JPH04207530A - 衛星通信システムおよび周波数追尾ループ - 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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は、衛星通信二ステムおよび周波数追Ｉｊ、　Ｉ
ｔ、−−ブに関するものである。

（従来の技術） 近年、移動通信の７５鼓か急激に増加（７ている。

特に、陸上移動通信の市場増大は目覚ましく、新たな、
より便利で有効な移動通信手段か求められている。また
、現状では限られた周波数資源か使い尽くされる恐れか
あり、その観点からも新たな移動通（２システムか待ち
望まれている。

ところで、従来の陸上移動通信は種種の問題を有してい
た。その一つとして、広いサービスｐＪ′ｉ域をカバー
できないという問題である。

すなわち、従来の陸上移動通信は僻地や山間地（こおい
ては用いる二と力・できなかつｔ二。これは、従来のシ
ステムかセル方式を用いているために、通信インフラス
トラフチャーの建設に美大な費用を要するためである。

例えば、人口密度の低い所でサービスを行っても、その
インフラストラクチド−の建設費を償却することかでき
すに、経済的に成り立たない。さらに、セル方式移動通
信用基地極を設置できる所のみかサービス対象となるた
め、海上や、荒野はサービス対象外であった。

一方、地球上、極地を除いてどこでも通信を行える方式
として、衛星移動通信か実用化されつつある。その一つ
にイシマルサットシステムかあり、チリ沖と南北極海域
を除く地球上すべての海域と一部僻地で通信を行うこと
かできる。

しかしながら、このインマルサットシステムでは、地球
から３６０００　ｋｍ離れた所にある静止衛星を用いて
通信を行うために、相当大きな送信電力を要し、さらに
ベラホラあるいはカセグレンといった指向性か鋭く、大
重量て、制御が極めて困難なア〉テナを用いなくてはな
らないという問題を有していた。

例えば、現在用いられているインマルサット、スタンダ
ードＡシステムでは、直径１．２　ｍ程度のベラホラア
ンテナを用い、さらに、ジャイロを用いて、移動体の揺
れや動きを補正して常に一定方向をアンテナが向くよう
に作られていた。したかって、移動体すべての重量は１
も近くあった。さらに、送信パワーは数十Ｗは必要とし
たため、相当大きな増幅器を用いる必要かあり、消費電
力はｋＷオーダーにまでなり、低消費電力、超小型化を
目指す移動通信の本質を満たしていなかった。したかっ
て、船舶通信等に用いられるにすぎなかった。

これらの問題点を解決する他の方式として、複数の低軌
道衛星を介した移動通信システムか考えられる。これは
、軌道高度数百〜数千ｍの複数の低軌道周回衛星を打ち
上げ、移動体と通信可能ないずれかの衛星を選択しつつ
通信を行うものである。この場合、世界中いずれの地域
でも均一なサービスを行えるほか、低消費電力で通信を
行え、極めて指向性のＲ好１．４’７　＞テナを用いな
い小型の受信器を用いた移動通１ｉを実現できる。

しかしながら、このような周回衛星を介した通信システ
ムでは以下のような問題点かあり、現在の技術では実現
か困難であり、これらの問題点の解決が切に望まれてい
た。

■ドツプラーシフトによる周波数オフセットか大きい。

衛星は秒速８ｋｍ以上で移動するために、大きなドツプ
ラーシフトを生ずる。例えば、Ｌバンドを用、たトー合
、ドツプラーシフトによる周波数オフセットは４０ｋＨ
ｚをゆうに越えてしまうものと予測される。特に、周波
数オフセットがその伝送特性を大きく劣化させてしまう
ようなディジタル通信方式では、この周波数オフセット
の除去か最大の問題点である。特に、高度６００ｂの軌
道を衛星が通過することを考えると、高々　５分程度の
間に周波数オフセットは＋または一４０ｋｔ（ｚから、
それぞれ−または＋４０ｋＨｚへと大きく変動する。こ
れらの周波数オフセットを有効に除去する技術はなによ
りもまして必要であるにもかかわらず、これまで考えら
れていなかった。

■衛星切り替え。

一つの周回衛星と通信を続けられる期間は高度６００　
ｋｍを想定した場合、高々、２〜５分である。

したがって、回線を開いてから閉しるまでに何回か、通
信をする周回衛星を切り替える必要がある。

これは、前述した周波数オフセットの存在下でなされな
ければならない。このための技術は未た未検討である。

■シャドウィング対策。

周回衛星への仰角が低角度である場合、樹木や山岳、建
築物でのシャドウィングが問題となる。

これらにいかに対処するかはほとんど検討されておらず
、大きな問題点となっている。

■伝送遅延。

周回衛星を介した通信では、中継衛星（ＤＲＴＳ）を介
する場合か多い。一般に、中継衛星は静止軌道にあるた
め、伝送遅延か太きく　　（３００ｍ５ｅｃ　）、様々
な制御等を行うのに大きな問題点である。

■アンテナ指向性。

周回衛星は天球のとの位置にいるかは場所と位置に依存
するか、との方向に見えても通信ができ、なおかっ、場
合によっては、さらにアンテナケインを稼かなくてはな
らない。このようなアンテナ、または複数のアンテナの
組み合わせをいかに実現するかは未解決の問題点である
。

以上のように、低軌道周回衛星を用いた移動通信は様々
な利点があるにもかかわらず、多くの解決しなくてはな
らない問題点を含んでいた。

（発明か解決しようとする課題） このように従来のシステムは上述したような数々の問題
点ををする。

本発明は、この中の■ドツプラーシフトによる周波数オ
フセントか大きい■衛星の切り替えが困難であるという
２つの欠点を鑑みてなされたもので、その目的とすると
ころは、ドツプラーシフトによる周波数オフセットを除
去し、また衛星の切り替えを簡単に行える衛星通信シス
テムを提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記［］的を達成するために本発明は、周回衛星と地上
を移動する移動体との間で通信を行う衛星通信システム
において、前記周回衛星と前記移動体との間の周波数オ
フセットｊｌを推定する周波数オフセット推定手段と、
前記周回衛星と前記移動体との間の通信信号に対して前
記推定された周波数オフセット量の補正を与える周波数
オフセット補正手段と、を具備する衛星通信システムで
ある。

また、複数の周回衛星の中の一つの周回衛星と地上を移
動する移動体との間で通信を行う衛星通信システムにお
いて、前記複数の周回衛星の位置をそれぞれ算出する衛
星位置算出手段と、前記移動体の位置を算出する位置同
定手段と、前記衛星位置算出手段と前記位置同定手段の
出力信号から前記複数の周回衛星と前記移動体の相対位
置を検出する相対位置検出手段と、検出された相対位置
により前記複数の周回衛星のうち最適な周回衛星を選択
する手段と、を具備する衛星通信システムである。

（作用） 本発明では、周回衛星と移動体との間の周波数オフセン
ト量を推定し、周回衛星と移動体の間の通信信号に対し
て推定された周波数オフセット量の補正を与えるので、
ドツプラーシフトによる周波数オフセットの影響を除去
できる。

また、周回衛星と移動体との相対位置を検出し、検出さ
れた相対位置により最適な衛星を選択する。

（実施例） 以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明する
。

第２図は、本発明の衛星通信システムの概略構成を示す
ものである。

符号１は地球、符号３は移動体、符号５は静止衛星を表
わし、地球１の回りに複数の周回衛星７−１，７−２・
・か周回しており、移動体３と周回衛星７との間で通信
か行われる。

第１図は、第１の発明の原理構成を示すブロック図であ
る。

周波数オフセット推定装置１１は、周回衛星７と移動体
３との間の周波数オフセット量を推定する。

周波数オフセント補正装置１３は、周回衛星７から送ら
れアンテナって受信される信号に対して、周波数オフセ
ット推定装置１１て推定された周波数オフセット量の補
正を与える。

第３図は、第１の発明の具体例を示すものである。

同図に示されるように移動体３は、アンテナ９、局部発
振器１５、乗算器１７、フィルタ１つ、周波数オフセッ
ト推定装置］１、周波数オフセット補正装置１３、復調
回路２１を有する。

アンテナ９で受信された信号は、局部発振器１５および
乗算器］７により所定の周波数を変換される。

周波数オフセット推定装置１１は、周回衛星７と移動体
３との間の周波数オフセット量を推定する。

周波数オフセット補正装置１３は、所定の周波数に変換
された受信信号に対して周波数オフセット推定装置１１
で推定される周波数オフセット量の補正を行い、周波数
オフセントを除去する。

復調回路２１は、周波数オフセットの除去された信号を
復調する。

第４図は周波数オフセット推定装置１１の構成を示すも
ので、周波数オフセット推定装置１１は、タイマ２３、
衛星動作計算回路２５、位置同定回路２７、相対速度推
定回路２つ、周波数オフセット算出回路３１からなる。

タイマ２３は、現在時刻を出力する。

衛星動作計算回路２５は、衛星の現在の位置、動作方向
、速度等を計算する。

位置同定回路２７は、移動体３の位置を同定する。

相対速度推定回路２９は、周回衛星７の動作情報と移動
体３の位置情報により、移動体３と周回衛星７の相対速
度を算出する。

周波数オフセット算出回路３１は、算出された相対速度
からドップラーンフトによるどの程度の周波数オフセッ
トか存在しているかを推定する。

このように本実施例では、周回衛星７から受信された信
号の周波数オフセットを除去することかできる。

第５図は、他の実施例を示すもので、本実施例の場合、
移動体３側に周波数オフセット推定装置１１を設け、周
回衛星７側に周波数オフセット補正装置１３を設ける。

周波数オフセット推定装置１１により、移動体３と周回
衛星７の間の周波数オフセット量が推定され、移動体３
からこの周波数オフセット量か周回衛星７に送られる。

そして周回衛星７の周波数オフセット補正装置１３によ
り、移動体３に送られる信号に対して周波数オフセット
が補正される。

第６図は、他の実施例を示すもので、本実施例では移動
体３が相対速度推定装置３３を有し、周回衛星７か周波
数オフセット補正装置１３ａを有する。

移動体３の相対速度推定装置３３は、周回衛星７と移動
体３の相対速度を推定するものである。

第７図は相対速度推定装置３３の構成を示すもので、相
対速度推定装置３３は、タイマ２３ａ、衛星動作計算回
路２５ａ１位置同定回路２７ａ、相対速度推定回路２９
ａからなり、各要素は第４図に示す構成要素と同一の機
能を有する。

相対速度推定装置３３は、相対速度を推定し、この相対
速度を周回衛星７に送る。

周回衛星７側の周波数オフセット補正装置１３ａは、移
動体３から送られてくる相対速度から周波数オフセット
を算出し、この算出した周波数オフセットに応じて移動
体に送信すべき信号に周波数オフセットの補正を行う。

第８図は、他の実施例を示すもので、本実施例では、第
１図に示す周波数オフセット推定装置１１か仰角検出回
路３５、方位検出回路３７、周波数オフセット算出回路
３９から構成される装仰角検出回路３５は、周回衛星７
の仰角を算出する。

方位検出回路３７は、移動体３に対する周回衛星７の相
対的進行方向を検出するもので、アンテナ９のアジマス
角の時間微分値または時間差分値を算出する。

周波数オフセット算出回路３つは、検出された周回衛星
７の仰角と周回衛星７の相対的進行方向から周波数オフ
セット量を算出する。

次に、第８図に示す実施例の動作を第９図に基づいて説
明する。

第９図は、移動体３から見た周回衛星７の軌道および軌
道上のある一点における周回衛星の仰角と周波数オフセ
ットの対応関係を示すものである。

ここで、周回衛星７が衛星軌道上のＡ、Ａ’、Ｂ、Ｂ’
で通信を行っている場合の仰角をそれぞれθ６、θ９・
、θ８、θ８・とする。

ドツプラーシフトによる周波数オフセットは、周回衛星
７がＡ−Ａ’−Ｂ−Ｂ’　と移動するに従って、第９図
下段のように変化する。軌道上のＡ、Ａ’　、Ｂ、Ｂ’
　における周波数オフセットの値はそれぞれ△ｆＡ１△
ｆＡ、△ｆＢ１△ｆＢである。

このように、軌道上の各地点において、仰角と周波数オ
フセットは一対一に対応じている。

なお、第１０図に示すように、この周波数オフセットは
、移動体３に対する周回衛星７の相対的進行方向によっ
ても変化する。第１０図は、３つの異なる相対的進行方
向をとる場合の周波数オフセットと時間との関係を示し
たものである。

曲線４１−１．４１−２．４１−３は、それぞれ最大仰
角か９０度、６０度、３０度となる場合の周波数オフセ
ットと時間との関係を示す。

第１１図は、仰角と周波数オフセットとの関係を示すグ
ラフである。同図に示されるように、周波数オフセット
は仰角の２価関数となるか、この２値のうちのどちらで
あるかは仰角の時間微分または時間差分を一度測定すれ
ば一意に決定される。

本実施例では、方位検出回路３７により周回衛星７の相
対的進行方向が検出され、例えば第１１図に示す３つの
曲線のうちいずれかが選択される。

さらに、仰角検出回路３５か周回衛星７の仰角を検出す
る。周波数オフセット算出回路３９は、第１１図に示す
グラフの値をテーブルに記憶しており、検出された仰角
に対する周波数オフセットを一意に定める。

なお、衛星軌道を求めるために、一定時間間隔で２回仰
角とアジマスを測定して得られる４値をもとに、周波数
オフセットの初期値（第１１図の２価関数のうちの一方
）を求め、それに基づいて以後、仰角のみの測定から周
波数オフセットを測定することもできる。さらに、前述
したように、２回の仰角およびアジマスの測定結果から
得られる相対軌道推定値により、周波数オフセットを類
推し一以後、それをもとに補正することもできる。

（以下余白） 第１２図は、アンテナ９の一例を示すもので、同図に示
されるように移動体３に指向性を有する４本のアンテナ
を搭載し、仰角検出回路３５はどのアンテナから最大の
パワーか出るかを測定することによって、周回衛星７の
仰角を検出する。

また、フェーズドアレイアンテナを電気的に操作して、
仰角を検出することもてきる。

第１３図は、他の実施例を示すもので、本実施例では、
周波数オフセット推定装置１１が、仰角アジマス微分値
算出回路４３、周波数オフセット推定回路４５、発振器
４７からなる。なお、符号４９は周波数オフセット補正
装置１３としての乗算器４９である。

本実施例では、周回衛星７の軌道が予め推定でき、軌道
推定値から周波数オフセットを類推するものである。

仰角アジマス微分値算出回路４３は、周回衛星７の仰角
とアジマス角の時間微分値とを算出する。

周波数オフセット推定回路４５は、まず、この仰角とア
ジマス角の時間微分値をもとに、衛星の推定される軌道
を算出する。

いま、軌道推定値か第１０図の最大仰角６０度の軌道で
あったとする。また、仰角時間微分値により周回衛星の
位置か第１１図のＡ点の位置であったと求められる。こ
の結果、周波数オフセット推定回路４５は、第１０図に
よって周波数オフセントを△ｆＡとして算出する。

発振器４７は、この周波数オフセクトに応じて発振する
ので、乗算器４つの出力信号は、ドツプラーシフトによ
る周波数オフセットが除去された信号となる。

第１４図は、他の実施例を示すもので、本実施例は、周
回衛星の仰角から予測した周波数オフセットをＡＦＣ装
置付周波数変換部を用いて、受信波の周波数オフセット
を制御するものである。

同図に示されるように、この装置は、アンテナ９、仰角
アジマス微分値算出回路５１、周波数オフセット推定回
路５３、ＡＦＣ付周波周波数変換部５５調回路２１から
なる。

ＡＦＣ付周波周波数変換部５５乗算器５７、周波数オフ
セット検出回路５９、加算器６１、発振器６３からなる
。

仰角アジマス微分値算出回路５１、周波数オフセット推
定回路５３は、第１３図に示すものと同様の機能を有す
る。

ＡＦＣ付周波周波数変換部５５周波数オフセット推定回
路５３から出力される周波数オフセットの残差成分を補
正する。

第１５図は、第１４図に示す回路の周波数オフセットを
示すものである。

従来のＡＦＣにおいては、ループ初期値が「０」からの
追従であったため、同期に長時間を要し、また、周波数
オフセットの時間変動量か大きい場合には、同期速度か
追い付かないという難点があったが、第１４図に示す装
置では、同期が短時間で行われ、周波数オフセットの時
間変動量が大きい場合でも、同期を速やかに行なうこと
かできる。

なお、周回衛星７の仰角の大小により、ドツプラーシフ
トによる周波数オフセット制御の時間間隔を変化させる
と、より効率的である。

第１６図に仰角に対する制御時間間隔の一例を示す。同
図に示されるように、仰角か小さい場合には、ドツプラ
ーシフトの時間変動か少ないので、周波数オフセット制
御の時間間隔を長くし、仰角か大きい場合には、ドツプ
ラーシフトの時間変動か大きく、頻繁に周波数オフセッ
ト制御を行なう必要かあるので、時間間隔を短くする。

このように、ドツプラーシフトの一次導関数の逆数をも
って制御間隔を決めることができる。すなわち、ドツプ
ラーシフトの時間変動を検出すれば、ドツプラーシフト
による周波数オフセットのタイミングを制御することが
できるので、より効率の高い同期が可能となる。

第１７図は、本発明の周波数追尾ループを有するＡＦＣ
の構成を示すブロック図である。

同図に示されるように、本装置は、アンテナ９、仰角検
出回路６５、乗算器６７、周波数オフセット検出回路６
９、ループフィルタ７１、ＶＣ０７３、復調回路７５か
らなる。

仰角検出回路６５は、周回衛星７の仰角を検出し、この
仰角に応じてループフィルタ７１のゲインを変更する。

乗算器６７は、ＶＣ０７３の出力を受信信号に乗積し、
受信信号の周波数変換を行なう。

周波数オフセット検出回路６つは、周回衛星７と移動体
３との周波数オフセットを検出する。

ループフィルタ７１は、検出された周波数オフセットに
応じてＶＣ０７３を制御する。

第１８図は、ループフィルタ７１の具体的な構成を示す
もので、同図に示すようにループフィルタ７１は、二次
のループフィルタである。ループフィルタを二次構成と
することにより、周波数オフセットが線形に変動する場
合においても、定常周波数オフセットか生しないように
しながら、ループを制御することができる。

さらに、ループ係数α、βをαテ２（β）１″となるよ
うにしながら、係数の大きさを変更させると、ループを
最適制御特性としたままドツプラーシフトに追従させる
ことができる。

次に、本実施例の動作を第１９図を用いて説明する。

周回衛星７は、約５分間で地平線から他方の地平線へと
移動する。すなわち、周回衛星７の仰角は０度から最大
９０度を経て１８０度へと変化する。

第１９図は、この場合の周回衛星７から到来する信号の
キャリア周波数のずれを示したものである。

トンブラーシフトの影響によって、周波数オフセットは
＋αｋＨｚから−ａｋＨｚへと変動するか、その変動は
仰角が９０度付近になったときに最も急激であり、また
仰角が小さい場合には変動は小さい。

一方、仰角か小さい時は、周回衛星７と移動体３との距
離か大きいので、受信パワーは弱く、Ｓ／Ｎか低い。こ
れに対し、仰角が大きいときは、周回衛星７と移動体と
の距離は小さく、受信パワーか太きくＳ／Ｎか大きくな
る。

第】７図に示すようなＡＦＣは、第１９図に示すような
大きな周波数オフセット変動に対応する必要があり、ま
た、低仰角時の低Ｓ／Ｎに対応する必要かある。

二のため、周回衛星の仰角か小さいときループ係数を小
さくして、耐雑音性を満たしつつトンブラーシフトに追
従できる。

また、仰角が大きいときには、Ｓ／Ｎか良好であるので
、ループゲインを大きくとり、耐雑音性をそれほど考慮
せずループのトンブラーシフトへの追従特性を高めるこ
とかできる。

第２０図は、他の実施例にかかるＡＦＣを示すもので、
本実′絶倒ては、第１７図に示すＡＦＣに対して発振器
７７および乗算器７つを加えたものである。

発振器７７および乗算器７９により、受信信号をＩＦ倍
信号たはベースバンド信号に変換して、乗算器６７に人
力させる。

第２１図は、本発明の位相追尾ループをＰＬＬあるいは
、周波数検波回路に応用した装置の回路構成図である。

同図に示されるように、本装置は、アンテナ９、仰角検
出回路６５、乗算器６７、ループフィルタ７１ａ、ＶＣ
０７３、位相誤差検出回路８１、判定回路８３からなる
。

第２２図は、ループフィルタ７１ａの構成を示すもので
、ループフィルタ７１ａは、三次の構成を有する。

本実施例においても、ループフィルタ７１のゲインを第
１７図に示すＡＦＣと同様に、衛星の仰角に応じて変更
することにより、良好な追従特性を得ることかできる。

なお、ループフィルタ７１ａを三次構成としたことによ
り、周波数オフセットが変動している場合、定常位相誤
差を極力抑えた状態で制御する二とかできる。

ただし、三次以上の高次ループでは、ループが不安定に
なる可能性があるので、ループの安定領域内で動作させ
る必要がある。

なお、三次ループの安定領域については、Ａ、Ｊ。

Ｖｉｔｅｒｂｉ著Ｐｒ１ｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　Ｃｏｈｅ
ｒｅｎｔ　ＣｏＩＩｍｕｎｉｃａｔｉ。

ｎｓに詳しく述べられている。

第２３図は、第１７図および第２０図、第２１図に示す
実施例のアンテナの構成を示すものである。

第２３図に示すアンテナ９は、フェーズドアレイアンテ
ナで、符号８４は移相器を示す。仰角検出回路６５は電
子的に指向性パターンを変化させ、いかなる仰角の時に
最大パワーか受信されるかを検出することにより、衛星
の仰角を検出する。

第２４図は、他の仰角検出回路を示すものであり、第１
７図に示すＡＦＣに応用したものである。

本実施例では、エレベーンヨン方向に指向性の異なる複
数のアンテナを設け、スイフチ８５により最大パワーで
受信できるアンテナを選択しつつ、受信するエレベーシ
ョン指向性アンテナのダイバーンチーを行なう。ここで
、とのエレベーンヨンに指向性を持つアンテナから最大
パワーが得られるか否かで仰角を測定する。

第２５図は、移動体３内の接続衛星切替装置の構成を示
すブロック図である。

この接続衛星切替装置は、タイマ１０１、メモリ１０３
、位置同定装置１０５、相対位置検出回路１０７、最適
接続衛星選択装置１０９を有する。

タイマ１０］は、現在時刻を出力する。

メモリ１０３は、時刻に対応じて衛星の位置および進行
方向か記憶されており、タイマ１０１から現在時刻が人
力されると、現在時刻に対応する各衛星の位置と進行方
向を出力する。

位置同定装置１０５は、移動体３が地球上のどの位置に
あるかを出力する。この位置同定装置１０５としては、
ＧＰＳまたはジャイロ等がある。

相対位置検出装置１０７は、メモリ１０３と位置同定装
置１０５の出力から、移動体３と各周回衛星７−１．７
−２、・・の相対的な位置を検出し、移動体３から見て
各周回衛星がどの位置にあるかを出力する。最適接続衛
星選択装置１０９は、複数の周回衛星７−１．７−２、
・・・のうちとの周回衛星に接続するのか最適かを出力
する。

すなわち最適接続衛星選択装置１０９は、どの周回衛星
７−１との間に通信回線を開いたら最適かを判定する。

この場合、移動体３側で次に通信を行いたい衛星の番号
、もしくは、との衛星と回線を開いたらよりよいかの順
位、または、各々の衛星とどのくらいの確率をもって回
線を開きたいかを現在通話中の衛星に送信することで確
実に衛星の切り替えを行うことかできる。

また、周回衛星７−１．７−２、・・の位置と移動体３
の位置を同定することによって、周回衛星７−１．７−
２、・・・と移動体３の相対的な動きを予測することか
可能となり、周回衛星７−１．７−２、・・・が移動体
３に向かってどの程度の速度で移動しているかが計算さ
れ、ドツプラーシフトおよび周波数オフセットの値か求
まり、補正が行われる。　初期接続時には、最適衛星の
情報は通信可能な全周回衛星７−１、・・もしくは選択
した最適の周回衛星７−ｉに向けて送信され、切替時に
は現在通信中の衛星に向けて送信される。

最適周回衛星７−ｉでは、接続切替要求があると、空き
チャネルがあれば、そのチャネルを割り当て、空きチャ
ネルがなく最適周回衛星７−ｉとの接続が困難な場合に
は、その情報を移動体３に知らせる。この時、移動体３
の最適接続衛星選択装置１０９は、次に接続すべき周回
衛星を選択し、この周回衛星に向けて送信を行なう。

このように、本実施例では、最適衛星のチャネルに空き
かない場合、次に良い条件の周回衛星を衛星局側で選択
でき、移動体３側は選択衛星の情報を度々送信する必要
がなくなる。

なお、衛星選択装置１０９は、最適衛星だけではなく、
通信可能な周回衛星に移動体３との接続に適している順
に序列をつけて送信したり、あるいは各周回衛星が移動
体３と回線を開いた場合に、どの程度の通信品質で通信
を行なえるか、どの程度の時間その回線が通信可能かと
いう指標の数値を送信する。

第２６図は、接続衛星切替装置の他の構成を示すブロッ
ク図である。

本実施例では、第２５図に示す接続衛星切替装置のメモ
リ１０３に代えて衛星位置検出装置１１１を設けている
。

第２７図は、この衛星位置検出装置の構成を示し、この
衛星位置検出装置１１１は、初期値メモリ１１３および
演算部１１５からなる。

初期値メモリ１１３は、ある時刻における周回衛星の位
置を初期値として記憶している。

演算部１１５は、タイマ１０１から出力される現在時刻
における周回衛星の位置を軌道計算により計算する。

ここで、周回衛星の軌道その他が移動体３の製造時に予
想され、衛星位置検出装置１１１の中に記憶して、ある
衛星の位置を計算するために用いる値と異なってしまっ
た場合には、衛星位置検出装置１１１により計算された
周回衛星の位置と実際の周回衛星の位置が異なってしま
う。

このため、周回衛星の位置が移動体３の予想する周回衛
星の位置と異なる恐れのある場合には、初期値メモリ１
１３の内容を補正するため、周回衛星から衛星位置検出
装置の中のパラメータを変更する信号を送出するか、も
しくは他の通信手段を用いてパラメータを変更するか、
もしくは衛星位置検出装置１１１の一部を変換すること
によってパラメータを変更する。

第２８図は、接続衛星切替装置の他の構成を示すブロッ
ク図である。

同図に示されるように、この接続衛星切替装置は、周波
数測定器１１７、メモリ１１９、周波数オフセット検出
回路１２１、衛星選択回路１２３からなる。

周波数測定器１１７は、各周回衛星７−１、・・・から
送られる信号の周波数を測定する。

メモリ１１９は、各周回衛星７−１、・・・か送信する
周波数を記憶している。

周波数オフセット検出回路１２１は、メモリ１〕９に記
憶されている周波数と周波数測定器１１７から出力され
る周波数オフセットを有する信号の周波数を比較して、
周波数オフセットを検出する。

衛星選択回路１２３は、検出された周波数オフセットが
正の方向に最も大きい周回衛星を選択してこれと通信す
る。

次に、本実施例の動作を説明する。

いま、第２９図に示すように、４つの周回衛星７−１．
７−２．７−３．７−４か通信可能であるとする。移動
体３は初期接続で、周回衛星７−４と回線を開いたとす
ると、周回衛星７−４は、短時間のうちに通信不可能な
領域に達してしまい、周回衛星の切替が必要となる。

第２９図に示す場合、周回衛星７−１と回線を開いた場
合、最も長く一つの周回衛星に対して回線を開いた状態
を保持てきる。

第３０図は、移動体３から見た周回衛星７−１の相対位
置と周波数オフセットの関係を示したものである。

周波数オフセットは、ドツプラーシフトによるものが支
配的であるので、各周回衛星が同じ速度で移動している
とすると、移動体３から見て直線的に移動体３に向かっ
てくる周回衛星７−１が正の最も大きな周波数オフセッ
トを有する。

周波数オフセットが正の最も大きな周回衛星７−１は、
前述した回線を最も長く保持てきるものである。

したがって、衛星選択回路１２３が周波数オフセットが
正で最も大きい周回衛星７−１を選択することにより、
頻繁に衛星の切替を行なうことが不要となる。

第３１図に示すように、通信可能な３つの周回衛星７−
５．７−６．７−７か存する場合、移動体３に対して最
も近くを通過する周回衛星７−６と回線を開くと、良好
な通信を行なうことができる。

第３２図は、各周回衛星の周波数オフセットを示すもの
である。同図に示すように、周回衛星７−６の周波数オ
フセットが正で最も大きいので、衛星選択回路１２３が
、周波数オフセットが正で最も大きい周回衛星７−６を
選択することにより、最も良好な通信を行なうことがで
きる。

第３３図は、他の実施例を示すもので、本実施例では、
第２８図のメモリ１１９に代えて復調器１２７を設ける
。

本実施例では、周回衛星側から各周回衛星か現在どのよ
うな周波数の信号を送信しているのかという情報を変調
して移動体３に送信しており、復調器１２７は、その信
号を復調して各周回衛星かどのような周波数の信号を送
信しＣいるかを知る。

本実施例では、各周回衛星が異なった周波数信号を送信
しても周波数オフセットを検出することかできる。

なお、各周回衛星にＩＤ番号を与え、各周回衛星かその
ＩＤ番号を送出し、移動体３はそのＩＤ番号を判定して
、その周回衛星の有する基準周波数をメモリ等に記憶さ
れたコードテーブルを検索して、周波数オフセットを検
出することもてきる。

また、衛星選択回路１２３は、周波数オフセットか正で
最大の周回衛星のみを選択するではなく、良好な回線を
得られる順位をつけて送信することができる。あるいは
、周回衛星を選択した場合に、どの程度の通信品質が得
られるかを送信することもできる。

〔発明の効果］ 以上詳細に説明したように本発明によれば、ドツプラー
シフトによる周波数オフセットを除去し、また衛星の切
り替えを簡単に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の原理構成を示す図、第２図は、衛星
通信システムの概略構成を示す模式図、 第３図は、移動体内の構成を示すブロック図、第４図は
、周波数オフセット推定装置１１の構成を示すブロック
図、 第５図および第６図は、他の実施例の原理を示すブロッ
ク図、 第７図は、相対速度推定装置３３の構成を示すブロック
図、 第８図は、他の実施例の構成を示すブロック図、第９図
は、時間と周波数オフセットの関係を示すグラフ、 第１０図は、時間と周波数オフセットの関係を示すグラ
フ、 第１１図は、仰角と周波数オフセントの関係を示すグラ
フ、 第１２図は、アンテナの構成を示す図、第１３図および
第１４図は、他の実施例の構成を示すブロック図、 第１５図は、第１４図に示す実施例におけるロラ間と周
波数オフセットの関係を示すグラフ、第１６図は、制御
時間間隔を示す説明図、第１７図は、位相追尾ループを
有するＡＦＣの構成を示すブロック図、 第１８図は、ループフィルタ７１の構成を示す回路図、 第１９図は、周波数オフセットと時間の関係を示すグラ
フ、 第２０図は、他の実施例にかかるＡＦＣの構成を示すブ
ロック図、 第２１図は、位相追尾ループを有するＰＬＬの構成を示
すブロック図、 第２２図は、ループフィルタ７１ａの構成を示す回路図
、 第２３図は、アンテナ９の構成を示す図、第２４図は、
仰角測定回路の具体例を示す図、第２５図、第２６図は
、接続衛星切替装置の構成を示すブロツク図、 第２７図は、衛星位置検出装置１１１の構成を示すブロ
ック図、 第２８図は、他の実施例にかかる衛星接続切替装置の構
成を示すプロリフ図、 第２９図は、周回衛嘔と移動体との関係を示す模式図、 第３０図は、周波数オフセットと衛星位置との関係を示
すグラフ、 第３１図は、移動体３と周回衛星との関係を示す模式図
、 第３２図は、距離と周波数オフセットの関係を示すグラ
フ、 第３３図は、他の実施例にかかる接続衛星切替装置の構
成を示すブロック図である。 １］・・・・・・・・周波数オフセット推定装置１３・
・・・・・・・周波数オフセット補正装置６５・・・・
・・仰角検出回路 ６７・・・・・・・・乗算器 ６つ・・・・・・・周波数オフセット検出回路７１・・
・・・・・・・ループフィルタ７３　・・・・・・・・
　Ｖ　ＣＯ ８１・・・・・・・・・位相誤差検出回路１０１・・・
・・・・・タイマ １０３・・・・・・・・メモリ １０５・・・・・・・・・位置同定装置１０７・・・・
・・・・・相対位置検出装置１０９・・・・・・・・・
最適接続衛星選択装置１１］・・・・・・・・・衛星位
置検出装置出願人　　　　　　株式会社　東芝 代理人　弁理士　　須　山　佐　− 第１図 第２図 １５図 、１，７ 第６図 第７図 第１０図 第１２図 仰向 Δｆ 第１６因 第１８図 第１９図 第ｎ図 第２０図 第ｎ図 第２４図 第２５図 第２６図 第２９　１！ｆｆ Ｊ＃ｆ星徨１ 第３１図 第３２１１ 第３３　ｙＪ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）周回衛星と地球側の移動体との間で通信を行う衛
   星通信システムにおいて、 前記周回衛星と前記移動体との間の周波数オフセット量
   を推定する周波数オフセット推定手段と、前記周回衛星
   と前記移動体との間の通信信号に対して前記推定された
   周波数オフセット量の補正を与える周波数オフセット補
   正手段と、 を具備する衛星通信システム。
2. （２）周回衛星と地球側の移動体との間で通信を行う衛
   星通信システムにおいて、 入力信号に応じて出力信号の発振周波数が制御される発
   振器と、 受信信号を前記発振器の出力信号に応じて周波数変換を
   行う周波数変換手段と、 前記周波数変換手段の出力信号から前記周回衛星と前記
   移動体との間の周波数オフセットを検出する周波数オフ
   セット検出手段と、 前記周波数オフセット検出手段の出力信号を入力し出力
   信号を前記発振器の前記入力信号として出力するループ
   フィルタと、 前記移動体から見た前記周回衛星の仰角を測定する手段
   とを具備し、 検出された仰角に応じて前記ループフィルタのゲインを
   調整する周波数追尾ループ。
3. （３）複数の周回衛星の中の一つの周回衛星と地球側の
   移動体との間で通信を行う衛星通信システムにおいて、 前記複数の周回衛星の位置をそれぞれ算出する衛星位置
   算出手段と、 前記移動体の位置を算出する位置同定手段と、前記衛星
   位置算出手段と前記位置同定手段の出力信号から前記複
   数の周回衛星と前記移動体の相対位置を検出する相対位
   置検出手段と、 検出された相対位置により前記複数の周回衛星のうち最
   適な周回衛星を選択する手段と、 を具備する衛星通信システム。
4. （４）複数の周回衛星の中の一つの周回衛星と地球側の
   移動体の間で通信を行う衛星通信システムにおいて、 複数の周回衛星からそれぞれ受信される信号の周波数オ
   フセットを検出する手段と、 検出された周波数オフセットが正の方向に最も大きい周
   回衛星を選択する選択手段と、 を具備する衛星通信システム。