JPH021410B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 二つの局の内の少なくとも一方が正常なシス
テムの電力マージンを越えるフエーデイング条件
を受けているときに通信システムの少なくとも二
つの部分の間の伝送の降雨マージンを増大し得る
通信システムであつて、該通信システムは、 送信局、受信局でフエーデイング条件が生じて
いないときにはフレーム系列の正常に割当てられ
たタイムスロツトで遠方の受信局に向けて第１の
形式のメツセージ・バーストのプリアンブルとデ
ータ情報部を送信する手段(a)を含み フエーデイング条件が送信局および受信局の内
の少なくとも一方において生じているときにはフ
レーム系列の複数個のタイムスロツトを使つて遠
隔の受信局に対して宛てた第２の形式のメツセー
ジ・バーストのプリアンブルとデータ情報部を送
信し、受信局において各第２の形式のメツセー
ジ・バーストの処理を可能にするための情報に関
連したプリアンブル部の部分は延長されたフイー
ルドを用いて送信され、プリアンブル部の残りの
部分とデータ情報部は冗長符号化されて送信され
るような手段(b)を含む送信機と、 各メツセージ・バーストがプリアンブル部とデ
ータ情報部を含むようなひとつあるいはそれ以上
のメツセージ・バーストをフレーム系列の間に遠
隔の位置から受信することができる受信機であつ
て、 メツセージ・バーストを受信することができる
入力と、 プリアンブルの一部とバーストの残りの部分か
ら回復されたクロツクと搬送波信号を発生するこ
とができるクロツクおよび搬送波回復手段６０
と、 回復された搬送波信号を使用して受信されたメ
ツセージ・バーストを復調することができる復調
手段７１と、 回復されたクロツク信号の各パルスに応動して
受信されたバースト信号の瞬時値をデジタルコー
ドに変換するためのＡ−Ｄ変換器７０、 Ａ−Ｄ変換器７０の出力に結合され、受信され
たビツト列中のフレーム・マーカ・ユニーク・ワ
ードを検出することができ各々のフレーム・マー
カ・ユニーク・ワードの正常な到着に同期してフ
レーム・マーカ信号を再生することができるフレ
ーム同期回路７４と、 受信機に関連したメツセージ・バーストの開始
を検出して、利用回路に対して送信するために受
信されたメツセージ・バーストの適切なフオーマ
ツト形成を行なうことができる処理装置７８とを
含み、 メツセージ・バーストはフレーム系列のひとつ
のタイムスロツトで送信されるプリアンブルとデ
ータ情報部を含む第１の形式か、あるいは、フレ
ーム系列の複数個のタイムスロツトで送信される
(a)延長されたフイールド部と冗長符号化部を含む
プリアンブル部と(b)冗長符号化されたデータ情報
部を含む第２の形式のいずれかを有し、さらに 該第１の形式の受信メツセージ・バーストの期
間の間には第１の制御信号を発生することができ
該第２の形式の受信メツセージ・バーストの期間
の間に第２の制御信号を発生することができ、ま
た処理装置７８が各メツセージ・バーストに対し
て動作できるようにするために適切なタイミング
信号を発生することができるスイツチ制御器６２
と、 該スイツチ制御器６２からの第１および第２の
制御信号にそれぞれ応動して該第１あるいは第２
の形式のいずれかの受信メツセージ・バーストか
ら回復されたクロツクおよび搬送波信号を選択的
に発生することができる手段６３〜６６を含む搬
送波およびクロツク回復手段６０と、 各々の受信されたメツセージ・バーストを含む
情報を適切に処理し、フオーマツトを整えるため
に、第１および第２の制御信号にそれぞれ応動し
て該第１および第２の形式のいずれかのメツセー
ジ開始信号を選択的に検出することができる手段
８３，８４，８５，８７を含む受信機とからなる
ことを特徴とする通信システム。

２ 請求の範囲第１項に記載の通信システムにお
いて、該通信システムはさらに該手段(b)を実行す
る際にフレームシーケンスの部分を形成する予備
タイムスロツトのプールのひとつかあるいはシス
テム中の局間の伝送に通常は割当てられるフレー
ムシーケンスの未使用のタイムスロツトを再配置
することによつて得られた少なくともひとつの追
加のタイムスロツトを手段(a)で通常使用されるタ
イムスロツトに対して割当てることによつて送信
されるべき各メツセージ・バーストに必要な複数
個のタイムスロツトを得る手段を含むことを特徴
とする降雨マージンを増大する通信システム。

３ 請求の範囲第１項に記載の通信システムにお
いて、システムの局のひとつは主局であり、各フ
レームシーケンスの間に少なくとも１回システム
中の局の各々に対してフレーム・マーカ・ユニー
ク・ワードを送信する手段において、 該手段は 主局と受信局の間の伝送においてフエーデイン
グ条件が生じていないときには正しい同期を実現
するよう受信局を動作するために正常な形式でフ
レーム・マーカ・ユニーク・ワードを送信し、主
局と受信局の間の伝送においてフエーデイング条
件が生じているときには正しい同期を実現するよ
う受信局を動作するためにフレーム・マーカ・ユ
ニーク・ワードの電力マージンを増加するために
延長された形式でフレーム・マーカ・ユニーク・
ワードを送信する手段を含むことを特徴とする降
雨マージンを増大する通信システム。

４ 請求の範囲第１項に記載の通信システムにお
いて、 該受信機の搬送波およびクロツク回復手段６０
は 該第１の形式のメツセージ・バーストのプリア
ンブル部で受信された搬送波およびクロツク・ユ
ニーク・ワードを検出することができる第１の回
路６４と、 該第２の形式のメツセージ・バーストのプリア
ンブル部の延長部分で受信された搬送波およびク
ロツク・ユニーク・ワードを検出することができ
る第２の回路６３と、 スイツチ制御器６２からの第１の制御信号に応
動して該第１の回路６４を搬送波およびクロツク
回復手段の入力と出力の間に接続し、スイツチ制
御器からの第２の制御信号に応動して該第２の回
路６３を搬送波およびクロツク回復手段の入力と
出力の間に接続し、該第１および第２の回路はそ
れぞれ該第１および第２の形式のメツセージ・バ
ーストから回復された搬送波およびクロツク信号
を発生することができる切替手段６１，６５，６
６と、 を含むことを特徴とする通信システム。

５ 請求の範囲第１項に記載の通信システムにお
いて、 該受信機の処理装置７８は 入力と、 出力と、 該第１の形式のメツセージ・バーストの関連す
るプリアンブル部で受信されたメツセージ開始ユ
ニーク・ワードを検出し、このような検出に応動
して付勢出力信号を発生することができる処理装
置入力に接続された第１のメツセージ開始検出手
段８３と、 該第２の形式のメツセージ・バーストの関連す
るプリアンブル部の延長された部分で受信された
メツセージ・ユニーク・ワードを検出し、このよ
うな検出に応動して付勢出力信号を発生すること
ができる処理装置入力に接続された第２のメツセ
ージ開始検出手段８４と、 関連するメツセージ・バーストが該第２の形式
で受信されたときにプリアンブルとデータ情報部
の冗長符号化された部分を復号することができる
処理装置入力に接続された復号器８６と、 付勢信号に応動して入力信号を利用回路に対し
て送信される適切なフオーマツトに形成するため
のフオーマツト形成回路８８と、 スイツチ制御器６２からの第１および第２の制
御信号に夫々応動して該第１および第２のメツセ
ージ検出手段８３，８４を該フオーマツト形成回
路８８に選択的に接続することができ、一方スイ
ツチ制御器６２からの第１および第２の制御信号
に夫々応動して入力メツセージ・バーストを該復
号器８６からの復号された出力を該フオーマツト
形成回路８８の入力に同時に選択的に接続するこ
とができる切替手段８５，８７を 含むことを特徴とする通信システム。

６ 請求の範囲第１項あるいは第５項に記載の通
信システムにおいて、 該受信機はさらに Ａ−Ｄ変換器７０の出力ビツト流における延長
フオーマツトで受信されたフレーム・マーカ・ユ
ニーク・ワードを検出し、該延長フオーマツトの
フレーム・マーカ・ユニーク・ワードが検出され
たときにその時点を示す出力信号を発生すること
ができる第２のフレーム同期回路８２を含み、該
第２のフレーム同期回路の出力信号は該第２の形
式を要求するフエーデイング条件下においてフレ
ーム・マーカ信号の再生を継続するよう第１のフ
レーム同期回路７４を付勢するのに使用されるこ
とを特徴とする通信システム。

７ 二つの局の内の少なくとも一方が正常なシス
テムの電力マージンを越えるフエーデイング条件
を受けているときに通信システムの少なくとも二
つの部分の間の伝送の降雨マージンを増大するた
めの送信機であつて、該送信機は、 送信局、受信局でフエーデイング条件が生じて
いないときにはフレーム系列の正常に割当てられ
たタイムスロツトで遠方の受信局に向けてメツセ
ージ・バーストのプリアンブルとデータ情報部を
送信する手段を含み 送信局および受信局の内の少なくとも一方にお
いてフエーデイング条件が生じた場合には、該通
信機はさらに フエーデイング条件が送信局および受信局の内
の少なくとも一方において生じているときにはフ
レーム系列の複数個のタイムスロツトを使つて遠
隔の受信局に対して宛てたメツセージ・バースト
のプリアンブルとデータ情報部を送信し、受信局
において各メツセージ・バーストの処理を可能に
するための情報に関連したプリアンブル部の部分
は延長されたフイールドを用いて送信され、プリ
アンブル部の残りの部分とデータ情報部を冗長符
号化して送信することを特徴とする送信機。

８ 請求の範囲第７項に記載の送信機において、
該送信機は、 各受信局に対して送信するべき各メツセージ・
バーストに関連したデータ情報とプリアンブル情
報の一部を含む入力信号を受信することができる
入力と、 送信されるべき各メツセージ・バーストに関連
するプリアンブル情報の内の残りの部分を記憶す
ることができる第１の記憶手段３２と、 入力に受信された情報と該第１の記憶手段に記
憶された情報を多重化して受信局に送信されるべ
きメツセージ・バーストを形成する手段３６とを
含む送信機において、 さらに送信機と送信されるべきメツセージ・バ
ーストの受信局の間の送信に生ずる非フエーデイ
ング条件に応動して第１の制御信号を発生し、送
信機と受信局の間の送信に生じたフエーデイング
条件の検出に応動して第２の制御信号を発生する
ことができるスイツチ制御手段２７と、 入力信号を冗長符号化された出力信号に符号化
することができる符号器２４と、 該第１の記憶手段３２に記憶されたプリアンブ
ル情報の残りの部分からのものの延長分を記憶す
ることのできる第２の記憶手段３０と、 該スイツチ制御手段２７からの第１の制御信号
に応動して、送信機の入力と該第１の記憶手段３
２の両方を多重化手段３６に接続し、該スイツチ
制御手段２７からの第２の制御信号に応動して符
号器２４と、該第２の記憶手段３０を多重化手段
３６に接続することによつて多重化手段３６の出
力にメツセージ・バーストを形成するための切替
手段２５，３８とを含むことを特徴とする送信
機。

９ 請求の範囲第８項に記載の送信機において、 スイツチ制御手段２７が第１の制御信号を発生
したときに、フレームシーケンスの割当られたタ
イムスロツトでメツセージ・バーストの伝送を行
ない、送信機と受信局の間での伝送にフエーデイ
ング条件が生じておりスイツチ制御手段２７が第
２の制御信号を発生したときには延長され符号化
されたプリアンブルの部分と符号化されたデータ
情報を収容するのに充分なフレーム系列中の複数
個の割当てられたタイムスロツトでメツセージ・
バーストの伝送を行なうことを特徴とする送信
機。

１０ 請求の範囲第８項あるいは第９項に記載の
送信機において、 該第１および第２の記憶手段に記憶されたプリ
アンブル情報の残りの部分は受信局においてメツ
セージ・バーストの処理を可能にする情報に関連
していることを特徴とする送信機。

背景技術 １ 技術分野 本発明は通信システムの降雨マージンを増大す
る技術に関し、特に、ひとつあるいはそれ以上の
地球局が電力マージンを超えるようなフエーデイ
ング状態にある場合に衛星を経由する衛星通信方
式の地球局間の通信を可能にする技術に関する。

２ 従来技術の説明 通信衛星の現在の技術動向は12／14GHzおよび
それより高い周波数帯域の利用と時分割多重アク
セス（TDMA）技術によるデイジタル変調フオ
ーマツトの利用に進みつつある。前者によつて現
在の４／6GHzの地上通信との干渉がなくなり、
また同一の開口部のアンテナで高いアンテナ利得
を実現し、ビーム幅を狭くでき、TDMA方式に
よるデイジタル伝送によつて利用できる衛星資源
をより効率的に利用できるようになる。

12／14GHzのシステムに伴う主要な欠点は降雨
によつて信号の減衰が生ずることである。一般に
これらの周波数の減衰は降雨量と共に増加し、こ
の結果たとえば合衆国の大部分において、降雨に
よるフエーデイングによるサービス断が過度にな
らないようにするために、かなり大きな降雨マー
ジンを見込む必要がある。

降雨によるフエーデイングを克服する代表的な
従来技術はDATAMATION誌1978年７月号頁94
−102のW.White他の“The Future of
Commercial Satellite Telecommunications”
と題する論文の頁98−99に見られ、その中で同一
のバーストを数回伝送することによつて衛星シス
テムの降雨減衰を克服することができるかもしれ
ないと述べられている。一時的に雨が降る地域に
ある地球局はその同一のバーストの多数の信号を
加え合せて元の信号を再生することができる。

降雨マージンを実現する他の標準的な技術には
(1)衛星および地球局の放射電力を増大する、(2)受
信器の雑音指数を改善する、(3)大きな地球局アン
テナを設置する、(4)カイト・ダイバーシテイを行
なう、ことがあげられる。残念ながら技術(1)−(4)
は高価であり、その永久的に設置されたシステム
資源は希にしか、すなわち降雨時にしか使用され
ないことになる。従つて、もし例えば所望の降雨
サービス断のレベルを達成するのに15あるいは
20dBの降雨マージンを必要とするのであれば、
どの特定の地球局位置においても99.9％の時間存
在するかもしれない晴天時にはシステムは極めて
過設計されてしまつたことになる。

従来技術で残された問題はめつたに使用される
ことがない追加のシステム資源を必要とすること
なく、例えば10dB程度だけ通信システムの降雨
マージンを増大することができるような方法と装
置を提供することである。

発明の要約 上述の問題は通信システムの降雨マージンを増
大するための手法、特に追加のシステム資源を必
要とすることなく、ひとつあるいはそれ以上の地
球局が正常の電力マージンを越えるフエーデイン
グを生じているような通信システムの地球局の間
の通信を可能にする手法に関連する本発明に従つ
て解決される。

本発明のひとつの特徴に従えば、フエーデイン
グ状態にある地球局において、フレーム同期、搬
送波回復およびメツセージ開始を可能にする追加
のシステム資源なしに衛星通信方式の降雨マージ
ンを増大する手法が提供される。

本発明の一実施例に従えば、例えば所定の電力
マージンを超える降雨減衰現象を生じている地球
局との通信に使用するために予備のタイムスロツ
ト割当の再割当てによつてあるいはプール中から
各フレーム系列の予備のTDMAタイムスロツト
が得られる。降雨減衰を生じている局において追
加のアツプリンク電力マージンを得るには通常の
バーストにおける情報の送信における電力を増大
しても、プールあるいは再割当予備タイムスロツ
トの使用によつてもまたバースト拡張および追加
のマージンのためのフイールド延長および符号化
手法によつてもよい。また影響を受けている地球
局との間の追加のダウンリンク電力マージンを得
るにはバースト拡張と符号化手法を用いればよ
い。影響を受けている受信器において連続した搬
送波とクロツクの回復およびメツセージ開始の検
出を可能にするために、これらのプリアンブル部
のこの伝送のそのフイールドは延長される。従つ
て各送信器は(a)フエーデイングを生じていない受
信器へ(b)フエーデイングを生じている受信器へ、
あるいは(c)送信器がフエーデイングを受けている
が電力を増大した送信ができないような送信を可
能にするためにメツセージ情報のフエーデイング
のない−符号化されていない、あるいはフエーデ
イングのある−符号化されたプリアンブルを生ず
るような二つの状態を切替ることができる手段を
含んでいる。フエーデイングを受けた受信器ある
いはフエーデイングを受けても送信電力を増大す
ることができないフエーデイング中の送信器から
の符号化された情報を受信する各受信器において
は、各受信器がフエーデイング条件を克服するた
めに、単位のあるいは延長されたフイールドフレ
ーム同期信号、搬送波およびクロツク信号、メツ
セージ開始信号およびその受信器を宛先とする他
の符号化されたプリアンブルおよびデータ情報部
を受信するように切替ることができる手段を含ん
でいる。

本発明のこの他の特徴は添付図面を参照した以
下の説明の過程で明らかになると思われる。

【図面の簡単な説明】

次に図面を参照すれば、図面中では同様の数字
はいくつかの見方で見た同様の部分を表わしてい
る。第１図は例として示す１個のアツプリンクお
よびダウンリンクの走査スポツトビーム衛星によ
つて取扱かわれるＮ個のスポツトビームのフツト
プリントによつて米国を典型的に分割した図；第
２図は第１図のＮ個のスポツトビーム・フツトプ
リント間の予割当あるいはデマンド割当による相
互接続のための典型的なTDMAフレームとタイ
ムスロツトの使用されていないプールを示す図；
第３図は本発明に従う各々の送信地球局に見られ
るTDMAバースト・モデムのデータ処理装置の
有利な実施例を示す図；第４図はネツトワークの
二つの地球局の間で衛星を経由して通信を行なう
ためのタイムスロツト・バースト構造の例を示す
説明図；第５図は典型的なＫ＝８、ｒ＝１／３の
レートコンボリユーシヨナル符号器の構成図；第
６図は本発明に従つて符号化されたバースト情報
を受信できる各々の地球局に設けられるTDMA
バースト・モデムのデータ処理装置の有利な構成
図；第７図は第６図の構成で使用される典型的な
キヤリヤおよびクロツク回復装置の構成図；第８
図は第６図の装置における低速処理装置の典型的
な構成図；第９図は第８図の低速処理装置で使用
する典型的なフエードフレーム同期回路の構成図
である。

詳細な説明 以下本発明について簡単のため単一の走査アツ
プリンクビームと単一の走査ダウンリンクビーム
を持つような時分割多重アクセス（TDMA）衛
星通信方式との関連で述べる。しかし、このよう
な説明は単にその例を示して本発明を開示する目
的であつて、本発明に制限を与えるものではな
い。本発明の発明的概念は同様に他の通信システ
ムにも、もちろん、エリアビームカバレージ・シ
ステムにも、固定多重スポツトビームシステムに
も、単一あるいは多重走査スポツトビーム方式に
も、あるいはこれらのどのような組合せにも使用
することができる。

第１図に示すように、本発明を説明するために
使用される単一走査TDMAスポツトビーム衛星
通信方式は単一の走査アツプリンクビーム１３を
受信することができるアツプリンクのアンテナ１
２とサービスエリア全体をカバーできる単一の走
査ビーム１５を送信することができるダウンリン
クのアンテナ１４とに接続された単一のトランス
ポンダ１１を含んでいる。合衆国の大陸部として
示されているサービスエリアはF₁乃至F_Nと名付
けたＮ個のスポツトビームのフツトプリントに分
割されている。各フツトプリントは少くともひと
つの地球局を有するか、典形的にはいくつかの地
球局を含むものである。

第２図は第１図に示した種々のフツトプリント
を相互接続するための衛星において実行される
TDMA交換シーケンスの例を示している。各フ
レーム中である地球局とそれ自身およびネツトワ
ーク中の各々の遠方の局との間の両方向通信チヤ
ネルを設定するのに使用される専用のタイムスロ
ツトが存在する。例えば、各フレーム中の初期サ
ブフレームでアンテナ１２はダウンリンクの走査
ビーム１５を通してフツトプリントF₁からF_Nに
向けられるTDMAバーストを順次に含むフツト
プリントF₁中の地球局からのアツプリンクのバ
ースト受信するように向けられていたとしよう。
このとき、初期サブフレームの間はアンテナ１２
はフツトプリントF₁中の地球局からの送信を受
信するためにフツトプリントF₁に向けられてお
り、一方アンテナ１４はそれぞれの関連するバー
ストの適切な送信時点に同期して順次のサブフレ
ームでフツトプリントF₁からF_Nにダウンリンク
ビーム１５を向けるように動作する。同様のサブ
フレームの系列はフツトプリントF₂からF_Nの
各々の地球局からのアツプリンク送信の各フレー
ム期間においても継続する。各サブフレーム中に
は二つの地球局の間のプリアンブルとデータ情報
を含むメツセージ・バーストを送信するのに使用
される多数のタイムスロツトがある。例えば、第
２図においては、フツトプリントF₁とフツトプ
リントF_N′の中の地球局の間のサブフレームには
13個のタイムスロツトが含まれている。このよう
な数は例として示してあるだけで、制限を与える
ものではないことを了解されたい。各サブフレー
ムは二つのフツトプリントの間のトラヒツク需要
に応じて任意の数のタイムスロツトを含んでいて
よい。また第２図には示していないが各フレーム
には専用のサブフレーム部があり、これは例えば
当業者には周知の適切な手法を使用して主地球局
として指定されたフツトプリントのひとつの地球
局とネツトワーク中の遠方の地球局の各々の間で
両方向の信号チヤネルを設定するのに用いられる
タイムスロツトである。この信号チヤネルは、例
えば、TDMAの同期を可能にするため、システ
ムの状態情報を分配するため、新らしいサービス
要求を取扱うため、タイムスロツトを割当てるた
めその他に使用される。信号タイムスロツトを除
き、すべての他のタイムスロツトは必要があれば
需要に従つて割当てることができる。

またフレームの終りには予備の使用されていな
いタイムスロツトのプールがある。後述するよう
に、これらのタイムスロツトは降雨による減衰を
受けている地球局に対して利用できるようになつ
ている。フレーム中でのタイムスロツトの割当を
再構成し、このような再構成を信号チヤネルを使
つて各地球局に知らせることによつて予備のすな
わち使用されていないタイムスロツトを正しいシ
ーケンスで得ることができるようになることは理
解されるであろう。プールからのタイムスロツト
はアツプリンクあるいはダウンリンクの降雨減衰
を受けている任意の地球局に対して利用できるよ
うになる。しかし、アツプリンクのフエーデイン
グに対処するより有効な手段はアツプリンクの電
力制御による方法である。ここでフエーデイング
とは例えば伝搬路が異なる電波の干渉などにより
受信電界強度が変動することであり、干渉に対す
る信号の比が所定の値（これは選択されたビツト
誤り率に依存する）よりも小さい状態をフエーデ
イング状態、所定の値と等しいか又はこれより大
きい場合の状態を非フエーデイング状態とよぶ。
この方法では、衛星において一定の入射電力が保
たれるように降雨時におけるアツプリンクの電力
が調整される。最大の地球局送信電力によつて与
えられるマージンを越える降雨による減衰が生ず
ると、アツプリンクにフエーデイングが生ずる。
アツプリンクの電力を増大することは通常それほ
どコストはかからないから、最大の送信電力をフ
エーデイング条件を克服できるように設定するこ
とはよくある。従つて、衛星において一定の信号
対干渉比を維持して信号のアツプリンクの損失を
解決するためには、アツプリンクの電力制御はす
ぐれた方法である。しかし使用する回路によつて
は一部の地球局はフエーデイング条件に打勝つた
めに追加のアツプリンクの電力を与えることがで
きないこともあり、このような場合には後述する
ように符号化手法と共に予備のタイムスロツト、
すなわちプールを再割当することが必要になる。

ダウンリンクのフエーデイングが生ずると、フ
エーデイングを生じている受信地球局における搬
送波対雑音比は所望のビツト誤り率を保持するに
は不充分になつて来る。従つてその地球局への送
信容量は減少される。例えば、降雨による減衰に
よつて、信号レベルが音声品質のビツト誤り率
（BER）を10^-3に保つのに必要な値から8dB低下
したものとしよう。このときガウス性雑音につい
てのチヤネル誤り率は約0.1となる。もしガウス
性雑音とピーク制限干渉の両方が誤り率を決めて
いるならビツト誤り率はこれよりは低くなる。し
かしBERは本発明に従つて10^-3あるいはこれよ
り低い値に保つことができる。

地球局における電力の測定によつて、組込まれ
た電力マージンを越える減衰が明らかになつた場
合には、このような地球局は信号リンクを使つて
主地球局とフエーデイングを生じた地球局と通信
しているすべての送信地球局に対してフエーデイ
ングが生じようとしていることを知らせる。これ
によつて主地球局は第２図の予備のプールのタイ
ムスロツトを割当てるか、あるいは次のように使
用するためにトラヒツクを再割当することによつ
て予備のタイムを得る。フエーデイングの前には
その地球局はＶ個の音声回線に相当するタイムス
ロツトを使用していたものとしよう。プールある
いは再割当されたタイムスロツトから、例えば
3Vに相当する追加のタイムスロツトが得られ、
これによつてその地球局に対して4Vに相当する
音声回線が与えられる。各音声回線の発信地球局
においては例えば、率ｒ＝１／３のたたみ込み符
号を用い、これは各々の情報ビツトについて、３
チヤネルビツトを生ずる。衛星における交換シー
ケンスは変更されて、各々の音声回線のパケツト
が元の全帯域のデータ速度で伝送される符号化さ
れたチヤネルビツトと、システムマージンより８
〜10dB程度低い搬送波対雑音比でも搬送波およ
びクロツクの回復ができ、メツセージ開始の検出
ができるような晴天時のビツト数の７から８倍の
ビツトを含む延長されたプリアンブルを含む４個
の連続的パケツトとして伝送されるようにする。
受信器におけるキヤリヤおよびクロツク回復回路
と、メツセージ検出回路の帯域はこれに対応して
７〜10分の１に減少される。

受信器においては、各音声回線用の延長された
メツセージバーストの全体がソフト判定あるいは
ハード判定の検出装置によつて直列に検出され、
高速バツフアに記憶される。メツセージバースト
の到着のデユテイ・サイクルは小さいから、バツ
フアはメツセージバースト到着の時間間隔の間に
読み出され、検出されたチヤネルビツトは比較的
低速の復号器によつて処理されて、元の情報ビツ
トを回復する。フエーデイングが終了すると、こ
れとは逆の手順が実行されて、余分のタイムスロ
ツトはプールに返され、必要に応じてネツトワー
クの他の地球局に対して再割当できるようにな
る。

この方法に従えば、比較的小数の等価な音声回
線を多数のユーザで共用し、必要に応じて追加の
降雨マージンを与えることができる。符号化され
ていないデータを単に多数回再送することによつ
て追加の資源を無駄に使用することはないし、冗
長符号化によつて全体のトランスポンダの帯域が
追加の利得を与えるように利用される。フエーデ
イングのマージンをさらに増大するために率ｒ＝
１／３のたたみ込み符号の代りにこれより低速の
符号を用いるようにしてもよい。

システムの需要の大きい期間では、もちろん降
雨によるフエーデイングのためにとつてある
TDMAタイムスロツトをフエーデイングを生じ
ていない地球局のために用いるようにしてもよ
い。晴天の条件ではネツトワークの各地球局ある
数の等価な音声回線パケツトに対応する瞬時需要
を示す。しかし衛星10の容量はＣ個の両方向音声
回線に限定されている。全体の与えられた負荷が
Ｃを越えるといつでも呼損が生ずる。Ｍ個の一方
向音声回線を使用していてフエーデイングを生じ
た地球局から動作を継続するために追加の一方向
性回線を要求したとしよう。要求される追加の回
線の数はフエーデイングの深さと共に増大し、追
加の需要を最小とするような符号化が行なわれ
る。追加の回線が利用できるとすれば、サービス
停止は生じない。従つて降雨による減衰は衛星の
音声回線の資源に対して追加の需要を生ずるもの
となり、サービス停止は容量を越える需要、すな
わち呼損となる。従つて降雨によるサービス停止
は繁忙時の間に生じやすくなり、１日の内のそれ
以外の時間には実質的に生じないことになる。

実際的な理由から、降雨による減衰によつて生
ずる音声回線の過剰需要を晴天時の需要の４ある
いは５倍に制限しておくことが望ましいかもしれ
ない。このときにはこれらの追加の回線によつて
与えられる追加の降雨マージンを減衰が越えたと
きにサービス停止となる。従つて、ネツトワーク
を設計するときに、衛星の容量Ｃによつて所望の
降雨サービス断と呼損率が実現されるレベルに与
えられるトラヒツクがなるようにしておかなけれ
ばならない。この設計に関連する要因は種々の地
球局における降雨統計、組込まれた降雨マージ
ン、地球局の数、各地球局に与えられる晴天時の
アーラン負荷および種々の地球局において、組込
まれたマージンを越える降雨減衰を生ずる場合の
統計的独立性である。もし組込まれたマージンが
約10dBであれば、このときには過剰減衰を生ず
る場合は例えば25から30マイル以上離れた地球局
間では独立である。

降雨時における予備のタイムスロツトに関連す
るTDMAのオーバヘツドは次のようにして推定
することができる。ネツトワーク中にはＳ個の地
球局が存在し、全体でＮ個の一方向の音声回線が
利用できるものであると仮定しよう。降雨時のた
めにＮ個の一方向音声回線の内のＲ個が予約され
ているものとする。従つて平均として各地球局は
（Ｎ−Ｒ）個の一方向回線を使用する。Ｒの値は
10dBの追加の降雨マージンを与えるためには、
与えられた地球局への各回線のために３個の追加
の回線が必要であることに注意して決定される。
Ｍ個の同時フエーデイングに対処することができ
る予約プールは 3M（Ｎ−Ｒ）／Ｓ＝Ｒ Ｒ＝3MN／（Ｓ＋3M） (1) となる。従つてTDMAの能率低下は ｎ＝Ｒ／Ｎ＝3M／Ｓ＋3M (2) となる。従つて、例えば100個のサイトがあり、
同時に２ケ所のフエーデイングを許容するとすれ
ば、能率の低下すなわちコストは６％以下とな
る。

降雨によるフエーデイングに対応するためのプ
ール資源アプローチを実現するために必要な装置
はデイジタル・エレクトロニクスの大部分で例え
ば600Mビツト／秒のトランスポンダのデータ速
度よりはるかに低い速度で動作するものであつて
よい。ビツト周波数の低下はTDMAの動作モー
ドではデユテイサイクルが小さいために可能にな
るのである。第３図は衛星を通してフエーデイン
グを生じているか、あるいは生じていない宛先の
地球局に対して伝送するために、地上の回線から
のデータをバーストモデムを通して送信するため
の本発明の一実施例に従う有利な装置を示してい
る。

第３図の構成に従えば、地上の回線からこのバ
ーストモデムに到着したデータとあるプリアンブ
ル情報は、受信信号を当業者には周知の方法で衛
星に送信するために適切なデイジタル装置に与え
るように形式を整えるフオーマツト回路２０に与
えられる。本質的にはフオーマツト回路は地上の
回線を通して受信されたデータとあるプリアンブ
ル情報が衛星ネツトワークの何処へゆくかを判定
し、衛星を経由して宛先の地球局へ適切な時点で
送信されるようにメモリー２２中に記憶される情
報のパケツトに組立てることによつて地上の回線
と衛星とのインターフエースを与える多数のサブ
回路から成つている。

フオーマツト回路２０とメモリー２２の間には
符号器２４と切替手段２５がある。バス２６上の
フオーマツト回路２０の出力は符号器２４とスイ
ツチ２５の入力の一方に同時に与えられ、符号器
２４からの符号化された出力はスイツチ２５の第
２の入力に与えられる。符号器２４はひとつある
いはそれ以上の符号化回路２４₁−２４_oから成つ
ており、その数ｎは符号化回路の符号化速度と
各々の地上回線からバス２６に受信されるデータ
のビツト速度によつて決定される。例えば、符号
化回路が10Mビツト／秒の符号化速度を持ち、地
上回線から受信されたデータが30Mビツト／秒の
速度を持てば、そのときには、３（ｎ＝３）並列
の符号化回路が必要とされるなどである。必要と
される符号器２４の数ｎは地上回線の任意のもの
からの予期される最高のデータ周波数によつて決
まる。切替手段２５は符号化回路の各々ごとに別
個のスイツチを持ち、スイツチ制御器２７の制御
下に符号化されていないあるいは符号化されたデ
ータのパケツトをメモリー２２の適切な記憶位置
に記憶するように通過させる。スイツチ制御器２
７はフレーム同期回路によつて同期され、通常は
第３図に示すような符号化されていないデータと
あるプリアンブル情報を通すように切替手段２５
を動作する。しかしそのときの送信局がフエーデ
イングを受けており、そのようなフエーデイング
を克服するようにその電力マージンを増大するこ
とができないとき、あるいはフオーマツト化され
ているデータがフエーデイングを生じている地球
局を宛先としているときには、スイツチ制御器２
７は切替手段２５を動作して符号化されたデータ
とある符号化されたプリアンブル情報をメモリー
２２の適切な位置に記憶する。低速クロツク２８
はフオーマツト回路２０、符号器２４およびメモ
リー２２に必要なクロツク信号を与え、地上回線
からのデータに比較的低速の処理を行なつてから
メモリー２２に記憶する。

地球局が例えば、第２図に示したようなフレー
ムシーケンスに従つてそのバーストを送信すると
きに、適切なひとつあるいはそれ以上のタイムス
ロツトの間に、送信タイミング制御器２９はフレ
ーム同期回路によつてすべての他の地球局と同期
されて、フレームシーケンスのすべてのバースト
の時間の間にメモリー２２と３０，３２と名付け
られたフエーデイング状態あるいは非フエーデイ
ング状態のプリアンブルおよびポストアンブルメ
モリーを動作して適切な伝送を実行する。一度動
作されると、適切な地球局の動作に必要な追加の
プリアンブルおよびポストアンブルの情報はメモ
リー３０および３２によつて送信され、適切な符
号化されていないあるいは符号化された形式で記
憶されたデータ情報は高速クロツク３４によつて
決められる適切な順序とビツト周波数でメモリー
２２からマルチプレクサ３６に送信される。スイ
ツチ３８はスイツチ制御器２７の制御によつて、
メモリー２２からそれと共に送出される符号化さ
れたあるいは符号化されない他のプリアンブルお
よびデータ情報に対応してフエーデイング形ある
いは非フエーデイング形の追加のプリアンブルと
ポストアンブルの選択ができるようにするもので
ある。

多重化されたプリアンブル、データおよび選択
されたポストアンブル情報はマルチプレクサ３６
によつて直接あるいは衛星を経由して受信局に向
けて送信するために適切な周波数スペクトルに周
波数変換するために変調器３６（図示せず）に送
られる。送信タイミング制御器２９およびスイツ
チ制御器２７の各々はタイムスロツト割当とそれ
に関連したタイムスロツトのバーストがフエーデ
イング形かあるいはノンフエーデイング形のいず
れかの形の伝送かに関する情報を持つている。こ
のような記憶された情報はそれによつて制御され
る地球局の各々に対して衛星を経由した信号チヤ
ネルによつて更新されたデータを送信する主地球
局によつて連続的に更新しておくことができる。

非フエーデイング形のタイムスロツトバースト
のパケツト構造を第４図に示す。任意の他のフオ
ーマツトを使つてもよいのであるからこのような
構造は単に開示のためであつて、本願に制限を与
えるものでないことを了解されたい。図示の各々
のタイムスロツトバーストはプリアンブル情報の
ための５個のフイールドと加入者が送信した情報
あるいは信号情報のいずれかを含むテキストのた
めのひとつのフイールドを含んでいる。ポストア
ンブル・フイールドはそれが使用されたとき、テ
キスト・フイールドの後のタイムスロツト・バー
ストの終りに現われるようになつている。典型的
には第４図に示したプリアンブルは搬送波とクロ
ツクの回復を可能にするためのユニークワード
（UW）、メツセージの開始を示す情報、宛先地球
局のアドレス、発信元地球局のアドレス、テキス
トフイールド中の情報のタイプ、例えば、データ
情報か信号情報かを含んでいる。本発明に従え
ば、最初の二つのプリアンブル・フイールドはプ
リアンブルおよびポストアンブルメモリー３０お
よび３２に記憶されており、一方図示の最後の三
つのプリアンブルのフイールドは通常地上回線か
らのデータに伴つており、従つて符号化されたあ
るいは符号化されない形式でメモリー２２に記憶
される。

符号化された降雨減衰バーストを組立てるため
の本発明に従つて必要となる変更は以下に示すよ
うな有利な方法によつて実現することができる。
前述したＫ＝８，ｒ＝１／３の符号を用いること
によつてシステムは0.1程度の高いチヤネル誤り
率で動作でき、7.5dBの予備の降雨マージンを実
現できるようになる。延長された４タイムスロツ
トを使うバーストは、その各々が前述したような
機能を持つ六つのフイールドに分割される。しか
し同一の精度の搬送波とクロツクの回復を行なう
ためには非フエーデイング状態での対応するフイ
ールドと比べてフイールド１は例えば６倍に延長
しなければならない。また後述するように悪いチ
ヤネル状態にある受信器で識別できるようにする
ためにはスタート・オブ・メツセージのユニー
ク・ワードもまた同様に延長しなければならな
い。残りのプリアンブル・フイールドとテキスト
フイールドのデータは符号化された形式で送信さ
れ、Ｋ＝８，ｒ＝１／３の符号化を実行するため
の符号器２４中の符号器の少くともひとつは第５
図に図示されこれは一般にたたみ込み符号器とし
て知られているものである。

第５図においてはフオーマツト回路２０あるい
はメツセージの開始を検出する任意の他の適切な
回路から送信できるリセツト信号がシフトレジス
タ５０を初期化する。一度初期化された後で、フ
オーマツト回路２０からのタイムスロツトバース
トに関連したデイジタル・データおよび一部のデ
イジタル・プリアンブル情報は、低速クロツク２
８によつて決まるＴ秒ごとに１ビツトの速度で８
ビツトのシフトレジスタ５０の中にシフトされ
る。第１のモジユロ２加算器５１は任意の時点で
シフトレジスタ５０中に記憶された第５ビツト以
外のすべてのビツトに作用して、その結果として
伝送線路５２に第１の２進ビツトを生ずる。これ
と同時に第２のモジユロ２加算器５３は第１、第
２、第４、第５および第８ビツトに作用し、その
結果として第２の伝送線路５４上に第２の２進ビ
ツトを生じ、一方第３のモジユロ２加算器５５は
レジスタ５０のビツト１，４，６および８に作用
して第３の伝送線路５６上に第３の２進ビツトを
生ずる。各々のＴ秒の間にコミユテータ５７はま
ず第１の伝送線路５２の信号を、次に第２の伝送
線路５４の信号を、次に伝送線路５６の信号を選
択する。これによつて３個の２進デイジツトはフ
オーマツト回路２０からレジスタ５０にシフトさ
れて来た各ビツトごとに切替手段２５に対して送
信される。従つて切替手段２５がバス２６上の信
号の符号化されたものを選択するように動作して
いるときには、メモリー２２は符号化されたデー
タとプリアンブル情報の増大された長さのものを
受け入れるようになつていなければならない。

第６図は直接あるいは衛星を経由してネツトワ
ークの地球局から符号化された信号を受信するの
に必要となる各地球局の受信部の有利な実施例を
示している。受信器のフロントエンドからの信号
は第７図にもつと詳しく図示した搬送波およびク
ロツク回復回路６０に受信される。ここで受信器
のフロントエンドからの入力信号は、各々が第４
図に示したプリアンブルの第１のフイールドとバ
ーストの残りの部分から当業者には周知の方法
で、それぞれ延長されたおよび延長されない搬送
波およびクロツク回復ユニーク・ワードから搬送
波およびクロツク信号を誘導することができる６
３および６４と名付けられたフエーデイングある
いは非フエーデイング状態の搬送波あるいはクロ
ツク回復回路に対して、スイツチ制御器６２の制
御によつてスイツチ６１を経由して与えられる。
回復回路６３と６４の内のいずれかから発生され
た別個の搬送波信号とクロツクは、これもまたス
イツチ制御器６６の制御下にあるスイツチ６５お
よび６６を経由して第６図の適切な受信回路に与
えられる。回路６３および６４は延長されたある
いは正規の搬送波およびクロツク回復用ユニー
ク・ワードに同調した周知の任意の適切な回路で
よい。

受信器のフロントエンドから受信された信号は
また第６図で自動利得制御（AGC）回路６８に
与えられ、これは受信信号のピーク値を後でアナ
ログ・デイジタル（Ａ／Ｄ）変換器７０で処理す
るようにある最大の限界内に保つように動作す
る。AGC回路６８はフルタイムで使用しても、
フエーデイング時だけで使用しても良いが、フエ
ーデイング時だけに使用するときには、AGC回
路６８の挿入とバイパスができるようにするため
にAGC回路６８のバイパススイツチとスイツチ
制御器６２からのオプシヨンの付勢リード７４が
必要となる。AGC６８からのこの結果得られる
信号は搬送波およびクロツク回復回路６０によつ
て発生された回復された搬送波信号を用いて復調
器７１で復調され、元のデイジタル送信信号プラ
ス途中で導入された白色ガウス性雑音と他の干渉
信号であるその出力はアナログ・デイジタル
（Ａ／Ｄ）変換器７０に与えられ、これがアナロ
グ信号を１ビツトあるいはそれ以上の精度でデイ
ジタル化する。もし１ビツトの精度が望ましけれ
ば、Ａ／Ｄ変換器７０は単純なビツト検出器であ
る。AGC回路の機能は主として受信された信号
をＡ／Ｄ変換器７０のピーク処理範囲の中に入る
ように制御することであるから、AGC回路６８
は変調器７１の前ではなく変調器７１とＡ／Ｄ変
換器７０の間に配置してもよいことを理解された
い。

Ａ／Ｄ変換器７２からのビツト流出力は受信タ
イミング制御器７３の制御下に一時メモリーすな
わちキヤツシユメモリー７２に記憶される。受信
タイミング制御器７３はフレーム同期回路７４に
よつて発生される正規のフレームマーカの周期に
対応する入力信号と搬送波およびクロツク回復回
路６０によつて発生された高速クロツクを受信し
て、ウインドウを開くように動作し、この受信器
を宛先とする各タイムスロツトバーストで受信さ
れた情報をキヤツシユメモリー７２に記憶するよ
うに動作する。受信タイミング制御器７３はまた
システムの主地球局からの信号情報を受信して、
その受信器あるいは符号化されたデータを送信す
る遠方の送信器の非フエーデイングあるいはフエ
ーデイング条件に関連したその地球局に関連した
フレーム周期内のすべてのタイムスロツトバース
トの受信に関する現在のタイミング情報をその中
に含むメモリーを更新する。フレーム同期回路７
４はどのような適切な回路でもよいが、例えば、
1978年10月23日から25日にカナダのモントリオー
ル市で開催された第４回デイジタル衛星通信国際
会議の会議レコードのpp.131−138のA.アカンポ
ラの“衛星交換TDMAシステムのための高速バ
ーストモデムにおけるベースバンド処理”と題す
る論文で示された装置のようなものでもよい。メ
モリー７２がＡ／Ｄ変換器７０のデータ出力周波
数より低いデータ記憶周波数を持つときには、変
換器７０からの各ライン上の高速のデータ周波数
を低速の並列データ周波数に変換するためにＡ／
Ｄ変換器７０とキヤツシユメモリー７２の間には
オプシヨンとしてデマルチプレクサ７５を入れて
もよい。デマルチプレクサ７５が必要となるとき
には、搬送波およびクロツク回復回路６０からキ
ヤツシユメモリー７２に与えられる高速のクロツ
ク周波数をデマルチプレクサ７５から到来するビ
ツトの周波数に対応して減少するＮ逓降回路７６
が含まれるべきである。Ａ／Ｄ変換器７０によつ
て発生され、バス７７に現われる変換された信号
の最上位のビツトはまたフレーム同期回路７４に
与えられてＡ／Ｄ変換器７０からの出力信号が
“０”であるか“１”であるかの表示を与え、受
信されたフレーム同期ユニークワードが、フレー
ム同期回路７４によつて検出できるようにする。

キヤツシユメモリー７２中に記憶されたプリア
ンブルおよびデータ情報は、受信バーストの間隔
で読み出され、第３図の低速クロツク２８と同様
に機能する低速クロツク７９によつて決定される
周波数で処理のために低速処理装置７８に与えら
れる。低速処理装置７８の構成を第８図に示す。
ここでキヤツシユメモリー７２から読み出され、
出力バスに現われた情報はマルチプレクサ８０に
受信され、これはバスから受信された並列データ
をデータの直列の流れに変換する。マルチプレク
サ８０からの出力は同時にフエーデイング条件フ
レーム同期回路８２、非フエーデイングおよびフ
エーデイング条件のスタート・オブ・メツセージ
検出回路８３，８４、デコーダ８６および第１の
切替手段８７の一方の端子に同時に与えられる。

フエーデイング条件フレーム同期回路８２は本
質的にキヤツシユメモリー７２からの記憶された
シーケンスがフレームマーカのユニーク・ワード
を含んでいるか、およびこのようなユニーク・ワ
ードがシーケンス中の正しい位置に記憶されてい
るかどうかを検出するように機能する。第９図は
フエーデイング条件フレーム同期回路８２の典型
的な構成を示しており、これは相関器９０、スレ
シヨルド検出器９２、カウンタ９４および比較器
９６を直列に含んでいる。マルチプレクサ８０か
らのデイジタル信号は相関器９０に入り、これは
一般にシフトレジスタを通るビツトの到着系列を
シフトし、フレームマーカのユニークワードに対
応する記憶されたシーケンスとシフトされたシー
ケンスを比較する。比較を実行したときに、相関
器９０は記憶されたワードとシフトされたワード
の間に、何個の誤りがあるかを判定し、このよう
な誤つた数を表わす出力信号を発生する。スレシ
ヨルド検出器はこのような誤りの数があるスレシ
ヨルド数を越えたかどうかを判定し、この数がス
レシヨルドを越えていなければ第１の出力信号を
発生し、スレシヨルドを越えていれば第２の出力
信号を発生する。キヤツシユメモリー７２からの
各々の記憶されたシーケンスの開始時にゼロにリ
セツトされるカウンタ９４が低速クロツク回路７
９からのクロツクパルスを計数し、これをスレシ
ヨルド検出器９２からの第１の出力信号が受信さ
れるまで継続し、これが受信されると計数値は比
較器９６に送信される。比較器９６はカウンタ９
４から受信された計数値を、完全な同期の際にス
レシヨルド検出器９２からの第１の出力信号が生
ずるべき計数値と比較し、比較された計数値で生
じた差をフレーム同期回路７４に対して送信す
る。回路７４は回路８２からの出力を使用してフ
エーデイング条件の間の同期を保持する。

非フエーデイング用およびフエーデイング用の
メツセージ検出器はそれぞれ８３，８４である
が、その各々はマルチプレクサ８０からの入力の
直列のビツトの流れと所定の記憶されたシーケン
スの相関をとり、メツセージ開始ユニークワード
が検出されたときに付勢信号に対応して出力信号
を発生する。スイツチ制御器６２の制御下にある
第２の切替手段８５はメツセージ開始フイールド
が延長されているかどうかに従つて検出器８３，
８４の内の適切なものを、復号器８６およびフオ
ーマツト回路８８に接続する。フオーマツト回路
８８に対する入力信号はこの受信器が非フエーデ
イング状態にあるかあるいはフエーデイング状態
にあるか、および／あるいは送信器において符号
化されたプリアンブルおよびデータ情報バースト
を送信しているかどうかに応動してマルチプレク
サ８０の出力を直接かあるいは復号器８６の出力
をスイツチ制御器６２の制御下にある第１の切替
手段８７によつて選択される。復号器８６は単に
任意の適切な手段を用いてたたみ込み符号化され
た情報を復号する。フオーマツト回路８８は単に
第３図のフオーマツト回路２０と同様であるが、
逆方向に受信器と地上回線の間のインタフエース
として機能する。復号器８６は例えばビテルビ復
号器で構成することができ、第５図に示す符号器
２４ｎのような方法で符号化されたたたみ込み符
号を復号するために、その原理は当業者には周知
である。

降雨減衰時に同期を保つために、各フレームマ
ーカバーストには第２の延長されたフレーム・マ
ーカが挿入される。初期の短いフレーム・マーカ
は晴天時の急速な同期を可能にするためだけに設
けられており、第２の延長されたフレーム・マー
カは初期同期の後で同期を維持するために使用さ
れる。第２のフレーム・マーカの機能は前述した
延長されたメツセージ開始ワードと類似してお
り、第５図に述べたような低速相関スレシヨルド
による識別を可能にするものである。全体のフレ
ーム・マーカのバーストはキヤツシユメモリー７
２に記憶されているから、この情報はこのメモリ
ーからフエーデイング条件フレーム同期回路に低
速で読み出されフレームマーカが検出される。次
にフレームマーカに到達するまでの経過したビツ
トの数を計数することによつて、前述したように
フレーム同期が維持される。