JP7735239B2 - 衛星システム及び衛星通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、１つ又は複数の通信衛星を使用して地上の通信端末と通信を行う衛星システム及び衛星通信方法に関する。

地上の端末と通信衛星（以下では単に衛星という）とが直接通信する衛星通信において、端末と衛星との間の通信が途切れることがある。例えば、端末又は衛星が移動すると、端末及び衛星の各々から送信される電波は、山等の障害物で遮られることがある。

特許文献１には、地上の端末との衛星との通信が遮断した場合に、端末のアンテナを制御する技術が開示される。この技術において、端末と衛星と間の通信が途切れた場合に、コントローラは、アンテナのビーム幅を拡げて衛星から送信される電波の受信エリアを拡大する。更に、電波が受信された後に、コントローラは、アンテナのビーム幅を狭め、アンテナの送受信方向を衛星の方向に向ける。

特許第３９６２０２５号公報

特許文献１の技術のように、端末との衛星と間の通信が途切れた状態にもかかわらず通信が行われると、通信回線の輻輳が発生する。すると、衛星通信の通信速度が低下する虞がある。

本発明は上述した課題を解決することを目的とする。

本発明の第１態様は、１つ又は複数の衛星を使用して地上の衛星通信用の通信端末と通信を行う衛星システムであって、１つ又は複数の前記衛星は、低利得で地上の通信エリアが広い広域アンテナと、高利得で地上の通信エリアが狭い狭域アンテナと、地上の三次元形状を示す地形情報及び前記衛星の挙動を示す挙動情報を記憶する記憶部と、前記通信端末から送信される前記通信端末の位置を示す端末位置情報を、前記広域アンテナを介して取得する取得部と、前記挙動情報、前記端末位置情報及び前記地形情報に基づいて、前記狭域アンテナと前記通信端末との間に地上の障害物が存在しないタイミングを判定する判定部と、前記狭域アンテナと前記通信端末との間に前記障害物が存在しないタイミングで、前記狭域アンテナを介して前記通信端末と通信し、前記狭域アンテナと前記通信端末との間に前記障害物が存在するタイミングで、前記通信端末と通信せずに待機する通信部と、を備える。

本発明の第２態様は、１つ又は複数の衛星を使用して地上の衛星通信用の通信端末と通信を行う衛星通信方法であって、１つ又は複数の前記衛星は、低利得で地上の通信エリアが広い広域アンテナと、高利得で地上の通信エリアが狭い狭域アンテナと、地上の三次元形状を示す地形情報及び前記衛星の挙動を示す挙動情報を記憶する記憶部と、１以上のプロセッサと、を備え、１つ以上の前記プロセッサは、前記通信端末から送信される前記通信端末の位置を示す端末位置情報を、前記広域アンテナを介して取得する工程と、前記挙動情報、前記端末位置情報及び前記地形情報に基づいて、前記狭域アンテナと前記通信端末との間に地上の障害物が存在しないタイミングを判定する工程と、前記狭域アンテナと前記通信端末との間に前記障害物が存在しないタイミングで、前記狭域アンテナを介して前記通信端末と通信し、前記狭域アンテナと前記通信端末との間に前記障害物が存在するタイミングで、前記通信端末と通信せずに待機する工程と、を実行する。

本発明によれば、通信回線の輻輳を防止することができる。

図１は、第１実施形態に係る通信システムの構成図である。 図２は、第１実施形態に係る衛星システムの構成図である。 図３は、各アンテナの通信エリアを示す図である。 図４は、衛星と第１端末とが行う処理を示すシーケンス図である。 図５は、衛星の将来位置と第１端末の端末位置との間に障害物がある状況とない状況とを示す図である。 図６は、衛星の移動に伴う狭域アンテナの送受信方向の変化を示す図である。 図７は、第１端末の移動に伴う狭域アンテナの送受信方向の変化を示す図である。 図８は、衛星の演算装置が図４のステップＳ７の処理と並行して行う処理を示すフローチャートである。 図９は、第２実施形態に係る通信システムの構成図である。 図１０は、第２実施形態に係る衛星システムの構成図である。 図１１は、第１衛星と第２衛星と第１端末とが行う処理を示すシーケンス図である。

［１ 第１実施形態］
［１－１ 通信システム１０の構成］
図１は、第１実施形態に係る通信システム１０の構成図である。第１実施形態に係る通信システム１０は、第１端末１２と、第２端末１４と、複数の衛星１６と、地球局１８と、通信ネットワーク２０とを有する。本明細書では、１以上の衛星１６を衛星システム２２ともいう。図１で示される通信システム１０においては、衛星システム２２と、地球局１８と、通信ネットワーク２０とが、第１端末１２と第２端末１４との間の通信回線を構成する。

第１端末１２は、例えば衛星電話のように、衛星１６と直接通信を行うことができる通信端末である。例えば、第１端末１２は、ユーザが携帯することができる移動端末である。第１端末１２は、衛星航法、慣性航法等によって自己位置を測定する機能を有する。例えば、第１端末１２は、ＧＮＳＳ受信機を有する。又は、第１端末１２は、３軸の加速度センサ等を有してもよい。第１端末１２は、第２端末１４と通信する前に、端末位置情報を衛星１６に送信する。端末位置情報は、第１端末１２の位置を示す情報である。なお、第１端末１２は、移動端末でなく、定位置に固定された固定端末であってもよい。

第２端末１４は、携帯電話等の移動端末であってもよいし、固定電話等の固定端末であってもよい。なお、第２端末１４は、第１端末１２と同様に、衛星１６と直接通信を行うことができる通信端末であってもよい。

衛星１６は、第１端末１２から第２端末１４に送信される情報及び第２端末１４から第１端末１２に送信される情報を中継する通信衛星である。図１では、２つの衛星１６（衛星１６ａ、衛星１６ｂ）が示される。しかし、衛星１６の数は１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。少なくとも衛星１６ａがあればよい。衛星１６の数が複数である場合、各々の衛星１６は、相互に通信することができる。衛星１６ａと第１端末１２とは、相互に通信することができる。衛星１６ｂと地球局１８とは、相互に通信することができる。

地球局１８は、地上２４に設置された基地局である。通信ネットワーク２０は、地球局１８に接続される地上２４の通信インフラである。上述したように、第２端末１４が衛星１６と直接通信を行うことができる通信端末である場合は、地球局１８及び通信ネットワーク２０がなくてもよい。また、２つの地球局１８が通信ネットワーク２０によって接続されてもよい。

［１－２ 衛星システム２２の構成］
図２は、第１実施形態に係る衛星システム２２の構成図である。図２は、衛星システム２２として１つの衛星１６ａを示す。衛星１６ａは、第１端末１２と通信を行う。衛星１６ａは、演算装置２８と、記憶装置３０と、測位装置３２と、トランスポンダ３４と、広域アンテナ３６と、狭域アンテナ３８と、衛星間アンテナ４０とを有する。また、衛星１６ａは図示しない時計を有する。

演算装置２８は、処理回路を有する。処理回路は、ＣＰＵ、ＧＰＵ等のプロセッサであってもよい。処理回路は、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ等の集積回路であってもよい。プロセッサは、記憶装置３０に記憶されるプログラムを実行することによって各種の処理を実行可能である。第１実施形態において、演算装置２８は、取得部４２、設定部４４、判定部４６、通信部４８及び選定部５０として機能する。複数の処理のうちの少なくとも一部が、ディスクリートデバイスを含む電子回路によって実行されてもよい。

取得部４２は、様々な情報を取得する。例えば、取得部４２は、第１端末１２から送信される端末位置情報を、広域アンテナ３６及びトランスポンダ３４を介して取得する。設定部４４は、狭域アンテナ３８の送受信方向を第１端末１２が位置する方向に設定する。判定部４６は、衛星１６ａと第１端末１２とが通信可能なタイミング及び衛星１６ａと第１端末１２とが通信不可のタイミングを判定する。通信部４８は、各種の通信を行う。例えば、通信部４８は、狭域アンテナ３８を介して第１端末１２と相互に通信する。選定部５０は、複数の他衛星の中から１つの他衛星を選定する。

記憶装置３０は、揮発性メモリと不揮発性メモリとを有する。揮発性メモリとしては、例えばＲＡＭ等が挙げられる。揮発性メモリは、プロセッサのワーキングメモリとして使用される。揮発性メモリは、処理又は演算に必要なデータ等を一時的に記憶する。不揮発性メモリとしては、例えばＲＯＭ、フラッシュメモリ等が挙げられる。不揮発性メモリは、保存用のメモリとして使用される。不揮発性メモリは、プログラム、テーブル、マップ等を記憶する。記憶装置３０の少なくとも一部が、上述したようなプロセッサ、集積回路等に備えられてもよい。

不揮発性メモリは、衛星システム２２を構成する各々の衛星１６の挙動情報９０を記憶する。挙動情報９０は、衛星１６の軌道の位置を示す位置情報と、衛星１６が軌道上の各地点を通過する時刻を示す時刻情報を含む。また、不揮発性メモリは、地上２４の三次元形状を示す地形情報９２を記憶する。

測位装置３２は、衛星１６ａの位置及び姿勢を測定する。例えば、測位装置３２は、３軸の加速度センサを有する。測位装置３２は、更にＧＮＳＳ受信機を有してもよい。

トランスポンダ３４は、送信機及び受信機を有する。例えば、トランスポンダ３４は、狭域アンテナ３８によって受信された情報の信号を増幅して、衛星間アンテナ４０から送信する。トランスポンダ３４は、衛星間アンテナ４０によって受信された情報の信号を増幅して、狭域アンテナ３８から送信する。

広域アンテナ３６及び狭域アンテナ３８は、地上２４と通信を行うためのアンテナである。広域アンテナ３６の利得は、狭域アンテナ３８の利得よりも低い。つまり、広域アンテナ３６は低利得であり、狭域アンテナ３８は高利得である。従って、狭域アンテナ３８は、広域アンテナ３６と比較して、大容量の情報を送受信することができる。また、図３で示されるように、広域アンテナ３６の地上２４における通信エリアＷＡは、狭域アンテナ３８の地上２４における通信エリアＮＡと比較して広い。つまり、広域アンテナ３６の通信エリアＷＡは広く、狭域アンテナ３８の通信エリアＮＡは狭い。狭域アンテナ３８は、ビームフォーミングが可能なアンテナ、例えばフェーズドアレイアンテナである。なお、狭域アンテナ３８の姿勢を変える姿勢調整機構が、狭域アンテナ３８の送受信方向を変えてもよい。一方、衛星間アンテナ４０は、他の衛星１６と衛星間通信を行うためのアンテナである。

［１－３ 通信システム１０における通信処理］
図４は、衛星１６ａと第１端末１２とが行う処理を示すシーケンス図である。ユーザが第１端末１２に対して所定の操作を行うことにより、図４で示される一連の処理が開始される。

ステップＳ１において、第１端末１２は、ＧＮＳＳ受信機等により、端末位置情報を取得する。第１端末１２は、定期的に又は常時、自己位置を測定する。

ステップＳ２において、第１端末１２は、端末位置情報を衛星１６ａに送信（アップロード）する。第１端末１２は、端末位置情報を低容量の情報に加工して衛星１６ａに送信してもよい。第１端末１２は、ノイズに強い通信方式によって端末位置情報を送信する。例えば、第１端末１２は、搬送波の変調方式をＢＰＳＫにする。ＢＰＳＫにより変調された搬送波は、情報の送信量が少量に限られるものの、ノイズには強い。また、第１端末１２は、搬送波の帯域幅を狭くする。狭帯域化された搬送波は、ノイズに強い。

ステップＳ３において、衛星１６ａの通信部４８は、広域アンテナ３６及びトランスポンダ３４を介して、端末位置情報を受信する。これにより、衛星１６ａの取得部４２は、端末位置情報を取得する。広域アンテナ３６がカバーする通信エリアＷＡは広い。このため、広域アンテナ３６は、様々な場所から送信される端末位置情報を受信することができる。

ステップＳ４において、衛星１６ａの判定部４６は、衛星１６ａと第１端末１２とが通信可能なタイミングを判定する。判定部４６は、衛星１６ａと第１端末１２とが通信可能か否かを、衛星１６ａと第１端末１２との間に障害物５４があるか否かによって判定する。図５は、衛星１６ａの将来位置Ｐｓと第１端末１２の端末位置ｐｔとの間に障害物５４がある状況とない状況とを示す図である。将来位置Ｐｓとは、衛星１６ａがこれから通過する軌道上の位置を意味する。図５において、将来位置Ｐｓ１と端末位置ｐｔとを結ぶ直線経路５２ａ上には障害物５４（山等）が存在する。一方、将来位置Ｐｓ２と端末位置ｐｔとを結ぶ直線経路５２ｂ上には障害物５４は存在しない。判定部４６は、挙動情報９０に含まれる軌道の位置情報に基づいて、各々の将来位置Ｐｓを特定する。判定部４６は、各々の将来位置Ｐｓに関して、将来位置Ｐｓと端末位置ｐｔとを結ぶ直線経路５２と地上２４（すなわち障害物５４）とが重なるか否かを判定する。判定部４６は、直線経路５２に所定の幅を設定してもよい。判定部４６は、直線経路５２が地上２４と重ならない将来位置Ｐｓ（Ｐｓ２）と、直線経路５２が地上２４と重なる将来位置Ｐｓ（Ｐｓ１）とを区別して抽出する。これにより、判定部４６は、直線経路５２が地上２４と重ならない軌道上の範囲と、直線経路５２が地上２４と重なる軌道上の範囲とを判定することができる。挙動情報９０においては、軌道上の各地点と通過時刻とが紐づけられている。従って、判定部４６は、狭域アンテナ３８と第１端末１２との間に障害物５４が存在するタイミング（時間帯）と、狭域アンテナ３８と第１端末１２との間に障害物５４が存在しないタイミング（時間帯）とを判定することができる。このようにして、判定部４６は、衛星１６ａと第１端末１２とが通信可能なタイミング及び衛星１６ａと第１端末１２とが通信不可のタイミングを判定する。

ステップＳ５において、衛星１６ａの通信部４８は、広域アンテナ３６及びトランスポンダ３４を介して、第１端末１２に通信可能なタイミングを示すタイミング情報を送信する。

ステップＳ６において、第１端末１２は、タイミング情報を取得（受信）する。第１端末１２は、タイミング情報を取得することに応じて、通信が可能となるタイミングをユーザに報知する。これにより、ユーザは、第１端末１２を使用した通信が可能なタイミングを認識することができる。

ステップＳ７において、衛星１６ａの取得部４２は、測位装置３２から衛星位置情報及び衛星姿勢情報を取得する。衛星姿勢情報は、衛星１６ａの姿勢を示す情報である。設定部４４は、衛星位置情報、衛星姿勢情報及び端末位置情報に基づいて、狭域アンテナ３８の送受信方向を設定する。例えば、設定部４４は、狭域アンテナ３８を原点とする座標系において、第１端末１２が位置する方向を算出する。算出後、設定部４４は、狭域アンテナ３８の送受信方向を、算出方向（第１端末１２が位置する方向）に設定する。

ステップＳ８において、衛星１６ａと第１端末１２とは、狭域アンテナ３８を介して、相互通信を行う。通信部４８は、第１端末１２が位置する方向にビームフォーミングを行うように、トランスポンダ３４を制御する。通信部４８は、第１端末１２から送信される情報を、狭域アンテナ３８及びトランスポンダ３４を介して受信する。第１端末１２から送信される情報は、衛星１６ａ、衛星１６ｂ、地球局１８及び通信ネットワーク２０を経由して、第２端末１４で受信される。一方、通信部４８は、第２端末１４から送信される情報を、狭域アンテナ３８及びトランスポンダ３４を介して、第１端末１２に送信する。第２端末１４から送信される情報は、通信ネットワーク２０、地球局１８、衛星１６ｂ、衛星１６ａを経由して、第１端末１２で受信される。衛星１６ａと第１端末１２との相互通信は、ＱＡＭ等の変調方式を用いて行われる。ＱＡＭにより変調された搬送波は、ノイズに弱いものの、大容量の情報を送信することができる。

以上のように、衛星１６の通信部４８及び第１端末１２は、通信可能なタイミングで相互に通信する。一方、衛星１６の通信部４８及び第１端末１２は、通信可能なタイミングが到来するまで、通信をせずに待機する。

図６は、衛星１６ａの移動に伴う狭域アンテナ３８の送受信方向の変化を示す図である。衛星１６ａは、所定の軌道に沿って移動する。衛星１６ａの移動に伴い、衛星１６ａと第１端末１２との相対位置は変化する。すると、狭域アンテナ３８の送受信方向と第１端末１２が位置する方向とにずれが生ずる可能性がある。これを防止するために、衛星１６ａの設定部４４は、定期的に図４のステップＳ７の処理を行い、狭域アンテナ３８の送受信方向を再設定する。

図７は、第１端末１２の移動に伴う狭域アンテナ３８の送受信方向の変化を示す図である。第１端末１２が移動することもある。第１端末１２の移動に伴い、衛星１６ａと第１端末１２との相対位置は変化する。この場合も、狭域アンテナ３８の送受信方向と第１端末１２が位置する方向とにずれが生ずる可能性がある。これを防止するために、衛星１６ａの取得部４２は、図４のステップＳ８の処理中に、定期的に又は常時、第１端末１２から端末位置情報を取得してもよい。更に、衛星１６ａの設定部４４は、取得された端末位置情報に基づいて、狭域アンテナ３８の送受信方向を再設定してもよい。

但し、衛星１６ａと第１端末１２との相対位置の変化量が大きいと、設定部４４が狭域アンテナ３８の送受信方向を再設定しても、衛星１６ａと第１端末１２とが相互に通信できない可能性がある。つまり、第１端末１２の位置が、狭域アンテナ３８の通信エリアＮＡ外になる可能性がある。

図８は、衛星１６ａの演算装置２８が図４のステップＳ８の処理と並行して行う処理を示すフローチャートである。図８で示される一連の処理は、第１端末１２と第２端末１４との通信を維持するために行われる。

ステップＳ１１において、衛星１６ａの通信部４８は、第１端末１２又は第２端末１４から送信される情報があるかを判定する。送信される情報がある場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、処理はステップＳ１２に移行する。一方、送信される情報がない場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、処理は終了する。この場合、第１端末１２と第２端末１４との通信は終了する。

ステップＳ１１からステップＳ１２に移行すると、衛星１６ａの選定部５０は、衛星１６ａと第１端末１２との相互通信が可能か判定する。選定部５０は、記憶装置３０に記憶される衛星１６ａの挙動情報９０に基づいて、所定時間後の衛星１６ａの位置を特定する。更に、選定部５０は、所定時間後の狭域アンテナ３８の通信エリアＮＡを算出する。選定部５０は、所定時間後の狭域アンテナ３８の通信エリアＮＡ内に第１端末１２が位置するかを判定する。狭域アンテナ３８の通信エリアＮＡ内に第１端末１２が位置する場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、処理はステップＳ１１に戻る。一方、狭域アンテナ３８の通信エリアＮＡ内に第１端末１２が位置しない場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、処理はステップＳ１３に移行する。

ステップＳ１２からステップＳ１３に移行すると、衛星１６ａの選定部５０は、衛星１６ａと同じ構成を有する複数の他衛星（不図示）の中から、第１端末１２との通信を引き継ぐ他衛星を選定する。例えば、選定部５０は、記憶装置３０に記憶される各々の他衛星の挙動情報９０に基づいて、各々の他衛星の将来位置Ｐｓを予測する。更に、選定部５０は、予測された各位置と、端末位置情報とに基づいて、所定時間内に第１端末１２の上空を通過する他衛星を選定する。

ステップＳ１４において、衛星１６ａの通信部４８は、衛星間アンテナ４０及びトランスポンダ３４を介して、ステップＳ１３で選定された他衛星に端末位置情報を送信する。これにより、他衛星は、衛星１６ａから第１端末１２との通信を引き継ぐことができる。

第１実施形態において、衛星１６ａは、広域アンテナ３６と狭域アンテナ３８とを使用して第１端末１２と通信する。広域アンテナ３６の利得は低いものの、広域アンテナ３６の通信エリアＷＡは広い。このため、衛星１６ａは、広域アンテナ３６を使用することにより、広いエリアから小容量の情報（端末位置情報）を受信することができる。一方、狭域アンテナ３８の通信エリアＮＡは狭いものの、狭域アンテナ３８の利得は高い。このため、衛星１６ａは、狭域アンテナ３８を使用することにより、第１端末１２に大容量の情報を送信することができ、且つ、第１端末１２から大容量の情報を受信することができる。

第１実施形態において、衛星１６ａは、広域アンテナ３６を使用して第１端末１２の端末位置情報を取得し、端末位置情報に基づいて狭域アンテナ３８の送受信方向を設定する。このため、第１実施形態によれば、衛星１６ａは、第１端末１２の位置にかかわらず、狭域アンテナ３８を使用して第１端末１２と相互通信を行うことができる。つまり、第１実施形態によれば、固定式の通信端末及び移動式の通信端末のいずれにも使用でき、汎用性を高くすることができる。

第１実施形態において、衛星１６ａは、通信可能な場合に通信を行い、通信が困難な場合に通信を行わずに待機する。このため、第１実施形態によれば、通信回線の輻輳を防止することができる。

第１実施形態において、衛星１６ａは、第１端末１２に通信可能なタイミングを通知する。その結果、第１端末１２は、通信可能な場合に通信を行い、通信が困難な場合に通信を行わずに待機することができる。このため、第１実施形態によれば、第１端末１２の電力消費を抑制することができる。

第１実施形態において、衛星１６ａは、他衛星に通信を引き継ぐことができる。このため、第１実施形態によれば、第１端末１２及び第２端末１４は、通信を長時間継続することができる。

［２ 第２実施形態］
［２－１ 通信システム１０の構成］
図９は、第２実施形態に係る通信システム１０の構成図である。第２実施形態に係る通信システム１０は、第１端末１２と、第２端末１４と、複数の衛星１６と、地球局１８と、通信ネットワーク２０とを有する。第２実施形態に係る通信システム１０は、第１実施形態における１つの衛星１６ａの機能を、２つの衛星１６（第１衛星１６ａ－１及び第２衛星１６ａ－２）に分散させたものである。なお、第２衛星１６ａ－２は複数存在し、複数の第２衛星１６ａ－２の中から１つの第２衛星１６ａ－２が選定される。

図１０は、第２実施形態に係る衛星システム２２の構成図である。図１０は、衛星システム２２として第１衛星１６ａ－１及び第２衛星１６ａ－２を示す。本明細書では、第２実施形態の構成のうち、第１実施形態と同じ構成に同一の符号を付す。なお、第２実施形態の第１衛星１６ａ－１及び第２衛星１６ａ－２の各々は、第１実施形態の衛星１６ａと同じ構成を有する。第１衛星１６ａ－１の構成のうち、衛星１６ａと同じ構成には衛星１６ａと同じ符号に「－１」を加えた符号を付す。同様に、第２衛星１６ａ－２の構成のうち、衛星１６ａと同じ構成には衛星１６ａと同じ符号に「－２」を加えた符号を付す。

第１衛星１６ａ－１は、演算装置２８－１と、記憶装置３０－１と、トランスポンダ３４－１と、広域アンテナ３６－１と、衛星間アンテナ４０－１とを有する。第１衛星１６ａ－１の演算装置２８－１は、取得部４２－１、判定部４６－１、通信部４８－１及び選定部５０－１として機能する。通信部（送信部）４８－１は、衛星間アンテナ４０を介して、第１端末１２にタイミング情報を送信する。選定部５０－１は、複数の第２衛星１６ａ－２の中から１つの第２衛星１６ａ－２を選定する。

第２衛星１６ａ－２は、演算装置２８－２と、記憶装置３０－２と、測位装置３２－２と、トランスポンダ３４－２と、狭域アンテナ３８－２と、衛星間アンテナ４０－２とを有する。第２衛星１６ａ－２の演算装置２８－２は、取得部４２－２、設定部４４－２、通信部４８－２及び選定部５０－２として機能する。

［２－２ 通信システム１０における通信処理］
図１１は、第１衛星１６ａ－１と第２衛星１６ａ－２と第１端末１２とが行う処理を示すシーケンス図である。ユーザが第１端末１２に対して所定の操作を行うことにより、図１１で示される一連の処理が開始される。

ステップＳ２１～ステップＳ２３の処理は、図４で示されるステップＳ１～ステップＳ３の処理と同じである。但し、ステップＳ２３の処理の主体は、第１衛星１６ａ－１の取得部４２－１である。

ステップＳ２４において、第１衛星１６ａ－１の選定部５０－１は、複数の第２衛星１６ａ－２の中から、第１端末１２と通信を行う第２衛星１６ａ－２を選定する。例えば、選定部５０－１は、記憶装置３０－１に記憶される各々の第２衛星１６ａ－２の挙動情報９０－２に基づいて、各々の第２衛星１６ａ－２の将来位置Ｐｓを予測する。更に、選定部５０－１は、予測された各位置と、端末位置情報とに基づいて、所定時間内に第１端末１２の上空を通過する第２衛星１６ａ－２を選定する。

ステップＳ２５～ステップＳ２７の処理は、図４で示されるステップＳ４～ステップＳ６の処理と同じである。但し、ステップＳ２５の処理の主体は、第１衛星１６ａ－１の判定部４６－１である。ステップＳ２６の処理の主体は、第１衛星１６ａ－１の通信部４８－１である。

ステップＳ２８において、第１衛星１６ａ－１の通信部４８－１は、衛星間アンテナ４０－１及びトランスポンダ３４－１を介して、第２衛星１６ａ－２に端末位置情報及びタイミング情報を送信する。

ステップＳ２９において、第２衛星１６ａ－２の通信部４８－２は、衛星間アンテナ４０－２及びトランスポンダ３４－２を介して、端末位置情報及びタイミング情報を取得（受信）する。これにより、第２衛星１６ａ－２の取得部４２－２は、端末位置情報及びタイミング情報を取得する。

ステップＳ３０及びステップＳ３１の処理は、図４で示されるステップＳ７及びステップＳ８の処理と同じである。但し、ステップＳ３０の処理の主体は、第２衛星１６ａ－２の設定部４４－２である。また、ステップＳ３１では、第２衛星１６ａ－２と第１端末１２とが、狭域アンテナ３８を介して相互に通信を行う。第２衛星１６ａ－２の通信部４８－２は、第１端末１２が位置する方向にビームフォーミングを行うように、トランスポンダ３４－２を制御する。

第２実施形態の基本的な機能は、第１実施形態の機能と共通する。従って、第２実施形態は、第１実施形態と同等の効果を有する。

［３ 実施形態から得られる発明］
上記実施形態から把握しうる発明について、以下に記載する。

本発明の第１態様は、１つ又は複数の衛星（１６）を使用して地上（２４）の衛星通信用の通信端末（１２）と通信を行う衛星システム（２２）であって、１つ又は複数の前記衛星は、低利得で地上の通信エリア（ＷＡ）が広い広域アンテナ（３６、３６－１）と、高利得で地上の通信エリア（ＮＡ）が狭い狭域アンテナ（３８、３８－２）と、地上の三次元形状を示す地形情報（９２）及び前記衛星の挙動を示す挙動情報（９０）を記憶する記憶部（３０）と、前記通信端末から送信される前記通信端末の位置を示す端末位置情報を、前記広域アンテナを介して取得する取得部（４２、４２－１）と、前記挙動情報、前記端末位置情報及び前記地形情報に基づいて、前記狭域アンテナと前記通信端末との間に地上の障害物（５４）が存在しないタイミングを判定する判定部（４６、４６－１）と、前記狭域アンテナと前記通信端末との間に前記障害物が存在しないタイミングで、前記狭域アンテナを介して前記通信端末と通信し、前記狭域アンテナと前記通信端末との間に前記障害物が存在するタイミングで、前記通信端末と通信せずに待機する通信部（４８、４８－２）と、を備える。

上記構成によれば、衛星は、通信可能な場合に通信を行い、通信が困難な場合に通信を行わずに待機するため、通信回線の輻輳を防止することができる。

第１態様において、１つの前記衛星が、前記広域アンテナ、前記狭域アンテナ、前記記憶部、前記取得部、前記判定部及び前記通信部の各々を備えてもよい。

第１態様において、前記通信部は、前記狭域アンテナと前記通信端末との間に前記障害物が存在しないタイミングを示すタイミング情報を、前記広域アンテナを介して前記通信端末に送信してもよい。

第１態様において、複数の前記衛星のうちの第１衛星（１６ａ－１）が、前記広域アンテナ、前記記憶部、前記取得部及び前記判定部の各々を備え、複数の前記衛星のうちの第２衛星（１６ａ－２）が、前記狭域アンテナ及び前記通信部の各々を備え、前記第１衛星と前記第２衛星は、相互に通信可能であってもよい。

第１態様において、前記第１衛星は、前記狭域アンテナと前記通信端末との間に前記障害物が存在しないタイミングを示すタイミング情報を、前記広域アンテナを介して前記通信端末に送信する送信部（４８－１）を備えてもよい。

上記構成によれば、通信端末は、通信可能な場合に通信を行い、通信が困難な場合に通信を行わずに待機することができるため、通信端末の電力消費を抑制することができる。

本発明の第２態様は、１つ又は複数の衛星を使用して地上の衛星通信用の通信端末と通信を行う衛星通信方法であって、１つ又は複数の前記衛星は、低利得で地上の通信エリアが広い広域アンテナと、高利得で地上の通信エリアが狭い狭域アンテナと、地上の三次元形状を示す地形情報及び前記衛星の挙動を示す挙動情報を記憶する記憶部と、１以上のプロセッサ（２８、２８－１、２８－２）と、を備え、１つ以上の前記プロセッサは、前記通信端末から送信される前記通信端末の位置を示す端末位置情報を、前記広域アンテナを介して取得する工程（Ｓ３、Ｓ２３）と、前記挙動情報、前記端末位置情報及び前記地形情報に基づいて、前記狭域アンテナと前記通信端末との間に地上の障害物が存在しないタイミングを判定する工程（Ｓ４、Ｓ２５）と、前記狭域アンテナと前記通信端末との間に前記障害物が存在しないタイミングで、前記狭域アンテナを介して前記通信端末と通信し、前記狭域アンテナと前記通信端末との間に前記障害物が存在するタイミングで、前記通信端末と通信せずに待機する工程（Ｓ８、Ｓ３１）と、を実行する。

上記構成によれば、第１態様と同じ効果が得られる。

なお、本発明は、上述した開示に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得る。

１２…第１端末（通信端末） １６、１６ａ、１６ｂ…衛星
１６ａ－１…第１衛星 １６ａ－２…第２衛星
２２…衛星システム ２４…地上
２８、２８－１、２８－２…演算装置（プロセッサ）
３０…記憶装置（記憶部） ３６…広域アンテナ
３８…狭域アンテナ ４２、４２－１…取得部
４６、４６－１…判定部 ４８、４８－２…通信部
４８－１…通信部（送信部） ５４…障害物
９０…挙動情報 ９２…地形情報
ＮＡ、ＷＡ…通信エリア

Claims (6)

1. １つ又は複数の衛星を使用して地上の衛星通信用の通信端末と通信を行う衛星システムであって、
   １つ又は複数の前記衛星は、
   低利得で地上の通信エリアが広い広域アンテナと、
   高利得で地上の通信エリアが狭い狭域アンテナと、
   地上の三次元形状を示す地形情報及び前記衛星の挙動を示す挙動情報を記憶する記憶部と、
   前記通信端末から送信される前記通信端末の位置を示す端末位置情報を、前記広域アンテナを介して取得する取得部と、
   前記挙動情報、前記端末位置情報及び前記地形情報に基づいて、前記狭域アンテナと前記通信端末との間に地上の障害物が存在しないタイミングを判定する判定部と、
   前記狭域アンテナと前記通信端末との間に前記障害物が存在しないタイミングで、前記狭域アンテナを介して前記通信端末と通信し、前記狭域アンテナと前記通信端末との間に前記障害物が存在するタイミングで、前記通信端末と通信せずに待機する通信部と、
   を備える、衛星システム。
2. 請求項１に記載の衛星システムであって、
   １つの前記衛星が、前記広域アンテナ、前記狭域アンテナ、前記記憶部、前記取得部、前記判定部及び前記通信部の各々を備える、
   衛星システム。
3. 請求項２に記載の衛星システムであって、
   前記通信部は、前記狭域アンテナと前記通信端末との間に前記障害物が存在しないタイミングを示すタイミング情報を、前記広域アンテナを介して前記通信端末に送信する、
   衛星システム。
4. 請求項１に記載の衛星システムであって、
   複数の前記衛星のうちの第１衛星が、前記広域アンテナ、前記記憶部、前記取得部及び前記判定部の各々を備え、
   複数の前記衛星のうちの第２衛星が、前記狭域アンテナ及び前記通信部の各々を備え、
   前記第１衛星と前記第２衛星は、相互に通信可能である、
   衛星システム。
5. 請求項４に記載の衛星システムであって、
   前記第１衛星は、前記狭域アンテナと前記通信端末との間に前記障害物が存在しないタイミングを示すタイミング情報を、前記広域アンテナを介して前記通信端末に送信する送信部を備える、
   衛星システム。
6. １つ又は複数の衛星を使用して地上の衛星通信用の通信端末と通信を行う衛星通信方法であって、
   １つ又は複数の前記衛星は、
   低利得で地上の通信エリアが広い広域アンテナと、
   高利得で地上の通信エリアが狭い狭域アンテナと、
   地上の三次元形状を示す地形情報及び前記衛星の挙動を示す挙動情報を記憶する記憶部と、
   １以上のプロセッサと、を備え、
   １つ以上の前記プロセッサは、
   前記通信端末から送信される前記通信端末の位置を示す端末位置情報を、前記広域アンテナを介して取得する工程と、
   前記挙動情報、前記端末位置情報及び前記地形情報に基づいて、前記狭域アンテナと前記通信端末との間に地上の障害物が存在しないタイミングを判定する工程と、
   前記狭域アンテナと前記通信端末との間に前記障害物が存在しないタイミングで、前記狭域アンテナを介して前記通信端末と通信し、前記狭域アンテナと前記通信端末との間に前記障害物が存在するタイミングで、前記通信端末と通信せずに待機する工程と、
   を実行する、衛星通信方法。