JP6273943B2 - Communication system and communication satellite - Google Patents
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本発明は、複数のビームを持つマルチビーム通信衛星と通信する移動局、および通信衛星に関するものである。 The present invention relates to a mobile station that communicates with a multi-beam communication satellite having a plurality of beams, and a communication satellite.
車両や列車や船舶や航空機などの移動体に搭載されている移動局、あるいは移動体の内部または外部に持ち込まれたハンドヘルドの移動局が通信する通信衛星には、一つの衛星で複数のビームを持つマルチビーム衛星も使用される。マルチビーム衛星は、一般的にビーム数が多くなるにしたがって一つのビームでカバーするサービスエリアが狭くなる。したがって、移動局が移動することによって発生するビーム切替の回数は、移動局の軌跡が同じ場合には、ビーム数が多い衛星ほど増加する。 A communication satellite that communicates with a mobile station mounted on a mobile body such as a vehicle, train, ship, or aircraft, or a handheld mobile station that is brought into or out of the mobile body, uses multiple beams with a single satellite. A multi-beam satellite is also used. A multi-beam satellite generally has a narrow service area covered by one beam as the number of beams increases. Therefore, the number of times of beam switching generated by the movement of the mobile station increases as the number of beams increases when the trajectory of the mobile station is the same.
従来の切替の手法は、移動局が衛星を介して基地局に対しビーム切替を要求し、基地局は移動局からのビーム切替要求に基づいて、ビーム切替に伴う回線の割当を行っている(例えば、特許文献1参照)。 In the conventional switching method, a mobile station requests beam switching to a base station via a satellite, and the base station performs line allocation associated with beam switching based on a beam switching request from the mobile station ( For example, see Patent Document 1).
また、従来の通信衛星のほとんどはベントパイプ(非再生中継)方式となっており、移動局や基地局から受信したデータを衛星内で復号化することなく、基地局ならびに移動局へ送信する。したがって、ベントパイプ方式の衛星は、移動局や基地局から送信されたデータを抽出することができない。 Most of the conventional communication satellites have a bent pipe (non-regenerative relay) method, and data received from a mobile station or a base station is transmitted to the base station and the mobile station without being decoded within the satellite. Therefore, a bent pipe type satellite cannot extract data transmitted from a mobile station or a base station.
従来の手法によるビーム切替は、ビーム切替のために移動局と基地局の間で少なくとも1往復半は情報をやり取りする必要があり、ビーム切替に時間を要し、ビーム切替のために通信できない時間が長くなるという問題がある。移動局に複数のアンテナ装置を持たせて、同時に複数の通信回線で通信できるようにすれば、ビーム切替時に移動局が全く通信できない時間を無くすることができる。しかし、複数のアンテナを移動局に持たせると、装置が大型化し重量も増えるため、適用できる移動体は限定されるという問題がある。 In the conventional beam switching, it is necessary to exchange information between the mobile station and the base station for at least one and a half times for beam switching, which takes time for beam switching and cannot communicate for beam switching. There is a problem that becomes longer. If a mobile station is provided with a plurality of antenna devices and can communicate with a plurality of communication lines simultaneously, the time during which the mobile station cannot communicate at the time of beam switching can be eliminated. However, if a mobile station is provided with a plurality of antennas, the apparatus becomes larger and the weight increases, so that there is a problem that applicable mobile bodies are limited.
本発明の目的は、衛星を介して通信する移動局において、従来の手法よりもビーム切替に要する時間を短縮することである。 An object of the present invention is to reduce the time required for beam switching in a mobile station that communicates via a satellite as compared with a conventional method.
この発明に係る通信システムは、通信衛星に中継されて地球局と移動局とが通信する通信システムにおいて、移動局は、それぞれの通信エリアで複数の通信回線を有する複数のビームをそれぞれ放射し、前記通信エリアからの電波をそれぞれ受信する複数の送受信アンテナ、前記通信回線を管理する回線管理部、それぞれの前記ビームの前記通信エリアを記憶するビーム設定情報記憶部、複数の前記送受信アンテナを使用して地球局との間で通信する地球局通信部、複数の前記送受信アンテナを使用して地球局同士の間の通信を中継する中継部を有する通信衛星と通信し、前記通信衛星に中継されて地球局と通信する衛星通信部と、自身の位置である自局位置を計測する自局位置計測部とを備え、前記衛星通信部が使用中の前記通信回線である使用中回線が属する前記ビームである使用中ビームの前記通信エリアと、前記使用中ビームとは異なる前記ビームである切替後ビームの前記通信エリアとの両方に前記自局位置が入っている状態で、前記回線管理部により割当てられた、前記切替後ビームに属する前記通信回線である切替後回線を前記衛星通信部が使用することを特徴とするものである。
Communication system according to the present invention, in the communication system is relayed to the communication satellite and the earth station and the mobile station communicates, moves Dokyoku a plurality of beams emitted respectively having a plurality of communication lines in the respective communication areas A plurality of transmission / reception antennas for receiving radio waves from the communication area, a line management unit for managing the communication line, a beam setting information storage unit for storing the communication area of each beam, and a plurality of the transmission / reception antennas. Communicates with a communication satellite having an earth station communication unit that communicates with the earth station, and a relay unit that relays communication between the earth stations using the plurality of transmission / reception antennas, and is relayed to the communication satellite. A satellite communication unit that communicates with the earth station and a local station position measurement unit that measures the position of the local station. In a state where the own station position is in both the communication area of the used beam that is the beam to which the used line belongs and the communication area of the switched beam that is the beam different from the used beam The satellite communication unit uses the post-switching line, which is the communication line belonging to the post-switching beam, assigned by the line management unit.
この発明に係る通信衛星は、それぞれの通信エリアで複数の通信回線を有する複数のビームをそれぞれ放射し、前記通信エリアからの電波をそれぞれ受信する複数の送受信アンテナと、それぞれの前記ビームの前記通信エリアを記憶するビーム設定情報記憶部と、複数の前記送受信アンテナを使用して地球局との間で通信する地球局通信部と、複数の前記送受信アンテナを使用して地球局同士の間の通信を中継する中継部と、前記通信回線を管理し、ある移動局が使用中の前記通信回線である使用中回線が属する前記ビームである使用中ビームの前記通信エリアと、前記使用中ビームとは異なる前記ビームである切替後ビームの前記通信エリアとの両方に前記移動局の位置が入っている状態で、前記切替後ビームに属する前記通信回線である切替後回線を前記移動局に割当てる回線管理部とを備えたものである。 The communication satellite according to the present invention radiates a plurality of beams having a plurality of communication lines in each communication area and receives a radio wave from the communication area, respectively, and the communication of each beam A beam setting information storage unit for storing an area, an earth station communication unit for communicating with an earth station using a plurality of the transmission / reception antennas, and a communication between the earth stations using a plurality of the transmission / reception antennas The communication area of the in-use beam, which is the beam to which the in-use line, which is the communication line in use by a mobile station, manages the communication line, and the in-use beam, The communication line belonging to the switched beam in a state where the position of the mobile station is in both the communication area of the switched beam that is a different beam. It is obtained by a line management unit for assigning a rear line exchange to the mobile station.
この発明によれば、従来の手法よりもビーム切替に要する時間を短縮することができる。 According to the present invention, the time required for beam switching can be shortened as compared with the conventional method.
実施の形態1.
図1は、この発明が対象とする移動体衛星通信システムの構成を説明する図である。移動体衛星通信システムは、通信衛星1、移動局2、地上局3を有する。移動体とともに移動する移動局2は、通信衛星1に中継されて地上局3または他の移動局2と通信する。地上局3は、通信衛星1に中継されて移動局2と通信し、移動局2が地上ネットワーク60と接続することを可能にする。地上局3は地上に固定されている通信局である。地上局の中で移動体衛星通信システムを管理する機能を持つ地上局を基地局とも呼ぶ。移動局と地上局をまとめて地球局と呼ぶ。
FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of a mobile satellite communication system targeted by the present invention. The mobile satellite communication system includes a
図2は、複数のビームを持つ通信衛星の各ビームの通信エリアと移動局が実施するビーム切替を例により説明する図である。図2において破線の円が、通信衛星1が有する複数(図2では3個)のビームのそれぞれで通信できる地理的な範囲である通信エリア4である。通信エリア4は、隣接する通信エリア4が重なる部分を持つように決められている。各ビームは複数の通信回線を有している。一点鎖線で示したのが移動局2の軌跡5である。図において、中にHを書いた丸が、移動局2が実施したビーム切替6である。移動局2は、3つのビームの通信エリア4を通り、2回のビーム切替6を実施している。ビーム切替を、ビームハンドオーバーとも呼ぶ。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of beam switching performed by a mobile station and a communication area of each beam of a communication satellite having a plurality of beams. A broken circle in FIG. 2 is a
図3は、この発明の実施の形態1に係る移動局の構成を示す機能ブロック図である。移動局2は、送受信アンテナ11と、送受信アンテナ11を駆動させるアンテナ駆動装置12と、移動局1自身の位置である自局位置を計測する自局位置計測部であるGPS受信装置13と、送受信アンテナ11が受信した信号を増幅する増幅装置14と、送受信アンテナ11へ送信する信号を増幅する増幅装置15と、受信した信号の周波数を変換する周波数変換装置16と、送信する信号の周波数を変換する周波数変換装置17と、受信信号を復調する復調装置18と、送信信号を変調する変調装置19と、アンテナ駆動装置12などを制御する制御装置20と、通信衛星と通信するために使用するビームの切替を制御するビーム切替制御部21と、通信衛星1の各ビームの通信エリアを記憶する通信エリア記憶部22とを有して構成される。
FIG. 3 is a functional block diagram showing the configuration of the mobile station according to
通信衛星1と通信し通信衛星1に中継されて地球局と通信する衛星通信部23は、送受信アンテナ11、アンテナ駆動装置12、増幅装置14、増幅装置15、周波数変換装置16、周波数変換装置17、復調装置18、および変調装置19を有する。
The
図3において、実線の矢印は信号の流れを意味する。破線の矢印は制御することを意味する。図示しないが、制御装置20は、アンテナ駆動装置12、GPS受信装置13、増幅装置14、増幅装置15、周波数変換装置16、周波数変換装置17、復調装置18、変調器19、ビーム切替制御部21、および通信エリア記憶部22を制御する。
In FIG. 3, a solid arrow means a signal flow. Dashed arrows mean control. Although not shown, the
ビーム切替制御部21は、GPS受信装置13が計測する当該移動局2の位置である自局位置と通信エリア記憶部22に記憶された各ビームの通信エリアに基づきビーム切替の要否を判断するビーム切替要否判断部24、ビーム切替要否判断部24がビーム切替を必要と判断した場合に、通信衛星1にビーム切替を要求するビーム切替要求を作成する切替要求作成部25、ビーム切替要求に対して通信衛星1が割当てた切替後回線を衛星通信部23が使用するようにする回線切替部26、切替後回線へ切替えたことを通信衛星1に通知するビーム切替完了通知を作成する切替完了通知作成部27を有する。
The beam
ビーム切替要否判断部24は、衛星通信部23が使用している通信回線である使用中回線が属するビームである使用中ビームの通信エリアと使用中ビームとは異なるビームである切替後ビームの通信エリアとの両方に自局位置が入っている状態で、決められた条件が成立する場合に切替後ビームへの切替を必要と判断する。ここで、決められた条件とは、例えば各ビームに対して重複無く割当てた使用エリアに関して、自局位置が使用中ビームの使用エリアから出て切替後ビームの使用エリアに入る場合などである。移動局が持つ移動する予定の情報を利用してビーム切替の要否と、切替後ビームを決めてもよい。
The beam switching
切替要求作成部25は、ビーム切替要否判断部24が切替後ビームへの切替が必要と判断した場合に、切替後ビームへの切替を要求するビーム切替要求を作成する。
The switching
回線切替部26は、回線切替通知で通知された切替後回線を衛星通信部23が使用するように、切替後回線の周波数および偏波方向に合うように、アンテナ駆動装置12、周波数変換装置16、周波数変換装置17、復調装置18および変調器19を制御するあるいはその設定を変更する。
The
図4は、実施の形態1に係る通信衛星の構成を示す機能ブロック図である。マルチビームを形成するために、それぞれの通信エリアにビームを放射する複数の送受信アンテナ31が必要になり、通信衛星1はビーム数以上の数の送受信アンテナ31を有する。それぞれの送受信アンテナ31は、それぞれの通信エリアからの電波を受信する。なお、通信衛星1の送受信アンテナ31は、送信用と受信用を別に搭載されている場合もある。送信用と受信用とが別のアンテナである場合も、送受信アンテナに含まれる。さらに、送受信アンテナ31が受信した信号を増幅する低雑音増幅器32、増幅された信号の周波数を変更する受信周波数変換装置33、受信に使用する通信回線の周波数および偏波方向とビームの対応関係を記憶する受信側スイッチマトリクス34および受信信号を復調および復号化する復調復号化装置35を有する。
FIG. 4 is a functional block diagram showing the configuration of the communication satellite according to the first embodiment. In order to form a multi-beam, a plurality of transmission /
復調復号化装置35が出力する信号は、移動局2または地上局3から送信されたデータを復元した信号である。通信衛星1内で、復調復号化装置35が出力する信号を利用することができる。
The signal output from the demodulation /
さらに、信号内に示された送信先に信号を送るスイッチングルータ36、変調および符号化する変調符号化装置37、送信に使用する通信回線の周波数および偏波方向とビームの対応関係を記憶する送信側スイッチマトリクス38、送信信号の周波数を変換する送信周波数変換装置39、周波数変換された送信信号を増幅する増幅器40を有している。復調復号化装置35または後述するビーム切替制御装置43が送信する信号は、スイッチングルータ36、変調符号化装置37、送信側スイッチマトリクス38、送信周波数変換装置39、および増幅器40を経由し、通信回線ごとに決められた通信相手である地上局3または移動局2に電波を送信できるいずれかの送受信アンテナ31に送られる。
Furthermore, a
移動局2または地上局3である地球局同士の間の通信を通信衛星1が中継する場合には、図4において破線で示した中継部41の範囲の装置、すなわち低雑音増幅器32、受信周波数変換装置33、受信側スイッチマトリクス34、送信側スイッチマトリクス38、送信周波数変換装置39、増幅器40を有していればよい。
When the
地球局と通信衛星1が通信するためには、図4において一点鎖線で示した地球局通信部42の範囲の装置、すなわち中継部41の範囲の装置に加えて、復調復号化装置35、スイッチングルータ36、および変調符号化装置37を有する必要がある。
In order for the communication between the earth station and the
通信衛星1内でビーム切替を制御するため、ビーム切替を制御するビーム切替制御装置43と、ビーム切替の際にビーム切替制御装置43が参照する、各ビームの通信エリアなどの各ビームに関するデータが記憶されたビーム設定情報記憶部44、通信回線を管理し要求に応じて通信回線を割当てる回線管理部45を有する。ビーム切替制御装置43は、スイッチングルータ36に接続されており、ビーム切替制御装置43で作成された信号が移動局2または地上局3に送信される。
In order to control beam switching within the
回線管理部45は、移動局2から送信されたビーム切替要求で要求された切替後ビームに属する通信回線の中で使用されていない通信回線を、移動局2が切替後ビームで使用する通信回線である切替後回線として割当てる。
The
ビーム切替制御装置43は、切替後回線を移動局2に通知する回線切替指示を作成する回線切替指示作成部46と、移動局2と通信する地球局に送信される移動局2と通信ができることを通知する通信開始通知を作成する通信開始通知作成部47と、移動局2がビーム切替中であるため移動局2との通信ができないことを地球局に通知する通信途絶通知を作成する通信途絶通知作成部48とを有する。
The beam
次に、動作を説明する。図5は、この発明の実施の形態1に係る移動局および通信衛星においてビーム切替を実施する場合の処理フロー図である。ただし、地上局3から遠隔操作で人為的に移動局2の切替を実施する場合は、図5とは異なる処理フローで処理される。
Next, the operation will be described. FIG. 5 is a process flow diagram when beam switching is performed in the mobile station and communication satellite according to
最初は、移動局2と通信衛星1間ならびに通信衛星1と地上局3間の通信を確立させた状態F1である。状態F1において、移動局2が使用中ビーム内を移動して、状態F2となる。状態F2において、ビーム切替要否判断部24が、使用中ビームの通信エリアと、使用中ビームとは異なるビームである切替後ビームの通信エリアとの両方に自局位置が入っている状態で、決められた条件が成立するので、切替後ビームへの切替を必要と判断する。
The first state is a state F1 in which communication between the
切替要求作成部25が切替後ビームへの切替を要求するビーム切替要求i1を作成し、ビーム切替要求i1が通信衛星1に送信されて、状態F3となる。通信衛星1がビーム切替要求i1を受信すると、状態F4となる。
The switching
状態F4では、回線管理部45が、ビーム切替要求i1で要求された切替後ビームに属する通信回線の中で使用されていない通信回線を切替後回線として割当てる。割当後、地球局通信部42は切替後回線で移動局2からの通信を待機する。そして、回線切替指示作成部46が作成した回線切替指示i2を移動局2に送信する。こうして、状態F5となる。さらに、回線切替指示i2を移動局2が受信して、状態F6となる。
In the state F4, the
状態F4または状態F5では、通信途絶通知作成部48が作成した通信途絶通知i3が地上局3に送信される。状態F4以降の何れかの状態で地上局3が通信途絶通知i3を受信し、地上局3が移動局2との通信を停止する。
In the state F4 or the state F5, the communication disruption notification i3 created by the communication disruption
状態F6で、回線切替指示i2で通知された切替後回線を衛星通信部23が使用するように、切替後回線の周波数および偏波方向に合うように設定を変更する。切替完了通知作成部27が作成した切替後回線へ切替えたことを通信衛星1に通知するビーム切替完了通知i4を送信して、状態F7になる。通信衛星1がビーム切替完了通知i4を受信して、状態F8になる。
In the state F6, the setting is changed to match the frequency and polarization direction of the switched line so that the
状態F8で、通信開始通知作成部47が作成した通信開始通知i5が地上局3に送信され、通信開始通知i6が移動局2に送信されて、状態F9になる。地上局3が通信開始通知i5を受信し、移動局2が通信開始通知i6を受信して、移動局2と地上局3および通信衛星1との間の通信が切替後ビームで実施される状態F10になる。
In the state F8, the communication start notification i5 created by the communication start
地上局3で回線割当を実施する場合と比較して通信衛星1から地上局3へのビーム切替要求の送信と、地上局3が通信衛星1への回線切替指示の送信が不要になり、ビーム切替に要する時間を短くすることができる。さらには、ビーム切替で通信ができない時間も短縮できる場合がある。
Compared to the case where line allocation is performed in the ground station 3, the transmission of a beam switching request from the
移動局の通信相手の地球局に通信途絶通知が送信されるので、通信相手の地球局からビーム切替中の移動局に送信されて通信不良になることを防止できる。 Since the communication interruption notification is transmitted to the earth station of the mobile station as a communication partner, it is possible to prevent communication failure from being transmitted from the earth station of the communication partner to the mobile station whose beam is being switched.
自局位置を通信衛星に送信して、通信衛星でビーム切替要否判定を実施してもよい。切替後回線を使用するための回線切替部を通信衛星が有するようにしてもよい。ビーム切替をこの実施の形態1とは異なる手順で実施する場合でも、通信衛星でビーム切替にともなう回線割当を実施する手順であれば、地上局で回線割当を実施する場合よりも、ビーム切替に要する時間を短くすることができる。
以上のことは、他の実施の形態でも当てはまる。
The local station position may be transmitted to the communication satellite, and the communication satellite may perform beam switching necessity determination. The communication satellite may have a line switching unit for using the switched line. Even when the beam switching is performed by a procedure different from that of the first embodiment, the beam switching is performed more than the case where the channel allocation is performed by the ground station as long as the channel allocation is performed according to the beam switching by the communication satellite. The time required can be shortened.
The above applies also to other embodiments.
実施の形態2.
実施の形態2は、移動局が自局位置を通信衛星に送信し、通信衛星でビーム切替の要否を判断する場合である。図6は、この発明の実施の形態2に係る移動局の構成を示す機能ブロック図である。図7は、この発明の実施の形態2に係る通信衛星の構成を示す機能ブロック図である。実施の形態1と相違する点だけを説明する。
In the second embodiment, the mobile station transmits its own station position to the communication satellite, and the communication satellite determines whether beam switching is necessary. FIG. 6 is a functional block diagram showing the configuration of the mobile station according to
図6において、移動局2Aは、通信エリア記憶部22を持たない。移動局2Aが有するビーム切替制御部21Aは、ビーム切替要否判断部24および切替要求作成部25を有さない。そのため、GPS受信装置13が周期的に計測する自局位置は変調装置19Aに入力される。変調装置19Aは、自局位置を通信衛星に送信するための自局位置情報を作成して、本来、通信すべき情報とともに周波数変換装置18へ出力する。通信すべき情報が存在しない場合には、自局位置情報だけを出力する。変調装置19Aは、自局位置を通信衛星に送信するための自局位置情報を作成する自局位置情報作成部でもある。
In FIG. 6, the
図7において、通信衛星1Aが有するビーム切替制御装置43Aには、移動局2Aから送信される自局位置情報に基づき移動局2Aでのビーム切替の要否を判断するビーム切替要否判断部49を有する。自局位置情報を送信する移動局を対象移動局と呼ぶ。対象移動局が使用している通信回線である使用中回線が属する使用中ビームの通信エリアと、使用中ビームとは異なるビームである切替後ビームの通信エリアとの両方に移動局2Aから送信される自局位置情報による移動局2Aの位置が入っている状態で、決められた条件が成立する場合に切替後ビームへの切替を必要と判断する。また、移動局2Aから送信された自局位置情報から決まる移動局2Aの位置を移動局位置とも呼ぶ。
In FIG. 7, the beam
次に動作を説明する。図8は、この発明の実施の形態2に係る移動局および通信衛星においてビーム切替を実施する場合の処理フロー図である。
Next, the operation will be described. FIG. 8 is a process flow diagram in the case of performing beam switching in the mobile station and communication satellite according to
最初は、移動局2Aと通信衛星1A間ならびに通信衛星1Aと地上局3間の通信を確立させた状態F1である。状態F1および以降の状態において、周期的に自局位置情報i0が移動局2Aから通信衛星1Aに送信される。状態F1において、移動局2が使用中ビーム内を移動して、状態F2Aとなる。状態F2Aにおいて、ビーム切替要否判断部49が、移動局2Aの使用中ビームの通信エリアと、使用中ビームとは異なるビームである切替後ビームの通信エリアとの両方に移動局2Aから送信される自局位置情報による移動局2Aの位置が入っている状態で、決められた条件が成立するので、移動局2Aに対して切替後ビームへの切替を必要と判断する。こうして、状態F4となる。通信衛星1Aでビーム切替要否を判断するので、ビーム切替要求が移動局から通信衛星に送信されている状態である状態F3は、実施の形態2では存在しない。
The first is a state F1 in which communication between the
状態F4では、回線管理部45が、ビーム切替要否判断部49が判断した切替後ビームに属する通信回線の中で使用されていない通信回線を切替後回線として割当てる。割当後、地球局通信部42は切替後回線で移動局2Aからの通信を待機する。そして、回線切替指示作成部46が作成した回線切替指示i2を移動局2に送信する。こうして、状態F5となる。このように、状態F4以降の動作は、実施の形態1と同じになる。
In the state F4, the
地上局3で回線割当を実施する場合と比較して通信衛星1から地上局3へのビーム切替要求の送信と、地上局3が通信衛星1への回線切替指示の送信が不要になり、ビーム切替で通信ができない時間を短くすることができる。通信衛星でビーム切替の要否を判断するので、移動局から通信衛星にビーム切替要求を送信する必要がなくなり、ビーム切替で通信ができない時間をさらに短くすることができる。
Compared to the case where line allocation is performed in the ground station 3, the transmission of a beam switching request from the
実施の形態3.
実施の形態3は、移動局が通信衛星と通信する際にビームによらず同じ周波数と偏波方向の回線を使用する移動局などの場合に、ビーム切替の際に移動局での回線設定の変更が不要で通信衛星で回線設定を変更する場合である。図9は、この発明の実施の形態3に係る移動局の構成を示す機能ブロック図である。図10は、この発明の実施の形態3に係る通信衛星の構成を示す機能ブロック図である。実施の形態1と相違する点だけを説明する。
Embodiment 3 FIG.
In the third embodiment, when a mobile station uses a line having the same frequency and polarization direction regardless of a beam when the mobile station communicates with a communication satellite, the line setting in the mobile station is performed at the time of beam switching. This is a case where the line setting is changed by the communication satellite without changing. FIG. 9 is a functional block diagram showing the configuration of the mobile station according to Embodiment 3 of the present invention. FIG. 10 is a functional block diagram showing a configuration of a communication satellite according to Embodiment 3 of the present invention. Only differences from the first embodiment will be described.
図8において、移動局2Bが有するビーム切替制御部21Bは、回線切替部26および切替完了通知作成部27を有さない。
In FIG. 8, the beam switching
図9において、通信衛星1Bが有するビーム切替制御装置43Bは、ビーム切替の際に受信側スイッチマトリクス34および送信側スイッチマトリクス38の設定を変更する回線切替部50、ビーム切替を実施する時刻であるビーム切替時刻を設定する切替時刻設定部51、ビーム切替時刻を通知するビーム切替時刻通知を作成する切替時刻通知作成部52を有する。
In FIG. 9, the beam
回線切替部50が実施する処理内容を説明する。以下の変数を定義する。
f1:移動局2Bが通信衛星1Bから受信する回線の周波数。
h1:移動局2Bが通信衛星1Bから受信する回線の偏波方向。
f2:移動局2Bが通信衛星1Bに送信する回線の周波数。
h2:移動局2Bが通信衛星1Bに送信する回線の偏波方向。
BM1:ビーム切替前に移動局2Bに対して使用しているビーム。
BM2:ビーム切替後に移動局2Bに対して使用するビーム。
RX(jb,jf:jh):受信側スイッチマトリクス34で表現された各ビームで使用する回線の状態を表現する変数。jbがビームを意味し、jf:jhが周波数jfで偏波方向がjhである回線を意味する。RX(jb,jf:jh)=1で使用、RX(jb,jf:jh)=0で不使用。
SX(jb,jf:jh):送信側スイッチマトリクス38で表現された各ビームで使用する回線の状態を表現する変数。SX(jb,jf:jh)=1で使用、SX(jb,jf:jh)=0で不使用。
The contents of processing performed by the
f1: The frequency of the line that the
h1: Polarization direction of the line received by the
f2: frequency of the line transmitted from the
h2: Polarization direction of the line transmitted from the
BM1: Beam used for the
BM2: Beam used for the
RX (jb, jf: jh): A variable representing the state of the line used in each beam represented by the receiving
SX (jb, jf: jh): A variable representing the state of the line used for each beam represented by the transmission
ビーム切替前には、以下の状態である。
RX(BM1,f1:h1)=1、for jb ≠BM1で、RX(jb,f1:h1)=0
SX(BM1,f2:h2)=1、for jb ≠BM1で、SX(jb,f2:h2)=0
ビーム切替後には、以下の状態になる。
RX(BM2,f1:h1)=1、for jb ≠BM2で、RX(jb,f1:h1)=0
SX(BM2,f2:h2)=1、for jb ≠BM2で、SX(jb,f2:h2)=0
回線切替部50は、上記のように受信側スイッチマトリクス34および送信側スイッチマトリクス38の設定を変更する。
The state is as follows before the beam switching.
RX (BM1, f1: h1) = 1, for jb ≠ BM1, RX (jb, f1: h1) = 0
SX (BM1, f2: h2) = 1, for jb ≠ BM1, SX (jb, f2: h2) = 0
After beam switching, the following state is obtained.
RX (BM2, f1: h1) = 1, for jb ≠ BM2, RX (jb, f1: h1) = 0
SX (BM2, f2: h2) = 1, for jb ≠ BM2, SX (jb, f2: h2) = 0
The
切替時刻設定部51は、ビーム切替時刻を設定する。移動局2Bと地上局3が通信している途中にビーム切替が発生し、ビーム切替によりデータ欠損が発生することがないように、ビーム切替時刻は設定される。ビーム切替要求を受信した時刻をt0とし、Tcを通信途中でビーム切替が発生しないように適切に設定された長さの時間とすると、ビーム切替時刻t1は、以下の式で計算される。
t1=t0+Tc
ここに、Tcは、通信衛星1と移動局2Bとの間で信号が1往復する時間の通常想定される最大値、および通信衛星1と地上局3の間で信号が1往復する時間の通常想定される最大値よりも長く設定される。切替時刻通知作成部52は、ビーム切替時刻t1からビーム切替時刻通知を作成する。
The switching
t1 = t0 + Tc
Here, Tc is a normally assumed maximum value of the time for one round trip of the signal between the
次に、動作を説明する。図11は、この発明の実施の形態3に係る移動局および通信衛星においてビーム切替を実施する場合の処理フロー図である。 Next, the operation will be described. FIG. 11 is a process flow diagram when beam switching is performed in the mobile station and communication satellite according to Embodiment 3 of the present invention.
最初は、移動局2Bと通信衛星1B間ならびに通信衛星1Bと地上局3間の通信を確立させた状態F11である。状態F11において、移動局2が使用中ビーム内を移動して、状態F12となる。状態F12において、ビーム切替要否判断部24が、使用中ビームの通信エリアと、使用中ビームとは異なるビームである切替後ビームの通信エリアとの両方に自局位置が入っている状態で、決められた条件が成立するので、切替後ビームへの切替を必要と判断する。
The first is a state F11 in which communication is established between the
切替要求作成部25が切替後ビームへの切替を要求するビーム切替要求i1を作成し、ビーム切替要求i1が通信衛星1に送信されて、状態F13となる。通信衛星1がビーム切替要求i1を受信すると、状態F14となる。
The switching
状態F14では、回線管理部45が、ビーム切替要求i1で要求された切替後ビームに属する通信回線の中で移動局2B専用の周波数および偏波方向の通信回線を切替後回線として割当てる。切替時刻設定部51がビーム切替時刻t1を設定して、切替時刻通知作成部52がビーム切替時刻t1を移動局2Bと地上局3に通知するビーム切替時刻通知を作成する。ビーム切替時刻通知i7が地上局3に送信され、ビーム切替時刻通知i8が移動局2Bに送信される。こうして、状態F15となる。さらに、ビーム切替時刻通知i7を地上局3が受信し、ビーム切替時刻通知i8を移動局2Bが受信して、状態F16となる。
In the state F14, the
状態F16では、移動局2Bと地上局3は通信を停止する。ビーム切替時刻t1になり、回線切替部50がビーム切替にともなう通信回線の設定を変更して、状態F17となる。そして、移動局2Bと地上局3は通信を再開する。
In the state F16, the
地上局3の主導でビーム切替にともなう回線設定の変更を実施する場合と比較して、通信衛星1から地上局3へのビーム切替要求の送信が不要になる。また、地上局3の主導の場合には、通信途中でビーム切替が発生しないように設定する時間Tcを、移動局と地上局の間で信号が1往復する時間の通常想定される最大値よりも長くする必要がある。これに対して、通信衛星1と移動局2Bとの間で信号が1往復する時間の通常想定される最大値、および通信衛星1と地上局3の間で信号が1往復する時間の通常想定される最大値よりも長くすることでよくなり、Tcが半分程度になり、ビーム切替を早く実施することができる。
Compared to the case where the ground setting is changed at the initiative of the ground station 3, the transmission of the beam switching request from the
ビーム切替の要否を通信衛星で判断する場合でも、同様の効果がある。ビームによらず同じ周波数と偏波方向の回線を使用する移動局と、ビームごとに空き回線が割当てられる移動局がともに存在する場合には、ビームごとに空き回線が割当てられる移動局に対しては実施の形態1または2の方法、あるいは別の方法でビーム切替を実施する。 The same effect can be obtained when the communication satellite determines whether beam switching is necessary. If there are both mobile stations that use a line with the same frequency and polarization direction regardless of the beam and a mobile station to which a free line is assigned for each beam, Performs beam switching by the method of the first or second embodiment or another method.
1、1A、1B 通信衛星
2、2A、2B 移動局
3 地上局
4 通信エリア
5 移動局の軌跡
6 ビーム切替
11 送受信アンテナ
12 アンテナ駆動装置
13 GPS受信装置(自局位置計測部)
14 増幅装置
15 増幅装置
16 周波数変換装置
17 周波数変換装置
18 復調装置
19 変調装置、19A 変調装置(自局位置情報作成部)
20 制御装置
21、21A、22B ビーム切替制御部
22 通信エリア記憶部
23 衛星通信部
24 ビーム切替要否判断部
25 切替要求作成部
26 回線切替部
27 切替完了通知作成部
31 送受信用アンテナ
32 低雑音増幅装置
33 受信周波数変換装置
34 受信側スイッチマトリクス
35 復調符号化装置
36 スイッチングルータ
37 変調符号化装置
38 送信側スイッチマトリクス
39 送信周波数変換装置
40 増幅装置
41 中継部
42 地球局通信部
43、43A、43B ビーム切替制御装置
44 ビーム設定情報記憶部
45 回線管理部
46 回線切替指示作成部
47 通信開始通知作成部
48 通信途絶通知作成部
49 ビーム切替要否判断部
50 回線切替部
51 切替時刻設定部
52 切替時刻通知作成部
60 地上ネットワーク
DESCRIPTION OF
14
20
Claims (11)
前記移動局は、それぞれの通信エリアで複数の通信回線を有する複数のビームをそれぞれ放射し、前記通信エリアからの電波をそれぞれ受信する複数の送受信アンテナ、前記通信回線を管理する回線管理部、それぞれの前記ビームの前記通信エリアを記憶するビーム設定情報記憶部、複数の前記送受信アンテナを使用して地球局との間で通信する地球局通信部、複数の前記送受信アンテナを使用して地球局同士の間の通信を中継する中継部を有する前記通信衛星と通信し、前記通信衛星に中継されて前記地球局と通信する衛星通信部と、
自身の位置である自局位置を計測する自局位置計測部とを備え、
前記衛星通信部が使用中の前記通信回線である使用中回線が属する前記ビームである使用中ビームの前記通信エリアと、前記使用中ビームとは異なる前記ビームである切替後ビームの前記通信エリアとの両方に前記自局位置が入っている状態で、前記回線管理部により割当てられた、前記切替後ビームに属する前記通信回線である切替後回線を前記衛星通信部が使用することを特徴とする通信システム。 In a communication system in which an earth station and a mobile station communicate via a communication satellite,
The mobile station respectively radiates a plurality of beams having a plurality of communication lines in each communication area, and receives a plurality of transmission / reception antennas respectively receiving radio waves from the communication area, a line management unit for managing the communication lines, A beam setting information storage unit that stores the communication area of the beam, an earth station communication unit that communicates with the earth station using the plurality of transmission / reception antennas, and earth stations that use the plurality of transmission / reception antennas a satellite communications unit for relaying communication in communication with the communication satellite having a relay unit communicates with the earth station is relayed to the communication satellite between,
With its own position measurement unit that measures its own position, which is its own position,
The communication area of the used beam that is the beam to which the used line that is the communication line that is used by the satellite communication unit, and the communication area of the post-switching beam that is the beam different from the used beam The satellite communication unit uses the switched line, which is the communication line belonging to the switched beam, assigned by the line management unit in a state where the own station position is in both Communication system.
前記切替後回線で前記通信衛星に送信される、前記切替後回線へ切替えたことを通知するビーム切替完了通知を作成する切替完了通知作成部とをさらに備えた請求項1に記載の通信システム。 The mobile station is configured so that the satellite communication unit uses the post-switching line obtained by communication with the communication satellite; and
The communication system according to claim 1, further comprising: a switch completion notification creating unit configured to create a beam switch completion notification for notifying the switching to the post-switching line, which is transmitted to the communication satellite via the post-switching line .
前記使用中ビームの前記通信エリアと、前記切替後ビームの前記通信エリアとの両方に前記自局位置が入っており、決められた条件が成立する場合に前記切替後ビームへの切替を必要と判断するビーム切替要否判断部と、
前記ビーム切替要否判断部が前記切替後ビームへの切替を必要と判断した場合に、前記通信衛星に前記切替後ビームへの切替を要求するビーム切替要求を作成するビーム切替要求作成部とをさらに備え、
前記ビーム切替要求を受信した前記通信衛星は、前記ビーム切替要求で要求された前記切替後ビームに属する前記切替後回線を前記回線管理部により割当てることを特徴とする請求項1から請求項3までの何れか1項に記載の通信システム。 The mobile station includes a communication area storage unit that stores the communication area of each beam of the communication satellite;
The local station position is in both the communication area of the beam in use and the communication area of the post-switching beam, and switching to the post-switching beam is necessary when a predetermined condition is satisfied. A beam switching necessity determination unit to determine;
A beam switching request creating unit for creating a beam switching request for requesting the communication satellite to switch to the beam after switching when the beam switching necessity determining unit determines that switching to the beam after switching is necessary; In addition,
4. The communication satellite that has received the beam switching request assigns the switched line belonging to the switched beam requested by the beam switching request by the line management unit. The communication system according to any one of the above .
前記通信衛星は、前記自局位置情報を送信した移動局である対象移動局の前記使用中ビームの前記通信エリアと、前記切替後ビームの前記通信エリアとの両方に前記対象移動局の前記自局位置情報から決まる前記自局位置が入っており、決められた条件が成立する場合に前記切替後ビームへの切替を必要と判断するビーム切替要否判断部を有し、
前記通信衛星は、前記ビーム切替要否判断部が前記切替後ビームへの切替を必要と判断した場合に、前記対象移動局の前記切替後ビームに属する前記切替後回線を前記回線管理部により割当てることを特徴とする請求項1から請求項3までの何れか1項に記載の通信システム。 The mobile station further includes a local station location information creation unit that creates local station location information for transmitting the local station location to the communication satellite,
The communication satellite includes the self-station of the target mobile station in both the communication area of the beam in use of the target mobile station that is the mobile station that has transmitted the position information of the local station and the communication area of the beam after switching. The own station position that is determined from the station position information is included, and has a beam switching necessity determination unit that determines that switching to the beam after switching is necessary when the determined condition is satisfied,
The communication satellite allocates the switched line belonging to the switched beam of the target mobile station by the channel management unit when the beam switching necessity determining unit determines that switching to the switched beam is necessary. The communication system according to any one of claims 1 to 3, characterized in that:
それぞれの前記ビームの前記通信エリアを記憶するビーム設定情報記憶部と、
複数の前記送受信アンテナを使用して地球局との間で通信する地球局通信部と、
複数の前記送受信アンテナを使用して地球局同士の間の通信を中継する中継部と、
前記通信回線を管理し、ある移動局が使用中の前記通信回線である使用中回線が属する前記ビームである使用中ビームの前記通信エリアと、前記使用中ビームとは異なる前記ビームである切替後ビームの前記通信エリアとの両方に前記移動局の位置が入っている状態で、前記切替後ビームに属する前記通信回線である切替後回線を前記移動局に割当てる回線管理部とを備えた通信衛星。 A plurality of transmitting and receiving antennas that respectively radiate a plurality of beams having a plurality of communication lines in each communication area and receive radio waves from the communication area;
A beam setting information storage unit for storing the communication area of each beam;
An earth station communication unit that communicates with the earth station using a plurality of the transmitting and receiving antennas;
A relay unit that relays communication between earth stations using a plurality of the transmitting and receiving antennas;
The communication area is managed, and the communication area of the in-use beam that is the beam to which the in-use line to which the mobile station is in use belongs, and the beam that is different from the in-use beam after switching A communication satellite comprising: a line management unit for allocating a switched line, which is the communication line belonging to the switched beam, to the mobile station in a state where the position of the mobile station is in both the communication area of the beam .
前記回線切替指示で通知された前記切替後回線に切替えたことを前記移動局が通知するビーム切替完了通知を受信した後に、前記移動局と通信する地球局に送信される前記移動局と通信ができることを通知する通信開始通知を作成する通信開始通知作成部とをさらに備えた請求項6に記載の通信衛星。 A line switching instruction creating unit for creating a line switching instruction for notifying the mobile station of the switched line;
After receiving the beam switching completion notification notified by the mobile station that it has been switched to the post-switching line notified by the line switching instruction, communication with the mobile station transmitted to the earth station communicating with the mobile station is performed. The communication satellite according to claim 6, further comprising: a communication start notification creating unit that creates a communication start notification for notifying that it can be performed.
前記ビーム切替要否判断部が前記切替後ビームへの切替を必要と判断した場合に、前記移動局の前記切替後ビームに属する前記切替後回線を前記回線管理部により割当てることを特徴とする請求項6から請求項9までの何れか1項に記載の通信衛星。 The mobile station position that is the position of the mobile station transmitted from the mobile station is in both the communication area of the beam in use and the communication area of the beam after switching, and the determined condition is A beam switching necessity judgment unit that judges that switching to the post-switching beam is necessary when established,
The line management unit allocates the post-switching line belonging to the post-switching beam of the mobile station when the beam switching necessity determining unit determines that switching to the post-switching beam is necessary. The communication satellite according to any one of claims 6 to 9.
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