JPH02296423A - 超小型衛星通信システムの周波数制御方式 - 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〕 本発明は小型のアンテナを用いた衛星通信システムの周
波数制御方式に関する。

〔従来の技術］ アンテナ口径が１．２〜１．８ｍ程度の非常に小型なア
ンテナを有する多数の超小型地球局と、比較的大型のア
ンテナを有し、システム全体の管理を行う中心局とから
構成される衛星通信システムは、一般にＶ　ＳＡＴ　（
Ｖｅｒｙ　Ｓｍａｌｌ八ｐｅｒへｕｒｅ　Ｔｅｒｍｉｎ
ａｌ）システムと呼ばれ、超小型地球局はＶ　Ｓ　Ａ、
　Ｔ局、中心局はＨＵ　Ｂ局と呼ばれる。

ＶＳＡＴシステムは、通常−周当たりの通信量が比較的
少ない通信系に利用され、ＶＳＡＴ局からＨＵＢ局への
インバウンド回線として、衛星回線−回線を全ＶＳＡＴ
局に割り当てる。一般に、割り当て方法としては、Ｔ　
Ｄ　Ｍ　Ａ　（Ｔｉｍｅ　ＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉ
ｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ　）方式により、時間軸上に設定
される１フレームを分割し、全ＶＳＡＴ局に割り当てる
方法が用いられることもあるが、ＶＳＡＴシステムでは
参加局数が非常に多いため、回線の利用効率が低下し、
スループントの低■や、回線接続時間が増加する等の欠
点が顕著に現れるので、ランダムアクセス方式の一種で
あるスロツ１〜・アロハ方式が用いられることが多い。

ＴＤＭＡ方式、スロット・アロハ方式どちらを用いるに
しても、衛星回線−回線を全ＶＳＡＴ局が共用する。各
ＶＳＡＴ局はインバウンド信号の送信に使用する搬送波
を発生するために、高安定な周波数発振器を持つが、当
然のことながら全ての周波数が全く同一ではなく、各Ｖ
ＳＡＴ局間に周波数偏差が存在する。ＨＵＢ局の復調器
はこの局間偏差を含んだバースト状のインバウンド信号
の復調を行わなければならないが、この局間偏差が大き
過ぎると復調器での搬送波再生のための弓込み時間が長
くなったり、極端な場合引き込みできなくなって復調不
可能となってしまうので、ＶＳＡＴ局は搬送波発生用周
波数発振器として非常に高安定のものを使用し、各ＶＳ
ＡＴ局間の周波数偏差をできる限り小さくしている。

また、高安定の周波数発振器でも、局間偏差を零にする
ことはできないため、バースト状のインバウンド信号に
、第３図に示すような搬送波再生用信号を送信すべきデ
ータの前に設け、この部分で搬送波の引き込みを完了さ
せるようにする。搬送波再生用信号は、引き込みし易い
“１　”の連続か、“０゛°の連続パターンが用いられ
ることが多い。この長さは、各ＶＳＡＴ局に許容される
局間偏差に対応し、許容局間偏差を大きくする程長いパ
ターンが必要になり、本来伝送すべきデータ以外の部分
、即ちオーバヘットが増加し、回線の効率を低下させて
しまう。

また、インバウンド回線が全ＶＳＡＴ局で共用されるの
で、受信した信号がどこの局から送信されたものである
かを識別するため、−静的には第３図に示すように搬送
波再生用信号の後部にＶＳＡＴ局の局番が挿入される。

〔発明が解決しようとする課題〕

周波数発振器は安定度の高いもの程大型で高価になるた
め、経済性と装置の大きさを考慮すると、むやみに高安
定のものを使用することができないという問題がある。

本発明は高価な高安定周波数発振器を不要した周波数制
御方式を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の周波数制御方式は、ＨＵ　Ｂ局が参加する全て
のＶＳＡＴ局に対し、順次定期的にインバウンド信号を
送出させる手段と、受信したインバウンド信号の搬送波
の周波数偏差を検出する手段と、上記検出値を該インバ
ウンド信号を送出したＶＳＡＴ局へ返送する手段と、Ｖ
ＳＡＴ局が前記検出値を受信して送信搬送波の周波数を
補正する手段とを有している。

この周波数の補正には搬送波送信用周波数発振器の周波
数を補正しており、この周波数発振器は周波数固定式の
ものではなく、例えば電圧制御水晶発振器（Ｖ　ＣＸ　
Ｏ；　Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　Ｘ’　
Ｌａ１Ｏｓｃ　ｉ　Ｉ　ｌａ　ｔｏｒ　）のように周波
数可変式のものを用いる。

〔作用］ この制御方式では、ＨＵＢ局は参加する全てのＶＳＡＴ
局に対して、−局づつ順次インバウンド信号を送出する
ように、アウトバウンド回線を使って放送モードで指示
する。指示を受けたＶＳＡＴ局はインバウンド信号を送
出する。）１０８局はインバウンド信号を復調する際、
再生した搬送波から周波数偏差（Δ［）を測定する。こ
れをアウトバウンド回線によりＶＳＡＴ局へ局番ととも
に放送する。ＶＳＡＴ局では受信したアウトバウンド信
号の中から自局向けのデータを抽出し、その中のΔｆ情
報をもとに、搬送波送信用周波数発振器の周波数を調整
する。、ｔ（ＵＢ局からの制御はクローズド・ループな
ので、精度良く制御することができる。

〔実施例］ 次に、本発明を図面を参照して説明する。

第１図及び第２図は本発明の一実施例を示しており、こ
こではスロット・アロハ方式を用いた例を示している。

第２図（ａ）及び（ｂ）は、それぞれＨｔＪＢ局でのア
ウトバウンドおよびインバウンド信号のフレームフォー
マット例である。ＨＵ　Ｂ局はアウトバウンド信号を送
信するとき、その中にユニークワードと呼ばれる自己相
関の強いパターンを、定のフレーム周期で挿入する。Ｖ
　Ｓ　Ａ　Ｔ局では、このユニークワードを検出し、フ
レーム同期を確立する。各ＶＳＡＴ局は各々異なる固定
遅延時間を確立したフレームタイミングに加えて送信の
フレームタイミングを発生させる。送信のフレームタイ
ミングは一般に長すぎるので、数個のスロットに分割さ
れ、ＶＳＡＴ局の送信はこの１スロツトを単位にして行
われる。各周毎に異なる固定遅延時間は、そのタイミン
グでバースト信号を送信したとき、衛星トランスポンダ
上で、すなわらＨ［Ｊ　Ｂ局の受信においてフレームお
よびスロットタイミングが一致するよう、各ＶＳＡＴ局
毎に設定される値である。

アウトバウンドおよびインバウンドの１フレームの長さ
は同一である。一般に、１フレーム長は衛星までの往復
の伝搬遅延時間より長く設定する。

または、１フレーム長は短（し、数フレームからなるマ
ルチフレーム構成とし、ｌマルチフレームを長く設定し
てもよいが、その場合ＶＳＡＴ局への指示としては、後
述するスロット番号の他に、フレーム番号も必要になる
。

第２図のように、ＨＵＢ局は周波数制御を実施するため
、次のフレームでインバウンド信号を送出させたいＶＳ
ＡＴ局の局番と送出させるスロット番号からなる送信指
示を変調器に送り、アウトバウンド信号を用い、あるフ
レームで送信する。

また、それと同時に全局に対しスロット使用情報として
、次のフレームで周波数制御に使用するスロット番号を
連絡し、指定局以外のＶＳＡＴ局がそのスロットを使用
しないようにする。このことにより、インバウンドのバ
ースト信号の衝突を避け、周波数制御をスムースに実施
することができる。タイミング制御回路は、送信フレー
ムの実時間のタイミングを発生し、変調器に送る。

ＶＳＡＴ局をアウトバウンド信号を受信すると、タイミ
ング制御回路でユニークワードを検出して受信フレーム
同期を確立し、固定遅延を加えて送信フレームタイミン
グを発生する。発生するタイミングは変調器に送られ実
時間のタイミングとして使用される。同期が確立すると
、アウトバウンド信号の中に含まれるインバウンド信号
送出指示を、ＶＳＡＴ局番を基に検出し、送出すべきス
ロット番号、あるいはスロット番号とフレーム番号を知
る。また、全局向けのスロット使用情報から自局が指定
局でない場合は、そのスロットを使用しないよう変調器
に指示する。ＶＳＡＴ局での送信は、例えば受信したフ
レームに対し必ず次のフレーム、あるいは次のフレーム
に行うように取り決めておく。

以上のシーケンスにより周波数制御は実施されるが、具
体的なハードウェアは次のようになる。

第１図（ａ）はＨＵＢ局のブロック図、第１図（ｂ）は
ＶＳＡＴ局のブロック図である。

先ず、ＨＵ　Ｂ局では参加する全ＶＳＡＴ局の局番情報
が周波数制御部ｌに登録される。周波数制御部１は、例
えば局番の若い順に前記ＶＳＡＴ局に対してインバウン
ド信号の送信を指示して行く。

このとき、送信するスロット番号も一緒に指示するのは
上述の通りである。この指示信号は変調器２に送られ、
タイミング制御回路４からのタイミング信号によってア
ウトバウンド信号として全ＶＳＡＴ局に放送される。同
時に全ＶＳＡＴ局に対し全局指定専用局番を使用し、ス
ロット使用情報も送信する。

ＶＳＡＴ局では、復調器５で復調されたアウトバウンド
データの中から、自局の局番と一致するインバウンド信
号送信指示を検出すると、次のフレームの指定されたス
ロット番号のタイミングでインバウンド信号を送信する
ように、変調器６に指示し、変調器６はタイミング制御
回路７からのタイミング信号を入力し、そのタイミング
が来るとインバウンド信号の送信を行う。また、全局指
定専用局番と一致するスロット使用情報を検出すると、
そのスロットを使って他のデータ等の送信は行わず、送
信する必要ある場合はスロットをずらす等して送信を行
う。

次に、ｌ（Ｕ　Ｂ局では、ＶＳＡＴ局から折り返して入
力されるインバウンド信号が復調器３で復調されると、
そのとき再生される搬送波の周波数ずれ（Δｆ）を測定
する。受信したインバウンド信号がどのＶＳＡＴ局から
送信されたものであるかは、既に判っているので、ここ
で測定したΔ「は、局番とともに変調器２へ送られ、ア
ウトバウンド信号に乗せられて出力される。

次に、ＶＳＡＴ局では、復調器５によりＨｔＪ　Ｂ局か
らのアウトバウンド信号の中の、自局向けのΔｆ情報を
受信すると、搬送波送信用周波数発振器８の発振周波数
をΔ「だけ修正する。

以上が周波数制御の１サイクルである。Ｉｆ　Ｕ　Ｂ局
では以上のループを回し続け、各Ｖ　Ｓ　Ａ　Ｔ局もこ
れに対応し、Δｆを常に零とするように修正し続ける。

このようにして、全ＶＳＡＴ局の周波数制御動作を実施
する。

〔発明の効果〕

ＶＳＡＴ局の周波数発振器を可変式とし、ＨＵＢ局から
の制御に追随する方式とすることにより、高価な高安定
周波数発振器を不要とすることができるため、装置の経
済化が計れる。Ｖ　Ｓ　Ａ　Ｔシステムは、非常に多数
の参加局により構成される場合が多いので、システム全
体としての効果は大きい また、周波数発振器の経年変化に対しても、ＨＵＢ局か
らのリモート制御で自動的に周波数ずれの修正ができる
ため、長期間のＶＳＡＴ局の無人化運転が可能となる。

更に、周波数制御のために衛星回線のごく一部を使用す
るが、あらたに別個の衛星回線を必要としないので、衛
星トランスポンダの帯域を有効に利用できる。

また、各ＶＳＡＴ局の送信周波数が同期するため、イン
バウンド信号の搬送波再生用信号の長さを短くできるの
で、回線の利用効率を上げることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明によるＨＵＢ局のブロック図、第
１図（ｂ）はＶＳＡＴ局のブロック図、第２図（ａ）は
ＨＵＢ局でのアウトバウンド信号のフレームフォーマッ
ト図、第２図（ｂ）はＨＵＢ局でのインバウンド信号の
フォーマント図、第３図はインバウンド信号のバースト
フォーマット図である。 １・・・周波数制御部、２・・・変調器、３・・・復調
器、４・・・タイミング制御回路、５・・・復調器、６
・・・変調器、７・・・タイミング制御回路、８・・・
可変周波数発振器。 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、中心局と多数の超小型地球局から構成され、超小型
   地球局から中心局に対しバースト状に送信されるインバ
   ウンド信号のための衛星回線が参加する全ての超小型地
   球局で共有され、これに対し中心局から超小型地球局へ
   のアウトバウンド信号が別個の衛星回線により放送モー
   ドで連続的に送信される超小型衛星通信システムにおい
   て、中心局が参加する全ての超小型地球局に対し、順次
   定期的にインバウンド信号を送出させる手段と、受信し
   たインバウンド信号の搬送波の周波数偏差を検出する手
   段と、上記検出値を該インバウンド信号を送出した超小
   型地球局へ返送する手段と、超小型地球局が前記検出値
   を受信して送信搬送波の周波数を補正する手段とを有す
   ることを特徴とする超小型衛星通信システムの周波数制
   御方式。