JPH0473902B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は地球局送信電力制御方式に関し、特に
衛星通信システムにおけるアツプリンクの降雨減
衰を補償する地球局送信電力制御方式に関する。

〔従来の技術〕

準ミリ波帯など、降雨によく伝搬路の減衰が非
常に大きい、高い周波数を用いる衛星通信システ
ムでは、アツプリンクの降雨減衰を地球局の送信
電力制御によつて補償する送信電力制御が必要と
なる。

第３図は、従来のかかる地球局送信電力制御方
式の第１の例を示すプロツク図である。

第３図に示す従来例は、可変利得増幅器３と、
アツプコンバータ４と、電力増幅器５と、アンテ
ナ６と、低雑音増幅器７と、ハイブリツト８と、
ダウンコンバータ９，１０と、ビーコン信号受信
機１３と、制御信号出力回路１５とを備えて構成
されている。

相手地球局（図示せず）へ伝送するべき中間周
波数帯の通信信号I_tは、制御信号C₂で利得が制御
される可変利得増幅器３で増幅されて、通信信号
I_tcとなる。この信号は、アツプコンバータ４でア
ツプリンク周波数帯に周波数変換され、電力増幅
器５、アンテナ６を介して、宇宙局（図示せず）
へ通信信号U_tとして送信される。

相手地球局が送信し宇宙局によつて中継され
た、ダウンリンク周波数帯の通信信号D_rは、ア
ンテナ６、低雑音増幅器７、ハイブリツド８を介
してダウンコンバータ９に入力し、中間周波数帯
に周波数変換され、通信信号I_rとして外部へ出力
される。

ところで、宇宙局は、地球局のアンテナ・トラ
ツキングのため等にダウンリンク周波数帯のビー
コン信号を一定しレベルで放射している。このビ
ーコン信号は、ビーコン信号D_bとして、アンテ
ナ６、低雑音増幅器７、ハイブリツド８を介して
ダウンコンバータ１０に入力し、中間周波数帯に
周波数変換され、ビーコン信号I_bとなる。ビーコ
ン信号受信機１３は、ビーコン信号I_bの入力レベ
ル（このレベルはビーコン信号D_bの受信電界に
対応する）を示すレベル信号L_bを出力する。

アンテナ６、宇宙局間のアツプリンク周波数帯
における伝ぱん損失をA_u、ダウンリンク周波数
帯における伝ぱん損失をA_dとし、ビーコン信号
の実効放射電力をＢ、受信電界をD_bとすると、 D_b＝Ｂ／A_d ……(1) Lb＝K₁Db＝K₁Ｂ／A_d ……(2) K₁：定数 となり、L_bの変化からA_dの変化がわかる。降雨
減衰によるA_uの増加とA_dの増加との間にはアツ
プリンク、ダウンリンクの周波数によつてきまる
相関関係があるので、A_dの変化からA_uの変化が
推定できる。

制御信号出力回路１５は、L_bの変化と上記の
相関関係とからA_uの変化を推定し、A_uの増減と
同じだけ通信信号U_tの実効放射電力が増減する
ように、制御信号C₂によつて可変利得増幅器３
の利得を制御する。その結果、アツプリンクの降
雨減衰が補償され、通信信号U_tの宇宙局での受
信電界は一定に保たれる。

以上説明したように第３図に示す従来例は、ダ
ウンリンクの降雨減衰とアツプリンク、ダウンリ
ンクの降雨減衰の相関関係とからアツプリンクの
降雨減衰を推定することによつて送信電力を制御
しており、この相関関係には誤差を伴なうので、
電力制御の精度は劣る。

次に説明する第２の従来例は、アツプリンクの
降雨減衰を推定することなく送信電力制御を行つ
て精度を上げている。

第４図は、その第２の従来例を示すプロツク図
である。

第４図に示す従来例は、第２図に示す従来例に
パイロツト信号発生器１、ハイブリツド２、ハイ
ブリツド１１、パイロツト信号受信機１２を付加
し、制御信号出力回路１５を制御信号出力回路１
６で置換えて構成されている。

パイロツト信号発生器１は中間周波数帯のパイ
ロツト信号I_ptを発生する。

通信信号I_t、パイロツト信号I_ptは、ハイブリツ
ド２で合成され、可変利得増幅器３で増幅されて
通信信号I_tc、パイロツト信号I_ptcとなり、アツプ
コンバータ４でアツプリンク周波数帯に周波数変
換され、電力増幅器５、アンテナ６を介して宇宙
局へ通信信号U_t、パイロツト信号U_pとして送信
される。

パイロツト信号U_pが宇宙局を介して折返され
た信号であるパイロツト信号D_pは、通信信号D_r
と共に、アンテナ６、低雑音増幅器７、ハイブリ
ツド８を介してダウンコンバータ９に入力し、中
間周波数帯に周波数変換され、パイロツト信号
I_prとなり、ハイブリツド１１を介してパイロツ
ト信号受信機１２に入力する。一方、ダウンコン
バータ９が出力する通信信号I_rは、ハイブリツド
１１を介して、外部へ出力される。

パイロツト信号受信機１２は、パイロツト信号
I_prの入力レベル（このレベルはパイロツト信号
D_pの受信電界に対応する）を示すレベル信号L_p
を出力する。一方、ビーコン信号受信機１３は、
第２図に示す従来例におけると同様に、レベル信
号L_bを出力している。

パイロツト信号U_p，D_pのアンテナ６における
実効放射電力、受信電界をU_p，D_pとし、宇宙局
の折返し利得をG_sとすると、 D_p＝U_p G_s／A_uA_d ……(3) L_p＝K₂ U_pG_s／A_uA_d ……(4) K₂：定数 となる。２式、４式から L_b／L_p＝K₁ Ｂ A_u／K₂ U_pG_s ……(5) となる。５式は、L_b／L_pとU_pとからA_uが直接求
められることを示している。

制御信号出力回路１６は、L_b／L_pが定数K₃に
なるように、制御信号C₃によつて可変利得増幅
器３の利得を制御して、U_pを制御する。その結
果、５式からパイロツト信号U_pの宇宙局での受
信電界（U_p／A_u）は、 U_p／A_u＝K₁ Ｂ／K₂ K₃ G_s ……(6) となる。６式の右辺にA_u，A_dが含まれていない
ことから、パイロツト信号は降雨減衰の有無に関
係なく一定の受信電界で宇宙局に入力することが
わかる。通信信号U_tも、可変利得増幅器３で、
パイロツト信号U_pと同じに制御されるので、宇
宙局でのその受信電界も一定になる。

以上説明しとように第４図に示す従来例は、宇
宙局で折返したパイロツト信号を用いることによ
り、精度よく送信電力を制御できる。

パイロツト信号と制御信号C₃とは宇宙局を介
した閉ループを成しており、アンテナ６、宇宙局
間の折返し伝ぱん時間を含めて、この閉ループに
よる制御動作の応答時間を数秒程度に長くしない
と、制御動作は不安定になる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上説明したように従来の地球局送信電力制御
方式は、制御の精度が劣るか、さもなくば、制御
動作野応答時間が長くて降雨減衰の急激な変動を
補償しきれないという欠点がある。

本発明の目的は、制御の精度がよく、しかも応
答時間の短い地球局送信電力制御方式を提供する
ことにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の地球局送信電力制御方式は、パイロツ
ト信号を発生するパイロツト信号発生手段と、伝
送すべき通信信号と前記パイロツト信号とを合成
する信号合成手段と、この信号合成手段が合成し
た前記通信信号および前記パイロツト信号を入力
し制御信号に基づきレベル変換して出力するレベ
ル制御手段と、このレベル制御手段がレベル変換
した前記通信信号および前記パイロツト信号を宇
宙局へ送出する送信手段と、この送信手段が送出
し前記宇宙局を介して折返した前記パイロツト信
号を受信し受信レベルを示すパイロツトレベル信
号を出力スルパイロツト信号受信手段と、前記宇
宙局が送出した通信周波数帯のビーコン信号を受
信し受信レベルを示すビーコンレベル信号を出力
するビーコン信号受信手段と、前記ビーコンレベ
ル信号の前記パイロツトレベル信号に対す比であ
る第１の比および前記レベ制御手段のレベル変換
量および前記ビーコンレベル信号を晴天時に記憶
し、あらかじめ定めた第１の周期で前記第１の比
が晴天時に記憶した値に等しくなるように前記制
御信号を出力するとともに前記レベル変換量の晴
天時に記憶した値からの変化量と前記ビーコンレ
ベル信号の晴天時に記憶した値からの変化量との
比である第２の比を記憶し、前記第１の周期より
短くあらかじめ定めた第２の周期で前記レベル変
換量の晴天時に記憶した値からの変化量が前記ビ
ーコンレベル信号の晴天時に記憶した値からの変
化量と記憶している前記第２の比ととの積に等し
くなるように前記制御信号を出力する制御信号出
力手段とを備えている。

〔実施例〕

次に、本発明について図面を参照して説明す
る。

第１図は本発明の一実施例を示すブロツク図で
ある。

第１図に示す実施例は、中間周波数帯のパイロ
ツト信号I_ptを発生するパイロツト信号発生器１
と、相手地球局（図示せず）へ伝送すべき中間周
波数帯の通信信号I_tおよびパイロツト信号I_ptを合
成するハイブリツド２と、ハイブリツド２の合成
出力を制御信号C₁に制御される利得で増幅する
ことによりレベル変換して通信信号I_tcおよびパイ
ロツト信号I_ptcを出力する可変利得増幅器３と、
可変利得増幅器３の出力をアツプリンク周波数帯
に周波数変換するアツプコンバータ４と、アツプ
コンバータ４の出力を増幅する電力増幅器５と、
電力増幅器５の出力を通信信号U_tおよびパイロ
ツト信号U_pとして宇宙局へ送出し、相手地球局
が送出し宇宙局で中継された通信信号D_r、パイ
ロツト信号U_pが宇宙局で折返されたパイロツト
信号D_pおよび宇宙局が送出した通信周波数帯の
ビーコン信号D_bを受信するアンテナ６と、アン
テナ６の受信出力を増幅する低雑音増幅器７と、
低雑音増幅器７の出力を２分するハイブリツド８
と、ハイブリツド８の一方の分岐出力を周波数変
換して中間周波数帯の通信信号I_rおよびパイロツ
ト信号I_prの出力するダウンコンバータ９と、ハ
イブリツト８の他方の分岐出力を周波数変換して
中間周波数帯のビーコン信号I_bを出力するダウン
コンバータ１０と、ダウンコンバータ９の出力を
２分するハイブリツド１１と、ハイブリツド１１
の一方の分岐出力を入力しパイロツト信号I_prの
入力レベル、いいかえればパイロツト信号D_pの
受信電界を示すレベル信号L_pを出力するパイロ
ツト信号受信機１２と、ビーコン信号I_bを入力し
その入力レベル、いいかえればビーコン信号D_b
の受信電界を示すレベル信号L_bを出力するビー
コン信号受信機１３と、レベル信号L_pおよびL_b
を入力し制御信号C₁を出力する制御信号出力回
路１４とを備えて構成されている。

制御信号出力回路１４は、レベル信号L_bのレ
ベル信号L_pに対する比と可変利得増幅器３の利
得に対応する値である制御信号C₁とレベル信号
L_bとを記憶する機能と、記憶した比L_b／L_pと入
力したレベル信号L_pおよびL_bとに基づいて第１
の周期で制御信号C₁を出力するとともに出力し
た制御信号C₁、記憶した制御信号C₁、記憶した
レベル信号L_b、入力したレベル信号L_bを用いて
算出した値ｅ（この値については後述する）を記
憶する機能と、記憶した値ｅおよびレベル信号
L_bと入力したレベル信号L_bとに基づいて第２の
周期で制御信号C₁を出力する機能とを有してい
る。

第１図に示す実施例は、第４図に示す従来例に
おける制御信号出力回路１６を制御信号出力回路
１４で置換えた構成になつており、その動作も、
制御信号出力回路１４の動作が制御信号出力回路
１６の動作と異なることを除いては、第４図に示
す従来例の動作と同じである。

第２図は、制御信号出力回路１４の動作を説明
するための波形図である。

第２図をも参照して第１図に示す実施例の動作
にていて説明する。

晴天時に、通信信号U_tの実効放射電力が正規
の値になるように制御信号C₁を設定し、この制
御信号C₁（C_1cと表す）とこのときのレベル信号L_b
およびL_pの比（L_bc／L_pcと表す）とこのときのレ
ベル信号L_b（L_bcと表す）とを制御信号出力回路１
４に記憶させる 制御信号出力回路１４は、１時間程度の周期
T₁で、入力したレベル信号L_bおよびL_pの比
（L_b1／Lp₁と表す）を算出し、L_b1／L_p1が記憶し
たL_bc／L_pcに等しくなるように制御信号C₁を出力
し、また、このときの制御信号C₁（C₁₁と表す）と
記憶したC_1cとから可変利得増幅器３の利得の現
在の値（G₁と表す）と晴天時の値（G_cと表す）
とを算出し、入力したレベル信号（L_b1と表す）
と記憶したL_bcと算出したG₁，G_cとから次式の値
ｅを算出して記憶する。

ｅ＝G₁／G_c Lbc／Lb1 ……(6) この周期T₁で送信電力制御動作は第４図に示
す従来例が行う送信電力制御動作と同じであり、
この送信電力制御動作により通信信号U_tの宇宙
局での受信電界を精度よく一定に制御できるこ
と、および、１回の制御動作に数秒程度の時間ｔ
が必要なことは既に述べたとおりである。

ところで、６式におけるG₁／G_cは可変利得増
幅器３のレベル変換量の晴天時における値からの
変化量であり、この変化量はアツプリンク周波数
帯における伝ぱん損失A_uの晴天時における値か
ら増加量に等しい。また、L_bc／L_b1はダウンリン
クの周波数帯における伝ぱん損失A_dの晴天時に
おける値からの増加量に等しい。したがつて、値
ｅはA_uの増加量とA_dの増加量との比に等しい。

周期T₁の各周期内において、制御信号出力回
路１４は、周期T₂で、入力シタレベル信号L_b
（L_b2と表す）ならびに記憶した値ｅ，L_bc，C_1cか
ら G₂＝G_c・ｅ・L_bc Lb2 ……(7) で表される利得G₂を算出し、利得G₂に対応する
制御信号C₁を出力する。

この周期T₂での動作は、可変利得増幅器３の
レベル変化量の晴天時における値からの変化量が
ビーコンレベル信号L_bの晴天時における値から
の変化量と値ｅとの積に等しくなるように送信電
力制御をすることに相当し、第３図に示す従来例
が行う送信電力制御動作と同じであり、開ループ
制御動作であるから周期T₂を、例えば、0.5秒程
度に短くすることができる。しかも、第１図に示
す実施例は値ｅを周期T₁で実測して更新してい
るので、値ｅの誤差をきわめて小さくすることが
でき、周期T₂での送信電力制御動作の精度も高
い。

なお、値ｅを周期T₁の複数回分（例えば５回
分）記憶し、記憶した各値ｅの平均値を記憶して
開ループ制御動作に用いるようにすれば、閉ルー
プ動作時におけるレベル信号L_b，L_pの雑音や干
渉によるランダムなゆらぎによる値ｅの誤差を軽
減でき、開ループ制御動作の精度をより高くでき
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、大部分の期間は
ビーコン信号を用いた開ループ制御を行うことに
より送信電力制御動作の応答時間を短くでき、宇
宙局で折返したパイロツト信号をも用いる閉ルー
プ制御を開ループ制御の周期より長い周期で行つ
て開ループ制御に必要なアツプリンクの伝ぱん損
失とダウンリンクの伝ぱん損失との比を実測し更
新することにより開ループ制御における制御制度
を高めることができるので、降雨減衰の急速な変
動をも精度よく補償できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロツク図、
第２図は第１図に示す実施例における制御信号出
力回路１４の動作を説明するための波形図、第３
図および第４図は従来の地球局送信電力制御方式
の第１および第２の例をそれぞれ示すブロツク図
である。 １……パイロツト信号発生器、２，８，１１…
…ハイブリツド、３……可変利得増幅器、４……
アツプコンバータ、５……電力増幅器、６……ア
ンテナ、７……低雑音増幅器、９，１０……ダウ
ンコンバータ、１２……パイロツト信号受信機、
１３……ビーコン信号受信機、１４……制御信号
出力回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ パイロント信号を発生するパイロツト信号発
   生手段と、 伝送すべき通信信号と前記パイロツト信号とを
   合成する信号合成手段と、 この信号合成手段が合成した前記通信信号およ
   び前記パイロツト信号を入力し制御信号に基づき
   レベル変換して出力するレベル制御手段と、 このレベル制御手段がレベル変換した前記通信
   信号および前記パイロツト信号を宇宙局へ送出す
   る送信手段と、 この送信手段が送出し前記宇宙局を介して折返
   した前記パイロツト信号を受信し受信レベルを示
   すパイロツトレベル信号を出力するパイロツト信
   号受信手段と、 前記宇宙局が送出した通信周波数帯のビーコン
   信号を受信し受信レベルを示すビーコンレベル信
   号を出力するビーコン信号受信手段と、 前記ビーコンレベル信号の前記パイロツトレベ
   ル信号に対する比である第１の比および前記レベ
   ル制御手段のレベル変換量および前記ビーコンレ
   ベル信号を晴天時に記憶し、あらかじめ定めた第
   １の周期で前記第１の比が晴天時に記憶した値に
   等しくなるように前記制御信号を出力するととも
   に前記レベル変換量の晴天時に記憶した値からの
   変化量と前記ビーコンレベル信号の晴天時に記憶
   した値からの変化量との比である第２の比を記憶
   し、前記第１の周期より短くあらかじめ定めた第
   ２の周期で前記レベル変換量の晴天時に記憶した
   値からの変化量が前記ビーコンレベル信号の晴天
   時に記憶した値からの変化量と記憶している前記
   第２の比との積に等しくなるように前記制御信号
   を出力する制御信号出力手段と を備えたことを特徴とする地球局送電力制御方
   式。 ２ 制御信号出力手段が、レベル制御手段のレベ
   ル変換量の晴天時に記憶した値からの変化量とビ
   ーコンレベル信号の晴天時に記憶した値からの変
   化量との比を第１の周期で複数回算出し平均して
   得た平均値を第２の比として記憶するようにした
   特許請求の範囲第１項記載の地球局送信電力制御
   方式。