JPH01229528A - 衛星通信装置 - 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〕 この発明は、衛星回線を用い複数の地上局間で通信を行
う衛星通信装置に関し、特に各局が送信チャネルをラン
ダムに選びながら送信を行なう多元接続方式の送信精度
を向上させる同期制御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

衛星を用いて通信を行う場合の障害のひとつとして、伝
送遅延時間の長さがある。衛星通信は通常、軌道静止衛
星を使用するが、静止軌道は、赤道上的３．６０００ｋ
ｍにあるため、地上局間の物理的な伝搬遅延時間だけで
０．２７秒近くになる。この数値は、例えば、音声など
の伝送を考えると、無視できない大きさである。

一方、衛星回線を有効に利用する目的で、ひとつのチャ
ネルを複数の地上局が共有する、多重アクセス方式が一
般的に用いられるが、上記伝送遅延時間の点において、
一定条件のもとて有利な方式としてはｒ　Ｎｏｒｍａｎ
　Ａｂｒａｍｓｏｎ、　’Ｔｈｅ　Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕ
ｔｏｆ　　Ｐａｃｋｅｔ　　Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ
　　Ｃｈａｎｎｅｌｓ　　”　　ＩＥＥＥ　　Ｔｒａｎ
ｓＣｏｍｍｕｎ　Ｖｏｌ　Ｃ０Ｍ−２５，Ｎｏ、Ｉ　Ｐ
Ｐ、１１７−１２８．ＪＡＮ、１９７７Ｊに発表された
スロットアロハ方式と呼ばれるものがある。第４図にこ
のスロットアロハ方式を用いて、４つの地上局がパケッ
トを送信する様子が示しである。スロットアロハ方式で
は、チャネルを「タイムスロット」（１）と呼ばれる時
間単位に区切り、各パケット（２）のスタートポイント
（３）を設定し、このタイムスロットに同期してパケッ
トの送信を行う。各局の送信は互いに独立して行われる
ため、パケットの衝突、干渉が起こる（４）。

衝突が起こると、各地上局は、何らかの手段を用いて、
その衝突を検知し、再送（５）を行う。再送の間隔は、
再度の＜Ｅ突を避けるため、−様ランダムに行われる。

スロットアロハ方式では、パケット発生と同時にこれを
送信するので、チャネル割当て手続きが不要であり、パ
ケットの衝突がなかった場合には、最短時間でパケット
を伝送することができる。

スロットアロハ方式による通信を維持するための重要な
要素のひとつとして、パケット送信タイミングがある。

第４図のタイムスロットを、衛星上の時間軸で表現した
ものとすると、各局のパケット送信タイミングは、衛星
上で、スタートポイント（３）が一致するように決めら
れていなければならない。

この送信タイミングの精度を実現するものとしては、従
来、第５図に示すフォーマットに従って各局がパケット
を送受信する方法が一般的に知られていた。

第５図において、（６）は衛星上での時間を表わし、（
７）は特定の地上局から繰返し送信される基準バースト
であり、（８）は基準バーストが割当てられる周期であ
り、以後フレーム周期と呼ぶ。

（９）はユニークワード（ＵＷ）と呼ぶ相関特性の鋭い
、特殊なパターンでありパケットの所定位置に埋まれて
いる。（１０）はＵＷ検出後、次のタイムスロットのス
タートポイントまでの固定遅延時間である。

（１１）はパケット間のすき間でありガードタイムと呼
ぶ。第５図に示すフォーマットに基づいて送信タイミン
グを作成する具体的な回路構成を第６図に示す。図にお
いて（１２）は、基準バースト（７）を含む受信信号を
入力する入力端子、（１３）は入力端子を通して与えら
れる基準バーストから受信基準タイミングをリアルタイ
ムで検出する受信タイミング検出回路、（１４）は送信
するパケットを人力するパケット入力端子、（１５）は
受信基準タイミング信号を時間基準とし、パケット送信
タイミングを発生する送信タイミング発生回路、（１６
）は送信タイミングに同期して発生する送信パケットを
外部にもたらす出力端子である。

次に従来のランダムアクセス方式における同期制御方式
の手順について説明する。第５図において基準バースト
（７）には、それ以外のパケット（２）のものとは異な
るＵＷパターンが埋め込まれている。基準バーストを含
む受信信号は、第６図の入力端子（１２）から受信タイ
ミング検出回路（１３）にもたらされ、基準バーストの
ＵＷのみの選別、判定が行われる。基準バーストのＵＷ
検出は、フレーム周期で繰り返し行われ第５図の固定遅
延時間（ｌＯ）を付加することにより受信基準タイミン
グが作成される。送信タイミング発生回路（１５）は受
信タイミング検出回路（１３）出力である受信基準タイ
ミングから送信基準タイミングを作成しパケット入力端
子（１４）から人力される送信パケットをこのタイミン
グで出力端子（１６）から外へもたらす。受信基準タイ
ミングと、送信基準タイミングの関係について第７図で
説明する。（１７）は衛星折り返しで地上局が基準バー
ストを受信する時間軸が示されている。（１８）は受信
タイミングに加えて衛星上の時間＠（６）上で所定のタ
イムスロットにパケットを送信する送信基準タイミング
を作成するための送信付加遅延である。送信基準タイミ
ングは、送信タイミング発生回路（１５）にて受信タイ
ミングに送信付加遅延（１８）を付加することによって
作成される。

送信付加遅延（１８）は、各地上局毎に、衛星との距離
を計算することによって求められた固定の値として送信
タイミング発生回路（１５）内に記憶されている。とこ
ろで、前述した衛星の静止位置に変動が生じる場合、送
信タイミングがどのように変化するかについて第７図で
説明する。（１７）はある地上局における受信時間軸を
示しており、衛星との距離がノミナルである場合のもの
である。即ち、送信付加遅延（１８）の計算はこの距離
を基に行われる。これに対し、（１７ａ）は、衛星の位
置変動が原因で、衛星と地上局との距離がノミナルな値
から変化した場合の例である。受信時間軸が（１７）に
ある場合、基準バースト信号（１９）を受信後、−定の
送信付加遅延（１８）を加えた時刻を送信基準タイミン
グとして実線で示す送信パケット信号（２０）を送信し
、衛星上で目的のタイムスロットに達する。受信時間軸
が（１７ａ）にある場合には送信パケット信号は（２Ｏ
ａ）の点線に示すタイミングで送信され、時間差を持っ
て衛星に到達する。この時間差は誤差（２６）となり、
衛星の位置変動が大きくなると共に増加する。このため
、従来、第５図にガードタイム（１１）として示した形
で、この誤差を吸収することによって、隣接するタイム
スロットに到達するパケットとの接触を防いでいる。

（発明が解決しようとする課題〕 従来の衛星通信の装置は、以上のような手順により同期
の保持がなされているので、静止軌道上での静止位置変
動により起こる地上局と衛星との伝搬遅延時間の変動に
対し、送信タイミングを修正することができないので、
隣接パケットとの接触あるいは衝突を防ぐためにパケッ
ト長に比へて長いスロット長を設定しなければならず、
このため、マージンの大きいガードタイムが必要となる
という問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、衛星の位置変動により起こる送信タイミン
グのズレを補正し、ランダムアクセス方式で行われる即
時送信において、精度の高い送信タイミングを実現する
ことができる衛星通信装置を得ることを目的としている
。

（課題を解決するための手段） この発明に係る衛星通信装置は、通信衛星より地上局へ
折り返された基準バーストの受信時間を基に、通信衛星
に送信するパケット信号送信タイミングを作成するため
の送（ｇ付加遅延量を演算する送信タイミング発生回路
を備えると共に、基準バースト送信時に、通信衛星に送
信し地上局へ折り返す送信同期パケットを発生する送信
同期パケット発生回路と、地上局に折り返した上記基準
バーストと送信同期パケットの時間差を測定し、上記送
信タイミング発生回路の送信付加遅延量を調整する送信
付加遅延調整回路を備えたものである。

〔作用〕

この発明によれば、通信衛星より地上局へ折り返された
基準バーストと送信同期パケットの受信時間差を測定し
、その時間差に応じて通信衛星の静止位置変動に起因す
る送信タイミングのズレを修正し、送信基準タイミング
精度の劣化を押える。

（実施例） 以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図において、（１）〜（８）は従来技術で示した第
５図と全く同一のものである。　（２１）は送信同期パ
ケット用スロットであり一定の周期で設けられ（２１ａ
）は、このスロットに送信される送信同期パケットであ
る。そしてこの送信同期パケットの位置は、基準バース
ト（７）の直後である必要はない。

第１図のフレームフォーマットに基づき、送信タイミン
グを作成する回路の一実施例を第２図に示す。第２図で
（１２）〜（１６）は第６図と全く同一のものである。

（２２）は送信同期パケットタイミング検出回路であり
、自局の送信した送信同期パケットを衛星折返しで受信
し、ユニークワードの検出を行う。（２３）は、送信付
加遅延調整回路であり受信タイミング検出回路（１３）
及び送信同期パケットタイミング検出回路（２２）の出
力信号の時間差を測定し、送信付加遅延量を調整する。

（２４）は送信同期パケット発生回路であり、送信同期
パケット用スロット（２１）に出力するパケットを発生
する回路である。

次に第１図に示した本実施例にかかる同期制御方式につ
いて説明する。送信同期パケット用スロット（２１）は
ネットワークに参加している局が順番に利用することが
できるタイムスロットであり、ランダムアクセスは禁止
される。各地上局は、このタイムスロットにアクセスす
る順番を予め与えられているため、２局以上が同時にア
クセスすることはない。送信同期パケット（２１ａ）を
送信した局は、衛星折返しによりこのパケットを受信し
、基準バーストの受信タイミング、即ち受信基準タイミ
ングとの時間差を知ることによって送信タイミングの誤
差を知り、その後の送信タイミングを調整する。送信同
期パケット（２１ａ）を用いた送信タイミングの調整方
法について第３図を用いて詳しく説明する。図を簡略化
するため、第１図に示した送信同期パケット用スロット
（２１）は、仮想的に基準バーストと同一タイムスロッ
ト上にあるものとする。また、地上局から衛星までの伝
搬遅延時間と、タイムスロット長の関係も、図を解り易
くするため誇張されているが、説明の本質を変えるもの
ではない。（６）〜（２０）は、第７図のものと全く同
一のものである。（２５）及び（２５ａ）は送信同期パ
ケット信号であり、受信基準タイミングに送信付加遅延
（１８）を加えた送信基準タイミングで送信される。衛
星と地上局との距離がノミナルな場合には、図中の受信
時間軸は（１７）にあるから衛星折返しで受信した送信
同期パケット信号（２５）の受信タイミングは、基準バ
ースト信号（１９）のタイミングと一致する。このため
、正常な送信タイミングが確保されている。一方、衛星
の位置変動による伝搬遅延時間の変動がある場合の例と
して受信時間軸を１７ａに蓋くことができる。この場合
、送信同期パケット信号は（２５ａ）の点線で示したタ
イミングで送信されるため基準バースト信号（１９）と
の間に誤差（２６）が生じるが、これを検出して送信付
加遅延（１８）から差引いたものを新たな送信付加遅延
として使用すれば、伝搬遅延時間の変動を吸収し、地上
局がいつでもノミナル位置にあるような精度の高い送信
タイミングが作成できる。第３図では、この結果、１点
鎖線で示す送信パケット信号（２０）のタイミングでの
送信が可能である。

図１に示した送信同期パケット用スロット（２１）を用
いて実現される同期制御方式を具体的に説明する一例と
して第２図のものがある。図中（１２）〜（１６）は、
第６図のものと全く同一である。

送信同期パケットタイミング検出回路（２２）は、基準
バースト同様、送信同期バーストに埋込まれたＵＷのみ
を遭別、判定し、受信タイミング検出回路（１３）の出
力である受信基準タイミングと共に送信付加遅延調整回
路（２３）の入力となる。ここでは、第３図に示したよ
うに、誤差（２６）を検出し、送信付加遅延（１８）か
らの減算（加算の場合もある。）することによって送信
付加遅延量を動的に変化させる。送信同期パケット（Ｚ
ｌａ）は、送信同期パケット発生回路から送信基準タイ
ミングを基に、与えらけれた送信同期用スロット（２１
）に送信されるタイミングで出力される。これにより誤
差（２６）の分だけガードタイムを余計に設ける必要が
なくなり、タイムスロット当りに占めるパケット長をよ
り長くすることができる。

（発明の効果） 以上のように、この発明によれば、送信同期パケット用
スロットを設けたフレームフォーマットを用いることで
、ランダムアクセス方式における送信基準タイミングの
精度を向上させるようにしたので、ガードタイムがタイ
ムスロットに占める割合を減らすことができ、衛星回線
を有効に利用できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による衛星通信装置を説明
するためのパケット配列を示したフォーマット図、第２
図はこの発明を基に実現可能な回路構成図、第３図は第
１図及び第２図の説明を補助し、衛星と地上局間の距離
の差により生じる送信タイミング誤差の検出方法を示す
図、第４図は、本発明にかかわり一般的に知られている
ランダムアクセス方式について示した図、第５図は第１
図に対応し、従来の衛星通信装置における同期制御方式
を説明するためのパケット配列を示したフォーマット図
、第６図は第２図に対応し、従来の衛星通信装置におけ
る同期制御方式を実現する一例としての回路構成図、第
７図は第５図、第６図を補助し、ガードタイムの必要性
を示した図である。 （２）はパケット、（６）は衛星上での時間軸、（７）
は基準バースト、（１３）は受信タイミング検出回路、
（１５）は送信タイミング発生回路、（１７）は受信時
間軸、（１８）は送信付加遅延、（１９）は基準バース
ト信号、（２０）は送信パケット信号、（２２）は送信
同期パケットタイミング発生回路、（２３）は送信付加
遅延調整回路、（２４）は送信同期パケット発生回路、
（２５）は送信同期パケット信号である。 なお、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 通信衛星により地上局へ折り返された基準バーストの受
   信時間を基に、通信衛星に送信するパケット信号の送信
   タイミングを作成するための送信付加遅延量を演算する
   送信タイミング発生回路を備えた衛星通信装置において
   、基準バースト送信時に、通信衛星に送信し地上局へ折
   り返す送信同期パケットを発生する送信同期パケット発
   生回路と、地上局に折り返した上記基準バーストと送信
   同期パケットの時間差を測定し、上記送信タイミング発
   生回路の送信付加遅延量を調整する送信付加遅延調整回
   路から構成される同期制御装置を備えた衛星通信装置。