JPH01176125A - 地球局送信電力制御方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は地球局送信電力制御方式に関し、特に衛星通信
システムにおけるアップリンクの降雨減衰を補償する地
球局送信電力制御方式に関する。

〔従来の技術〕

準ミリ波帯など、降雨による伝搬路の減衰が非常に大き
い、高い周波数を用いる衛星通信システムでは、アップ
リンクの降雨減衰を地球局の送信電力制御によって補償
する送信電力制御が必要となる。

第３図は、従来のかかる地球局送信電力制御方式の第１
の例を示すブロック図である。

第３図に示す従来例は、可変利得増幅器３と、アップコ
ンバータ４と、電力増幅器５と、アンテナ６と、低雑音
増幅器７と、ノ１イブリット８と、ダウンコンバータ９
，１０と、ビーコン信号受信機１３と、制御信号出力回
路１５とを備えて構成されている。

相手地球局（図示せず）へ伝送するべき中間周波数帯の
通信信号工、は、制御信号Ｃ２で利得が制御される可変
利得増幅器３で増幅されて、通信信号■、。となる。こ
の信号は、アップコンバータ４でアップリンク周波数帯
に周波数変換され、電力増幅器５．アンテナ６を介して
、宇宙局（図示せず）へ通信信号Ｕｔとして送信される
。

相手地球局が送信し宇宙局によって中継された、ダウン
リンク周波数帯の通信信号Ｄ、は、アンテナ６、低雑音
増幅器７．ハイブリッド８を介してダウンコンバータ９
に入力し、中間周波数帯に周波数変換され、通信信号■
、として外部へ出力される。

ところで、宇宙局は、地球局のアンテナ・トラッキング
のため等にダウンリンク周波数帯のビーコン信号を一定
しレベルで放射している。このビーコン信号は、ビーコ
ン信号り、として、アンテナ６、低雑音増幅器７．ハイ
ブリッド８を介してダウンコンバータ１０に入力し、中
間周波数帯に周波数変換され、ビーコン信号Ｉ、となる
。

ビーコン信号受信機１３は、ビーコン信号工、の入力レ
ベル（このレベルはビーコン信号り、の受信電界に対応
する）を示すレベル信号り、を出力する。

アンテナ６、宇宙局間のアップリンク周波数帯における
伝ばん損失をＡ、、ダウンリンク周波数帯における伝ば
ん損失なＡ、とし、ビーコン信号の実効放射電力なり１
受信電界をＤｂとすると、Ｄ　ｂ　＝　Ｂ　／　Ａ　ｄ
　　　　　　　　　　　　・・・・・・（１）Ｌｂ＝に
、Ｄｂ＝に、Ｂ／Ａａ　　　　　・・・・・・（２）Ｋ
１：定数 となり、Ｌｂの変化からＡｄの変化がわかる。降雨減衰
によるＡ２の増加とＡ６の増加との間にはアップリンク
、ダウンリンクの周波数によってきまる相関関係がある
ので、Ａ４の変化からＡいの変化が推定できる。

制御信号出力回路１５は、Ｌ、の変化と上記の相関関係
とからＡ１の変化を推定し、Ａ１の増減と同じだけ通信
信号Ｕ、の実効放射電力が増減するように、制御信号Ｃ
２によって可変利得増幅器３の利得を制御する。その結
果、アップリンクの降雨減衰が補償され、通信信号Ｖ、
の宇宙局での受信電界は一定に保たれる。

以上説明したように第３図に示す従来例は、ダウンリン
クの降雨減衰とアップリンク、ダウンリンクの降雨減衰
の相関関係とからアップリンクの降雨減衰を推定するこ
とによって送信電力を制御しており、この相関関係には
誤差を伴なうので、電力制御の精度は劣る。

次に説明する第２の従来例は、アップリンクの降雨減衰
を推定することなく送信電力制御を行って精度を上げて
いる。

第４図は、その第２の従来例を示すブロック図である。

第４図に示す従来例は、第２図に示す従来例にパイロッ
ト信号発生器１．ノ１イブリッド２．ノ１イブリッド１
１．パイロット信号受信機１２を付加し、制御信号出力
回路１５を制御信号出力回路１６で置換えて構成されて
いる。

パイロット信号発生器１は中間周波数帯のパイロット信
号Ｉ□を発生する。

通信信号Ｉ１．パイロット信号Ｉ　ｐｃは、ノ１イブリ
ッド２で合成され、可変利得増幅器３で増幅されて通信
信号工、。、パイロット信号Ｉ　ｐｔ。となり、アップ
コンバータ４でアップリンク周波数帯に周波数変換され
、電力増幅器５．アンテナ６を介して宇宙間へ通信信号
ｖ１．パイロット信号Ｖ、として送信される。

パイロット信号Ｕ、が宇宙間を介して折返された信号で
あるパイロット信号り、は、通信信号Ｄ、と共に、アン
テナ６、低雑音増幅器７．ノ１イブリッド８を介してダ
ウン；ンバータ９に入力し、中間周波数帯に周波数変換
され、パイロット信号Ｉ　ｐｒとなり、ハイブリッド１
１を介してパイロット信号受信機１２に入力する。一方
、ダウンコンバータ９が出力する通信信号工、は、ノ・
イブリッド１１を介して、外部へ出力される。

パイロット信号受信機１２は、パイロット信号Ｉ　ｐｒ
の入力レベル（このレベルはパイロット信号り、の受信
電界に対応する）を示すレベル信号り。

を出力する。一方、ビーコン信号受信機１３は、第２図
に示す従来例におけると同様に、レベル信号り、を出力
している。

パイロット信号Ｕ、、Ｄ、のアンテナ６における実効放
射電力、受信電界をＵ、、Ｄ、とし、宇宙間の折返し利
得をＧ、とすると、 Ｄ、＝Ｕ、　　Ｇ、／Ａ、Ａ、ｔ　　　　　　　　・・
・・・・（３）Ｌ、＝に２　　Ｕ、Ｇ、／Ａ、Ａ、　　
　　　　　・・・・・・（４）Ｋ２：定数 となる。２式、４式から Ｌｂ／Ｌ−＝に１Ｂ　Ａ−／Ｋｚ　Ｕ−Ｇ、　　　・・
・・・・（５）となる。５式は、Ｌｂ／Ｌ、とＵ、とか
らＡ２が直接水められることを示している。

制御信号出力回路１′６は、Ｌ、／Ｌ、が定数に３にな
るように、制御信号Ｃ３によって可変利得増幅器３の利
得を制御して、Ｕ、を制御する。その結果、５式からパ
イロット信号Ｕ、の宇宙間での受信電界（Ｕ、／Ａ、）
は、 Ｕ　、／　Ａ　、　＝　Ｋ　ｒ　　Ｂ　／　Ｋ　２　　
Ｋ　ｓ　　Ｇ、　　・・・・・・（６）となる。６式の
右辺にＡ、、Ａａが含まれていないことから、パイロ、
ト信号は降雨減衰の有無に関係なく一定の受信電界で宇
宙間に入力することがわかる。通信信号Ｖ、も、可変利
得増幅器３で、パイロット信号Ｕ、と同じに制御される
ので、宇宙間でのその受信電界も一定になる。

以上説明しとように第４図に示す従来例は、宇宙間で折
返したパイロット信号を用いることにより、精度よく送
信電力を制御できる。

パイロット信号と制御信号Ｃ１とは宇宙間を介した閉ル
ープを成しており、アンテナ６、宇宙局間の折返し伝ば
ん時間を含めて、この閉ループによる制御動作の応答時
間を数秒程度に長くしないと、制御動作は不安定になる
。

〔発明が解決しようとする問題点３ 以上説明したように従来の地球局送信電力制御方式は、
制御の精度が劣るか、さもなくば、制御動作の応答時間
が長くて降雨減衰の急速な変動を補償しきれないという
欠点がある。

本発明の目的は、制御の精度がよく、しかも応答時間の
短い地球局送信電力制御方式を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の地球局送信電力制御方式は、パイロット信号を
発生するパイロット信号発生手段と、伝送すべき通信信
号と前記パイロット信号とを合成する信号合成手段と、
この信号合成手段が合成した前記通信信号および前記パ
イロット信号を入力し制御信号に基づきレベル変換して
出力するレベル制御手段と、このレベル制御手段がレベ
ル変換した前記通信信号および前記パイロット信号を宇
宙間へ送出する送信手段と、この送信手段が送出し前記
宇宙間を介して折返した前記パイロット信号を受信し受
信レベルを示すパイロットレベル信号を出力するパイロ
ット信号受信手段と、前記宇宙局が送出した通信周波数
帯のビーコン信号を受信し受信レベルを示すビーコンレ
ベル信号を出力するビーコン信号受信手段と、前記ビー
コンレベル信号の前記パイロットレベル信号に対する比
である第１の比および前記レベル制御手段のレベル変換
量および前記ビーコンレベル信号を晴天時に記憶し、あ
らかじめ定めた第１の周期で前記第１の比が晴天時に記
憶した値に等しくなるように前記制御信号を出力すると
ともに前記レベル変換量の晴天時に記憶した値からの変
化量と前記ビーコンレベル信号の晴天時に記憶した値か
らの変化量との比である第２の比を記憶し、前記第１の
周期より短くあらかじめ定めた第２の周期で前記レベル
変換量の晴天時に記憶した値からの変化量が前記ビーコ
ンレベル信号の晴天時に記憶した値からの変化量と記憶
している前記第２の比との積に等しくなるように前記制
御信号を出力する制御信号出力手段とを備えている。

〔実施例〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図である。

第１図に示す実施例は、中間周波数帯のパイロット信号
Ｉ　ｐｔを発生するパイロット信号発生器１と、相手地
球局（図示せず）へ伝送すべき中間周波数帯の通信信号
■、およびパイロット信号Ｉ　９１を合成するハイブリ
ッド２と、ハイブリッド２の合成出力を制御信号Ｃ１に
制御される利得で増幅することによりレベル変換して通
信信号Ｉ、。およびパイロット信号Ｉ　ｐｔ。を出力す
る可変利得増幅器３と、可変利得増幅器３の出力をアッ
プリンク周波数帯に周波数変換するアップコンバータ４
と、アップコンバータ４の出力を増幅する電力増幅器５
と、電力増幅器５の出力を通信信号Ｕｔおよびパイロッ
ト信号Ｕ、として宇宙局へ送出し、相手地球局が送出し
宇宙局で中継された通信信号Ｄ　ｒ　ｌパイロット信号
Ｕ、が宇宙局で折返されたパイロット信号り、および宇
宙局が送出した通信周波数帯のビーコン信号り、を受信
するアンテナ６と、アンテナ６の受信出力を増幅する低
雑音増幅器７と、低雑音増幅器７の出力を２分するハイ
ブリッド８と、ハイブリッド８の一方の分岐出力を周波
数変換して中間周波数帯の通信信号工、およびパイロッ
ト信号Ｉ　ｐｔを出力するダウンコンバータ９と、ハイ
ブリット８の他方の分岐出力を周波数変換して中間周波
数帯のビーコン信号工、を出力するダウンコンバータ１
０と、ダウンコンバータ９の出力を２分す−るハイブリ
ッド１１と、ハイブリッド１１の一方の分岐出力を入力
しパイロット信号Ｉ　ｓｒの入力レベル、いいかえれば
パイロット信号り、の受信電界を示すレベル信号り、を
出力するパイロット信号受信機１２と、ビーコン信号Ｉ
。

を入力しその入力レベル、いいかえればビーコン信号り
、の受信電界を示すレベル信号り、を出力するビーコン
信号受信機１３と、レベル信号り、およびり、を入力し
制御信号Ｃ１を出力する制御信号出力回路１４とを備え
て構成されている。

制御信号出力回路１４は、レベル信号り、のレベル信号
り、に対する比と可変利得増幅器３の利得に対応する値
である制御信号Ｃ１とレベル信号り、とを記憶する機能
と、記憶した比Ｌ　ｂ　／　Ｌ−と入力したレベル信号
り、およびり、とに基づいて第１の周期で制御信号Ｃ１
を出力するとともに出力した制御信号Ｃ１，記憶した制
御信号Ｃ１，記憶したレベル信号Ｌ　ｂ　＋入力したレ
ベル信号り、を用いて算出した値ｅ（この値ｅについて
は後述する）を記憶する機能と、記憶した値ｅおよびレ
ベル信号り、と入力したレベル信号り、とに基づいて第
２の周期で制御信号Ｃ１を出力する機能とを有している
。

第１図に示す実施例は、第４図に示す従来例における制
御信号出力回路１６を制御信号出力回路１４で置換えた
構成になっており、その動作も、制御信号出力回路１４
の動作が制御信号出力回路１６の動作と異なることを除
いては、第４図に示す従来例の動作と同じである。

第２図は、制御信号出力回路１４の動作を説明するため
の波形図である。

第２図をも参照して第１図に示す実施例の動作にていて
説明する。

晴天時に、通信信号Ｕ、の実効放射電力が正規の値にな
るように制御信号Ｃ１を設定し、この制御信号Ｃ１（Ｃ
ｔｃと表す）とこのときのレベル信号り、およびり、の
比（Ｌｂ、／Ｌ、。と表す）とこのときのレベル信号り
、（Ｌｂ。と表す）とを制御信号出力回路１４に記憶さ
せる 制御信号出力回路１４は、１時間程度の周期Ｔ１で、入
力したレベル信号り、およびり、の比（Ｌ、１／　Ｌ　
ｐ　１と表す）を算出し、Ｌ　ｂ＋　／　Ｌ−ｔが記憶
したＬ　、ｃ／Ｌ　ｐｃに等しくなるように制御信号Ｃ
１を出力し、また、このときの制御信号Ｃ１（Ｃ１、と
表す）と記憶したＣｔｃとから可変利得増幅器３の利得
の現在の値（Ｇｌと表す）と晴天時の値（Ｇ。と表す）
とを算出し、入力したレベル信号（Ｌｂｌと表す）と記
憶したＬｂｅと算出したＧ　ｔ　、　Ｇ−とから次式の
値ｅを算出して記憶する。

Ｌ　ｂ　ｅ／　Ｌ　ｂ　１ この周期Ｔ１での送信電力制御動作は第４図に示す従来
例が行う送信電力制御動作と同じであり、この送信電力
制御動作により通信信号Ｕ、の宇宙局での受信電界を精
度よく一定に制御できること、および、１回の制御動作
に数秒程度の時間ｔが必要なことは既に述べたとおりで
ある。

ところで、６式におけるａ　１／　Ｇ−は可変利得増幅
器３０レベル変換量の晴天時における値からの変化量で
あり、この変化量はアワプリンタ周波数帯における伝ば
ん損失Ａ１の晴天時における値からの増加量に等しい。

また、Ｌ　ｂｅ　／　Ｌ　ｂ　１はダウンリンク周波数
帯における伝ばん損失Ａ、の晴天時における値からの増
加量に等しい。したがつって、値ｅはＡ１の増加量とＡ
、の増加量との比に等しい。

周期Ｔ１の各周期内において、制御信号出力回路１４は
、周期Ｔ２で、入力したレベル信号Ｌ１（Ｌ、２と表す
）ならびに記憶した値ｅ　ｒ　Ｌ　ｂｅ　ｌ　Ｃｔ。

から で表される利得Ｇ２を算出し、利得Ｇ２に対応する制御
信号Ｃ１を出力する。

この周期Ｔ２での動作は、可変利得増幅器３のレベル変
換量の晴天時における値からの変化量がビーコンレベル
信号り、の晴天時における値からの変化量と値ｅとの積
に等しくなるように送信電力制御をすることに相当し、
第３図に示す従来例、が行う送信電力制御動作と同じで
あり、開ループ制御動作であるから周期Ｔ２を、例えば
、０．５秒程度に短くすることができる。しかも、第１
図に示す実施例は値ｅを周期Ｔ１で実測して更新してい
るので、値ｅの誤差をきわめて小さくすることができ、
周期Ｔ２での送信電力制御動作の精度も高い。

なお、値ｅを周期Ｔ１の複数回分（例えば５回分）記憶
し、記憶した各値ｅの平均値を記憶して開ループ制御動
作に用いるようにすれば、閉ループ動作時におけるレベ
ル信号り、、Ｌ、の雑音や干渉によるランダムなゆらぎ
による値ｅの誤差を軽減でき、開ループ制御動作の精度
をより高くできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、大部分の期間はビーコン
信号を用いた開ループ制御を行うことにより送信電力制
御動作の応答時間を短くでき、宇宙局で折返したパイロ
ット信号をも用いる閉ループ制御を開ループ制御の周期
より長い周期で行って開ループ制御に必要なアップリン
クの伝ばん損失とダウンリンクの伝ばん損失との比を実
測し更新することにより開ループ制御における制御制度
を高めることができるので、降雨減衰の急速な変動をも
精度よく補償できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
第１図に示す実施例における制御信号出力回路１４の動
作を説明するための波形図、第３図および第４図は従来
の地球局送信電力制両方式の第１および第２の例をそれ
ぞれ示すプロ、り図である。 １・・・・・・パイロット信号発生器、２，８．１１・
・・・・・ハイブリッド、３・・・・・・可変利得増幅
器、４・・・・・・アップコンバータ、５・・・・・・
電力増幅器、６・・・・・・アンテナ、７・・・・・・
低雑音増幅器、９，１０・・・・・・ダウンコンバータ
、１２・・・・・・パイロット信号受信機、１３・・・
・・・ビーコン信号受信機、１４・・・・・・制御信号
出力回路。 代理人　弁理士　　内　原　　　晋 ｔ　：＊間 第２阿

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）パイロント信号を発生するパイロット信号発生手
   段と、 伝送すべき通信信号と前記パイロット信号とを合成する
   信号合成手段と、 この信号合成手段が合成した前記通信信号および前記パ
   イロット信号を入力し制御信号に基づきレベル変換して
   出力するレベル制御手段と、このレベル制御手段がレベ
   ル変換した前記通信信号および前記パイロット信号を宇
   宙局へ送出する送信手段と、 この送信手段が送出し前記宇宙局を介して折返した前記
   パイロット信号を受信し受信レベルを示すパイロットレ
   ベル信号を出力するパイロット信号受信手段と、 前記宇宙局が送出した通信周波数帯のビーコン信号を受
   信し受信レベルを示すビーコンレベル信号を出力するビ
   ーコン信号受信手段と、前記ビーコンレベル信号の前記
   パイロットレベル信号に対する比である第１の比および
   前記レベル制御手段のレベル変換量および前記ビーコン
   レベル信号を晴天時に記憶し、あらかじめ定めた第１の
   周期で前記第１の比が晴天時に記憶した値に等しくなる
   ように前記制御信号を出力するとともに前記レベル変換
   量の晴天時に記憶した値からの変化量と前記ビーコンレ
   ベル信号の晴天時に記憶した値からの変化量との比であ
   る第２の比を記憶し、前記第１の周期より短くあらかじ
   め定めた第２の周期で前記レベル変換量の晴天時に記憶
   した値からの変化量が前記ビーコンレベル信号の晴天時
   に記憶した値からの変化量と記憶している前記第２の比
   との積に等しくなるように前記制御信号を出力する制御
   信号出力手段と を備えたことを特徴とする地球局送電力制御方式。
2. （２）制御信号出力手段が、レベル制御手段のレベル変
   換量の晴天時に記憶した値からの変化量とビーコンレベ
   ル信号の晴天時に記憶した値からの変化量との比を第１
   の周期で複数回算出し平均して得た平均値を第２の比と
   して記憶するようにした特許請求の範囲第１項記載の地
   球局送信電力制御方式。