JPH0228580A - 衛星追尾方式 - 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］ この発明は静止通信衛星を利用した通信ネットワークに
おいてアンテナの方向を自動的に精度良く衛星に向ける
衛星追尾方式に関するものである。

［従来の技術］ 衛星追尾方式については従来例としてステップ追尾方式
がある。第５図は衛星通信地球局の構成図を示す。

図において、（１）はアンテナ装置、（２）はステップ
追尾装置、（５）は高電力増幅器、（６）は送信周波数
変換器、（７）は低雑音増幅器、（８）は受信周波数変
換器、（９）は通信端局装置、（ｌＯ）はビーコン波、
（１１）はビーコン波受信レベル通知信号、（１２）は
アンテナ角度駆動制御信号である。

次に従来のステップ追尾方式の動作について説明する。

通信衛星（２５）は地球の自転速度とほぼ同じ速度で地
球を周回しているので、地球から見てほぼ静止している
ように見えるが、実際には１日を周期に僅かながら南北
、東西方向に偏移する。この偏移が生じると、通信衛星
（２５）と地球局（Ａ）　（Ｂ）間の通信信号が各々の
受信側で次第に受信レベルが下がり、極端に言えば通信
不可能となってしまう。衛星の自動追尾方式はこの衛星
の偏移方向を自動的に検知し、常に地球局アンテナ（１
）が通信衛星（２５）へ、向けるための方式である。ス
テップ追尾方式はこの自動追尾方式の中の一方法である
。通信衛星（２５）は時間的に一定レベルの信号である
ビーコン波（１０）を地球局（Ａ＞（Ｂ）に向けて送出
している。地球局（Ａ）　（Ｂ）ではこのビーコン波（
１０）をアンテナ装置（１）、低雑音増幅器（７）、受
信周波数変換器（８）で受信し、ビーコン波受信レベル
通知信号（１１）をステップ追尾装置（２）へ通知する
。さて、ステップ追尾装置（２）は一定時間間隔で、ア
ンテナ角度駆動制御信号（１２）を用いて、アンテナ装
置（１）の衛星（２５）への指向角度を変化させるよう
に指令する。ステップ追尾装置（２）はこのアンテナ角
度駆動制御前後のビーコン波受信レベル信号（１１）を
比較し、受信レベルの高い方を選択し、レベルのピーク
点を探すという方法により、常にアンテナを通信衛星（
２５）の方向へ向ける方式である。

［発明が解決しようとする課題］ 従来のステップ追尾方式は以上のように構成されていた
ので、衛星が線形に動作するのに対し、アンテナを東西
、南北方向にステップ状に動作させ、その動作前後のビ
ーコン波受信レベル比較により、アンテナの最適方向を
見つけるという方式の性格上、最適方向を発見するまで
の間は追尾により回線損失が生じ追尾精度を向上させる
のに眼界がある、などの問題点がある。

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、追尾による回線損失のない高鯖度の追尾方式
を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段コ この発明に係る追尾方式は対象となる衛星通信局内にＴ
ＤＭＡ端局が存在する場合、その送信フレーム同期手順
で使用するラウンドトリップデイレイ値を使用すること
で、正確な衛星の位置座標を認識し、これを当該局の追
尾装置に情報提供することで、アンテナの仰角及び方位
角を精度良く制御することを可能にしたものである。

［作用］ この発明における衛星追尾方式はラウンドトリップデイ
レイ値を使用することにより正確な衛星の位置座標を認
識し、アンテナの仰角、方位角を精度良く制御する。

［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図はＴＤＭＡ通信局Ａ、Ｂ、Ｃ各局及び衛星の位置
を地球の中心を原点とした３次元空間上に模擬的に表わ
した図である。

図中符号（２１）　、　（２２）　、　（２３）はすで
に送受信ＴＤＭＡフレーム同期が確立しているＡ、Ｂ、
Ｃ各局の座標位置を示すもので各々、（ａｘ、ａｙ＋ａ
ｚ）　、（ｂｘ、ｂｙ、ｂｊ　。

（ｃＸ　＊　ＣＶ　ｒ　ＣＺ　）と表わす。又Ａ局は基
準局とする。

（２５）は時間ｔにおける通信衛星の位置を示すもので
（×いＶｔ、Ｚｔ）とする。

（２６）　、　（２７）　、　（２８）は時間ｔにおけ
るＡ、Ｂ、Ｃ各局と衛星との距離を示すものであり、各
々をＤａ、Ｄｂ、Ｄｃとする。

第２図はＡ、Ｂ、Ｃの各局と衛星上でのＴＤＭＡフレー
ムタイミングを示す図である。（３１）は衛星上のＴＤ
ＭＡフレームタイミング、（３２）は基準局（Ａ局）で
の送受ＴＤＭＡフレームタイミング、（３３）　、　（
３４）はすでに送信同期確立しているローカルＢ、Ｃ局
での送受ＴＤＭＡフレームタイミングを示す。（３６）
　、　（３７）　、　（３８）はＡ、Ｂ、Ｃ局の各々の
自局送信バーストが衛星を経由して自局で受信するまで
の時間差を示すもので、各々をＴＡ、Ｔ、、Ｔｃとする
。又（３９）は基準局Ａ局が送出する基準バースト、（
４０，）　、　（４１）はローカルＢ、Ｃ局が送信フレ
ーム同期手順のために送出するローカルバーストである
。第３図はこの発明の一実施例であるＴＤＭＡ通信局の
主な構成図を示したもので、図中（１）はアンテナ、（
２）はステップ追尾装置、（３）はＴＤＭＡ通信装置、
（４）は衛星の位置座標通知信号を示す。

なお、符号（５）〜（８）　　（２５）は前記従来のも
のと同じである。

次に動作について説明する。

第２図において、基準局Ａ局はタイミング図（３２）に
示すように自局が送出した基準バースト（３９）の送受
信タイミング差ＴＡ（３６）を検出することができる。

又、すでに送信フレーム同期が確立しているローカルＢ
、Ｃ局も、自局が送出したローカルバースト（４０）、
（４１）の送受信タイミング差Ｔａ　（３７）　、Ｔｃ
（３８）を検出することができる。このＴＡ（３６）　
、ＴＢ　（３７）　、Ｔｃ（３８）の値は、Ａ、Ｂ、Ｃ
局と衛星間の伝播遅延（ラウンドトリップデイレイ）を
示すもので、この値と電波の伝播速度から、第１図にお
ける各局と衛星間の距離を算出することができる。今、
電波伝播速度をＫとするとＡ。

Ｂ、Ｃ局と衛星（２５）の間の距ン２６）滓２７）会′
２８）は以下の算式で求められる。

ＤＡ（２Ｂ）　＝　ＴＡ、Ｋ Ｄｏ　（２７）　＝　Ｔ＠、Ｋ Ｄｃ（２８）　＝　Ｔｃ、に 第１図において、ＤＡ（２６）、Ｄｎ（２７）　、ＤＣ
（２８）が判れば、各局の空間座標は予め与えられてい
るので求める時間ｔにおける衛星（２５）の座標（×い
ｙｔ、Ｚｔ）は以下の３元連立方程式で求められる。

上記演算はローカルバーストで求めたラウンドトリップ
デイレイＴＢ（３７）　、ＴＣ（３８）の値をローカル
バースｌ−（４０）（４１）中の情報として基準局へ通
知し、基準局のラウンドトリップデイレイＴＡ（３６）
と合わせて、基準局内で行うものとする。基準局では求
めた時間ｔにおける衛星（２５）の絶対座標値（×いＶ
ｔ、Ｚｔ）を基準バースト（３９）中の情報として、送
出する。

即ち、ローカル局は毎フレーム送出するローカルバース
ト（４０）　（４１）にのせて、最新の測定ラウンドト
リップデイレイ値を基準局に通知し、基準局は自局を含
めた３局のラウンドトリップデイレイ値を使用すること
で、衛星の座標値　（Ｘｔ、Ｖｔ、Ｚｔ）を求め、毎フ
レーム基準バースト（２９）の情報としてローカル各局
に通知することになる。上記のｆ順は最短の制御周期で
実行されるものとする。この方法によれば、ＴＤＭＡ通
信装置（３）が実装されているすべての局は、共通に、
衛星の絶対座標（ｘｔ、ｙｔ、ｚｔ）　（４）を知るこ
とができる。各局は、この衛星座標（ｘｔ、ｙｔ、ｚｔ
）　（４）とチめ判っている。

地球局の座標から、ステップ追尾装置（２）は通信衛星
へ向けるアンテナ（１）の仰角、方位角にデータを変換
するだけで良く、求めた角度情報をアンテナ角度駆動装
置に通知すれば良い。

この方法を用いた場合、衛星の位置座標（４）をＴＤＭ
Ａ信号の伝送速度に比例して精度で特定することができ
る。例えばすでに商用化されているインテルサット１２
０Ｍｂｐｓ　ＴＤＭＡ装置の場合シンボルレートが６０
Ｍｂａｕｄであるので、１　／　６０Ｍ　＝　１６（ｎ
ｓ）の精度即ち、距離に換算すれば、５０（ｃｍ）の精
度で特定できることになり、従ってこの精度で衛星を追
尾することが可能となる。

また、上記実施例では衛星の絶対位置座標値（Ｘｔ＋Ｖ
ｔ＋Ｚｔ）をそのまま用いた処理を行った。実際にはロ
ーカル局におけるラウンドトリップデイレイ値を計算し
た後、その値を用いて基準局で衛星位置座標を算出し、
再びローカル局へ放送通知まで、最低０．５（秒）要す
ることになる。この通知の間にも衛星は移動している訳
であるから、絶対位置座標をローカル局が受信した時に
は、その０．５秒前の衛星位置を認識していることにな
る。

そこで、この誤差を補正するために下記外挿式を用いれ
ば、ざらに精度の高い衛星位置を規定できることになり
、追尾精度を向上させることが可能となる。

ここで Ｔ　：衛星位置測定実行周期（１ｏ−１ｎ−＋）ΔＴＴ
ｃ−カル局における実測から、その値を用いた衛星位置
座標を基準局から受けとるまでの通知期間（約０．５秒
） （Ｘｔ、、Ｙｔ、ｎ、Ｚｔｏ）　；時間ｔｎにおける算
出衛星座標（Ｘｔ、、バしｎ−＋　、Ｚ’１−ｎ−＋）
　；時間ｊｎ−１〃（Ｘ、Ｙ、Ｚ）　　；時間（ｔｎ＋
△Ｔ）における補正衛星位置座標 第４図は上記方法で求めた補正衛星位置座標を３次元座
標上で概念的に表わした図である。

第４図において（５１）は時間１ｎ−、における衛星の
実測座標、（５２）は時間１ｎにおける衛星の実測座標
、（５３）は時間（ｔｎ＋△Ｔ）における実際の衛星座
標、（５４）は本方式による補正衛星座標を示す。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によればＴＤＭＡ通信装置の送
信フレーム同期手順で判るラウンドトリップデイレイ値
を使用して高蹟度に衛星の位置が特定できる。しかも、
この方法によれば特別な追加ハードウェアを必要としな
い。即ち、ＴＤＭＡ装置と追尾駆動装置を連絡するだけ
で高精６尾方式を達成することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるＴＤＭＡ通信Ａ送信
、Ｃ局と衛星の位置を空間座標の上に表わす図、第２図
はＡ、Ｂ、Ｃ局と衛星上でのＴＤＭＡフレームタイミン
グ図、第３図はこの発明の一実施例のＴＤＭＡ通信局内
の主な機器構成図を示す図、第４図はこの発明の他の実
施例を３次元座標上で表わした図、第５図は従来のステ
ップ追尾方式による地球局の主な構成機器を示す図であ
る。 図中（１）はアンテナ、（２）はステップ追尾装置、（
３）−はＴＤＭＡ通信装置、（４）は衛星の位置座標通
知信号、（２１）　、　（２２）　、　（２３）はすで
に送受信ＴＤＭＡフレーム同期が確立しているＡ、Ｂ、
Ｃ各局の座標位置、（２５）は時間ｔにおける通信衛星
の位置、（２６）　、　（２７）　、　（２８）は時間
ｔにおけるＡ、Ｂ、Ｃ各局と衛星との距離、（３１）は
衛星上のＴＤＭＡフレームタイミング、（３２）は基準
局（Ａ局）での送受ＴＤＭＡフレームタイミング、（３
３）　、　（３４）はすでに送信同期確立しているロー
カルＢ、Ｃ局での送受ＴＤＭＡフレームタイミング、（
３６）　、　（３７）　、　（３８）はＡ、Ｂ。 Ｃ局の各々の自局送信バーストが衛星を経由して自局で
受信するまでの時間差、（３９）は基準局Ａ局が送出す
る基準バースト、（４０）、（４１）はローカルＢ、Ｃ
局が送信フレーム同期手順のために送出するローカルバ
ースト、（５１）は時間ｊｎ−１における衛星の実測座
標、（５２）は時間ｔｎにおける衛星の実測座標、（５
３）は時間（１，＋△Ｔ）における実際の衛星座標、（
５４）は本方式による補正衛星座標である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ＴＤＭＡ通信方式における送信フレーム同期手順内で
   認識可能な当該局と衛星までの距離情報から、基準局で
   衛星の位置座標を算出し、これを各局に通知することに
   より、各局は衛星の位置を特定し、予め与えられている
   各局の位置情報からアンテナの衛星への仰角、方位角を
   高精度に求めることを可能にした衛星追尾方式。