JP6656432B2 - 衛星中継装置 - Google Patents

Description

本発明は、衛星中継装置に関し、特に衛星通信システムに用いられる衛星中継装置に関するものである。

従来、衛星通信の周波数利用、衛星システムの容量増大等を実現するため、複数のアップリンクビームから複数のダウンリンクビームにデータを中継する中継衛星において、衛星中継装置にデジタルチャネライザを搭載した中継衛星が提案されている。このようなデジタルチャネライザ搭載の衛星中継装置に関する技術が、例えば、下記の特許文献１に開示されている。

デジタルチャネライザを搭載した中継衛星は、入力ビームを複数のサブチャネルに分割し、サブチャネル単位で出力ビームにマッピングし合成して出力する機能を有する。しかしながら、事前に計画した入出力帯域を越えるビーム入力及びビーム出力ができないことから、運用期間中のサービストラヒックが大きく変化すると、これらビームの入出力に対応できなくなるという課題があった。

また、運用期間中に予測されるビームの最大トラヒックを用いてマルチビームに対応した衛星中継装置（以下、マルチビーム衛星中継装置）を構成すると、多くの入出力ポートを有する大規模なデジタルチャネライザを必要とするという課題があった。

国際公開ＷＯ２０１４／１２５６００号公報

マルチビーム衛星中継装置において、上記課題に示した運用期間中に変動するサービストラヒックに対応するため、事前に計画したトラヒックを越える入力ビーム及び出力ビームを衛星中継装置に収容することにより、入出力ポート数の少ないデジタルチャネライザを用いても、収容ビーム数を減らすことなくトラヒック変動に対応し得る衛星中継装置を構築することができる。

これを具体的に説明すると、従来のデジタルチャネライザを用いた衛星通信システムでは、事前に計画された最大トラヒックで入出力帯域を決め、ビーム毎に入出力帯域をデジタルチャネライザ入出力帯域以下となるように、入力ビームの分割及び出力ビームの合成を実施する。

例えば、５００ＭＨｚの８０ポートの入出力ポートを有するデジタルチャネライザを用いて衛星中継装置を構築した場合、最大トラヒック３ＧＨｚのＧＷ（ゲートウェイ）１０局を収容しようとすると、デジタルチャネライザの入出力ポート帯域５００ＭＨｚに合わせて入力ビーム帯域３ＧＨｚを６分割するため、ＧＷ１０局でデジタルチャネライザの入力ポート６０ポートを占有し、６０ビームのユーザサービスエリアがあったとしても、収容できるビーム数は２０ビームに限定される。

このように、最大トラヒックでデジタルチャネライザの入出力ポートを占有してしまうと、衛星収容ビーム数を減少させてしまうことから、一時的なトラヒック変動（最大トラヒック利用）については、他のビームで利用しているデジタルチャネライザの入出力ポートを融通することで、入力ビーム数を削減することなく、事前に計画されたトラヒック以上のビーム帯域の入力を可能とする衛星中継システムが求められる。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、デジタルチャネライザの入力帯域を超えるビーム帯域の入出力を可能とし、全ビームでデジタルチャネライザの入出力ポートを共有し、一定期間のトラヒック増大に対しては、ビーム間で入出力帯域を融通し合うことで、収容可能ビーム数を減らすことなく、デジタルチャネライザの入出力帯域を越えるトラヒックの入力を可能とする衛星中継装置を実現することを目的とする。

上記の目的を達成する為、本発明に係る衛星中継装置は、入力ビームを複数の周波数帯域に分割しデジタルチャネライザ入力周波数に周波数変換する入力側フレキシブル・スイッチ・マトリックスと、前記デジタルチャネライザで交換された複数の出力信号を、連続帯域に合成する出力側フレキシブル・スイッチ・マトリックスを具備している。

本発明によれば、入出力ビームの周波数帯域が事前に計画された入出力帯域を越えても地上装置からのコマンドを用いて、入力ビームの分割、及び出力ビームの合成ができることから、一時的なトラヒックの増大に対応可能な衛星中継装置を構築することができ、入出力ポート数の少ないデジタルチャネライザを用いたとしても収容ビーム数を削減することなく大容量通信を行うことが可能となる。

実施の形態１による衛星中継装置の構成を示すブロック図である。 図１において、衛星中継装置を構成するフレキシブル・スイッチ・マトリックスでの入出力帯域の分割・合成をしたときの信号流路を示す図である。 実施の形態２の入力側において平均トラヒックを基にしたビーム収容例を概念的に示すブロック図である。 実施の形態２による衛星中継装置の入力側において最大トラヒックを基にしたビーム収容例を概念的に示すブロック図である。 実施の形態２による衛星中継装置の出力側において平均トラヒックを基にしたビーム収容例を概念的に示すブロック図である。 実施の形態２による衛星中継装置の出力側において３ＧＨｚトラヒックを基にしたビーム収容例を概念的に示すブロック図である。 実施の形態３の図１における衛星中継装置内のチューナブルダウンコンバータとＢＰＦとの組み合わせの代わりに用いることができるＲＦチャネライザの構成を示すブロック図である。 実施の形態４における衛星中継装置と、この衛星中継装置に通信接続される地上装置とで構成される衛星通信システムを示すブロック図である。 実施の形態４における衛星中継装置の制御フローを示したフローチャート図である。 図８における衛星通信システムの制御シーケンスを示す図である。 地上装置におけるＵＬ使用帯域情報取得のためのシーケンス図である。 ＵＬ帯域追加に関して具体的に示したシーケンス図である。 ＵＬ帯域削除に関して具体的に示したシーケンス図である。 地上装置におけるＤＬ使用帯域情報取得のためのシーケンス図である。 ＤＬ帯域追加に関して具体的に示したシーケンス図である。 ＤＬ帯域削除に関して具体的に示したシーケンス図である。 本発明の実施形態５に係る衛星中継装置を備えた衛星ペイロードに通信接続される地上装置のアップリンク（ＵＬ）におけるトラヒック制御を概念的に説明するためのブロック図である。 図１７のトラヒック制御における閾値を示す概念図である。 図１７のトラヒック制御における帯域追加・削除のアルゴリズムを示したシーケンス図である。

以下、本発明に係る衛星中継装置の種々の実施の形態を、上記の添付図面を参照して詳細に説明する。

実施の形態１．
まず、本発明に係る実施の形態１による衛星中継装置の装置構成を、図１にて説明する。
図１において、本実施の形態１による衛星中継装置は、フレキシブル・スイッチ・マトリックス（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ＳＷ Ｍａｔｒｉｘ）９と、デジタルチャネライザ（Ｄｉｇｉｔａｌ ＣＨＺ）１０と、フレキシブル・スイッチ・マトリックス１１とを備えて構成される。本実施の形態１による衛星中継装置は、フレキシブルペイロードを構成する衛星ペイロードとして中継衛星に搭載される。

本発明の入力側フレキシブル・スイッチ・マトリックス９は、ハイブリッド部（ＨＹＢ：Ｈｙｂｒｉｄ）１６〜１９とセレクタ（ＳＥＬＥＣＴＯＲ）２０〜２３から構成されるスイッチ・マトリックス部ＳＷＭ１と、任意周波数へ周波数変換を行うチューナブルダウンコンバータ（Ｔｕｎａｂｌｅ ＤＣＯＮ）２４〜２７と、バンドパスフィルタ（Ｂａｎｄ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ：ＢＰＦ）２８〜３１から構成され、任意入力ビームのサブチャネルを任意出力ビームのサブチャネルへマッピングするデジタルチャネライザ１０の入力側に置かれる。

本発明の出力側フレキシブル・スイッチ・マトリックス１１は、デジタルチャネライザ出力信号を出力ビームの任意帯域に周波数変換するチューナブルアップコンバータ（Ｔｕｎａｂｌｅ ＵＰＣＯＮ）４８〜５１と、バンドパスフィルタ５２〜５５と、セレクタ５６〜５９とハイブリッド部６０〜６３で構成されるスイッチ・マトリックス部ＳＷＭ２で構成され、デジタルチャネライザ１０の出力側に置かれる。

なお、入力側フレキシブル・スイッチ・マトリックス９のバンドパスフィルタ２８〜３１は、帯域制約・スペクトラム抑圧が必要な場合にフレキシブル・スイッチ・マトリックス９に含める。同様に、出力側フレキシブル・スイッチ・マトリックス１１のバンドパスフィルタ５２〜５５は、帯域制約・スペクトラム抑圧が必要な場合にフレキシブル・スイッチ・マトリックス１１に含める。

これにより、フレキシブル・スイッチ・マトリックス９において、任意の入力ビーム１２〜１５−Ｂｅａｍ＃１〜＃４をスイッチ・マトリックス部ＳＷＭ１でスイッチングした後、チューナブルダウンコンバータ（Ｔｕｎａｂｌｅ ＤＣＯＮ）２４〜２７で周波数変換（ダウンコンバート）し、バンドパスフィルタ２８〜３１を経て、フレキシブル・スイッチ・マトリックス９の出力ポート３２〜３５からデジタルチャネライザ１０の任意の入力ポート３６〜３９（Ｉｎｐｕｔ Ｐｏｒｔ＃１〜＃４）に接続することを可能とする。

次に、フレキシブル・スイッチ・マトリックス１１において、デジタルチャネライザ１０の任意の出力ポート４０〜４３（Ｏｕｔｐｕｔ Ｐｏｒｔ＃１〜＃４）からの出力信号を、入力ポート４４〜４７で受信し、チューナブルアップコンバータ（Ｔｕｎａｂｌｅ ＵＰＣＯＮ）で周波数変換（アップコンバート）し、バンドパスフィルタ５２〜５５を経て、スイッチ・マトリックス部ＳＷＭ２でスイッチングした後、任意の出力ビーム６４〜６７−Ｂｅａｍ＃１〜＃４として出力する。

なお、スイッチ・マトリックス部ＳＷＭ１は、分配器であるハイブリッド部（ＨＹＢ）１６〜１９と、セレクタ（ＳＥＬＥＣＴＯＲ）２０〜２３とで構成される。また、スイッチ・マトリックス部ＳＷＭ２は、セレクタ（ＳＥＬＥＣＴＯＲ）５６〜５９とハイブリッド部（ＨＹＢ）６０〜６３とで構成される。これらのスイッチ・マトリックス部ＳＷＭ１及びＳＷＭ２は、ハイブリッド部と、Ｃ−ＳＷ又はＴ−ＳＷなどのパッシブスイッチとで構成することも可能である。

次に、図１に示す本実施の形態１の衛星中継装置のフレキシブル・スイッチ・マトリックス１１の制御を、図２を用いて説明する。

入力側フレキシブル・スイッチ・マトリックス９のコマンド制御部Ａ１３は、制御ラインＡ５０〜Ａ５３にて、ハイブリッド部からのパスを指定する。図２のセレクタ２０〜２２は、Ｂｅａｍ＃１_１２の入力信号帯域を３分割するため、ハイブリッド部１６からのパスをそれぞれ選択し、セレクタ２３は、Ｂｅａｍ＃４_Ａ７７からの信号を分割することなく入力するためハイブリッド部１９からのパスを選択する。

次に、フレキシブル・スイッチ・マトリックス（入力側）９のコマンド制御部Ａ１３は、ビーム６９−Ｂｅａｍ＃１ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈの入力周波数帯域を３つの周波数帯域７０〜７２に分割するため、制御ラインＡ５４にて変換周波数“ＦｃｆｏｒＢＷ＃１（Ａ９０）−ＩＦ”を設定し、制御ラインＡ５５にて変換周波数“ＦｃｆｏｒＢＷ＃２（Ａ９１）−ＩＦ”を設定し、制御ラインＡ５６にて変換周波数“ＦｃｆｏｒＢＷ＃３（Ａ９２）−ＩＦ”を設定する。

一方、フレキシブル・スイッチ・マトリックス（出力側）１１のコマンド制御部Ａ１５は、ＩＦ（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）周波数の出力信号を出力ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号にアップコンバートし、３帯域を１帯域に合成するため、制御ラインＡ５８にて変換周波数“ＦｃｆｏｒＢＷ＃１（Ａ９５）−ＩＦ”を設定し、制御ラインＡ５９にて変換周波数“ＦｃｆｏｒＢＷ＃２（Ａ９６）−ＩＦ”を設定し、そして、制御ラインＡ６０にて変換周波数“ＦｃｆｏｒＢＷ＃３（Ａ９７）−ＩＦ”を設定する。

次に、フレキシブル・スイッチ・マトリックス（出力側）１１のコマンド制御部Ａ１５は、制御ラインＡ６２〜Ａ６５で、セレクタ５６〜５９のスイッチ設定を行う。制御ラインＡ６２〜６４では、セレクタ５６〜５８にそれぞれハイブリッド部６０へのパスを設定してパスＡ９４を形成し、ハイブリッド部６０にて、入力ＩＦ帯域−７３、入力ＩＦ帯域−７４、入力ＩＦ帯域−７５を、それぞれ対応した帯域ＢＷ＃１−７７、帯域ＢＷ＃２−７８、帯域ＢＷ＃３−７９となる連続帯域の出力ビーム８０−Ｂｅａｍ＃１ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈに合成する。

これにより、ビーム６９−Ｂｅａｍ＃１ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈで入力されたＲＦ信号は、３帯域に分割され、ＩＦ周波数でデジタルチャネライザ１０の入力ポート３６〜３８に入力され、デジタルチャネライザ１０の出力ポート４０〜４２から出力された信号は、セレクタ５６〜５８を介してハイブリッド部６０で合成され、ビーム６４−Ｂｅａｍ＃１のＲＦ信号であるビーム８０−Ｂｅａｍ＃１ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈとして出力される。

上記の通り、本実施の形態１に係るフレキシブル・スイッチ・マトリックスを備えた衛星中継装置を用いることで、デジタルチャネライザの入力帯域を越えるトラヒック（帯域）の入力を可能とし、デジタルチャネライザの出力帯域を越えるトラヒック（帯域）の出力を可能としている。

次に、図１に示す本実施の形態１の衛星中継装置のフレキシブル・スイッチ・マトリックスの動作を、図２を用いて説明する。

まず、デジタルチャネライザ１０の入力側に在るフレキシブル・スイッチ・マトリックス９では、例えば、ビーム１２−Ｂｅａｍ＃１から入力される広帯域信号６９を、点線矢印で示すように、ハイブリッド部１６で全セレクタ２０〜２３に分配する。

そして、制御ラインＡ５０〜Ａ５２により指定されたセレクタ２０〜２２でそれぞれ選択されたビーム１２−Ｂｅａｍ＃１の信号は、チューナブルダウンコンバータ２４〜２６に送られる。ここでは、それぞれ、Ｂｅａｍ＃１（ビーム６９−Ｂｅａｍ＃１ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ）の帯域を３分割した帯域ＢＷ＃１の信号７０、帯域ＢＷ＃２の信号７１、及び帯域ＢＷ＃３の信号７２のセンタ周波数が、それぞれ、デジタルチャネライザ１０の入力周波数であるＩＦ周波数となるように、異なる周波数帯域にダウンコンバートされ、バンドパスフィルタ２８〜３０で帯域７０〜７２となるようフィルタリングした信号をデジタルチャネライザ１０に入力する。

具体的には、例えばセンタ周波数が２０ＧＨｚの７５０ＭＨｚ帯域のビームがＢｅａｍ＃１−１２に入力し、これをＩＦ周波数が１ＧＨｚで２５０ＭＨｚ帯域のビームを入力可能とするデジタルチャネライザ１０に入力する場合について説明する。

Ｂｅａｍ＃１−１２に入力された７５０ＭＨｚ帯域の信号は、スイッチ・マトリックス部ＳＷＭ１で３分割され、チューナブルダウンコンバータ２４〜２６にそれぞれ入力される。
チューナブルダウンコンバータ２４は、センタ周波数２０ＧＨｚの入力ビームを７５０ＭＨｚビームに周波数変換し（変換周波数１９．２５ＧＨｚ）、チューナブルダウンコンバータ２５は、センタ周波数２０ＧＨｚの入力ビームを１０００ＭＨｚビームに周波数変換し（変換周波数１９ＧＨｚ）、そして、チューナブルコンバータ２６は、センタ周波数２０ＧＨｚの入力ビームを１２５０ＭＨｚビームに周波数変換（変換周波数１８．７５ＧＨｚ）する。

次に、１ＧＨｚをセンタ周波数としたバンドパスフィルタ２８〜３０を用いて、２５０ＭＨｚ帯域でそれぞれフィルタリングすることで、１ＧＨｚセンタ周波数の帯域ＢＷ＃１〜帯域ＢＷ＃３を出力ポート３２〜３４から取り出し、２５０ＭＨｚ帯域のチャネライザ入力ポートＩｎｐｕｔＰｏｒｔ＃１−３６〜ＩｎｐｕｔＰｏｒｔ＃３−３８に入力する。
これにより、例えばデジタルチャネライザ１０の３倍のビーム帯域を３分割してデジタルチャネライザ１０に入力させることが可能となる。

このように、フレキシブル・スイッチ・マトリックス９を用いることで、ユーザトラヒックにより可変となる入力帯域信号が、どのビームから入力されたとしても、最大でデジタルチャネライザ１０の入力ポート帯域×入力ポート数で計算されるビーム帯域まで収容可能なビーム帯域を拡張することができるという効果がある。

次に、デジタルチャネライザ１０の出力側であるフレキシブル・スイッチ・マトリックス１１では、デジタルチャネライザ１０の出力ポート４０〜４２（Ｏｕｔｐｕｔ Ｐｏｒｔ＃１〜＃３）からＩＦ周波数の帯域ＢＷ＃１〜ＢＷ＃３の信号７３〜７５が出力される。これらＩＦ周波数の帯域ＢＷ＃１〜ＢＷ＃３の信号７３〜７５は、それぞれ、出力ビーム６４−Ｂｅａｍ＃１の帯域ＢＷ＃１，＃２，＃３の信号７７〜７９となるよう、異なる変換周波数を用いてチューナブルアップコンバータ（Ｔｕｎａｂｌｅ ＵＰＣＯＮ）４８〜５０にてアップコンバートし、バンドパスフィルタ５２〜５４を用いてフィルタリングする。そして、このフィルタリングされたビーム７７〜７９は、セレクタ５６〜５８を経由して、ハイブリッド部６０で合成され、連続出力周波数帯域のビーム８０−Ｂｅａｍ＃１が生成される。

具体的には、デジタルチャネライザ１０のＯｕｔｐｕｔＰｏｒｔ＃１−４０から出力される２５０ＭＨｚ帯域信号７３の１ＧＨｚセンタ周波数をチューナブルアップコンバータ４８で９．７５ＧＨｚ（変換周波数８．７５ＧＨｚ）に周波数変換し、ＯｕｔｐｕｔＰｏｒｔ＃２−４１から出力される２５０ＭＨｚ帯域信号７４の１ＧＨｚセンタ周波数をチューナブルアップコンバータ４９で、１０ＧＨｚ（変換周波数９ＧＨｚ）に周波数変換し、ＯｕｔｐｕｔＰｏｒｔ＃３−４２から出力される２５０ＭＨｚ帯域信号７５の１ＧＨｚセンタ周波数をチューナブルアップコンバータ５０で１０．２５ＧＨｚ（変換周波数９．２５ＧＨｚ）に周波数変換する。そして、これら周波数変換された信号を、必要に応じてバンドパスフィルタ５２〜５４でスプリアス抑圧を行い、スイッチ・マトリックス部ＳＷＭ２を経由し、ハイブリッド部６０でこれらの信号を合成して、１０ＧＨｚセンタ周波数の帯域７５０ＭＨｚのビーム８０−Ｂｅａｍ＃１ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈを出力する。

このように、本実施の形態１では、固定周波数帯域を持つデジタルチャネライザ１０から出力された信号を合成することで、どのビームからもユーザトラヒックに応じた広帯域信号を出力することができるという効果がある。
また、出力ビーム６４〜６７−Ｂｅａｍ＃１〜＃４の帯域は、最大でデジタルチャネライザ１０の出力ポート帯域×出力ポート数までの可変帯域信号の出力を可能とするという効果を持つ。

また、本実施の形態１の衛星中継装置の前段には、ＰＦ（プレセレクトフィルタ）、及びＬＮＡ（Ｌｏｗ Ｎｏｉｓｅ ＡＭＰ）を有している。フレキシブル・スイッチ・マトリックスのハイブリッド部での分配によるロス増加でＮＦが劣化する場合は、チューナブルダウンコンバータにおいて利得を与えればよい。

実施の形態２．
本発明に係る実施の形態２によるフレキシブルペイロードを構成する衛星中継装置は、上記実施の形態１のフレキシブル・スイッチ・マトリックスを具備した衛星中継装置において、入力ビームの最大トラヒック（帯域）で衛星中継装置を構成するのではなく、例えば入力ビームの平均トラヒックで衛星中継装置を構成し、任意のビームで最大トラヒックが必要となった場合は、全ビームで共有するデジタルチャネライザの入出力ポートを融通し合うことで、入出力ポート数の少ないデジタルチャネライザを用いても、収容可能ビーム数を増大させることが可能となる。

例えば、７０入力ポート×８０出力ポートを持つフレキシブル・スイッチ・マトリックスと５００ＭＨｚ帯域×８０入力ポートを持つデジタルチャネライザとを用いた衛星中継装置において、フレキシブル・スイッチ・マトリックスとデジタルチャネライザのポートを共有せずに最大トラヒックで割当てた場合、最大３ＧＨｚのトラヒック伝送を必要とするＧＷ（Ｇａｔｅｗａｙ）を１０局収容するとＧＷ局だけでデジタルチャネライザの入力ポートを６０ポート使用してしまい、ＧＷ以外のユーザビームに割り当てられるポート数が２０となってしまう。

これを最大トラヒックでビーム帯域を確保するのではなく、平均トラヒックでビーム帯域を確保し、最大トラヒックが必要となったときは、実トラヒックが流れていないデジタルチャネライザの入出力ポート、或いは優先度の低いビームが利用しているデジタルチャネライザの入出力ポートを利用し、最大トラヒックを収容するようにすることで、ＧＷの平均トラヒックを１ＧＨｚとするとＧＷ１０局で利用するポート数を２０ポートに限定することができ、更に６０ポートをＧＷ以外のユーザビームに割り振ることが可能となる。

図３及び図４により、本実施の形態２の入力側のビーム収容方法を説明する。
なお、図示のフレキシブル・スイッチ・マトリックス８０とデジタルチャネライザ８１とで構成する衛星中継装置において、出力側のフレキシブル・スイッチ・マトリックスは、説明の簡略化のため図示を省略している。これらのフレキシブル・スイッチ・マトリックスは、いずれも構成は実施の形態１のものと同様である。

図３は、５００ＭＨｚ帯域の入出力８０ポートのデジタルチャネライザ８１を用いて、入力側のフレキシブル・スイッチ・マトリックス８０にて、例えば平均トラヒック１ＧＨｚのＧＷ１０局と、５００ＭＨｚ帯域のユーザビーム６０局を収容するフレキシブル・スイッチ・マトリックスの構成を示している。
フレキシブル・スイッチ・マトリックス８０は、入力ポートにＩｎｐｕｔ Ｐｏｒｔ＃１〜＃７０を有し、出力ポートにＯｕｔｐｕｔ Ｐｏｒｔ＃１〜＃８０を有する。Ｏｕｔｐｕｔ Ｐｏｒｔ＃１〜＃８０はデジタルチャネライザ８１の入力ポートＩｎｐｕｔ Ｐｏｒｔ＃１〜８０に接続される。

例えば、ＧＷ ＢＥＡＭ＃１−８２のＧＷの１ＧＨｚ帯域はフレキシブル・スイッチ・マトリックス８０のＩｎｐｕｔ Ｐｏｒｔ＃１−８６に入力される。フレキシブル・スイッチ・マトリックス８０のＩｎｐｕｔ Ｐｏｒｔ＃１−８６に入力されたＧＷ ＢＥＡＭ＃１＿８２は、フレキシブル・スイッチ・マトリックス８０にて５００ＭＨｚの２帯域に分割され、Ｏｕｔｐｕｔ Ｐｏｒｔ＃１−９０及びＯｕｔｐｕｔ Ｐｏｒｔ＃２−９１から出力された後、デジタルチャネライザ８１の入力ポート＃１−９６及び入力ポート＃２−９７に入力される。

そのため、ＧＷ最大トラヒックの３ＧＨｚで帯域分割を行うと、１０局のＧＷでデジタルチャネライザ８１の入力ポートを６０ポート（＝６×１０）必要となるところを、ＧＷ１０局で２０ポート（＝２×１０）にすることができ、残り６０ポート（＝８０ポート−２０ポート）をユーザビームに割り当てることが可能となり、ＧＷ信号を含む全ビームの収容を可能とする。

次に、実施の形態２では、一定期間ＧＷビームで３ＧＨｚの最大トラヒックを伝送する必要がある場合、入力側のフレキシブル・スイッチ・マトリックス８０の出力ポートにおいて、入力側ポートと論理的に接続されていない空きポート、或いは、一定の期間利用停止にすることが可能な出力ポートを利用し、ＧＷからの入力帯域をフレキシブル・スイッチ・マトリックス８０で分割し、デジタルチャネライザ８１へ入力することで、ＧＷからの３ＧＨｚ帯域ビームの収容を可能とする。

ここで、３ＧＨｚのＧＷトラヒックの収容方法を、図４の例を用いて説明する。
例えば、３ＧＨｚのＧＷビーム♯１＿８２は、フレキシブル・スイッチ・マトリックス８０において、周波数分割され（５００ＭＨｚ×６）、フレキシブル・スイッチ・マトリックス８０の出力ポート９０、９１，１０４〜１０７を通して、デジタルチャネライザ８１の入力ポート９６、９７、１１１〜１１４に入力される。

このときフレキシブル・スイッチ・マトリックス８０の出力ポート１０４〜１０７とデジタルチャネライザ８１の入力ポート１１１〜１１４を利用していたビームは、ビームからの入力をチャネライザ８１に接続することは出来ない。
ただし、フレキシブル・スイッチ・マトリックス８０の出力ポートは、物理的に連続したポートである必要はなく、フレキシブル・スイッチ・マトリックス８０の任意ポートで良い。

そのため、空きポート、或る一定期間使われていないＧＷポート、又はトラヒックの存在しないユーザポートがある場合、これらの出力ポートを利用して、分割したＧＷ帯域をデジタルチャネライザ８１に伝送することができる。

このように、本実施の形態２では、任意のビームが平均トラヒック以上の帯域を必要とする場合、他のビームで利用していない、或いは利用を中断することができるビームのフレキシブル・スイッチ・マトリックスの出力ポートを利用することで、平均トラヒック以上の帯域のデジタルチャネライザへの入力を可能とする。

これにより、ＧＷ最大トラヒック３ＧＨｚを基にデジタルチャネライザ８１の入力ポートを割当てた場合のＧＷ１０局＋２０ユーザビーム収容と比較して、ＧＷ平均トラヒック１ＧＨｚを基にデジタルチャネライザ８１の入力ポートを割当て、最大３ＧＨｚのトラヒックをＧＷが必要とするとき、全てのビームでデジタルチャネライザの入力ポートを融通し合う方法を採ることで、ＧＷ１０局＋６０ユーザビームの収容を可能とする。

このように、上記実施形態２では、最大トラヒックでデジタルチャネライザの入力ポートを利用した衛星中継装置と比較して、フレキシブル・スイッチ・マトリックスを利用しデジタルチャネライザの入力ポートを共有することで、入力ビーム数を増大させることができる。

このことから、デジタルチャネライザの入力ポート数を増やすことなく収容可能な入力ビーム数を増大させることができ、安価な衛星中継装置の構成を採ることを可能とするという効果を奏する。

次に、本実施の形態２の出力側ビーム収容方法を、図５及び図６を用いて説明する。なお、図示のデジタルチャネライザ８１とフレキシブル・スイッチ・マトリックス２００とで構成する衛星中継装置において、出力側のフレキシブル・スイッチ・マトリックス２００は、説明の簡略化のため図示を省略している。これらのフレキシブル・スイッチ・マトリックス２００の構成は実施の形態１のフレキシブル・スイッチ・マトリックス１１と同様である。

図５に示すように、ＧＷ出力ビームは、デジタルチャネライザ８１の２つの出力ポートから出力される５００ＭＨｚ帯域信号を、出力側のフレキシブル・スイッチ・マトリックス２００で合成し、１ＧＨｚのビームで出力する。デジタルチャネライザ８１の出力ポートＯｕｔｐｕｔ Ｐｏｒｔ＃１〜＃８０（−２０３〜２０８）は、フレキシブル・スイッチ・マトリックス２００のＩｎｐｕｔ Ｐｏｒｔ＃１〜＃８０（−２０９〜２１４）に接続される。

デジタルチャネライザ８１における２０１ＧＷｐｏｒｔｓ（２０ｐｏｒｔｓ）に対応したＯｕｔｐｕｔ Ｐｏｒｔ＃１〜＃２０（−２０３〜２０６）は、フレキシブル・スイッチ・マトリックス２００にて周波数変換（アップコンバート）された後、１ＧＨｚ帯域に合成され、出力ポートＯｕｔｐｕｔ Ｐｏｒｔ＃１〜＃１０（−２１５〜２１６）から１０局のＧＷビームとしてそれぞれ出力される。
また、デジタルチャネライザ８１における２０２Ｕｓｅｒｐｏｒｔｓ（６０ｐｏｒｔｓ）に対応したＯｕｔｐｕｔ Ｐｏｒｔ＃２１〜＃８０（−２０７〜２０８）は、フレキシブル・スイッチ・マトリックス２００にて周波数変換（アップコンバート）された後、出力ポートＯｕｔｐｕｔ Ｐｏｒｔ＃１１〜＃７０（−２１７〜２１８）から５００ＭＨｚのユーザビームとしてそれぞれ出力される。

次に、ＧＷビームにおいて、一時的に３ＧＨｚ帯域の出力が必要となった場合、図６に示すように、例えば、２０１ＧＷｐｏｒｔｓ（２０ｐｏｒｔｓ）に対応したデジタルチャネライザ８１の出力ポートＯｕｔｐｕｔ Ｐｏｒｔ＃１〜＃２０（−２０３、２１９、２３０〜２３３、２２０、２０６）と２０２Ｕｓｅｒｐｏｒｔｓ（６０ｐｏｒｔｓ）の一部に対応したＯｕｔｐｕｔ Ｐｏｒｔ＃２１〜＃２４（−２０７〜２３６）からの出力は、フレキシブル・スイッチ・マトリックス２００の入力ポートＩｎｐｕｔ Ｐｏｒｔ＃１〜＃２４（−２０９〜２４０、２２２、２１２、２１３〜２４３）で受信される。そしてこれらの受信信号は、フレキシブル・スイッチ・マトリックス２００にて連続帯域となるよう周波数変換（アップコンバート）された後、１ＧＨｚ帯域に合成され、出力ポートＯｕｔｐｕｔ Ｐｏｒｔ＃１〜＃１０（−２１５〜２１６）から１０局の各３ＧＨｚ帯域のＧＷビームとしてそれぞれ出力される。
また、デジタルチャネライザ８１の２０２Ｕｓｅｒｐｏｒｔｓ（６０ｐｏｒｔｓ）における残りのＯｕｔｐｕｔ Ｐｏｒｔ＃２５〜＃８０（−２３７〜２０８）は、フレキシブル・スイッチ・マトリックス２００にて周波数変換（アップコンバート）された後、出力ポートＯｕｔｐｕｔ Ｐｏｒｔ＃１１〜＃７０（−２１７〜２１８）の何れかから、５００ＭＨｚのユーザビームとしてそれぞれ出力される。

このように本実施の形態３を用いることで、他のビームで利用していない、或いは利用を中断することができるビームに対応したフレキシブル・スイッチ・マトリックス２００の出力ポートを利用することで、平均トラヒック以上の帯域のデジタルチャネライザへの出力を可能とする。また、この時、デジタルチャネライザ８１の出力ポートは、物理的に連続したポートである必要はなく、任意の出力ポートで良い。

これにより、ＧＷ最大トラヒック３ＧＨｚを基にデジタルチャネライザ８１の出力ポートを割当てた場合のＧＷ１０局＋２０ユーザビーム収容と比較して、ＧＷ平均トラヒック１ＧＨｚを基にデジタルチャネライザ８１の出力ポートを割当て、最大３ＧＨｚ平均トラヒックをＧＷが必要とするとき、全ての出力ビームでデジタルチャネライザの出力ポートを融通し合う方法を採ることで、ＧＷ１０局＋６０ユーザビームの収容を可能とする。

このように、上記実施形態２では、最大トラヒックでデジタルチャネライザの出力ポートを利用した衛星中継装置と比較して、フレキシブル・スイッチ・マトリックスを利用しデジタルチャネライザの出力ポートを共有することで、出力ビーム数を増大させることができる。

このことから、デジタルチャネライザの出力ポート数を増やすことなく収容可能な出力ビーム数を増大させることができ、安価な衛星中継装置の構成を採ることを可能とするという効果を奏する。

実施の形態３．
上記の実施の形態１及び２のフレキシブル・スイッチ・マトリックスを具備する衛星中継装置において、入力側のフレキシブル・スイッチ・マトリックスの周波数変換を行うダウンコンバータをＲＦチャネライザに置き換えることで、ジャミング耐性のあるフレキシブル・スイッチ・スイッチマトリックス構成が可能となる。

ＲＦチャネライザの構成を図７に示す。図７のＲＦチャネライザＡ１００は、ＩＦ周波数帯域にハイパスフィルタＨＰＦ＿Ａ１０４とローパスフィルタＬＰＦ＿Ａ１０５とを設け、周波数変換部Ａ１０１〜Ａ１０３で周波数を任意に変換することで、ハイパスフィルタＨＰＦ＿Ａ１０４とローパスフィルタＬＰＦ＿Ａ１０５をバンドパスフィルタとして利用する。周波数変換部Ａ１０１〜Ａ１０３は、任意周波数に変換することができる（チューナブル）ものであるため、バンドパスフィルタのリジェクション周波数を可変とすることができる。

そこで、上記実施例１と実施例２の入力側フレキシブル・スイッチ・マトリックスのチューナブルダウンコンバータ２４〜２７、及びバンドパスフィルタ２８〜３１をＲＦチャネライザに置き換えることで、例えば図７の入力ビームＡ１１１−Ｂｅａｍ＃１にジャミング波Ａ１１０が入力された状態において、ＲＦチャネライザのハイパスフィルタＨＰＦ＿Ａ１０４で低域側を抑圧した後、ローパスフィルタＬＰＦ＿Ａ１０５で高域側を抑圧する際に、周波数変換部Ａ１０２の変換周波数を操作することで、ジャミング波Ａ１１０の抑圧を可能とする。

このように、本実施の形態１と実施の形態２のフレキシブル・スイッチ・マトリックスにＲＦチャネライザを具備することで、ジャミング波を抑圧することが可能となる。
なお、このＲＦチャネライザは、フレキシブル・スイッチ・マトリックス（出力側）１１においても同様に適用可能である。

実施の形態４．
次に、上記の実施形態１〜３の衛星中継装置の制御方法を説明する。

[制御装置構成]
図８は、本発明に係る実施の形態４による衛星通信システムの構成を示す図である。
図において、実施の形態４による衛星通信システムは、フレキシブル・スイッチ・マトリックスを搭載する衛星中継装置Ａ５と、それを制御する地上装置Ａ０の回線制御装置Ａ１と、地上衛星ＧＷＡ２と、地上ミッション制御装置Ａ３と、及びＮＯＣ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｃｅｎｔｅｒ）Ａ４とで構成される。

地上装置Ａ０は、回線制御装置Ａ１、ＮＯＣＡ４、及び地上ミッション制御装置Ａ３から構成される。回線制御装置Ａ１は、ビーム毎の帯域可変を判断・要求するトラヒック制御部Ａ６を有する。ＮＯＣ＿Ａ４は、ビーム毎のトラヒックを監視するトラヒック監視部Ａ７と、衛星中継装置Ａ５へのフレキシブル・スイッチ・マトリックス９及び１１の構成変更を行うためのコマンドを生成するコマンド生成部Ａ８を有する。

衛星中継装置Ａ５は、コマンド受信アンテナＡ１０からコマンドを受信し、各ユニット９〜１１に該コマンドに応じた設定を指示する指示信号を生成するコマンド制御装置Ａ１２と、ＲＦ信号受信アンテナＡ１１からの受信信号を、所望ビームの任意周波数にマッピングし送信するためのデジタルチャネライザ１０と、このデジタルチャネライザ１０の入力帯域を越えるトラヒックを収容するため、トラヒックの分割を行うフレキシブル・スイッチ・マトリックス（入力側）９と、トラヒックの合成を行うフレキシブル・スイッチ・マトリックス（出力側）１１とで構成される。

衛星中継装置Ａ５のフレキシブル・スイッチ・マトリックス（入力側）９は、コマンド制御装置Ａ１２からの指示信号によりフレキシブル・スイッチ・マトリックスの構成変更を行うコマンド制御部Ａ１３と、スイッチ・マトリックス部ＳＷＭ１と、ハイブリッド部（ＨＹＢ）１６〜１９と、セレクタ（ＳＥＬＥＣＴＯＲ）２０〜２３と，任意の入力ＲＦ信号をＩＦ周波数に変換するチューナブルダウンコンバータ（Ｔｕｎａｂｌｅ ＤＣＯＮ）２４〜２７と、ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）２８〜３１とで構成される。

デジタルチャネライザ１０は、コマンド制御装置Ａ１２からの指示信号により、デジタルチャネライザ１０のコンフィギュレーションを設定するコマンド制御部Ａ１４と、入力ＲＦ信号をサブキャリアに分割する分波部Ａ１６と、この分割したサブキャリアをスイッチングするスイッチ部Ａ１７と、このスイッチ部Ａ１７からの、分割されたサブキャリアを合波する合波部Ａ１８とで構成される。

デジタルチャネライザ１０は、分波部Ａ１６、スイッチ部Ａ１７、及び合波部Ａ１８にて、入力ビーム内の任意のＲＦ信号を切り出し、出力ビーム内の任意の周波数帯域にマッピング、すなわち交換する。

フレキシブル・スイッチ・マトリックス（出力側）１１は、コマンド制御装置Ａ１２からからの指示信号により、フレキシブル・スイッチ・マトリックスの構成変更を行うコマンド制御部Ａ１５と、ＩＦ周波数を任意のＲＦ周波数にアップコンバートするチューナブルアップコンバータ（Ｔｕｎａｂｌｅ ＵＰＣＯＮ）４８〜５１と、ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）５２〜５５と、スイッチ・マトリックス部ＳＷＭ２を形成するセレクタ（ＳＥＬＥＣＴＯＲ）５６〜５９及びハイブリッド部（ＨＹＢ）６０〜６３とで構成される。

衛星中継装置Ａ５のコマンド制御装置Ａ１２は、フレキシブル・スイッチ・マトリックス（入力側）９のコマンド制御部Ａ１３に入力ビームの分割処理を行うための構成変更を指示し、ハイブリッド部１６〜１９とセレクタ２０〜２７とから成るスイッチ・マトリックス部ＳＷＭ１のセレクタを設定する。次に、コマンド制御装置Ａ１２は、チューナブルダウンコンバータ２４〜２７の変換周波数を設定することで、入力信号を複数パスに分岐させ、チューナブルダウンコンバータ２４〜２７で周波数変換し、バンドパスフィルタ２８〜３１を用いてチャネライザ入力周波数帯域を抽出する。

一方、衛星中継装置Ａ５のコマンド制御装置Ａ１２は、フレキシブル・スイッチ・マトリックス（出力側）１１のコマンド制御部Ａ１５に出力信号を合成するための構成変更指示の信号を出すことで、チューナブルアップコンバータ４８〜５１の変換周波数設定、及び、セレクタ５６〜５９とハイブリッド６０〜６３から成るスイッチ・マトリックス部ＳＷＭ２の設定を行う。そして、デジタルチャネライザ１０からＩＦ周波数帯域で出力された信号を任意の周波数帯域にアップコンバートし、セレクタ５６〜５９及びハイブリッド部６０〜６３から成るスイッチ・マトリックス部ＳＷＭ２を用いて入力マルチビームと同じ連続帯域に合成する。

このように、実施の形態１〜３の衛星中継装置Ａ５は、地上装置Ａ０からの要求に従い、衛星中継装置Ａ５のコマンド制御装置Ａ１２にて、フレキシブル・スイッチ・マトリックス９及び１１の設定を行うことで、チャネライザ入力帯域を越えるＲＦ信号の入力、及び、チャネライザ出力帯域を越えるＲＦ信号の出力を可能としている。

［処理フロー］
次に、実施の形態１〜３のフレキシブル・スイッチ・マトリックス９及び１１の設定を行うための地上装置Ａ０と衛星中継装置Ａ５の処理フローを図９にて説明する。

本処理手順が開始されると（Ａ４０）、ステップＡ４１にて地上装置Ａ０の回線制御装置Ａ１におけるトラヒック制御部Ａ６は、コネクション設定要求をＮＯＣ＿Ａ４のコマンド生成部Ａ８に要求する。

次に、ステップＡ４２にて、ＮＯＣ＿Ａ４のコマンド生成部Ａ８は、トラヒック制御部Ａ６からの要求に従い、地上ミッション制御装置Ａ３にコネクション設定要求を行う。
ステップＡ４３にて、地上ミッション制御装置Ａ３は、該コネクション設定要求に従い、全てのコマンド送信を行ったか否かを判断し、全てのコマンド送信を行った場合は、ステップＡ４４に移行し、処理を停止する。
一方、ステップＡ４３にて、全てのコマンドが送信されていない場合は、ステップＡ４５でフレキシブル・スイッチ・マトリックス９、１１の構成変更を行うためのコマンドを生成し、衛星中継装置Ａ５のコマンド制御装置Ａ１２に通知する。コマンド制御装置Ａ１２は、ステップＡ４６で、各ユニット９〜１１のコマンド制御部Ａ１３〜Ａ１５にユニット毎のコンフィギュレーションを設定する。そして、コマンド制御部Ａ１３〜Ａ１５は、ステップＡ４７において、要求に従いユニット毎のコンフィギュレーションを設定する。

次に、実施の形態１〜３のフレキシブル・スイッチ・マトリックス９及び１１を具備する衛星中継装置Ａ５において、チャネライザ１０の入力帯域を越えるトラヒックの帯域分割と、チャネライザ帯域を越えるトラヒックの帯域合成を行うための処理シーケンスを、図１０〜図１２に示す制御シーケンスにて説明する。

図１０は、衛星中継装置Ａ５を設定するための初期シーケンスである。地上装置Ａ０は、計画された衛星コンフィギュレーションに従い衛星中継装置Ａ５を設定する。

地上装置Ａ０における回線制御装置Ａ１内のトラヒック制御部Ａ６は、ＮＯＣ＿Ａ４内のコマンド生成部Ａ８に、入出力ビームの周波数帯域と帯域分割数をコネクション設定要求（Ａ２０）として指示する。ＮＯＣ＿Ａ４のコマンド生成部Ａ８は、コネクション設定要求（Ａ２０）された入出力ビームの周波数帯域と帯域分割数を基に衛星中継装置Ａ５のスイッチ・マトリックス部ＳＷＭ１及び２の構成と、チューナブルダウンコンバータ２４〜２７及び４８〜５１の変換周波数を決定し、地上ミッション制御装置Ａ３にコネクション設定要求（Ａ２１）を通知する。

地上ミッション制御装置Ａ３は、フレキシブル・スイッチ・マトリックス（入力側）９のスイッチを設定するため、ＳＥＬＥＣＴＯＲ設定コマンド（Ａ２２）を、コマンド制御装置Ａ１２に送る。コマンド制御装置Ａ１２は、ＳＥＬＥＣＴＯＲ設定コマンド（Ａ２２）を受けると、フレキシブル・スイッチ・マトリックス（入力側）９のコマンド制御部Ａ１３にＳＥＬＥＣＴＯＲ設定コマンドの通知（Ａ２３）を行う。コマンド制御部Ａ１３は、ＳＥＬＥＣＴＯＲ設定コマンドの通知（Ａ２３）を受けて、セレクタ（ＳＥＬＥＣＴＯＲ）２０〜２７について、セレクタの設定（Ａ２４）を行う。

次に、地上ミッション制御装置Ａ３は、フレキシブル・スイッチ・マトリックス（入力側）９の変換周波数を設定するため、変換周波数設定コマンド（Ａ２５）を衛星中継装置Ａ５のコマンド制御装置Ａ１２に送信する。コマンド制御装置Ａ１２は、変換周波数設定コマンド（Ａ２５）を受けると、コマンド制御部Ａ１３に変調周波数設定コマンドＡ２６を通知し、コマンド制御部Ａ１３にてフレキシブル・スイッチ・マトリックス（入力側）９のスイッチ・マトリックス部ＳＷＭ１の設定を行う。コマンド制御装置Ａ１３は、変調周波数設定コマンドＡ２６を受けることにより、チューナブルダウンコンバータ２４〜２７の変換周波数設定（Ａ２７）を行う。

次に、地上ミッション制御装置Ａ３は、デジタルチャネライザ１０のチャネライジング情報（サブキャリアのスイッチング情報）を、チャネライザ設定コマンド（Ａ２８）を用いて衛星中継装置Ａ５のコマンド制御装置Ａ１２に要求する。コマンド制御装置Ａ１２は、チャネライザ設定コマンド（Ａ２８）の要求を受けると、チャネライザ設定コマンド（Ａ２８）を用いてチャネライジング情報であるチャネライザ設定コマンド（Ａ２９）を生成する。コマンド制御装置Ａ１２は、デジタルチャネライザ１０のコマンド制御部Ａ１４に生成したチャネライザ設定コマンド（Ａ２９）を伝達する。コマンド制御部Ａ１４は、チャネライザ設定コマンド（Ａ２９）を受けると、デジタルチャネライザ１０の設定（Ａ３０）を実施する。

次に、地上ミッション制御装置Ａ３は、フレキシブル・スイッチ・マトリックス（出力側）１１の変換周波数を設定するため、変換周波数設定コマンド（Ａ３１）を衛星中継装置Ａ５のコマンド制御装置Ａ１２に通知する。コマンド制御装置Ａ１２は、変換周波数設定コマンド（Ａ３１）を受けると、フレキシブル・スイッチ・マトリックス（出力側）１１のコマンド制御部Ａ１５に変換周波数を指示するための変換周波数設定コマンド（Ａ３２）を送る。コマンド制御部Ａ１５は、変換周波数設定コマンド（Ａ３２）を受けると、チューナブルアップコンバータ４８〜５１の変換周波数を設定する（Ａ３３）。

次に、地上ミッション制御装置Ａ３は、分割された帯域を合成するため、スイッチ・マトリックス部ＳＷＭ２のスイッチ設定を行う。このため、地上ミッション制御装置Ａ３は、衛星中継装置Ａ５のコマンド制御装置Ａ１２にスイッチパス情報、すなわちＳＥＬＥＣＴＯＲ設定コマンド（Ａ３４）を通知する。コマンド制御装置Ａ１２は、ＳＥＬＥＣＴＯＲ設定コマンド（Ａ３４）を受けると、フレキシブル・スイッチ・マトリックス（出力側）１１のコマンド制御部Ａ１５にスイッチパス情報を指示するためのＳＥＬＥＣＴＯＲ設定コマンド（Ａ３５）を伝達し、セレクタ５６〜５９の設定（Ａ３６）を行う。

次に、図１１にＵＬ（アップリンク）使用帯域情報取得シーケンスを示す。呼制御装置Ａ１２０は、呼の確立・解放（Ａ１４９）が発生すると、回線情報通知（Ａ１５０）をトラヒック制御部Ａ６に送る。トラヒック制御部Ａ６は、回線情報通知（Ａ１５０）を受けると、取得した回線情報通知（Ａ１５０）を基に使用帯域、すなわち回線使用率（空き回線率）を計算する。

ここで、ＵＬ使用帯域情報は、衛星から通知される衛星テレメトリ（Ａ１５２）からも計算することができる。すなわち、地上ミッション制御装置Ａ３は、衛星中継装置Ａ５のコマンド制御装置Ａ１２から衛星テレメトリ（ＵＬ電力測定情報）Ａ１５２を取得すると、そのテレメトリにおけるデジタルチャネライザ１０でサブキャリアごとに測定されたＵＬ電力測定結果をＵＬ電力測定情報通知（Ａ１５３）でＮＯＣ＿Ａ４のトラヒック監視部Ａ７へ通知する。トラヒック監視部Ａ７は、回線の使用により電力が測定されることを利用して、その電力測定結果から回線使用状況を算出する。トラヒック監視部Ａ７は、回線制御装置Ａ１のトラヒック制御部Ａ６に、算出した回線使用状況通知（Ａ１５４）を送付する。トラヒック制御部Ａ６は、回線使用状況通知（Ａ１５４）を基に回線の使用帯域、すなわち使用率（空き回線率）を計算する。

次に、ＵＬ帯域追加シーケンスを図１２にて説明する。
回線制御装置Ａ１のトラヒック制御部Ａ６は、帯域追加判断（Ａ１６０）を行うと、呼制御装置Ａ１２０に帯域変更通知（Ａ１６４）を送付するとともに、ＮＯＣ＿Ａ４のコマンド生成部Ａ８にコネクション設定要求（Ａ２０）を送る。コマンド生成部Ａ８は、トラヒック制御部Ａ６からコネクション設定要求（Ａ２０）を受け取ると、地上ミッション制御装置Ａ３に対してコネクション設定要求（Ａ２１）を送付する。地上ミッション制御装置Ａ３は、コネクション設定要求（Ａ２１）を受け取ると、フレキシブル・スイッチ・マトリックス（入力側）９とデジタルチャネライザ１０の設定を行うため、セレクタ設定コマンド（Ａ２２）、変換周波数設定コマンド（Ａ２５）、チャネライザ設定コマンド（Ａ２８）を衛星中継装置Ａ５のコマンド制御装置Ａ１２に通知する。
また、コマンド制御装置Ａ１２は、セレクタ設定コマンド（Ａ２２）、変換周波数設定コマンド（Ａ２５）、及びチャネライザ設定コマンド（Ａ２８）の設定情報を確認し、確認した設定情報を衛星テレメトリ（設定情報確認）（Ａ１６１）として、地上ミッション制御装置Ａ３に送信する。地上ミッション制御装置Ａ３は、衛星中継装置Ａ５のコマンド制御装置Ａ１２から衛星テレメトリ（設定情報確認）（Ａ１６１）を取得すると、コネクション設定応答（Ａ１６２）をコマンド生成部Ａ８に送る。コマンド生成部Ａ８は、コネクション設定応答（Ａ１６２）を受けると、回線制御装置Ａ１のトラヒック制御部Ａ６に、コネクション設定応答（Ａ１６３）を送る。トラヒック制御部Ａ６は、コネクション設定応答（Ａ１６３）を受けると、帯域追加が行われたと判断（Ａ１６０）する。

次に、ＵＬ帯域削除シーケンスを図１３に示す。回線制御装置Ａ１のトラヒック制御部Ａ６は、帯域削除の判断（Ａ１７０）を行うと、呼制御装置Ａ１２０に対して、帯域変更通知（Ａ１７１）を送付する。呼制御装置Ａ１２０は、必要に応じて、削除されるＵＬ帯域を利用するユーザに対して通信周波数変更処置（Ａ１７２）を行い、帯域変更応答（Ａ１７３）を回線制御装置Ａ１のトラヒック制御部Ａ６に送る。

回線制御装置Ａ１のトラヒック制御部Ａ６は、帯域削除に伴いコネクション設定要求（Ａ２０）をＮＯＣ＿Ａ４のコマンド生成部Ａ８に通知する。このコマンド生成部Ａ８は、地上ミッション制御装置Ａ３にコネクション設定要求（Ａ２１）を通知する。地上ミッション制御装置Ａ３は、コネクション設定要求（Ａ２１）を受け取ると、フレキシブル・スイッチ・マトリックス（入力側）９とデジタルチャネライザ１０の設定を行うため、セレクタ設定コマンド（Ａ２２）、変換周波数設定コマンド（Ａ２５）、及びチャネライザ設定コマンド（Ａ２８）を衛星中継装置Ａ５のコマンド制御装置Ａ１２に通知する。
また、コマンド制御装置Ａ１２は、セレクタ設定コマンド（Ａ２２）、変換周波数設定コマンド（Ａ２５）、及びチャネライザ設定コマンド（Ａ２８）の設定情報を確認し、確認した設定情報を衛星テレメトリ（設定情報確認）（Ａ１７４）として、地上ミッション制御装置Ａ３に送信する。地上ミッション制御装置Ａ３は、衛星中継装置Ａ５のコマンド制御装置Ａ１２から衛星テレメトリ（設定情報確認）（Ａ１７４）を取得すると、コネクション設定応答（Ａ１７５）をコマンド生成部Ａ８に送る。コマンド生成部Ａ８は、コネクション設定応答（Ａ１７６）を受けると、回線制御装置Ａ１のトラヒック制御部Ａ６に、コネクション設定応答（Ａ１７６）を送る。トラヒック制御部Ａ６は、コネクション設定応答（Ａ１７６）を受けると、帯域削除が行われたと判断（Ａ１７０）する。

このように帯域の追加・削除が発生し、ＵＬ帯域がデジタルチャネライザ帯域を越える場合、フレキシブル・スイッチ・マトリックス９の帯域分割のためのＳＥＬＥＣＴＯＲ２０〜２３の選択パスとチューナブルダウンコンバータ２４〜２７の変換周波数の設定を可能とする。

次に、ＤＬ（ダウンリンク）のトラヒック制御方法を図１４にて説明する。呼制御装置Ａ１２０は、呼の確立・解放（Ａ１４９）に伴い、ＤＬ回線情報（帯域）を回線制御装置Ａ１のトラヒック制御部Ａ６に通知する。回線制御装置Ａ１のトラヒック制御部Ａ６は、通知されたＤＬ回線情報通知（Ａ１５０）を基に、回線使用率（空き回線率）を計算し、ＤＬ帯域の追加・削除を判断する。
ＤＬ帯域の追加判断は、ＵＬ帯域の追加判断と同様のアルゴリズムで実施し、図１９で後述する使用帯域Ａ１４０を帯域追加閾値Ａ１３１及び帯域削除閾値Ａ１３２と比較することで帯域の可否判断を行う。

次に、図１４についてＤＬ使用帯域情報取得シーケンスを説明する。呼制御装置Ａ１２０は、呼の確立・解放（Ａ１４９）が発生すると、回線情報通知（Ａ１５０）を回線制御装置Ａ１のトラヒック制御部Ａ６に通知する。回線制御装置Ａ１のトラヒック制御部Ａ６は、回線情報通知（Ａ１５０）を基にＤＬの使用帯域Ａ１５１を計算する。

次に、ＤＬ帯域追加シーケンスを図１５にて説明する。回線制御装置Ａ１のトラヒック制御部Ａ６は、帯域追加判断（Ａ１６０）を行うと、ＮＯＣ＿Ａ４のコマンド生成部Ａ８にコネクション設定要求（Ａ２０）を送信する。コマンド生成部Ａ８は、トラヒック制御部Ａ６からコネクション設定要求（Ａ２０）を受け取ると、地上ミッション制御装置Ａ３に対してコネクション設定要求（Ａ２１）を送付する。地上ミッション制御装置Ａ３は、コネクション設定要求（Ａ２１）を受け取ると、デジタルチャネライザ１０とフレキシブル・スイッチ・マトリックス（出力側）１１の設定を行うため、チャネライザ設定コマンド（Ａ２８）、変換周波数設定コマンド（Ａ３１）、及びセレクタ設定コマンド（Ａ３４）を衛星中継装置Ａ５のコマンド制御装置Ａ１２に通知する。
また、コマンド制御装置Ａ１２は、チャネライザ設定コマンド（Ａ２８）、変換周波数設定コマンド（Ａ３１）、及びセレクタ設定コマンド（Ａ３４）を受けると、その設定情報を確認し、確認した設定情報を衛星テレメトリ（設定情報確認）（Ａ１６１）として、地上ミッション制御装置Ａ３に送信する。地上ミッション制御装置Ａ３は、衛星中継装置Ａ５のコマンド制御装置Ａ１２から衛星テレメトリ（設定情報確認）（Ａ１６１）を取得すると、コネクション設定応答（Ａ１６２）をコマンド生成部Ａ８に送る。コマンド生成部Ａ８は、コネクション設定応答（Ａ１６２）を受けると、回線制御装置Ａ１のトラヒック制御部Ａ６に、コネクション設定応答（Ａ１６３）を送る。トラヒック制御部Ａ６は、コネクション設定応答（Ａ１６３）を受けると、帯域追加が行われたと判断（Ａ１６０）し、呼制御装置（Ａ１２０）に帯域変更通知（Ａ１６４）を送る。

図１６にＤＬ帯域削除シーケンスを示す。回線制御装置Ａ１のトラヒック制御部Ａ６は、帯域削除（Ａ１７０）を判断すると、呼制御装置Ａ１２０に対して、帯域変更通知（Ａ１７１）を送付する。呼制御装置Ａ１２０は、必要に応じて、削除されるＵＬ帯域を利用するユーザに対して通信周波数変更処置（Ａ１７２）を行い、帯域変更応答（Ａ１７３）を回線制御装置Ａ１のトラヒック制御部Ａ６に連絡する。回線制御装置Ａ１のトラヒック制御部Ａ６は、帯域削除に伴いコネクション設定要求（Ａ２０）をＮＯＣ＿Ａ４のコマンド生成部Ａ８に通知する。

コマンド生成部Ａ８は、地上ミッション制御装置Ａ３にコネクション設定要求（Ａ２１）を通知する。地上ミッション制御装置Ａ３は、コネクション設定要求（Ａ２１）を受け取ると、デジタルチャネライザ１０とフレキシブル・スイッチ・マトリックス（出力側）１１の設定を行うため、チャネライザ設定コマンド（Ａ２８）、変換周波数設定コマンド（Ａ３１）、及びセレクタ設定コマンド（Ａ３４）を衛星中継装置Ａ５のコマンド制御装置Ａ１２に通知する。
また、コマンド制御装置Ａ１２は、チャネライザ設定コマンド（Ａ２８）、変換周波数設定コマンド（Ａ３１）、及びセレクタ設定コマンド（Ａ３４）を受けると、その設定情報を確認し、確認した設定情報を衛星テレメトリ（設定情報確認）（Ａ１７４）として、地上ミッション制御装置Ａ３に送信する。地上ミッション制御装置Ａ３は、衛星中継装置Ａ５のコマンド制御装置Ａ１２から衛星テレメトリ（設定情報確認）（Ａ１７４）を取得すると、コネクション設定応答Ａ１７５をコマンド生成部Ａ８に送る。コマンド生成部Ａ８は、コネクション設定応答（Ａ１７５）を受けると、回線制御装置Ａ１のトラヒック制御部Ａ６に、コネクション設定応答（Ａ１７６）を送る。トラヒック制御部Ａ６は、コネクション設定応答（Ａ１７６）を受けると、帯域追加が行われたと判断（Ａ１７０）し、呼制御装置（Ａ１２０）に帯域変更通知（Ａ１７３）を送る。

このように帯域の追加・削除が発生し、ＤＬ帯域がデジタルチャネライザ帯域を越える場合、コネクションの再設定がなされ、帯域合成のためのフレキシブル・スイッチ・マトリックス１１のチューナブルアップコンバータ４８〜５１の変換周波数とＳＥＬＥＣＴＯＲ５６〜５９の設定による選択パスの変更を可能とする。

実施の形態５．
次に、実施形態５の衛星中継装置のフレキシブル・スイッチ・マトリックス（入力側）９の周波数帯域分割、及びフレキシブル・スイッチ・マトリックス（出力側）１１の周波数合成のための制御アルゴリズムを説明する。

図１７は、トラヒックを監視・制御する地上装置Ａ０を示す。トラヒック制御は、呼制御装置Ａ１２０、回線制御装置Ａ１のトラヒック制御部Ａ６、及びＮＯＣ＿Ａ４のトラヒック監視部Ａ７にて実施される。

呼制御装置Ａ１２０は、コネクションが確立・解放されると、確立・解放されたコネクションの情報（帯域）をトラヒック制御部Ａ６に通知する。トラヒック制御部Ａ６は、通知されたコネクション情報を基にそのビームに割り当てられたＵＬ帯域及びＤＬ帯域の空き帯域と使用帯域とを計算する。これをＧＷビームに適用した場合、衛星ＧＷ帯域Ａ１２１に対して、空き帯域Ａ１２２及び使用帯域Ａ１２３を導出することになる。

また、ＵＬの空き帯域Ａ１２２は、地上ミッション制御装置Ａ３から連絡される受信電力測定結果からも導出することができる。ＮＯＣ＿Ａ４のトラヒック監視部Ａ７は、衛星で測定された電力測定情報を基に空き帯域Ａ１２４と使用帯域Ａ１２５を導出し、回線制御装置Ａ１のトラヒック制御部Ａ６に通知する。このトラヒック制御部Ａ６は、空き帯域情報を基に、帯域追加・削除アルゴリズムを実施し、ＵＬ帯域の追加と衛星コンフィギュレーションの変更を実施する。

次に衛星中継装置Ａ５に収容されるＵＬビームとＤＬビームの帯域変更のためのアルゴリズムを図１８〜図１９を用いて説明する。
図１８は、上記の空き帯域Ａ１２２に対応した空き帯域Ａ１４１と上記の使用帯域Ａ１２３に対応した使用帯域Ａ１４０との比率を示し、ＵＬビームの全帯域Ａ１３０に対して帯域追加閾値Ａ１３１及び帯域削除閾値Ａ１３２を設定し、ＵＬ帯域の追加・削除を判定する。例えば、ヒステリシスを考慮し、帯域追加閾値Ａ１３１を全帯域の２０％に設定し、帯域削除閾値Ａ１３２を全帯域の８０％に設定する。

図１９は、上記の空き帯域Ａ１４１と使用帯域Ａ１４０との比率、並びに帯域追加閾値Ａ１３１及び帯域削除閾値Ａ１３２を用いたアルゴリズムの一例を示している。
ＳＴＥＰ１で、全帯域Ａ１３０ａに対して使用帯域Ａ１４０が帯域追加閾値Ａ１３１を越えると、帯域の追加が必要と判断し、ＳＴＥＰ２で帯域を追加し（２倍）、全帯域がＡ１３０ｂとなり、帯域追加閾値Ａ１３１を例えば全帯域Ａ１３０ｂの２０％に再設定し、同様に帯域削除閾値Ａ１３２を全帯域Ａ１３０ｂの８０％に再設定する。
ＳＴＥＰ３では、使用帯域Ａ１４０が帯域削除閾値Ａ１３２以上で且つ帯域追加閾値Ａ１３１以下であることから、帯域の追加・削除制御は発生しない。
次に、ＳＴＥＰ４では、使用帯域Ａ１４０が帯域削除閾値Ａ１３２以下となると、帯域を削減し（１／２倍）、帯域追加閾値Ａ１３１と帯域削除閾値Ａ１３２を再設定する。
実際の制御では、帯域追加・削除判定がチャタリングしないよう追加帯域と帯域追加閾値Ａ１３１及び帯域削除閾値Ａ１３２を決定する。

これにより、ＵＬの使用帯域比率、並びに使用帯域比率に対する帯域追加閾値Ａ１３１及び帯域削除閾値Ａ１３２を設定することで、帯域の追加と帯域の削減を検出することができ、帯域分割のための衛星中継装置Ａ５の入力側フレキシブル・スイッチ・マトリックス９の設定を可能とする。

ＤＬに対してもＵＬと同様の制御アルゴリズムを適用することが可能であり、使用帯域率に対して帯域追加閾値Ａ１３１及び帯域削除閾値Ａ１３２を追加することで、帯域の追加と削除を判断することができる。

これにより、ＤＬの使用帯域比率と使用帯域比率に対する帯域追加閾値Ａ１３１、及び帯域削除閾値Ａ１３２を設定することで、帯域の追加と帯域の削減を検出することができ、帯域合成のための衛星ペイロードＡ５の出力側フレキシブル・スイッチ・マトリックス１１の設定を可能とする

このように、ＵＬトラヒックの変動に伴いＵＬ帯域の追加・削除を検出し入力側フレキシブル・スイッチ・マトリックスの設定を変更することで入力ビームの分割数を制御することを可能とし、同様に、ＤＬトラヒックの変動に伴いＤＬ帯域の追加・削除を検出し、出力側フレキシブル・スイッチ・マトリックスの設定を変更することで出力ビームの合成帯域を制御することを可能とする。

９，１１ フレキシブル・スイッチ・マトリックス（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ＳＷ Ｍａｔｒｉｘ）、１０ デジタルチャネライザ（Ｄｉｇｉｔａｌ ＣＨＺ）、１６〜１９，６０〜６３ ハイブリッド部（ＨＹＢ）、２０〜２３，５６〜５９ セレクタ（ＳＥＬＥＣＴＯＲ）、２４〜２７ チューナブルダウンコンバータ（Ｔｕｎａｂｌｅ ＤＣＯＮ）、４８〜５１ チューナブルアップコンバータ（Ｔｕｎａｂｌｅ ＵＰＣＯＮ）、２８〜３１，５２〜５５ ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）、Ａ０ 地上装置、Ａ１ 回線制御装置、Ａ２ 地上衛星ＧＷ（ゲートウェイ）、Ａ３ 地上ミッション制御装置、Ａ４ ＮＯＣ（ネットワークオペレーティングセンター）、Ａ５ 衛星ペイロード、Ａ６ トラヒック制御部、Ａ７ トラヒック監視部、Ａ８ コマンド生成部、Ａ９ ネットワーク、Ａ１０，Ａ１１ アンテナ、Ａ１２ コマンド制御装置、Ａ１３〜Ａ１５ コマンド制御部、Ａ１６ 分波部、Ａ１７ スイッチ部、Ａ１８ 合波部。

Claims (8)

1. 任意の周波数帯域の入力マルチビームを任意の出力帯域にマッピングするデジタルチャネライザと、
   前記周波数帯域が、前記デジタルチャネライザの入力周波数帯域を越えるとき、地上装置からのコマンドにより、前記デジタルチャネライザの入力周波数帯域以内のビームに変換する入力側フレキシブル・スイッチ・マトリックスと、
   前記デジタルチャネライザで交換されたビームを連続帯域として出力する出力側フレキシブル・スイッチ・マトリックスと、
   前記コマンドを、前記入力側フレキシブル・スイッチ・マトリックス、前記デジタルチャネライザ、及び前記出力側フレキシブル・スイッチ・マトリックスに与えるコマンド制御装置とを備え、
   前記地上装置は、
   呼の確立があったとき、前記呼の使用帯域を計算し、前記使用帯域が衛星ペイロードの全帯域に対して追加閾値を越えたときには帯域の追加を要求し、前記使用帯域が全帯域に対して削減閾値を下回ったときには帯域の削減を要求するコネクション設定要求を発生するトラヒック制御部と、
   前記コネクション設定要求を受けて、前記コマンド制御装置に前記コマンドとして、セレクタ設定コマンド、デジタルチャネライザ設定コマンド、及びコンバータ周波数帯域設定コマンドを送る地上ミッション制御装置とを含む
   衛星中継装置。
2. 前記入力側フレキシブル・スイッチ・マトリックスは、
   前記入力マルチビームを、前記コマンドにより設定された数に分割するスイッチ・マトリックス部と、
   前記スイッチ・マトリックス部の各出力ビームの周波数帯域を、前記デジタルチャネライザの入力周波数帯域未満に低下させるチューナブルダウンコンバータと、
   前記チューナブルダウンコンバータの出力周波数帯域における必要周波数帯域のみを出力するバンドパスフィルタとで構成される
   請求項１に記載の衛星中継装置。
3. 前記入力側フレキシブル・スイッチ・マトリックスは、
   前記入力マルチビームを、前記コマンドにより設定された数に分割するスイッチ・マトリックス部と、
   前記スイッチ・マトリックス部の出力ビームの周波数帯域を前記コマンドによって前記デジタルチャネライザの入力周波数帯域未満に低下させるとともに必要周波数帯域のみを出力するＲＦチャネライザとで構成される
   請求項１に記載の衛星中継装置。
4. 前記スイッチ・マトリックス部は、
   前記入力マルチビームを分配するハイブリッド部と、
   前記ハイブリッド部で分配された各ビームを前記コマンドにより指定されたときのみ選択するセレクタとで構成される
   請求項２又は３に記載の衛星中継装置。
5. 前記出力側フレキシブル・スイッチ・マトリックスは、
   前記デジタルチャネライザから出力されたビームの周波数帯域を、前記コマンドによって指示された周波数帯域に変換するチューナブルアップコンバータと、
   前記チューナブルアップコンバータから出力されたビームにおいて必要周波数帯域のみのビームを出力するバンドパスフィルタと、
   前記バンドパスフィルタから出力されたビームを合成して連続帯域に変換するスイッチ・マトリックス部とで構成される
   請求項１に記載の衛星中継装置。
6. 前記出力側フレキシブル・スイッチ・マトリックスは、
   前記デジタルチャネライザから出力されたビームの周波数帯域を、前記コマンドによって指示された周波数帯域に変換するとともに必要周波数帯域のみのビームを出力するＲＦチャネライザと、
   前記ＲＦチャネライザから出力されたビームを合成して連続帯域に変換するスイッチ・マトリックス部とで構成される
   請求項１に記載の衛星中継装置。
7. 前記スイッチ・マトリックス部は、
   前記必要周波数帯域のみのビームを、前記コマンドに基づき一つのハイブリッド部へ通過させるセレクタを含み、
   前記ハイブリッド部は、入力されたビームを合成する
   請求項５又は６に記載の衛星中継装置。
8. 前記トラヒック制御部は、前記コマンド制御装置から前記地上ミッション制御装置を介して前記衛星ペイロードの周波数帯域情報を入手して前記使用帯域を計算する
   請求項１に記載の衛星中継装置。

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