shift due to the Doppler frequency shift calculated by the Doppler frequency calculation unit 28 with the frequency of the carrier wave. That is, even when the communication terminal 1 moves on the ground, the Doppler frequency deviation of the carrier frequency of the return link signal transmitted by the communication terminal 1 is compensated according to the moving speed and moving direction. The carrier frequency deviation between the return link CDMA signals transmitted from the terminal 1 is almost zero, and the deterioration due to the orthogonal carrier frequency deviation between the orthogonal codes transmitted from each communication terminal 1 can be suppressed to almost zero. be able to.

実施の形態4.
この発明の実施の形態4について図28乃至図32を用いて説明する。実施の形態1〜3と異なる部分を中心に説明を行い、実施の形態1〜3と共通の部分の説明は、省略する場合がある。図28(a)は実施の形態4に係る通信システムの概略を示す概略図(GPS衛星4からの受信無し)、図28(b)は実施の形態4に係る通信システムの概略を示す概略図(GPS衛星4からの受信無し)である。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。
Embodiment 4 FIG.
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The description will focus on the parts different from the first to third embodiments, and the description of the parts common to the first to third embodiments may be omitted. FIG. 28A is a schematic diagram showing an outline of a communication system according to the fourth embodiment (no reception from the GPS satellite 4), and FIG. 28B is a schematic diagram showing an outline of the communication system according to the fourth embodiment. (No reception from GPS satellite 4). In the drawings, the same reference numerals denote the same or corresponding parts, and detailed descriptions thereof are omitted.

実施の形態1及び2では、各通信端末1は移動していないか、移動していてもゆっくりと移動している場合を想定し、実施の形態3では、各通信端末1が移動している場合を想定していた。実施の形態4では、各通信端末1は固定か、殆ど移動しない場合、或いは、各通信端末1が所定の範囲内で移動する場合を想定している。つまり、実施の形態4は、通信端末1間の衛星3までの距離差による遅延時間差が生じない程度に集中的に、各通信端末1が配置される場合、又は、通信端末1間の衛星3までの距離差による遅延時間差が生じない範囲内(前述の「所定の範囲内」に相当)で移動する場合を想定したものである。これは、通信端末1に遅延処理部240を形成する必要がないことを意味する。   In Embodiments 1 and 2, assuming that each communication terminal 1 is not moving or moving slowly even if it is moving, each communication terminal 1 is moving in Embodiment 3. I was assuming a case. In the fourth embodiment, it is assumed that each communication terminal 1 is fixed or hardly moves, or each communication terminal 1 moves within a predetermined range. That is, in the fourth embodiment, when the communication terminals 1 are intensively arranged such that the delay time difference due to the distance difference between the communication terminals 1 to the satellite 3 does not occur, or the satellites 3 between the communication terminals 1 This case is assumed to move within a range in which a delay time difference due to a difference in distance does not occur (corresponding to the above-mentioned “predetermined range”). This means that it is not necessary to form the delay processing unit 240 in the communication terminal 1.

実施の形態4に係る通信システム(ショートメッセージ通信システム)及び通信端末(ショートメッセージ通信端末)並びに通信方法(ショートメッセージ通信方法)は、適用先としては、図28に示すように、実施の形態4に係る通信端末を山間部などの小規模集落に各戸に設置する場合などが考えられる。図28(a)は、GPS衛星4からの受信無しに実施する場合を示している。図28(b)は、GPS衛星4からの受信を行ない実施する場合を示している。図28(a)の場合は、図29に記載の通信端末1及び図32に記載の通信端末1の運用が考えられる。図28(b)の場合は、図30に記載の通信端末1及び図31に記載の通信端末1の運用が考えられる。もちろん、図28(a)(b)に示す複数の通信端末1は、それぞれ、通信端末1間の衛星3までの距離差による遅延時間差が生じない範囲内で移動するものであってもよい。   As shown in FIG. 28, the communication system (short message communication system), the communication terminal (short message communication terminal), and the communication method (short message communication method) according to the fourth embodiment are applied to the fourth embodiment. The case where the communication terminal which concerns on is installed in each house in small villages, such as a mountainous area, is considered. FIG. 28A shows a case where the operation is performed without reception from the GPS satellite 4. FIG. 28B shows a case where reception from the GPS satellite 4 is performed. In the case of FIG. 28A, the operation of the communication terminal 1 shown in FIG. 29 and the communication terminal 1 shown in FIG. 32 can be considered. In the case of FIG. 28B, the operation of the communication terminal 1 shown in FIG. 30 and the communication terminal 1 shown in FIG. 31 can be considered. Of course, each of the plurality of communication terminals 1 shown in FIGS. 28A and 28B may move within a range in which a delay time difference due to a distance difference between the communication terminals 1 to the satellite 3 does not occur.

まず、図29に記載の通信端末1は、直交符号を生成する直交符号発生部22と、時間情報を取得する情報取得部310と、情報取得部310が取得した時間情報を基準としたチップクロックを生成し、このチップクロックを直交符号発生部22による直交符号の生成タイミングの基準とする送信タイミング発生部23と、直交符号発生部22が生成した直交符号により衛星3へ送信する送信信号を拡散してCDMA信号を生成するCDMA拡散部21と、搬送波を生成する搬送波発生部26と、搬送波発生部26が生成した搬送波を用いて、CDMA信号を変調する変調部25と、衛星3と通信端末1との相対距離の変化からCDMA信号のドップラー周波数偏移による周波数のずれを計算するドップラー周波数計算部28とを備えている。   First, the communication terminal 1 described in FIG. 29 includes an orthogonal code generation unit 22 that generates orthogonal codes, an information acquisition unit 310 that acquires time information, and a chip clock based on the time information acquired by the information acquisition unit 310. The transmission timing generator 23 using the chip clock as a reference for the generation timing of the orthogonal code by the orthogonal code generator 22 and the transmission signal to be transmitted to the satellite 3 by the orthogonal code generated by the orthogonal code generator 22 are spread. CDMA spreading section 21 for generating a CDMA signal, carrier generation section 26 for generating a carrier, modulation section 25 for modulating a CDMA signal using the carrier generated by carrier generation section 26, satellite 3 and communication terminal And a Doppler frequency calculation unit 28 for calculating a frequency shift due to a Doppler frequency shift of the CDMA signal from a change in relative distance from 1.

そして、搬送波発生部26は、ドップラー周波数計算部28が計算したドップラー周波数偏移による周波数のずれを搬送波の周波数で補償する。ここでは、ドップラー周波数計算部28は、通信端末1自身が保持している通信端末1の位置データが、GPS位置データの代替として入力される。もちろん、ドップラー周波数計算部28自体が通信端末1の位置データを保持していてもよい。なお、情報取得部310は、所定の時間精度を有する時間情報を取得又は保持し、送信タイミング発生部23は、所定の時間精度よりも長い1チップ長から成るチップクロックを生成するものである。   The carrier wave generator 26 compensates the frequency shift due to the Doppler frequency shift calculated by the Doppler frequency calculator 28 with the frequency of the carrier wave. Here, the Doppler frequency calculation unit 28 receives the position data of the communication terminal 1 held by the communication terminal 1 itself as an alternative to the GPS position data. Of course, the Doppler frequency calculation unit 28 itself may hold the position data of the communication terminal 1. The information acquisition unit 310 acquires or holds time information having a predetermined time accuracy, and the transmission timing generation unit 23 generates a chip clock having a length of one chip longer than the predetermined time accuracy.

図30に記載の通信端末1は、ドップラー周波数計算部28が、衛星3の移動速度から、ドップラー周波数偏移を計算するものである。図30に記載の通信端末1は、図2(a)に記載の通信端末1における遅延処理部240を削除した構成であるので、詳細説明は省略する。また、図31に記載の通信端末1は、ドップラー周波数計算部28が、衛星3の移動速度及び通信端末1の移動速度から、ドップラー周波数偏移を計算するものである。図31に記載の通信端末1は、図24(a)に記載の通信端末1における遅延処理部240を削除した構成であるので、詳細説明は省略する。   In the communication terminal 1 illustrated in FIG. 30, the Doppler frequency calculation unit 28 calculates the Doppler frequency shift from the moving speed of the satellite 3. The communication terminal 1 illustrated in FIG. 30 has a configuration in which the delay processing unit 240 in the communication terminal 1 illustrated in FIG. Further, in the communication terminal 1 shown in FIG. 31, the Doppler frequency calculation unit 28 calculates the Doppler frequency shift from the moving speed of the satellite 3 and the moving speed of the communication terminal 1. The communication terminal 1 illustrated in FIG. 31 has a configuration in which the delay processing unit 240 in the communication terminal 1 illustrated in FIG.

図32に記載の通信端末1は、図29に記載の通信端末1の端末装置に、通信端末(携帯端末)に装備されているジャイロセンサーや加速度センサー、地磁気センサーなどの移動速度計算部33が追加されたものである。よって、図32に記載の通信端末1は、実施の形態3で説明したような方法のドップラー周波数偏移による周波数のずれを補償することが可能である。   The communication terminal 1 described in FIG. 32 includes a moving speed calculation unit 33 such as a gyro sensor, an acceleration sensor, or a geomagnetic sensor provided in the communication terminal (mobile terminal) in the terminal device of the communication terminal 1 described in FIG. It has been added. Therefore, the communication terminal 1 described in FIG. 32 can compensate for the frequency shift due to the Doppler frequency shift of the method as described in the third embodiment.

実施の形態1〜4では、衛星通信アクセス方式や衛星通信アクセス方式に必要なチップクロック生成方法及び直交符号生成方法を得ることができる。詳しくは、準天頂衛星などの非静止衛星を介して、複数の端末装置が直交符号によるCDMAを用いて基地局にアクセスする場合、非静止衛星上で各端末装置から送信されたCDMA信号の直交符号を1チップ以内の位相差で同期させて、直交符号間の相互相関による干渉の小さい衛星通信アクセス方式に好適なクロック生成方法及び直交符号生成方法を含む通信システム(ショートメッセージ通信システム)及び通信端末(ショートメッセージ通信端末)並びに通信方法(ショートメッセージ通信方法)を得ることができる。   In the first to fourth embodiments, a chip clock generation method and an orthogonal code generation method necessary for the satellite communication access method and the satellite communication access method can be obtained. Specifically, when a plurality of terminal devices access a base station using CDMA with an orthogonal code via a non-stationary satellite such as a quasi-zenith satellite, the orthogonality of the CDMA signal transmitted from each terminal device on the non-stationary satellite A communication system (short message communication system) and communication including a clock generation method and an orthogonal code generation method suitable for a satellite communication access system in which codes are synchronized with a phase difference of less than one chip and interference by cross-correlation between orthogonal codes is small A terminal (short message communication terminal) and a communication method (short message communication method) can be obtained.

また、実施の形態1〜4に係るクロック生成方法及び直交符号生成方法を含む通信システム(ショートメッセージ通信システム)及び通信端末(ショートメッセージ通信端末)並びに通信方法(ショートメッセージ通信方法)は、実施の形態間で相互に構成、状況、ショートメッセージの内容を置換して実施することが可能であることはいうまでもない。実施の形態1〜4に係るショートメッセージは、緊急時に限らす、インターネット上へ情報を提供する場合なども利用してもよいことはいうまでもない。実施の形態1〜4に係る通信端末は、移動式でも固定式でもよい。また、実施の形態1〜4に係る通信端末は、携帯電話、通信機器、防災無線などの端末装置にハードウェアやソフトウェアを追加することで構成してもよい。   A communication system (short message communication system), a communication terminal (short message communication terminal), and a communication method (short message communication method) including the clock generation method and the orthogonal code generation method according to the first to fourth embodiments are as follows. Needless to say, the configuration, status, and content of the short message can be interchanged between the forms. Needless to say, the short messages according to the first to fourth embodiments may be used not only in an emergency, but also when providing information on the Internet. Communication terminals according to Embodiments 1 to 4 may be mobile or fixed. Moreover, you may comprise the communication terminal which concerns on Embodiment 1-4 by adding hardware and software to terminal devices, such as a mobile telephone, a communication apparatus, and a disaster prevention radio | wireless.

1・・通信端末(ショートメッセージ通信端末)、2・・基地局、3・・衛星(非静止衛星)、4・・GPS衛星、5・・地上ネットワーク、6・・サービスセンター、7・・衛星追尾管制センター、8・・フォワードリンク回線、9・・リターンリンク回線、10・・GPS信号、11・・衛星通信用アンテナ(端末側衛星通信用アンテナ)、12・・デュプレクサ(端末)、13・・無線受信部(端末側受信部)、14・・QPSK復調部、15・・誤り訂正復号部、16・・TDM分離部、17・・軌道情報受信部(情報取得部(第1情報取得部)、移動速度取得部)、18・・データ入力端子(送信データ(ショートメッセージ)入力端子)、180・・送信信号発生部、19・・データ生成部、20・・誤り訂正符号化部、21・・CDMA拡散部、22・・直交符号発生部、23・・送信タイミング発生部、240・・遅延処理部、24・・遅延補正部、250・・ドップラー周波数処理部、25・・BPSK変調部、26・・搬送波発生部、27・・無線受信部(端末側受信部)、28・・ドップラー周波数計算部、29・・遅延時間計算部、30・・GPS用アンテナ、310・・情報取得部(第2情報取得部)、31・・GPS受信機、32・・GPS信号処理部、33・・移動速度計算部、34・・受信データ出力端子、41・・地上インターフェース部、42・・データ生成部、43・・TDM多重化部、44・・制御情報送信部、45・・誤訂正符号化部、46・・QPSK変調部、47・・無線送信部(基地局側送信部)、48・・デュプレクサ(基地局)、49・・衛星通信用アンテナ(基地局側衛星通信用アンテナ)、50・・無線受信部(基地局側受信部)、51・・CDMA逆拡散部、52・・BPSK復調部、53・・誤り訂正復号部、54・・データ処理部、55・・受信タイミング発生部、56・・基地局位置及び基準地上位置、61・・M系列発生器、62・・M系列発生器、63・・モデュロ2加算器、64・・0送入器、71・・周波数減算器、72・・周波数逓倍器、73・・周波数減算器。 1 .... Communication terminal (short message communication terminal) 2 .... Base station 3 .... Satellite (non-geostationary satellite) 4 .... GPS satellite 5 .... terrestrial network 6 .... service center 7 .... satellite Tracking control center, 8 ·· Forward link line, 9 ·· Return link line, 10 ·· GPS signal, 11 · Satellite communication antenna (terminal side satellite communication antenna), 12 ·· Duplexer (terminal), 13 · -Wireless receiver (terminal side receiver), 14 ... QPSK demodulator, 15 ... Error correction decoder, 16 ... TDM demultiplexer, 17 ... Trajectory information receiver (information acquisition unit (first information acquisition unit) ), Moving speed acquisition unit), 18... Data input terminal (transmission data (short message) input terminal), 180... Transmission signal generation unit, 19.. Data generation unit, 20.・CDMA spreading unit, 22 .... orthogonal code generation unit, 23 ... transmission timing generation unit, 240 ... delay processing unit, 24 ... delay correction unit, 250 ... Doppler frequency processing unit, 25 ... BPSK modulation unit, 26 ..Carrier generation unit 27..Radio reception unit (terminal side reception unit) 28..Doppler frequency calculation unit 29..Delay time calculation unit 30..GPS antenna 310..Information acquisition unit (No. 2 information acquisition unit), 31 ... GPS receiver, 32 ... GPS signal processing unit, 33 ... Movement speed calculation unit, 34 ... Received data output terminal, 41 ... Ground interface unit, 42 ... Data generation unit 43..TDM multiplexing unit 44..Control information transmission unit 45..Error correction coding unit 46..QPSK modulation unit 47..Radio transmission unit (base station side transmission unit) 48 .. Duplexer (base ), 49 .. Satellite communication antenna (base station side satellite communication antenna), 50.. Wireless receiver (base station side receiver), 51.. CDMA despreading unit, 52. Error correction decoding section 54 Data processing section 55 Reception timing generator 56 Base station position and reference ground position 61 M sequence generator 62 62 M sequence generator 63 Modulo 2 adder, 64 ... 0 feeder, 71 ... Frequency subtractor, 72 ... Frequency multiplier, 73 ... Frequency subtractor.

Claims (5)

衛星とアクセスする複数のショートメッセージ通信端末の一つであって、前記衛星に中継され、基地局から送信されるフォワードリンク信号を受信する受信部と、直交符号を生成する直交符号発生部と、外部から所定の時間精度を取得する情報取得部と、この情報取得部が取得した時間情報を基準とし、所定の時間精度よりも長い1チップ長から成るチップクロックを生成し、このチップクロックを前記直交符号発生部による直交符号の生成タイミングの基準とする送信タイミング発生部と、前記受信部が受信した前記フォワードリンク信号に応じて、ショートメッセージを含む送信信号を生成する送信信号発生部と、前記直交符号発生部が生成した直交符号により前記送信信号発生部が生成した前記送信信号を拡散してCDMA信号を生成するCDMA拡散部と、前記CDMA信号を前記衛星へ送信するときに、前記ショートメッセージ通信端末と前記衛星との距離により生じる遅延を補正する遅延処理部と、搬送波を生成する搬送波発生部と、この搬送波発生部が生成した搬送波を用いて、前記遅延処理部による補正後の前記CDMA信号を変調する変調部と、前記変調部により変調された前記CDMA信号をリターンリンク信号として前記衛星に送信する送信部とを有し、前記時間情報から、前記直交符号発生部による直交符号の生成タイミングを前記複数のショートメッセージ通信端末間で同期するものであるショートメッセージ通信端末。One of a plurality of short message communication terminals accessing a satellite, a receiving unit that receives a forward link signal relayed to the satellite and transmitted from a base station, an orthogonal code generation unit that generates an orthogonal code, An information acquisition unit for acquiring a predetermined time accuracy from the outside, and generating a chip clock having a length of one chip longer than the predetermined time accuracy based on the time information acquired by the information acquisition unit. A transmission timing generator as a reference for generation timing of an orthogonal code by the orthogonal code generator; a transmission signal generator that generates a transmission signal including a short message according to the forward link signal received by the receiver; A CDMA signal is generated by spreading the transmission signal generated by the transmission signal generation unit using the orthogonal code generated by the orthogonal code generation unit. A CDMA spreading unit, a delay processing unit for correcting a delay caused by a distance between the short message communication terminal and the satellite when transmitting the CDMA signal to the satellite, a carrier generating unit for generating a carrier, A modulation unit that modulates the CDMA signal corrected by the delay processing unit using the carrier wave generated by the carrier wave generation unit, and a transmission that transmits the CDMA signal modulated by the modulation unit to the satellite as a return link signal A short message communication terminal that synchronizes the generation timing of the orthogonal code by the orthogonal code generation unit among the plurality of short message communication terminals from the time information. 前記衛星との相対距離の変化から前記CDMA信号のドップラー周波数偏移による周波数のずれを計算するドップラー周波数計算部有し、前記搬送波発生部は、前記ドップラー周波数計算部が計算したドップラー周波数偏移による周波数のずれを搬送波の周波数で補償するものである請求項1に記載のショートメッセージ通信端末。A Doppler frequency calculation unit that calculates a frequency shift due to a Doppler frequency shift of the CDMA signal from a change in relative distance to the satellite, and the carrier generation unit is based on the Doppler frequency shift calculated by the Doppler frequency calculation unit. 2. The short message communication terminal according to claim 1, wherein a frequency shift is compensated by a carrier frequency. 前記遅延処理部は、位置情報から前記衛星までの距離を導出し、遅延時間を計算する遅延時間計算部と、この遅延時間計算部が計算した遅延時間から、前記送信信号を補正する遅延補正部とからなる請求項1又は2に記載のショートメッセージ通信端末。The delay processing unit derives a distance to the satellite from position information and calculates a delay time, and a delay correction unit that corrects the transmission signal from the delay time calculated by the delay time calculation unit The short message communication terminal according to claim 1 or 2, comprising: 前記送信信号発生部は、前記送信タイミング発生部が生成したチップクロックを基準としたスロットタイミングで、前記変調部により変調された前記CDMA信号を前記衛星に送信することで、前記スロットタイミングを前記複数のショートメッセージ通信端末間で同期するものである請求項1,2,3のいずれか1項に記載のショートメッセージ通信端末。The transmission signal generation unit transmits the CDMA signal modulated by the modulation unit to the satellite at the slot timing with the chip clock generated by the transmission timing generation unit as a reference, so that the plurality of slot timings are transmitted. 4. The short message communication terminal according to claim 1, wherein the short message communication terminal is synchronized with each other. 前記送信信号発生部は、前記情報取得部が取得した時間情報を基準とし、所定の時間精度よりも長い1チップ長から成るチップクロックを生成し、このチップクロックを基準としたスロットタイミングで、前記変調部により変調された前記CDMA信号を前記衛星に送信することで、前記スロットタイミングを前記複数のショートメッセージ通信端末間で同期するものである請求項1,2,3のいずれか1項に記載のショートメッセージ通信端末。The transmission signal generation unit generates a chip clock having a length of one chip longer than a predetermined time accuracy based on the time information acquired by the information acquisition unit, and at a slot timing based on the chip clock, 4. The slot timing is synchronized among the plurality of short message communication terminals by transmitting the CDMA signal modulated by a modulation unit to the satellite. Short message communication terminal.
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