JP6745973B2 - 分波回路、合波回路、およびチャネライザ中継器 - Google Patents

Description

本発明は、通信衛星の分波回路、合波回路と、それを使用したチャネライザ中継器に関し、特に、通信の中継を止めることなく、信号帯域幅の割当て変更するための分波回路、合波回路、およびチャネライザ中継器に係る技術に関する。

従来のマルチレート対応のデジタル合波装置およびデジタル分波装置は、サブフィルタおよびフーリエ変換（または高速フーリエ変換：ＦＦＴ）回路を組み合わせることにより、多様な帯域幅の信号のデジタル分波、デジタル合波が可能である（例えば、特許文献１、非特許文献１参照）。

このような従来の技術によれば、フーリエ変換（または高速フーリエ変換）回路は、全システム帯域を対象に処理を行う。このため、分波／合波の処理対象の帯域が全システム帯域の一部であっても、動作原理上、回路の一部だけを動作させることができない。そのため、分波／合波の処理対象帯域が全システム帯域の一部であっても、回路規模を低減することができない、という問題があった。

一方、この分野において、回路規模を低減する従来技術もある（例えば、特許文献２、３参照）。特許文献２は、特許文献３によるハーフバンドフィルタを用いたツリー回路構成をベースにした技術である。そして、特許文献２は、特許文献１の課題に対して、全システム帯域の一部を利用する複数のエリアからの信号を、１つのツリー回路で一括処理することで、回路規模の低減を実現している。

また、特許文献２のデジタル分波処理過程において、分波信号選択配信部は、周波数オフセット量の調整、セレクタの設定をする構成を備えている。このような構成を備えることで、特許文献２は、複数のエリアからの信号を同時に受信し、後段のツリー回路に供給する処理を行っている。

同様に、特許文献２のデジタル合波処理過程において、合波信号選択配信部は、前段のツリー回路から供給される信号に対して、周波数オフセット量の調整、セレクタの設定をする構成を備えている。このような構成を備えることで、特許文献２は、複数のエリアへ信号を同時送信する処理を行っている。

特許第２７３８３８５号公報 特許第５５７９２７３号公報 特許第５５７５１４９号公報

山下史洋、風間宏志、中須賀好典著「衛星搭載用帯域幅可変ＦＦＴフィルタバンクの提案と基本動作特性」 電子情報通信学会論文誌 Ｂ Ｖｏｌ．Ｊ８５−Ｂ Ｎｏ．１２ ｐｐ．２２９０−２２９９ ２００２年１２月

しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
特許文献２の技術を適用した際に、運用中に発生する要求トラフィック変動に応じて、特定のエリアに割り振る信号帯域幅を変更したい場合を考える。この場合、本中継器が中継する各地上衛星端末とゲートウエイ局間、あるいは各地上衛星端末間の通信を止めてから、対象とするエリアの信号全体に対する周波数オフセット量やセレクタの再設定を行う必要がある。

仮に、各地上衛星端末とゲートウエイ局間、各地上衛星端末間の通信を継続した状態で、このような周波数オフセット量やセレクタの再設定による帯域変更を実施した場合には、中継する各通信波の位相揺らぎ等が発生してしまう。この結果、通信の瞬断等、通信品質に影響を与え得ることになる。

このように、特許文献２の技術を適用する場合、要求トラフィック変動にリアルタイムに対応させるために、頻繁に信号帯域幅を変更すると、その度に、通信の中継を止める必要がある。このため、特許文献２の技術は、回路規模を低減できるものの、通信の中断が発生してしまい、運用に支障をきたす課題があった。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、回路規模を低減した上で、要求トラフィック変動に対するリアルタイムな帯域割当て変更を実現することのできる分波回路、合波回路、およびチャネライザ中継器を得ることを目的とする。

本発明に係る分波回路は、受信信号を複数の信号に分波可能な分波回路であって、制御信号によって指定された信号の出力先に応じて、入力信号のいずれかを選択して、入力信号数よりも大きい出力信号数を有する複数の出力信号を生成するセレクタと、セレクタから出力された複数の出力信号のそれぞれを入力し、制御信号によって指定された信号の出力先および信号の帯域幅に応じて、それぞれの入力信号に対して周波数変換処理、ローパスフィルタ処理、およびダウンサンプリング処理を施して出力信号を生成することで、それぞれの入力信号に含まれている抽出したいターゲット帯域部分を特定し、未使用の帯域部分が後段に出力されないように出力信号を生成する周波数デシメーション回路とを組合せた回路を複数段にわたってツリー型に接続した多段分波回路を有し、Ｎ段で構成されるＭ段目（１≦Ｍ≦Ｎ）に設置される周波数シフトデシメータ回路は、出力信号の数が入力信号の数の２倍未満となるように構成されており、多段分波回路は、２つ以上の受信信号を入力とし、複数段におけるそれぞれの周波数シフトデシメータ回路は、制御信号に基づいてセレクタおよび周波数デシメーション回路が動作することで、未使用の帯域部分からなる信号が後段に出力されないようにして分波処理を実行するものである。

また、本発明に係る合波回路は、入力した複数の信号を合波する合波回路であって、制御信号によって指定された信号の出力先および信号の帯域幅に応じて、入力信号に対してアップサンプリング処理、ローパスフィルタ処理、および周波数変換処理を施して出力信号を生成する周波数インタポレーション回路と、複数の周波数インタポレーション回路からのそれぞれの出力信号を入力とし、制御信号によって指定された信号の出力先に応じて、それぞれの入力に関して１つ以上の出力先への出力信号を生成するセレクタと、セレクタからの複数の出力信号に関して、所望の帯域が隣り合う２つの出力信号を加算処理する加算回路とを組合せた回路を複数段にわたってトーナメント型に接続した多段合波回路を有し、Ｎ段で構成されるＭ段目（１≦Ｍ≦Ｎ）に設置される周波数インタポレータ回路は、入力信号の数が出力信号の数の２倍未満となるように構成されており、複数段におけるそれぞれのセレクタは、後段の加算回路において、加算処理を実行せず、隣り合う２つの出力信号の一方を通過させる処理を行う場合には、隣り合う２つの出力信号の他方に相当する部分にゼロを出力し、隣り合う２つの出力信号の他方が未使用の帯域部分となるように出力信号を生成し、多段合波回路は、少なくとも使用帯域を一部に含む合波前の複数の信号を入力とし、複数段におけるそれぞれの周波数インタポレータ回路は、制御信号に基づいて周波数インタポレーション回路、セレクタ、および加算回路が動作することで、未使用の帯域部分を後段で付加するようにして合波処理を実行するものである。

さらに、本発明に係るチャネライザ中継器は、本発明の分波回路と、本発明の合波回路と、分波回路および合波回路のそれぞれに対して制御信号を出力することで、割当帯域の変更処理を実行する制御部とを備えたものである。

本発明によれば、セレクタと周波数デシメーション回路とが複数段にわたってツリー型に接続された多段分波回路を制御信号に基づいて分波処理する構成、あるいは周波数インタポレーション回路とセレクタと加算回路とが複数段にわたってトーナメント型に接続された多段合波回路を制御信号に基づいて合波処理する構成を備えている。この結果、回路規模を低減した上で、要求トラフィック変動に対するリアルタイムな帯域割当て変更を実現することのできる分波回路、合波回路、およびチャネライザ中継器を得ることができる。

本発明の実施の形態１において、隣接する２つのビームエリアの周波数割り当ての例を示した図である。 本発明の実施の形態１における分波回路と合波回路を用いたチャネライザ中継器の構成例を示した図である。 本発明の実施の形態１における分波回路の構成図である。 本発明の実施の形態１における図３中に記載の各周波数シフトデシメータ部の構成例を示す図である。 本発明の実施の形態１における図３の構成を備えた分波回路の第１の動作例を示した図である。 本発明の実施の形態１における図３の構成を備えた分波回路の第２の動作例を示した図である。 本発明の実施の形態１における図３の構成を備えた分波回路の第３の動作例を示した図である。 本発明の実施の形態１における合波回路の構成図である。 本発明の実施の形態１における図８中に記載の各インタポレータ周波数シフタ部の構成例を示す図である。 本発明の実施の形態１における図８の構成を備えた合波回路の第１の動作例を示した図である。 本発明の実施の形態１における図８の構成を備えた合波回路の第２の動作例を示した図である。 本発明の実施の形態１における図８の構成を備えた合波回路の第３の動作例を示した図である。

以下、本発明の分波回路、合波回路、およびチャネライザ中継器の好適な実施の形態につき、図面を用いて説明する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１において、隣接する２つのビームエリア＃１、＃２の周波数割り当ての例を示した図である。図１においては、ビームエリア＃１の周波数割当て範囲をｆ１、ビームエリア＃２の周波数割当て範囲をｆ２で示している。

一般に、隣接するビームエリア＃１、＃２では、干渉回避のために、同一周波数は使用されない。図１（ａ）は、ビームエリア＃１の要求トラフィックが大きい場合を示しており、図１（ｂ）は、ビームエリア＃２の要求トラフィックが大きい場合を示している。いずれの場合でも、隣接する２つのビーム間で、同一周波数を同時に使用することは行われない。

また、ｆ１とｆ２の合計は、ユーザーに割当てられた周波数帯域幅Ｙ［ＭＨｚ］を超えることはない。本例では、ｆ１とｆ２の合計帯域幅を、Ｙ［ＭＨｚ］としている。

本発明は、このような隣接するビームエリアにおいて周波数が重複しないことに着目している。そして、１つの分波回路、あるいは合波回路で、ビームエリア＃１で使用する帯域ｆ１と、ビームエリア＃２で使用する帯域ｆ２を同時に処理することで、ユーザーリンク側のチャネライザ全体の回路規模の低減、および消費電力の低減を実現することを第１の技術的特徴とする。

なお、このような第１の技術的特徴は、特許文献２も有するといえる。ただし、本発明は、要求トラフィック変動に対して、リアルタイムな帯域割当て変更を実現できる点をさらなる第２の技術的特徴として有している。このような第２の技術的特徴は、特許文献２では実現できないものであり、本発明固有の特徴であり、以降、詳細に説明する。

［チャネライザの小型・低消費電力化の効果］
まず初めに、本発明を用いることで、ユーザーリンク側のチャネライザ回路規模・消費電力が低減される効果が得られることについて、図２を用いて説明する。

図２は、本発明の実施の形態１における分波回路（本図中の６００、６０１）と合波回路（本図中の７００、７０１）を用いたチャネライザ中継器の構成例を示した図である。

はじめに、Ｕｓｅｒ Ｌｉｎｋ側について説明する。
図２のＲｘ＃１〜Ｒｘ＃Ｎにおいて、受信アンテナ１００、１０１、１０２、１０３によって地上からアナログ信号を受信する。受信されたアナログ信号は、ダウンコンバータ（Ｄ／Ｃ）２００、２０１、２０２、２０３にて周波数変換が行われる。さらに、ダウンコンバート後のアナログ信号は、ＡＤ変換器（Ａ／Ｄ）４００、４０１、４０２、４０３を用いてデジタル信号に変換される。

変換されたデジタル信号は、分波回路部６００、６０１でサブチャネルごとに分波された後、スイッチマトリックス（Ｓｗｉｔｃｈ Ｍａｔｒｉｘ）８００、８０１にてサブチャネルの交換が行われる。

ここで、受信アンテナ１００から受信される信号は、ビームエリア＃１からの信号であり、受信アンテナ１０１から受信される信号は、ビームエリア＃２からの信号である。そして、２つのビームエリア（♯１、♯２）が隣接していることから、先の図１に示したように、干渉回避のため、それぞれの信号には異なる周波数帯が割当てられる。

同様に、受信アンテナ１０２から受信される信号は、ビームエリア＃Ｎ−１からの信号であり、受信アンテナ１０３から受信される信号は、ビームエリア＃Ｎからの信号である。そして、２つのビームエリア（♯Ｎ−１、♯Ｎ）が隣接していることから、先の図１に示したように、干渉回避のため、それぞれの信号には異なる周波数帯が割当てられる。

Ｓｗｉｔｃｈ Ｍａｔｒｉｘ（スイッチマトリックス）８００、８０１は、入力されたサブチャネルをＴｘ＃１からＴｘ＃Ｎの各アンテナ１０４、１０５、１０６、１０７へ振り分ける。そして、合波回路部７００、７０１にて、これらのサブチャネルを合波する。

合波されたデータは、ＤＡ変換器（Ｄ／Ａ）５００、５０１、５０２、５０３を用いてアナログ信号に変換される。さらに、アナログ信号に変換された信号は、アップコンバータ（Ｕ／Ｃ）３００、３０１、３０２、３０３にて送信周波数へ変換され、アンテナ１０４、１０５、１０６、１０７から地上へ送信される。

次に、Ｆｅｅｄｅｒ Ｌｉｎｋ側について説明する。
スイッチマトリックス８００、８０１からの信号は、フィーダリンク（Ｆ／Ｌ）合波回路部９００、９０１により合波され、ＤＡ変換器（Ｄ／Ａ）５０４、５０５を用いてアナログ信号に変換される。

変換されたアナログ信号は、Ｕ／Ｃ３０４、３０５にて送信周波数へ変換される。その後、合成部６にて複数の信号が合成され、フィーダリンク用アンテナ１１０から地上へ、合波された信号が送信され、フィーダリンク用地上局５にて受信される。

また、制御部１は、地上の管制局４からの指令を、受信アンテナ２を経由して受信する。そして、制御部１は、受信した指令に基づいて、スイッチマトリックス８００、８０１、分波回路部６００、６０１、合波回路部７００、７０１、Ｆ／Ｌ合波回路部９００、９０１、Ｆ／Ｌ分波回路部１２０、１２１のそれぞれに対して、所望の周波数割当てが実現されるように、各制御信号を出力する。

地上の管制局４は、各ビームに存在する衛星通信端末の発呼要求、通話状態等、衛星通信ネットワークの接続状況を把握している。従って、管制局４は、トラフィック状況に応じて、各ビームエリアにおける使用周波数割当ての変更を行い、新たな周波数割当てによる中継を実現するための設定変更の指令を、制御部１に対して行う。

制御部１は、管制局４から受信した設定変更の指令に基づいて、スイッチマトリックス８００、８０１、分波回路部６００、６０１、合波回路部７００、７０１、Ｆ／Ｌ合波回路部９００、９０１、Ｆ／Ｌ分波回路部１２０、１２１に対して、各設定を行う。

なお、制御部１と地上の管制局４との通信は、例えば、衛星のテレメトリ／コマンド回線と同一の回線であることが考えられる。

ここで、特許文献１の先行技術を用いる場合には、Ｕｓｅｒ Ｌｉｎｋ側の分波回路部６００、６０１は、各ビーム毎に必要であり、図２の例では、Ｎ個必要となる。同様に、特許文献１の先行技術を用いる場合には、Ｕｓｅｒ Ｌｉｎｋ側の合波回路部９００、９０１も、各ビーム毎に必要であり、図２の例では、Ｎ個必要となる。

これに対して。本実施の形態１に係る技術を用いる場合には、２ビーム分の信号処理を実現する分波回路／合波回路によって、図２に示すように、分波回路はＮ／２個（６００、６０１）、合波回路もＮ／２個（７００、７０１）で構成することができる。このため、特許文献１の先行技術を用いる場合と比較して、ユーザーリンク側（＝各ビームエリア）の分波／合波回路の規模および消費電力を、約半分に減らすことができる。

また、特許文献１の先行技術を用いる場合には、基本的には、ユーザーに割当てられた帯域幅Ｙ［ＭＨｚ］に対する分波／合波処理が行われる。例えば、図１に示すように、帯域幅Ｙ［ＭＨｚ］中において、各ビームエリアで割当てられていない未使用帯域（ｆ１、あるいはｆ２を除く空白の部分）まで含めて、処理が行われる。

よって、分波回路後段のスイッチマトリックス８００には、未使用帯域の信号も含めて、もれなく１つの分波回路からスイッチマトリックス８００にＹ［ＭＨｚ］分の情報が入力されることになる。このため、特許文献１の先行技術は、図２のケースでは、スイッチマトリックス８００において、合計Ｎ×Ｙ［ＭＨｚ］の信号帯域を処理することが必要になる。

これに対して、本実施の形態１の分波回路を用いる場合には、２ビーム分の信号帯域から中継に必要な帯域だけを抽出できる。このため、分波回路後段のスイッチマトリックス８００には、２ビーム分でＹ［ＭＨｚ］、即ち１ビーム約０．５Ｙ［ＭＨｚ］の信号が入力されることになる。なお、分波数が無限であれば、１ビーム０．５Ｙ［ＭＨｚ］に近づくこととなるが、以下の説明では、「約０．５Ｙ」のことを、単に「０．５Ｙ」として記載する。

よって、図２のケースでは、スイッチマトリックス８００は、合計Ｎ×０．５Ｙ［ＭＨｚ］の信号帯域を処理すればよい。この結果、特許文献１の分波回路を用いる場合と比較すると、本実施の形態１の分波回路を用いることで、スイッチマトリックス８００の処理帯域を半分に削減できる。

同様に、本実施の形態１の合波回路を用いる場合には、合波回路前段のスイッチマトリックス部８０１は、２ビーム分でＹ［ＭＨｚ］分の信号を１つの合波回路に出力すればよい。このため、スイッチマトリックス部８０１は、合計Ｎ×０．５Ｙ［ＭＨｚ］の信号帯域を扱えばよい。よって、特許文献１の合波回路を用いる場合と比較すると、本実施の形態１の合波回路を用いることで、スイッチマトリックス部８０１の処理帯域も半分に削減できる。

すなわち、本実施の形態１の分波回路、合波回路を用いることで、ユーザーリンク側の分波回路、合波回路全体の回路規模・消費電力を半減させることができるだけでなく、ユーザーリンク側のスイッチマトリックス部の回路規模、消費電力も半減させることができる。

［本発明における分波回路の詳細］
次に、本実施の形態１における分波回路６００の詳細について説明する。図３は、本発明の実施の形態１における分波回路６００の構成図である。また、図４は、本発明の実施の形態１における図３中に記載の各周波数シフトデシメータ部（１８０〜１８２、１９０〜１９４、２００〜２０７）の構成例を示す図である。なお、この周波数シフトデシメータ部は、周波数デシメーション回路に相当する。

図４に示すように、周波数シフトデシメータ部は、周波数変換部３５、ハーフバンドフィルタ（Ｈａｌｆ Ｂａｎｄ Ｆｉｌｔｅｒ：以降、ＨＢＦと称する）３６、１／２ダウンサンプリングから構成される。

周波数変換部３５は、ＨＢＦ３６で抽出すべき信号帯域の中心周波数がベースバンド（０Ｈｚ）となるように、入力信号の周波数を変換する。ＨＢＦ３６は、周波数変換された入力信号から所望の信号帯域を抽出する。１／２ダウンサンプリング部３７は、ＨＢＦ３６が抽出した信号に対して、そのサンプリング速度を１／２にダウンサンプルする。なお、ダウンサンプリングは、１／２に限定されるものではない。

ＨＢＦ３６の通過帯域幅は、ＨＢＦ３６の動作クロック速度の半分となる。したがって、周波数シフトデシメータ部からは、入力信号の半分のサンプリングレートとなった信号が出力される。なお、図４に例示した構成は、一例であり、使用するフィルタは、ＨＢＦ３６には限定されず、通常のローパスフィルタでもよい。

次に、図３の分波回路６００の動作を、後述する図５を併用して説明していく。
分波回路部は、Ｒｘ＃１とＲｘ＃２の中間周波数（ＩＦ）信号を入力信号として受信する。そして、受信された中間周波数（ＩＦ）信号は、周波数変換部１６０、１６１にてベースバンド信号に変換される。なお、本機能は、分波回路の入力信号がすでにベースバンド帯であれば、不要である。

図３中の制御部１２は、地上の管制局４から送信される周波数割当てに関するコマンド信号を元に、セレクタ部１７０、１７１、１７２、および各周波数シフトデシメータ部１８０〜１８２、１９０〜１９４、２００〜２０７の動作を制御する。

この具体的な動作に関しては、後述する。なお、本コマンド信号は、Ｓ帯等、別の周波数帯を用いた通信回線を介して、本分波回路部が搭載された衛星に送信される。

図５は、本発明の実施の形態１における図３の構成を備えた分波回路６００の第１の動作例を示した図である。図５中、Ｒｘ＃１、ＲＸ＃２は、図１と基本的には同じことを示している。すなわち、ＲＸ＃１は、ビームエリア＃１からの信号スペクトラムを示しており、ＲＸ＃２は、ビームエリア＃２からの信号スペクトラムを示している。

また、図１のｆ１に相当する信号は、網掛けとして示されており、図１のｆ２に相当する信号は、斜線として示されている。

また、図５中の１−０〜１−６、２−０〜２−６は、各ビーム番号とスペクトラムを示している。より具体的には、Ｎ−Ｍで表記すると、Ｎは、ビームエリア番号、Ｍは、周波数番号を意味する。

図５中の４１１は、図３の周波数変換部１６０が、ビームエリア＃１からの受信信号Ｒｘ＃１をベースバンド帯に変換した後の信号スペクトラムである。同様に、図５中の４１２は、図３の周波数変換部１６１が、ビームエリア＃２からの受信信号Ｒｘ＃２をベースバンド帯に変換した後の信号スペクトラムである。

図３のセレクタ部１７０は、制御部１２からの指令に基づき、｛４１１、４１２｝の２つの信号のいずれかを、後段の３つの周波数シフトデシメータ部｛１８０、１８１、１８２｝に出力する。よって、セレクタ部１７０では、いずれか１つの入力信号が２つに複製され、計３つの信号となって後段に出力されることになる。

なお、制御部１２からの指令によっては、セレクタ部１７０内部で複製が行われず、２つの入力信号が、いずれか２つの出力ポートに接続され、残りの１つの出力ポートには未接続となるケースもあり得る。

図５の例では、セレクタ部１７０は、入力信号４１１（ＲＸ＃１）を、周波数シフトデシメータ部１８０に出力し、入力信号４１２（ＲＸ＃２）を、内部で２つに複製後、周波数シフトデシメータ部１８１、１８２に出力する。

ここで、各周波数シフトデシメータ部１８０〜１８２は、制御部１２からの指令に基づき、内部に備わる周波数変換部３５の周波数シフト量を任意の値に設定可能な構成有している。本周波数シフト可変機能により、各周波数シフトデシメータ部１８０〜１８２は、入力信号に対して、抽出したいターゲット帯域（＝入力信号帯域幅の半分）を自由に設定可能となる。

具体的には、各周波数シフトデシメータ部１８０〜１８２は、制御部１２からの指令によって、入力信号に対して、抽出したいターゲット帯域の中心周波数を、後段のＨＢＦ３６の中心周波数に合わせるように、周波数シフト量を制御する。

本処理によって、入力信号に対して、抽出したいターゲット帯域（＝入力信号帯域の半分）だけがＨＢＦ３６を通過し、１／２ダウンサンプリング部３７で、１／２（↓２）にダウンサンプル処理されて出力される。

図５の例では、周波数シフトデシメータ部１８０は、制御部１２からの指令に基づき、入力信号４１１（ＲＸ＃１）に対して左半分（＝低い周波数側半分）の帯域を抽出する動作を実現する。この結果、図５中の信号４１３が抽出される。

同様に、周波数シフトデシメータ部１８１は、制御部１２からの指令に基づき、入力信号４１２（ＲＸ＃２）に対して左半分（＝低い周波数側半分）の帯域を抽出する動作を実現し、周波数シフトデシメータ部１８２は、制御部１２からの指令に基づき、入力信号４１２（ＲＸ＃２）に対して右半分（＝高い周波数側半分）の帯域を抽出する動作を実現する。この結果、図５中の信号４１４、４１５が抽出される。

次に、図３のセレクタ部１７１は、制御部１２からの指令に基づき、図３の周波数シフトデシメータ部１８０、１８１、１８２を入力とし、内部で３つの入力信号のいくつかを２つに複製後、後段の周波数シフトデシメータ部１９０、１９１、１９２、１９３、１９４いずれかに出力する。

図５の例では、セレクタ部１７１は、入力信号４１３を周波数シフトデシメータ部１９０に出力し、入力信号４１４を、内部で２つに複製後、周波数シフトデシメータ部１９１、１９２に出力し、入力信号４１５を、内部で２つに複製後、周波数シフトデシメータ部１９３、１９４に出力する。

周波数シフトデシメータ部１９０、１９１、１９２、１９３、１９４は、制御部１２からの指令に基づき、入力信号に対して、任意のターゲット帯域（＝入力信号帯域幅の半分）を抽出する。

図５の例では、周波数シフトデシメータ部１９０は、制御部１２からの指令に基づき、入力信号４１３に対して左半分の帯域を抽出する動作を実現する。この結果、図５中の信号４１６が抽出される。

同様に、周波数シフトデシメータ部１９１は、入力信号４１４に対して左半分の帯域を抽出し、周波数シフトデシメータ部１９２は、入力信号４１４に対して右半分の帯域を抽出する。この結果、信号４１７、４１８が抽出される。

さらに、同様に、周波数シフトデシメータ部１９３は、入力信号４１５に対して左半分の帯域を抽出し、周波数シフトデシメータ部１９４は、入力信号４１５に対して右半分の帯域を抽出する。この結果、信号４１９、４２０が抽出される。

次に、図３のセレクタ部１７２は、制御部１２からの指令に基づき、図３の周波数シフトデシメータ部１９０、１９１、１９２、１９３、１９４で抽出された信号を入力とし、内部で５つの入力信号のいくつかを２つに複製後、後段の周波数シフトデシメータ部２００、２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７のいずれかに出力する。

図５の例では、セレクタ部１７２は、入力信号４１６を内部で２つに複製後、周波数シフトデシメータ部２００、２０１に出力し、入力信号４１７を周波数シフトデシメータ部２０２に出力する。

さらに、セレクタ部１７２は、入力信号４１８を周波数シフトデシメータ部２０３に出力し、入力信号４１９を内部で２つに複製後、周波数シフトデシメータ部２０４、２０５に出力する。

さらに、セレクタ部１７２は、入力信号４２０を内部で２つに複製後、周波数シフトデシメータ部２０６、２０７に出力する。

周波数シフトデシメータ部２００、２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７は、上述した周波数シフトデシメータ部１８０〜１８２、１９０〜１９４と同様、制御部１２からの指令に基づき、入力信号に対して、任意のターゲット帯域（＝入力信号帯域幅の半分）を抽出する。

図５の例では、周波数シフトデシメータ部２００は、制御部１２からの指令に基づき、入力信号４１６に対して左半分の帯域を抽出する動作を実現する。この結果、信号４２１が抽出される。同様に、周波数シフトデシメータ部２０１は、入力信号４１６に対して右半分の帯域を抽出し、周波数シフトデシメータ部２０２は、入力信号４１７に対して右半分の帯域を抽出する。この結果、信号４２２、４２３が抽出される。

さらに、同様に、周波数シフトデシメータ部２０３は、入力信号４１８に対して左半分の帯域を抽出し、周波数シフトデシメータ部２０４は、入力信号４１９に対して左半分の帯域を抽出する。この結果、信号４２４、４２５が抽出される。

さらに、同様に、周波数シフトデシメータ部２０５は、入力信号４１９に対して右半分の帯域を抽出し、周波数シフトデシメータ部２０６は、入力信号４２０に対して左半分の帯域を抽出し、周波数シフトデシメータ部２０７は、入力信号４２０に対して右半分の帯域を抽出する。この結果、信号４２６、４２７、４２８が抽出される。

このようにして抽出された信号［４２１、４２２、４２３、４２４、４２５、４２６、４２７、４２８］は、後段の各サブチャネル分波部２１０〜２１７に入力され、それぞれがＹ個のサブチャネルデータに分波される。

ここで、Ｙの値は、１以上の整数であればどのような値でもよく、一例として、３２とすることができる。なお、サブチャネル分波回路における分波処理は、特許文献３に基づくものであってもよいし、特許文献１に基づくものであってもよい。

また、Ｙ＝１の場合、分波処理は行われず、特許文献３に記載される「受信チャンネルフィルタ部」だけで構成され、特許文献３と同様の波形整形処理のみが行われる。

また「受信チャンネルフィルタ部」を割愛する構成でもよく、その場合には、後述するサブチャネル合波回路に、特許文献３に記載される「送信チャンネルフィルタ部」を設ける。Ｙ＝１の条件で「受信チャンネルフィルタ部」を割愛する場合には、結局、各サブチャネル分波回路は、入力データをそのまま何も処理せずに出力することになる。

これら計８Ｙ個のサブチャネルデータは、例えば、時分割多重されて、後段のスイッチマトリックス８００に伝送される。

後段のスイッチマトリックス８００は、これらサブチャネルデータの中から、中継すべきサブチャネルデータだけを選択してルーティングし、残りを捨てる処理を行う。Ｙの値が十分大きい（すなわち、サブチャネル分波回路の分波数が十分大きい）とすると、図５の例では、信号［４２１、４２２、４２３、４２４、４２５、４２６、４２７、４２８］の網掛部、斜線部に相当する中継すべき帯域だけが、スイッチマトリックス８００で抽出されることになる。

図５の例からも明らかなように、ほとんどが中継すべき帯域（すなわち、網掛部あるいは斜線部の領域）であり、無駄なサブチャネルデータ（すなわち、網掛部でも斜線部でもない部分）がわずかしか残っていないことが判る。

これは、前段の分波回路部６００、６０１の一連の処理で、段階的に中継する必要がない空帯域が捨てられていったことによるものである。従って、本処理によって、前段の分波回路部６００、６０１とスイッチマトリックス８００との間のデータ伝送速度が抑制される。その結果、スイッチマトリックス８００は、無駄な空き帯域まで中継することなく、スイッチング処理量を低減する効果が得られる。

図６は、本発明の実施の形態１における図３の構成を備えた分波回路６００の第２の動作例を示した図である。図６では、先の図５と同一符号を付すとともに、第１の動作例とは別の第２の動作例を示している。図６の第２の動作例と図５の第１の動作例とを比較すると、図６では、Ｒｘ＃１の使用帯域が図５のケースより少し増え、逆にその分、Ｒｘ＃２の使用帯域が図５のケースより少し減っていることが判る。

このような図５から図６への移行は、例えば、Ｒｘ＃１の帯域を割当てているビームエリア＃１の要求トラフィックが減り、一方で、Ｒｘ＃２の帯域を割当てているビームエリア＃２の要求トラフィックが増えてきた場合に、地上の管制局４の指令によって行われる。

制御部１２は、地上の管制局４の指令に基づいて、分波回路の各セレクタ部１７０、１７１、１７２と各周波数シフトデシメータ部１８０〜１８２、１９０〜１９４、２００〜２０７の周波数シフト量、およびスイッチマトリックス８００を制御する。

図６と図５を比較して異なる点は、図６の信号４１３ａ、４１４ａ、４１６ａ、４１７ａ、４１８ａ、４２２ａ、４２３ａ、４２４ａ、およびセレクタ部１７０〜１７２の接続である。

信号４１３ａに着目すると、ＲＸ＃１の使用帯域幅の増加に伴い、信号４１３と比較すると、網掛部分が増えていることが判る。ただし、信号４１３ａと信号４１３で、ビームエリア番号（Ｎ）、周波数番号（Ｍ）の並びは、（１−０、１−１、１−２、１−３）として同じであることが判る。

一方、４１４ａに着目すると、ＲＸ＃２の使用帯域幅の減少に伴い、信号４１４と比較すると、斜線部分が減っていることが判る。ただし、信号４１４ａと信号４１４で、ビームエリア番号（Ｎ）、周波数番号（Ｍ）の並びは、（２−０、２−１、２−２、２−３）として同じであることが判る。

また、前段のセレクタ部１７０の接続状態も変わらない。このため、使用帯域が図５から図６のように増やされた場合でも、すでに図５の時点で本分波回路が中継している信号４１３、および信号４１４内の各キャリアは、本分波回路の中を今までと同じように通過する。この結果、信号４１３ａ、４１４ａは、本設定変更による影響を受けない。

なお、信号４１４と信号４１４ａとを比較して、使用帯域幅の減少が発生した分の帯域は、終話等でキャリアが存在しなくなった後で行われるものである。このため、このような使用帯域幅の変更が、各ユーザーの通信の妨げにはならない。

図５から変化がない信号４１５内を通過する各キャリアも、同様に、前段のセレクタ部１７０の接続状態が変わらない。このため、使用帯域が図５から図６のように増やされた場合でも、すでに図５の時点で本分波回路が中継している信号４１５内の各キャリアは、本分波回路の中を今までと同じように通過する。このため、信号４１５は、本設定変更による影響を受けない。

信号４１６ａも、信号４１３ａと同様、ＲＸ＃１の使用帯域幅の増加に伴い、信号４１６と比較すると網掛部分が増えていることが判る。ただし、信号４１６ａと信号４１６で、ビームエリア番号（Ｎ）、周波数番号（Ｍ）の並びは、（１−０、１−１）として同じであることが判る。

また、前段のセレクタ部１７１の接続状態も変わらない。このため、使用帯域が図５から図６のように増やされた場合でも、すでに図５の時点で本分波回路が中継している信号４１６内の各キャリアは、本分波回路の中を今までと同じように通過する。この結果、信号４１６ａは、本設定変更による影響を受けない。

信号４１８ａも、信号４１４と同様、ＲＸ＃２の使用帯域幅の減少に伴い、信号４１８と比較すると斜線部分が減っていることが判る。ただし、信号４１８ａと信号４１８で、ビームエリア番号（Ｎ）、周波数番号（Ｍ）の並びは、（２−２、２−３）として同じであることが判る。

また、前段のセレクタ部１７１の接続状態も変わらない。このため、使用帯域が図５から図６のように減らされた場合でも、すでに図５の時点で本分波回路が中継している信号４１８内の各キャリアは、終話して消失したキャリアを除き、本分波回路の中を今までと同じように通過する。この結果、信号４１８ａは、本設定変更による影響を受けない。

同様に、図６の信号４１９、４２０も、図５の信号４１９、４２０と前段のセレクタ部１７１の接続状態も含めて同じであり、本設定変更による影響を受けない。

ここで、信号４１７ａに着目すると、図５では、信号４１７に示すように、信号４１４からの信号｛２−０、２−１｝が入力されていたが、図６では、信号４１７ａに示すように、信号４１３ａからの信号｛１−２、１−３｝が入力されていることが判る。

このような入力の切替えは、ＲＸ＃１の使用帯域幅の増加に伴い、網掛部分が１−０、１−１だけでなく、１−２のブロック内に入ってきた際に行われる。この事象は、ＲＸ＃２の使用帯域幅の減少に伴い、斜線部分が２−１、２−２、２−３から、２−２、２−３だけになり、２−１が空き帯域となる事象と連動するものである。換言すると、図５の信号４１７の中に斜線部が無くなり、空き帯域となった後に、入力の切替えが行われることを意味する。

よって、本切替えに伴って、チャネライザで中継中の各キャリアが強制的に切断されるようなことは、緊急時を除き、通常運用では行われない。

次に、セレクタ部１７２以降の最終段に着目すると、信号４２２ａも、信号４１６ａと同様、ＲＸ＃１の使用帯域幅の増加に伴い、信号４２２と比較すると網掛部分が増えていることが判る。また、信号４２２ａと信号４２２で、ビームエリア番号（Ｎ）、周波数番号（Ｍ）の並びは、（１−１）として同じであることが判る。

また、前段のセレクタ部１７２の接続状態も変わらない。このため、使用帯域が図５から図６のように増やされた場合でも、すでに図５の時点で本分波回路が中継している信号４２２内の各キャリアは、本分波回路の中を今までと同じように通過する。この結果、信号４２２ａは、本設定変更による影響を受けない。

同様に、信号４２４ａも、ＲＸ＃２の使用帯域幅の減少に伴い、信号４２４と比較すると、斜線部分が減っていることが判る。ただし、信号４２４ａと信号４２４で、ビームエリア番号（Ｎ）、周波数番号（Ｍ）の並びは、（２−２）として同じであることが判る。

また、前段のセレクタ部１７２の接続状態も変わらない。このため、使用帯域が図５から図６のように減らされた場合でも、すでに図５の時点で本分波回路が中継している信号４２４内の各キャリアは、終話して消失したキャリアを除き、本分波回路の中を今までと同じように通過する。このため、信号４２４ａは、本設定変更による影響を受けない。

同様に、図６の信号４２１、４２５、４２６、４２７、４２８も、図５の信号４１９、４２０と、前段のセレクタ部の接続状態も含めて同じである。この結果、４２１、４２５、４２６、４２７、４２８も、本設定変更による影響を受けない。

ここで、信号４２３ａに着目すると、図５では、信号４２３に示すように、信号４１７からの信号｛２−１｝が入力されていたが、図６では、信号４２３ａに示すように、信号４１７ａからの信号｛１−２｝が入力されていることが判る。

このような入力の切替えは、信号４１７ａの動作で説明した通り、ＲＸ＃１の使用帯域幅の増加に伴い、網掛部分が１−０、１−１だけでなく、１−２のブロック内に入ってきた際に行われる。

この事象は、ＲＸ＃２の使用帯域幅の減少に伴い、斜線部分が２−１、２−２、２−３から、２−２、２−３だけになり、２−１が空き帯域となる事象と連動するものである。換言すると、図５の信号４２３の中に斜線部が無くなり、空き帯域となった後に、入力の切替えが行われることを意味する。

よって、本切替えに伴って、チャネライザで中継中の各キャリアが強制的に切断されるようなことは、緊急時を除き、通常運用では行われない。

図６のこれらの信号｛４２１、４２２ａ、４２３ａ、４２４ａ、４２５、４２６、４２７、４２８｝は、後段の各サブチャネル分波部２１０〜２１７で、それぞれがＹ個のサブチャネルデータに分波された後、スイッチマトリックス８００に入力される。

スイッチマトリックス８００は、各サブチャネルデータの中から、中継すべきサブチャネルデータだけを選択してルーティングし、残りを捨てる処理を行う。ここで、図６の場合には、信号｛４２１、４２２ａ、４２３ａ、４２４ａ、４２５、４２６、４２７、４２８｝の網掛部、斜線部に相当する中継すべき帯域だけが、スイッチマトリックス８００で抽出されることになる。

以上示した通り、運用中にビームエリア＃１と＃２の使用帯域幅を図５から図６のように変更した場合でも、本発明の分波回路を適用することで、図５の時点で、すでに本分波回路で中継中の各キャリアは、本分波回路の中を今までと同じように通過する。このため、それらの各キャリアは、本設定変更による影響を受けないことを示した。

これは、すなわち、使用帯域幅を変更する際に、一旦中継している各キャリア信号の通信を停止させる必要がないことを意味している。したがって、本発明の分波回路を適用することで、要求トラフィック変動に対するリアルタイムな帯域割当て変更を実現することが可能となる。

なお、詳細な説明は割愛するが、第３の動作例について、図７を用いて補足説明する。図７は、本発明の実施の形態１における図３の構成を備えた分波回路６００の第３の動作例を示した図である。図７では、先の図５、図６と同一符号を付すとともに、第１の動作例および第２の動作例とは別の第３の動作例を示している。

図５の第１の動作例と比較すると、図７では、Ｒｘ＃１の使用帯域が図５のケースより大幅に増加し、逆にその分、Ｒｘ＃２の使用帯域が図５のケースより大幅に減っていることがわかる。このような場合においても、前記と同様の処理によって、２ビーム分の同時分波が実現され、通信中の各キャリアへ影響を与えることなく、帯域割り当ての変更が可能であることを、この図７は示している。

図６、図７のケースでも明らかなように、図６の信号４２１〜４２８、あるいは図７の信号４２１、４２２ａ〜４２４ａ、４２５〜４２８のいずれも、ほとんどが中継すべき帯域（網掛部あるいは斜線部）であり、無駄なサブチャネルデータ（＝白色の部分＝網掛部でも斜線部でもない部分）が僅かしか残っていないことが判る。よって、図６、図７のケースでも、スイッチマトリックス８００は、無駄な空き帯域まで中継することなく、スイッチング処理量を低減する効果が得られる。

なお、図３に例示した分波回路の構成は、一例である。分波回路への入力信号は、２つ以上であれば、いくつでも構わない。また、図３においては、セレクタが、１７０、１７１、１７２の計３段で構成される場合について説明した。しかしながら、本実施の形態１に係るセレクタは、３段に限るものではなく、１段、２段、４段、５段等の構成も取り得る。

すなわち、本願の分波回路は、セレクタと周波数シフトデシメータ部とを組合せた回路を複数段にわたってツリー型に接続した多段分波回路で構成されることを特徴としており、図３は、この多段分波回路の一例を示したものである。

いずれの構成によっても、未使用の帯域部分からなる出力信号が後段に出力されないように分波処理を実行でき、無駄なサブチャネルデータがわずかしか残っていない信号を分波処理後に得ることができる。なお、補足説明すると、「未使用の帯域部分からなる出力信号が後段に出力されないように」という技術的意味は、未使用の帯域部分からなる出力信号が後段に「完全に」出力されなくなることを意味するものではなく、未使用の帯域部分からなる出力信号が「大幅に低減」されて出力されることを意味するものである。

また、各セレクタ部１７０、１７１、１７２と周波数シフトデシメータ部１８０、１８１、１８２、１９０、１９１、１９２、１９３、１９４、２００、２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７の周波数シフトの制御を行う制御部１２は、あらかじめ地上の管制局から通知された情報に基づいて行うことが望ましい。ただし、衛星が、例えば、各サブチャネル信号の受信電力を測定し、その測定結果から、ｆ１とｆ２の使用帯域を判断し、判断した結果から、自律的に周波数割当ての変更制御を行ってもよい。

［本発明における合波回路の詳細］
次に、本実施の形態１における合波回路７００の詳細について説明する。図８は、本発明の実施の形態１における合波回路７００の構成図である。
各サブチャネル合波部２９０、２９１、２９２、２９３、２９４、２９５、２９６、２９７は、前段のスイッチマトリックス８０１よりサブチャネルデータを受信し、それぞれが、Ｚ個のサブチャネルデータを合波する。

ここで、Ｚの値は、１以上の整数であれば、どのような値でもよく、一例として、３２とすることができる。なお、サブチャネル合波回路における合波処理は、特許文献３に基づくものであってもよいし、特許文献１に基づくものであってもよい。ここで、上述したように、「受信チャンネルフィルタ部」を分波回路側で割愛する構成の場合には、各サブチャネル合波回路は、特許文献３に記載される「送信チャンネルフィルタ部」を備える構成となる。

また、Ｙ＝１の場合、サブチャネル合波部による合波処理は行われず、サブチャネル分波部が「受信チャンネルフィルタ部」を割愛する構成の場合には、特許文献３に記載される「送信チャンネルフィルタ部」だけで構成され、特許文献３と同様の波形整形処理のみが行われる。

インタポレータ周波数シフタ部２８０〜２８７は、サブチャネル合波回路２９０〜２９７からの出力データのサンプリング速度を２倍に上げて補間する。

セレクタ部２５２は、サブチャネルを送信する周波数帯域に応じて信号を振り分ける。その後、信号合成部２４５〜２４９のそれぞれによって、インタポレータ周波数シフタ部２８０〜２８７のうちの２つの出力が合成される。

同様に、後段においても、インタポレータ周波数シフタ部２７０〜２７４は、信号合成部２４５〜２４９からの出力データのサンプリング速度を２倍に上げて補間する。補完された信号は、Ｔｘ＃１、Ｔｘ＃２で送信する周波数帯域に応じて、セレクタ部２５１によって振り分けられる。振り分けられた信号は、信号合成部２４２、２４３、２４４のそれぞれによって、インタポレータ周波数シフタ部２７０〜２７４のうちの２つの出力が合成される。

後段において、インタポレータ周波数シフタ部２６０、２６１、２６２は、信号合成部２４２〜２４４からの出力データのサンプリング速度を２倍に上げて補間する。補完された信号は、セレクタ部２５０にて振り分けられ、信号合成部２４０、２４１によって合成された後、周波数変換部２３０、２３１によってＩＦ周波数や送信ＲＦ周波数などに周波数変換され、出力される。

なお、例示した構成は一例であり、出力信号は３つ以上でもよく、また、合波数も８に限ることはない。また、任意のセレクタ部以前のブロックは、本構成のように回路共用化を行わず、従来の合波処理とすることも可能である。従来の合波処理とした場合には、セレクタ部の複雑化の抑制、実績ある回路の流用等が可能となる。

また、各セレクタとインタポレータ周波数シフタ部の制御は、地上局からあらかじめ通知された情報に基づいて行うことが望ましい。ただし、衛星が使用帯域を判断して、自律的にこれらの制御を行ってもよい。

図９は、本発明の実施の形態１における図８中に記載の各インタポレータ周波数シフタ部（２６０〜２６２、２７０〜２７４、２８０〜２８７）の構成例を示す図である。なお、インタポレータ周波数シフタ部は、周波数インタポレーション回路に相当する。

インタポレータ周波数シフタ部は、周波数変換部３８、ＨＢＦ３９、２倍アップサンプリング部４０から構成される。２倍アップサンプリング部４０は、入力信号を２倍アップサンプリングし、ＨＢＦ３９に信号を入力する。なお、アップサンプリングは、２倍に限定されるものではない。

ＨＢＦ３９は、アップサンプリングされた入力信号からイメージ成分を除去し、所望の信号帯域を抽出する。周波数変換部３８は、次段で使用する周波数へ信号を変換し、出力する。なお、図９に示した構成は、一例であり、使用するフィルタは、ＨＢＦ３９には限定されず、通常のローパスフィルタでもよい。

次に、図８に示す合波回路７００の動作を、図１０を併用して説明していく。
図１０は、本発明の実施の形態１における図８の構成を備えた合波回路７００の第１の動作例を示した図である。この図１０は、図８の構成にて合波を行った際の、合波回路７００でのセレクタ部（２５０、２５１、２５２）による対象帯域のセレクト処理の切り替えを示したものである。

図１０に示す第１の動作例では、スイッチマトリックス８０１から合計８×Ｙ個のサブチャネルデータが合波回路７００に入力される。ここで、Ｙの値は、１以上の整数であればどのような値でもよく、一例として、３２とすることができる。

スイッチマトリックス８０１は、各サブチャネルデータの中から中継すべきサブチャネルデータを選択してルーティングする。このため、図１０においては、信号４４１、４４２、４４３、４４４、４４５、４４６、４４７、４４８の網掛部、斜線部に相当する中継すべき帯域が、スイッチマトリックス８０１から入力されることになる。

ここで、８つのうち２つの信号（１−０、１−１）は、Ｔｘ＃１から出力したい信号である。一方、残り６つの信号（２−１、２−２、２−３、２−４、２−５、２−６）は、Ｔｘ＃２から出力したい信号となっている。これらの信号は、スイッチマトリックス８０１から入力され、インタポレータ周波数シフタ部（２８０、２８１、２８２、２８３、２８４、２８５、２８６、２８７）においてアップサンプリングが行われた後、セレクタ部２５２に出力される。

ここで、インタポレータ周波数シフタ部２８０〜２８７は、２倍アップサンプリングによって生じたイメージ成分を、ＨＢＦ３９によって除去して、入力データを２倍補間した後、制御部３０からの指令に基づき、内部に備わる周波数変換部３８のシフト量を任意の値に設定可能な構成としている。インタポレータ周波数シフタ部２８０〜２８７は、このような周波数シフト可変機能により、出力信号の中心周波数を任意の値に設定可能となる。

具体的には、インタポレータ周波数シフタ部２８０〜２８７は、後段の信号合成部（２４５、２４６、２４７、２４８、２４９）において、周波数軸上で連続した１つのスペクトラム信号として合成可能となるように、制御部３０からの指令によって、入力信号に対して抽出したいターゲット帯域の中心周波数のシフト量を制御する。

ここで、インタポレータ周波数シフタ部２８０〜２８７の出力は、必ずしも他の信号と合成されるとは限らず、そのまま合成されずに出力されることもある。このような制御は、セレクタ部２５２によって行われる。

セレクタ部２５２に動作の詳細について、図１０を用いて説明する。図１０の例では、インタポレータ周波数シフタ部（２８０、２８１、２８２、２８３、２８４、２８５、２８６、２８７）によって、信号１−０は、左側（＝低い周波数側）にシフトされ、１−１は、右側（＝高い周波数側）、２−１は、右側（＝高い周波数側）、２−２は、左側（＝低い周波数側）、２−３は、左側（＝低い周波数側）、２−４は、右側（＝高い周波数側）、２−５は、左側（＝低い周波数側）、２−６は、右側（＝高い周波数側）へそれぞれシフトされながら、２倍補間される。これらの周波数シフト制御は、制御部３０からの指令に基づき行われる。

信号合成部（２４５、２４６、２４７、２４８、２４９）は、これらの信号の一部を合成し、合波信号（４３６、４３７、４３８、４３９、４４０）として出力する。

具体的には、信号合成部２４５は、インタポレータ周波数シフタ部２８０と、インタポレータ周波数シフタ部２８１の各出力を合成、信号合成部２４８は、インタポレータ周波数シフタ部２８４と、インタポレータ周波数シフタ部２８５の各出力を合成、信号合成部２４９は、インタポレータ周波数シフタ部２８６と、インタポレータ周波数シフタ部２８７の各出力を合成する。

それ以外の信号合成部２４６、２４７は、合成処理は行わない。具体的には、信号合成部２４６は、インタポレータ周波数シフタ部２８２の出力をそのまま通す処理を行い、信号合成部２４７は、インタポレータ周波数シフタ部２８３の出力をそのまま通す処理を行う。

このような合成処理および通過処理の制御は、各インタポレータ周波数シフタ部（２８０、２８１、２８２、２８３、２８４、２８５、２８６、２８７）と各信号合成部（２４５、２４６、２４７、２４８、２４９）の間に位置するセレクタ部２５２によって行われる。

セレクタ部２５２は、制御部３０からの指令に基づき、各インタポレータ周波数シフタ部（２８０、２８１、２８２、２８３、２８４、２８５、２８６、２８７）の入力信号を、各信号合成部（２４５、２４６、２４７、２４８、２４９）に接続する動作を行う。また、後段の特定の信号合成部において、合成処理を行わずに、そのままデータを通す制御を行う際には、セレクタ部２５２は、信号合成部の一方の入力端に対してゼロを出力することで実現する。

次に、インタポレータ周波数シフタ部（２７０、２７１、２７２、２７３、２７４）は、図１０に示すように、合成された信号（４３６、４３７、４３８、４３９、４４０）を入力とする。そして、インタポレータ周波数シフタ部（２７０、２７１、２７２、２７３、２７４）は、制御部３０からの指令によって、入力信号に対して、任意のターゲット周波数にシフトしながら２倍補間を行う処理を施す。

ここでは、信号４３６は、左側（＝低い周波数側）、信号４３７は、左側（＝低い周波数側）、信号４３８は、右側（＝高い周波数側）、信号４３９は、左側（＝低い周波数側）、信号４４０は、右側（＝高い周波数側）にシフトする。

セレクタ部２５１は、制御部３０からの指令に基づき、インタポレータ周波数シフタ部（２７０、２７１、２７２、２７３、２７４）からの出力信号を信号合成部（２４２、２４３、２４４）いずれかに出力する。セレクタ部２５１は、セレクタ部２５２と同様、後段の特定の信号合成部において合成処理を行わずに、そのままデータを通す制御を行う際には、信号合成部の一方の入力端に対して、ゼロを出力する。

このようなセレクタ部２５１の動作によって、信号合成部（２４２、２４３、２４４）は、図１０に示す信号（４３３、４３４、４３５）を出力する。具体的には、信号合成部２４３は、インタポレータ周波数シフタ部２７１と、インタポレータ周波数シフタ部２７２の各出力を合成し、信号合成部２４４は、インタポレータ周波数シフタ部２７３と、インタポレータ周波数シフタ部２７４の各出力を合成する。

一方、信号合成部２４２は、合成処理は行わず、インタポレータ周波数シフタ部２７０の出力をそのまま通す処理を行う。

次に、インタポレータ周波数シフタ部（２６０、２６１、２６２）は、図１０に示すように、合成された信号（４３３、４３４、４３５）を入力とする。そして、インタポレータ周波数シフタ部（２６０、２６１、２６２）は、制御部３０からの指令によって、入力信号に対して、任意のターゲット周波数にシフトしながら２倍補間を行う処理を施す。

ここでは、信号４３３は、左側（＝低い周波数側）、信号４３４は、左側（＝低い周波数側）、信号４３５は、右側（＝高い周波数側）にシフトする。

セレクタ部２５０は、制御部３０からの指令に基づき、インタポレータ周波数シフタ部（２６０、２６１、２６２）からの出力信号を信号合成部（２４０、２４１）のいずれかに出力する。セレクタ部２５０は、セレクタ部２５２と同様、後段の特定の信号合成部において合成処理を行わずに、そのままデータを通す制御を行う際には、信号合成部の一方の入力端に対して、ゼロを出力する。

このようなセレクタ部２５０の動作によって、信号合成部（２４０、２４１）は、図１０に示す信号（４３１、４３２）を出力する。具体的には、信号合成部２４１は、インタポレータ周波数シフタ部２６１と、インタポレータ周波数シフタ部２６２の各出力を合成する。

一方、信号合成部２４０は、合成処理は行わず、インタポレータ周波数シフタ部２６０の出力をそのまま通す処理を行う。

信号合成部（２４０、２４１）から出力された信号（４３１、４３２）は、周波数変換部２３０、２３１によって、例えば、ＩＦ周波数に変換されて合波回路部７００より出力される。なお、周波数変換部２３０、２３１は、合波回路の出力信号のインタフェースがベースバンド帯で規定される場合には、不要である。

図１１は、本発明の実施の形態１における図８の構成を備えた合波回路７００の第２の動作例を示した図である。図１０と同一符号を付した図１１は、図８の構成にて合波を行った際の、合波回路７００でのセレクタ部（２５０、２５１、２５２）による対象帯域のセレクト処理の切り替えを示したものである。

図１１は、図１０に比べて、Ｔｘ＃１の帯域（網掛部分）が増加しており、その分、Ｔｘ＃２の帯域（斜線部分）が減少していることがわかる。例えば、Ｔｘ＃１への送信要求トラフィックが増加し、一方で、Ｔｘ＃２への送信要求トラヒックが減少している場合に、このように、図１０の状態から図１１の状態へと帯域の割り当てを変更することになる。

この変更は、地上の管制局４の指令によって行われ、制御部３０は、地上の管制局４の指令に基づいて、合波回路部７００の各セレクタ部（２５０、２５１、２５２）、各インタポレータ周波数シフタ部の周波数シフト量およびスイッチマトリックス８００を制御する。

図１１の場合も、本発明の合波回路の基本的な処理は、図１０と同じであるが、異なる点もある。そこで、以降、図１０との差異を中心に説明していく。

図１１において信号｛４４１ａ、４４２ａ、４４３ａ、４４４ａ、４４５、４４６、４４７、４４８｝は、前段の各サブチャネル合波部２９０〜２９７で、Ｙ個のサブチャネルデータが合波されたものである。スイッチマトリックス部８０１の接続制御により、図１０の信号４４３のＴＸ＃２宛ての信号（一部斜線の信号）が、図１１では、信号４４３ａのＴＸ＃１宛ての信号（一部網掛けの信号）に置き換わっていることが判る。

ここで、図１０、図１１いずれのケースでも明らかなように、図１０の信号４４１〜４４８、あるいは図１１の信号４４１ａ〜４４４ａ、４４５〜４４８のいずれも、ほとんどが中継すべき帯域（網掛部あるいは斜線部）であり、無駄なサブチャネルデータ（すなわち、白色の部分＝網掛部でも斜線部でもない部分）がわずかしか残っていないことが判る。よって、図１０、図１１いずれのケースでも、スイッチマトリックス８０１は、無駄な空き帯域まで中継することなく、スイッチング処理量を低減する効果が得られる。

信号４３３ａに着目すると、Ｔｘ＃１の使用帯域の増加に伴い、信号４３３と比較すると、網掛部分が増加していることがわかる。ただし、信号４３３ａと信号４３３で、ビームエリア番号（Ｎ）、周波数番号（Ｍ）の並びは、（１−０、１−１、１−２、１−３）として同じであることがわかる。

また、信号４３４ａに着目すると、Ｔｘ＃２の使用帯域の減少に伴い、信号４３４と比較すると、斜線部分が減っている事がわかる。ただし、同様に、信号４３４ａと信号４３４とで、ビームエリア番号（Ｎ）、周波数番号（Ｍ）の並びは、（２−０、２−１、２−２、空き帯域）として同じであることがわかる。

また、セレクタ部２５０の接続も変わらない。このため、使用帯域が図１０から図１１のように変化した場合でも、信号４３３ａ、４３４ａ内のキャリアは、本合波回路の中を今までと同じように通過するため、帯域割当量の変更による影響を受けない。

４３８ａも、４３４ａと同様に、Ｔｘ＃２の使用帯域幅の減少に伴い、信号４３８と比較すると斜線部分が減少していることがわかる。ただし、信号４３８ａと信号４３８とで、ビームエリア番号（Ｎ）、周波数番号（Ｍ）の並びは、（２−２、空き帯域）として同じであることがわかる。

また、セレクタ部２５１の状態も変わらない。このため、使用帯域が図１０から図１１のように減少した場合でも、終話などによって消滅したキャリアを除き、信号４３８ａ内のキャリアは、本合波回路を今までと同じように通過するため、本設定変更による影響を受けない。

同様に、図１１の信号４３９、信号４４０も、図１０の信号４３９、信号４４０とセレクタの接続状態を含めて同じであり、本設定による影響を受けない。

ここで、信号４３７ａに着目すると、図１０では、信号４３７に示すように、信号４４３からの信号を右側（＝高い周波数）へシフトし、信号４３４へ出力するための合波部へ出力されていた。これに対して、図１１では、信号４３７ａに示すように、信号４４３ａからの信号を左側（＝低い周波数）へシフトし、信号４３３ａへ出力するための合波部に出力されている。

出力先の切り替えは、セレクタ部２５１によって行われる。このような切り替えは、帯域幅の変更により、網掛部分が１−０、１−１だけではなく、１−２のブロック内に入ってきた際に行われる。このような切り替えは、Ｔｘ＃２に割り当てていた２−１が空き帯域になった後に行われるべき切り替えである。従って、本切り替えによってチャネライザで中継中の各キャリアの通信が強制的に切断されるようなことは、緊急時を除き、通常運用では行われない。

信号４４１ａ、４４２ａ、４４４ａ、４４５、４４６、４４７、４４８については、図１０と図１１でビームエリア番号（Ｎ）、周波数番号（Ｍ）の並びは同じである。したがって、これらの信号は、セレクタ部２５２の切り替え先も含めて、本合波回路部の中を今までと同じように通過するため、本設定変更による影響を受けない。

同様に、信号４３６ａ、４３８ａ、４３９、４４０についても、図１０と図１１でビームエリア番号（Ｎ）、周波数番号（Ｍ）の並びは同じである。したがって、これらの信号は、セレクタ部２５１の切り替え先も含めて、本合波回路部の中を今までと同じように通過するため、本設定変更による影響を受けない。

ここで、信号４３８ａについては、使用帯域が減少しているが、信号経路に変更があるわけではない。このため、信号４３８ａは、本設定変更による影響がないことがわかる。

さらに、同様に、信号４３３ａ、４３４ａ、４３５、４３１、４３２も、図１０と図１１でビームエリア番号（Ｎ）、周波数番号（Ｍ）の並びは同じである。したがって、これらの信号は、セレクタ部２５０の切り替え先も含めて、本合波回路部の中を今までと同じように通過するため、本設定変更による影響を受けない。

以上、示した通り、運用中にＴｘ＃１とＴｘ＃２の使用帯域幅を図１０から図１１のように変更した場合においても、本発明の合波回路を適用することで、図１０の時点ですでに合波回路部で中継中の各キャリアは、本合波回路部の中を変更前と同様に通過する。このため、本実施の形態１における合波回路は、設定変更による影響を受けないことを示した。

これは、すなわち、使用帯域幅を変更する際に、一旦中継しているキャリア信号の通信を停止させる必要がないことを意味している。したがって、前述した本発明の分波回路部と合わせて、本発明の合波回路を適用することで、要求トラヒック変動に対するリアルタイムな帯域割り当て変更を実現することが可能となる。

なお、詳細な説明は割愛するが、第３の動作例について、図１２を用いて補足説明する。図１２は、本発明の実施の形態１における図８の構成を備えた合波回路７００の第３の動作例を示した図である。図１２では、先の図１０、図１１と同一符号を付すとともに、第１の動作例および第２の動作例とは別の第３の動作例を示している。

図１０の第１の動作例と比較すると、図１２では、Ｔｘ＃１の使用帯域が大幅に増加しており、Ｔｘ＃２の使用帯域が大幅に減少していることがわかる。このような場合においても、前記と同様の処理によって、２ビーム分の合波処理が実現され、通信中の各キャリアへ影響を与えることなく、帯域割り当ての変更が可能であることを、この図１２は示している。

なお、図８に例示した合波回路の構成は、一例である。合波回路への入力信号は、２つ以上であれば、いくつでも構わない。また、図８においては、セレクタが、２５０、２５１、２５２の計３段で構成される場合について説明した。しかしながら、本実施の形態１に係るセレクタは、３段に限るものではなく、１段、２段、４段、５段等の構成も取り得る。

すなわち、本願の合波回路は、インタポレータ周波数シフタ部とセレクタとを組合せた回路を複数段にわたってトーナメント型に接続した多段合波回路で構成されることを特徴としており、図８は、この多段合波回路の一例を示したものである。

いずれの構成によっても、少なくとも使用帯域を一部に含む合波前の複数の信号を入力として合波処理を実行でき、通信中の各キャリアへ影響を与えることなく、帯域割り当ての変更が可能となる。

また、制御部３０は、あらかじめ地上の管制局から通知された情報に基づいて行うことが望ましい。ただし、衛星が、例えば、各サブチャネル信号の受信電力を測定し、その測定結果から、ｆ１とｆ２の使用帯域を判断し、判断した結果から、自律的に周波数割当ての変更制御を行ってもよい。

１７０、１７１、１７２ セレクタ部（セレクタ）、１８０、１８１、１８２、１９０、１９１、１９２、１９３、１９４、２００、２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７ 周波数シフトデシメータ部（周波数デシメーション回路）、６００、６０１ 分波回路部（分波回路）、２５０、２５１、２５２ セレクタ部（セレクタ）、２６０、２６１、２６２、２７０、２７１、２７２、２７３、２７４、２８０、２８１、２８２、２８３、２８４、２８５、２８６、２８７ インタポレータ周波数シフタ部（周波数インタポレーション回路）、７００、７０１ 合波回路部（合波回路）。

Claims (9)

1. 受信信号を複数の信号に分波可能な分波回路であって、
   制御信号によって指定された信号の出力先に応じて、入力信号のいずれかを選択して、入力信号数よりも大きい出力信号数を有する複数の出力信号を生成するセレクタと、
   前記セレクタから出力された複数の出力信号のそれぞれを入力し、前記制御信号によって指定された信号の出力先および信号の帯域幅に応じて、それぞれの入力信号に対して周波数変換処理、ローパスフィルタ処理、およびダウンサンプリング処理を施して出力信号を生成することで、前記それぞれの入力信号に含まれている抽出したいターゲット帯域部分を特定し、未使用の帯域部分が後段に出力されないように前記出力信号を生成する周波数デシメーション回路と
   を組合せた周波数シフトデシメータ回路を複数段にわたってツリー型に接続した多段分波回路を有し、
   Ｎ段で構成されるＭ段目（１≦Ｍ≦Ｎ）に設置される前記周波数シフトデシメータ回路は、出力信号の数が入力信号の数の２倍未満となるように構成されており、
   前記多段分波回路は、２つ以上の受信信号を入力とし、
   前記複数段におけるそれぞれの前記周波数シフトデシメータ回路は、前記制御信号に基づいて前記セレクタおよび前記周波数デシメーション回路が動作することで、前記未使用の帯域部分からなる信号が後段に出力されないようにして分波処理を実行する
   分波回路。
2. 前記多段分波回路は、割当帯域を変更する際には、それぞれの段において、前記制御信号に基づいて、帯域変更によって影響を受ける帯域の信号経路に関しては、前記セレクタによる出力信号の切り替えを行い、帯域変更によって影響を受けない帯域の信号経路に関しては、前記セレクタによる出力信号の切り替えを行わないことで、帯域変更が行われる帯域外の信号による通信を中断させることなく割当帯域変更を行う
   請求項１に記載の分波回路。
3. 前記周波数デシメーション回路は、前記ローパスフィルタ処理をハーフバンドフィルタで実行する
   請求項１または２に記載の分波回路。
4. 前記周波数デシメーション回路は、サンプリングレートを入力信号のデータ速度の半分にするようにして前記ダウンサンプリング処理を実行する
   請求項１から３のいずれか１項に記載の分波回路。
5. 入力した複数の信号を合波する合波回路であって、
   制御信号によって指定された信号の出力先および信号の帯域幅に応じて、入力信号に対してアップサンプリング処理、ローパスフィルタ処理、および周波数変換処理を施して出力信号を生成する周波数インタポレーション回路と、
   複数の前記周波数インタポレーション回路からのそれぞれの出力信号を入力とし、前記制御信号によって指定された信号の出力先に応じて、それぞれの入力に関して１つ以上の出力先への出力信号を生成するセレクタと、
   前記セレクタからの複数の出力信号に関して、所望の帯域が隣り合う２つの出力信号を加算処理する加算回路と
   を組合せた周波数インタポレータ回路を複数段にわたってトーナメント型に接続した多段合波回路を有し、
   Ｎ段で構成されるＭ段目（１≦Ｍ≦Ｎ）に設置される前記周波数インタポレータ回路は、入力信号の数が出力信号の数の２倍未満となるように構成されており、
   前記複数段におけるそれぞれの前記セレクタは、後段の加算回路において、前記加算処理を実行せず、前記隣り合う２つの出力信号の一方を通過させる処理を行う場合には、前記隣り合う２つの出力信号の他方に相当する部分にゼロを出力し、前記隣り合う２つの出力信号の他方が未使用の帯域部分となるように前記出力信号を生成し、
   前記多段合波回路は、少なくとも使用帯域を一部に含む合波前の複数の信号を入力とし、
   前記複数段におけるそれぞれの前記周波数インタポレータ回路は、前記制御信号に基づいて前記周波数インタポレーション回路、前記セレクタ、および前記加算回路が動作することで、前記未使用の帯域部分を後段で付加するようにして合波処理を実行する
   合波回路。
6. 前記多段合波回路は、割当帯域を変更する際には、それぞれの段において、前記制御信号に基づいて、帯域変更によって影響を受ける帯域の信号経路に関しては、前記セレクタによる切り替えを行い、帯域変更によって影響を受けない帯域の信号経路に関しては、前記セレクタによる出力信号の切り替えを行わないことで、帯域変更が行われる帯域外の信号による通信を中断させることなく割当帯域変更を行う
   請求項５に記載の合波回路。
7. 前記周波数インタポレーション回路は、前記ローパスフィルタ処理をハーフバンドフィルタで実行する
   請求項５または６に記載の合波回路。
8. 前記周波数インタポレーション回路は、サンプリングレートを入力信号のデータ速度の２倍に補間するようにして前記アップサンプリング処理を実行する
   請求項５から７のいずれか１項に記載の合波回路。
9. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の分波回路と、
   請求項５〜８のいずれか１項に記載の合波回路と、
   前記分波回路および前記合波回路のそれぞれに対して、前記制御信号を出力することで、割当帯域の変更処理を実行する制御部と
   を備えたチャネライザ中継器。

Images