JPH0563973B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はSS（衛星切換）−TDMA（時分割多元
接続）衛星通信系における基準局に係り、特に従
局の同期制御技術に関する。

（従来の技術） 周知のように、SS−TDMA衛星通信方式は、
TDMA衛星通信方式における周波数利用効率等
を一層高めるために案出されたもので、通信衛星
に周波数再利用による多数の送受信用スポツトビ
ームを構成し、多数のトランスポンダと多数の送
受信用ビームとの接続切換を衛星搭載のスイツチ
マトリクスにて行い、各地球局は自ビームと目的
ビームが接続されるタイミングに合わせてバース
トを送信する方式である。

ところで、TDMA衛星通信方式は、衛星上で
周期的に区切られた時間、即ちTDMAフレーム
を時間分割して各地球局に割り当て、各地球局は
自局のバーストをその割当時間内に収まるように
送出する方式であり、各地球局が送出するバース
トはTDMAフレームに等しい周期、あるいは整
数倍の周期で送出される。従つて、TDMA衛星
通信方式では、バースト周期制御が行われ、また
バーストを送出する以前の初期状態においては正
確なバースト送出タイミングを見付け出すための
初期接続制御が行われる。従来良く知られている
一般的なTDMA衛星通信システムでは、基準局
が従局に対してまず初期接続制御を行い、従局の
バーストが正常に受信されたときに初期接続制御
を終了し、同期維持制御に移行するようになつて
おり、具体的には次のようにして行われる。

例えば、基準局が、ある従局に対して制御を始
める場合には、まずその従局に対して初期接続制
御情報を含む基準バーストを送出すると共に、基
準局は従局の初期接続制御位置に幅の広い初期接
続制御ウインドを設定し、従局のバーストが受信
されるのを待つ。従局が上記初期接続制御位置に
バーストを送出してきたときに、基準局はそのバ
ースト位置を計測し、その計測位置と同期制御位
置との差から制御情報を作成し、それを送出して
従局のバーストを同期制御位置に配置させる。

この時、基準局は、従局の同期制御位置に比較
的幅の狭い同期維持制御ウインドを設定し、従局
のバーストが、このウインドに受信されたなら
ば、初期接続制御を終了し、同期維持制御に移行
する。

この一般的なTDMA衛星通信システムでは、
衛星上のトランスパンダは共用であり、基準局は
全従局が送出する全てのバーストを受信できる。
従つて、基準局は、第５図に示すように、各従局
が送出するバースト位置およびバースト長に応じ
て、比較的自由に初期接続制御ウインドおよび同
期維持制御ウインドを設定することができる。

これはウインドを各従局が送出するバースト位
置に設定するのであるからフレーム効率の低下を
招来するものではないことは明らかである。ま
た、この種のTDMA衛星通信システムではシス
テムの信頼性向上のため基準局を複数設け、それ
らが同時に従局を制御する方式が採用される。

第５図は基準局が２つの場合を示し、それらは
基準バースト１と同２を使用する。なお、基準バ
ースト同期維持制御ウインドは基準局がループバ
ツクによつて自局の同期を確立維持等をするため
のものである。また、従局が送出するバーストは
同期バーストとデータバーストからなる場合とこ
の区別がなく送信バーストの内容が同期用とデー
タ用に適宜変更される場合等システムによつてそ
の形態は区々である。

（発明が解決しようとする課題） 以上説明したように、従来の一般的なTDMA
衛星通信システムでは、通信衛星上のトランスポ
ンダは共用であるので、即ち基準局は全従局の送
出バーストを全て受信できるので、フレーム効率
を低下させることなく最適にウインドの設定がで
き、また基準局を複数設け、それらが同じバース
トを受信し同時に従局を制御することが可能であ
る。

換言すれば、衛星回線のTDMAフレームは地
上系のTDMAフレーム等に規制された一定長の
ものであるので、従局の同期制御のためにフレー
ム効率を低下させてはならないのであり、そのた
めに基準局は、各従局が送出するバースト位置お
よびバースト長を利用して、初期接続制御ウイン
ドおよび同期維持制御ウインドを設定する従局同
期制御方式を採用しているのである。そして、こ
の制御方式が可能となるには基準局が全従局の送
出バーストを受信できることが必須となる。

しかしながら、SS−TDMA衛星通信方式で
は、前述したように、衛星搭載のスイツチマトリ
クスによつて複数のビーム間の接続切換を行うの
で、複数のビームを使用して送出される全従局の
全バーストを基準局で受信することは不可能であ
る。特に、衛星搭載のスイツチマトリクスの一部
故障等に備えて複数の基準局が別々のビームの覆
域内に配置される場合には、複数の基準局が受信
するバーストは必ずしも同一ではない。これは、
SS−TDMA衛星通信方式に固有の問題である
が、SS−TDMA衛星通信システムの構築の検討
が鋭意進められている今日、従局の同期制御をど
のようにするか早急な開発が望まれている。

本発明は、このようなSS−TDMA衛星通信系
に固有な問題点に着目してなされたもので、その
目的は、フレーム効率を低下させることなく、１
または複数の基準局が各ビームの覆域内に配置さ
れた複数の従局の同期制御を当該SS−TDMA衛
星通信系特有のメリツトを生かしながら最適な状
態でなし得るSS−TDMA衛星通信系における基
準局を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するために、本発明のSS−
TDMA衛星通信系における基準局は次の如き構
成を有する。

即ち、本発明のSS−TDMA衛星通信系におけ
る基準局は、マルチスポツトビーム衛星の１つの
スポツトビームの覆域内に配置される１つの基準
局又は複数のスポツトビームそれぞれの覆域内に
１つ宛配置される複数の基準局を有するととも
に；TDMA（時分割多元接続）フレーム内の所定
時間領域に従局制御エリアを設定し；かつ、前記
マルチスポツトビーム衛星において前記TDMA
フレームの周期でビーム間の接続切換が行われる
際のその切換パターンを、全スポツトビームそれ
ぞれの覆域内に在る従局が前記従局制御エリアに
おける各スポツトビーム毎に定められた時間領域
にて送信する同期バーストを前記１つの基準局又
は前記複数の基準局が受信できるように、設定
し；以て全従局の初期接続制御および同期維持制
御を１つの基準局又は複数の基準局が行えるよう
にしたSS（衛星切換）−TDMA衛星通信系におけ
る基準局であつて；該基準局は、全スポツトビー
ムそれぞれの覆域内に在る従局に対し放送モード
で送信される基準バーストに含ませる従局制御情
報を発生する従局制御情報発生手段と；初期接続
制御時において前記従局制御情報の指示に従つて
前記従局制御エリアにて送信されてくる従局同期
バーストを受信処理するためにその従局制御エリ
アにおける各スポツトビーム毎に定められた時間
領域内でそのスポツトビームの覆域内に在る従局
に対して共通に設定される初期接続制御ウインド
を発生する初期接続制御ウインド発生手段と；同
期維持制御時において前記従局制御情報の指示に
従つて前記従局制御エリアにて送信されてくる従
局同期バーストを受信処理するためにその従局制
御エリアにおける各スポツトビーム毎に定められ
た時間領域内で対応する従局ごとに設定される同
期維持制御ウインドを発生する同期維持制御ウイ
ンド発生手段と；従局が送信する同期バーストを
前記初期接続制御ウインドおよび前記同期維持制
御ウインドにて受信できるか否かを判定しその結
果を前記従局制御情報発生手段に伝達してその後
に発生する従局制御情報の内容に反映させること
を行うものであつて、初期接続制御時において従
局同期バーストの受信ができたことの確認ができ
た従局に対しては該従局用の同期維持制御ウイン
ド位置にて同期バーストを送出させるようにする
バースト検出手段と；を備えていることを特徴と
するものである。

（作用） 次に、前記の如く構成される本発明のSS−
TDMA衛星通信系における基準局の作用を説明
する。

まず、初期接続制御時では、従局制御エリアに
おける各スポツトビーム毎に定められた時間領域
内に共通の初期接続制御ウインドを設定するとと
もに、その初期接続制御ウインド位置にて同期バ
ーストを送出させる従局制御情報を発生する。

その結果、各スポツトビームの覆域内に在る従
局は従局制御エリアにおけるそのスポツトビーム
に割り当てられた時間領域内の指定された時間位
置で同期バーストを送出することになる。これは
１つの基準局または複数の基準局において同一に
受信される。

そして、ある従局送出の同期バーストが初期接
続制御ウインドにて受信できたと確認できたとき
は、該従局用の同期維持制御ウインドを従局制御
エリアの該当スポツトビームに割り当てられた時
間領域内の適宜時間位置に設定するとともに、該
当従局に対し従局制御情報を送出し同期バースト
送出位置を知らせることを行い、同期維持制御へ
移行する。

以上説明したように、本発明のSS−TDMA衛
星通信系の基準局によれば、TDMAフレーム内
の所定時間領域に従局制御エリアを設定し、か
つ、マルチスポツトビーム衛星にてビーム間の接
続切換が行われる際のその切換パターンを前記従
局制御エリアの時間領域では全てのスポツトビー
ムが基準局の属するスポツトビームと時分割的に
接続されるようにし、基準局ではその従局制御エ
リアにおいて各スポツトビーム対応にそのスポツ
トビームに属する従局に共通の初期接続制御ウイ
ンドを設定するとともに、各スポツトビームの時
間領域内で従局ごとに同期維持制御ウインドを設
定するようにしたので、基準局は全従局を同一に
制御できる。しかも、複数の基準局を配置し、こ
れらが同時に全従局を制御できる。ここに、初期
接続制御ウインドは各スポーツビームごとに共用
するのであるから、従局ごとに設ける場合に比し
てフレーム効率が向上する。また、同期維持制御
に移行する場合には、従局は報知された同期バー
スト送出位置を基準としてデータ送出を行うこと
になるが、これは衛星切換の作用により目的ビー
ムに属する従局に受信されることになる。即ち、
SS−TDMA衛星通信系特有のメリツトを生かし
ながら最適な状態で従局の同期制御をなし得る効
果がある。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。

第１図は本発明のSS−TDMA衛星通信系にお
ける基準局のうち本発明に係る部分、即ち従局制
御装置の構成を示し、SS−TDMA衛星通信系
は、例えば第２図に示すように構成される。

第２図において、衛星（マルチスポツトビーム
衛星）は、６つのスポツトビーム（Ａ〜Ｆ）を扱
うもので、これら６つのスポツトビームの地上に
おける覆域はそれぞれ異なる地域にあつて、スポ
ツトビームＡと同Ｆの覆域内に基準局がそれぞれ
配置される。衛星は所定の切換パターンが設定さ
れたスイツチマトリクスによつて６つのスポツト
ビームのビーム間の接続を時分割的に切り換える
ことを行い、６つのスポツトビームのアツプリン
クを対応する６つのスポツトビームのダウンリン
クに送出する。ここに、衛星が行うビーム間の接
続切換はTDMAフレームの周期で行われるから、
スイツチマトリクスの切換パターンはTDMAフ
レームの内容に従うことになる。このスイツチマ
トリクスの切換パターン、即ちTDMAフレーム
の内容は例えば第３図に示すようになつている。

第３図において、TDMAフレームは、基本的
に４つのエリアに分割されている。最初の衛星タ
イミング同期エリアは、SS−TDMA衛星通信系
に固有のもので、衛星上のフレームタイミング
と、地上側の基準局のフレームタイミングの同期
を取るために使用されるエリアである。

次の基準バーストエリアは、TDMAのタイミ
ングの基本となる基準バーストを配置するエリア
である。本実施例の場合、スポツトビームＡおよ
びスポツトビームＦの覆域内に設置された基準局
がこのエリアに基準バースト（基準バースト１と
同２）を送出する。この基準バーストは、放送モ
ードで全ダウンリンクに接続され、SS−TDMA
衛星通信系の中にある全従局に受信され、各縦局
のタイミング基準となると共に、基準バーストの
中に含まれる従局制御情報により、各従局は基準
局からの制御を受ける。

次に、初期接続制御／同期維持制御エリアは、
本発明に係る従局制御エリアであつて、各従局が
同期バーストを送出するエリアである。このエリ
アは、６つのビームに対応してさらに６つに分割
される。６つのスポツトビームの覆域内に設置さ
れている各従局は、基準局からの従局制御情報に
従つて、それぞれのスポツトビームに対応して定
められた時間領域内の所定時間位置に同期バース
トを送出する。基準局は、このエリアを使つて、
従局に対する初期接続制御および同期維持制御を
行うのである。また、このエリアに送出された各
従局の同期バーストは、衛星上のスイツチマトリ
クスにより、スポツトビームＡおよびスポツトビ
ームＦによるダウンリンクに接続され、両基準局
が、各従局からの同期バーストを同時に受信でき
るようにしてある。具体的に言えば第４図に示す
ようになつている。

第４図は初期接続制御／同期維持制御エリアの
詳細パターンである。第４図において、時間領域
T1ではスポツトビームＡによるアツプリンクが
スポツトビームＡおよび同Ｆによるダウンリンク
に接続され、時間領域T2ではスポツトビームＢ
によるアツプリンクがスポツトビームＡおよび同
Ｆによるダウンリンクに接続され、以下同様に時
間領域T6ではスポツトビームＦによるアツプリ
ンクがスポツトビームＡおよび同Ｆによるダウン
リンクに接続される。

さらに、第３図に示すTDMAフレームにおい
て、最後のデータバーストエリアが各従局間で送
受されるデータ信号のバーストが配置されるエリ
アである。即ち、各従局は、前記従局制御エリア
にて同期バーストを送出して同期維持制御がなさ
れると、その同期バーストの送出位置を基準に
し、本来の目的であるデータバーストをデータバ
ーストエリアの中の定められた位置に送出する。
各従局から送出されたデータバーストは、衛星上
のスイツチマトリクスにより切り換えられ目的の
スポツトビームの覆域内に設置された各従局に受
信される。これがSS−TDMA衛星通信系に特有
のメリツトである。

以下、第１図乃至第４図を参照して本発明の基
準局が備える従局制御装置の動作を説明する。

まず、基準局は、基準バーストエリアにて基準
バーストを送出するが、この基準バーストには従
局制御情報発生回路８が発生する従局制御情報２
３が含まれる。この従局制御情報２３は従局ごと
に送信許否従局を制御するコントロールコードや
同期バーストの送出位置を指示するタイミング情
報等からなる。

基準局ではループバツク受信された基準バース
トが受信バースト１９としてバースト受信回路５
へ入力する。これを受けてバースト受信回路５は
基準バースト検出信号２１を受信タイミング発生
回路７に対して出力する。その結果、受信タイミ
ング発生回路７では、基準バースト検出信号２１
を受けてTDMAフレーム同期を確立し、初期接
続制御ウインド発生回路２、および同期維持制御
ウインド発生回路３に対して、受信フレームタイ
ミング２２を出力する。

一方、従局制御エリアである初期接続制御／同
期維持制御エリアにおける衛星上のスイツチマト
リクス切換パターンである初期接続制御／同期維
持制御エリア情報１１、および従局制御情報２３
にて制御対象となつた従局に関する情報である従
局同期バースト情報１２がウインド情報生成回路
１に入力される。そこで、ウインド情報生成回路
１は、入力された初期接続制御／同期維持制御エ
リア情報１１、および従局同期バースト情報１２
から、各スポツトビームに対応する初期接続制御
ウインド情報１３、および各従局に対応する同期
維持制御ウインド情報１４の生成を行い、初期接
続制御ウインド情報１３は初期接続制御ウインド
発生回路２に、また、同期維持制御ウインド情報
１４は同期維持制御ウインド発生回路３に対して
それぞれ出力する。

斯くして、初期接続制御ウインド発生回路２お
よび同期維持制御ウインド発生回路３では、入力
した前記受信フレームタイミング２２を基準にし
て、TDMAフレーム内のウインド位置情報１５
ａ、同１５ｂをウインド選択回路４に対して出力
することになる。ここに、初期接続制御ウインド
発生回路２が発生するウインド位置情報１５ａ
は、各スポツトビームごとに１つ宛設定される初
期接続制御ウインドの時間位置を示す情報であ
る。

また、同期維持制御ウインド発生回路３が発生
するウインド位置情報１５ｂは各スポツトビーム
に割り当てられた時間領域内で従局ごとに設定さ
れる同期維持制御ウインドの時間位置を示す情報
である。

ウインド選択回路４は、従局制御情報発生回路
８からウインド選択情報１７が制御信号として入
力し、これに基づき両入力の一方を選択しウイン
ド位置情報１６としてバースト検出回路６へ出力
する。まず、最初の初期接続制御時ではウインド
選択情報１７の指示に従つて初期接続制御ウイン
ド発生回路２が出力するウインド位置情報１５ａ
をバースト検出回路６に対して出力する。その結
果、バースト検出回路６では、第４図に例示する
ように、該当するスポツトビーム毎に１つ宛初期
接続制御ウインドを設定し、受信バースト情報２
０の入力を待機する。

そして、初期接続制御／同期維持制御エリアの
時間領域が開始すると、該当する従局はその従局
が属するスポツトビームに割り当てられた時間領
域内の初期接続制御ウインドの設定位置で同期バ
ーストの送出を行う。これは受信バースト１９と
してバースト受信回路５に入力し、受信バースト
情報２０となつてバースト検出回路６に入力す
る。

すると、バースト検出回路６は、各従局の同期
バーストの受信状態および初期接続制御ウインド
を基準にした同期バースト位置誤差などを検出
し、それをバースト受信状態情報１８として従局
制御情報発生回路８に対して出力する。

その結果、従局制御情報発生回路８は、入力し
た受信バースト情報２０から再度初期接続制御を
行う必要のある従局と同期維持制御へ移行させる
従局を判別し、これに基づきウインド選択情報１
７を生成してウインド選択回路４に対して出力す
る一方、その判別内容を反映させた新たな従局制
御情報２３を作成し出力する。この従局制御情報
２３は基準バーストに含まれて放送される。

つまり、同期制御はスポツトビーム単位に行わ
れるから、初期接続制御が必要なスポツトビーム
に属する従局に対しては初期接続制御ウインド位
置が、また同期バースト位置誤差が少なく、かつ
受信状態が良好なスポツトビームに属する従局に
対してはその従局ごとに対応する同期維持制御ウ
インド位置がそれぞれ対応する従局に知らされ
る。斯くして、各従局は基準バーストに含まれる
従局制御情報に従つて自局の同期バーストの送信
位置を制御して再び同期バーストを送出すること
になる。

一方、ウインド選択回路４では、再度初期接続
制御を行う従局、即ちスポツトビームについては
初期接続制御ウインド発生回路２が出力するウイ
ンド位置情報１５ａを選択出力し、同期維持制御
へ移行する従局、即ちスポツトビームについては
同期維持制御ウインド発生回路３が出力するウイ
ンド位置情報１５ｂから該当するものを選択出力
する。斯くして、バースト検出回路６では、ある
スポツトビームについては初期接続制御ウインド
を設定することを断続し、また、あるスポツトビ
ームについてはそれに割り当てられた時間領域内
で該当従局ごとに同期維持制御ウインドを設定す
ることになる（第４図参照）。

以上の動作が毎フレーム実行され、従局の同期
維持制御がなされるが、同期維持制御へ移行した
従局ではその送出した同期バーストの送出位置を
基準にしてデータバーストを送出することにな
る。

なお、本実施例では、ウインド情報生成回路１
を用いたが、これを使用せずに外部で初期接続制
御ウインド情報１３および同期維持制御ウインド
情報１４を作成し、それらを初期接続制御ウイン
ド発生回路２および同期維持制御ウインド発生回
路３へ直接的に入力するようにしても良い。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明のSS−TDMA衛
星通信系の基準局によれば、TDMAフレーム内
の所定時間領域に従局制御エリアを設定し、か
つ、マルチスポツトビーム衛星にてビーム間の接
続切換が行われる際のその切換パターンを前記従
局制御エリアの時間領域では全てのスポツトビー
ムが基準局の属するスポツトビームと時分割的に
接続されるようにし、基準局ではその従局制御エ
リアにおいて各スポツトビーム対応にそのスポツ
トビームに属する従局に共通の初期接続制御ウイ
ンドを設定するとともに、各スポツトビームの時
間領域内で従局ごとに同期維持制御ウイドを設定
するようにしたので、基準局は全従局を同一に制
御できる。しかも、複数の基準局を配置し、これ
らが同時に全従局を制御できる。ここに、初期接
続制御ウインドは各スポツトビームごとに共用す
るのであるから、従局ごとに設ける場合に比して
フレーム効率が向上する。また、同期繊維制御に
移行する場合には、従局は報知された同期バース
ト送出位置を基準としてデータ送出を行うことに
なるが、これは衛星切換の作用により目的ビーム
に属する従局に受信されることになる。即ち、
SS−TDMA衛星通信系特有のメリツトを生かし
ながら最適な状態で従局の同期制御をなし得る効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るSS−TDMA
衛星通信系における基準局が備える従局制御装置
の構成ブロツク図、第２図はSS−TDMA衛星通
信系の構成例を示すシステム図、第３図は
TDMAフレームの構成例（スイツチマトリクス
の切換パターン例）を示す図、第４図は初期接続
制御／同期維持制御エリアの切換パターンの詳細
および初期接続制御ウインドと同期維持制御ウイ
ンドの配置例を示す図、第５図は一般的な
TDMA衛星通信系におけるバーストおよびウイ
ンドの配置例を示す図である。 １……ウインド情報生成回路、２……初期接続
制御ウインド発生回路、３……同期維持制御ウイ
ンド発生回路、４……ウインド選択回路、５……
バースト受信回路、６……バースト検出回路、７
……受信タイミング発生回路、８……従局制御情
報発生回路、１１……初期接続制御／同期維持制
御エリア情報、１２……従局同期バースト情報、
１３……初期接続制御ウインド情報、１４……同
期維持制御ウインド情報、１５ａ，１５ｂ……ウ
インド位置情報、１６……ウインド位置情報、１
７……ウインド選択情報、１８……バースト受信
状態情報、１９……受信バースト、２０……受信
バースト情報、２１……基準バースト検出信号、
２２……受信フレームタイミング、２３……従局
制御情報。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ マルチスポツトビーム衛星の１つのスポツト
   ビームの覆域内に配置される１つの基準局又は複
   数のスポツトビームそれぞれの覆域内に１つ宛配
   置される複数の基準局を有するとともに；
   TDMA（時分割多元接続）フレーム内の所定時間
   領域に従局制御エリアを設定し；かつ、前記マル
   チスポツトビーム衛星において前記TDMAフレ
   ームの周期でビーム間の接続切換が行われる際の
   その切換パターンを、全スポツトビームそれぞれ
   の覆域内に在る従局が前記従局制御エリアにおけ
   る各スポツトビーム毎に定められた時間領域にて
   送信する同期バーストを前記１つの基準局又は前
   記複数の基準局が受信できるように、設定し；以
   て全従局の初期接続制御および同期維持制御を１
   つの基準局又は複数の基準局が行えるようにした
   SS（衛星切換）−TDMA衛星通信系における基準
   局であつて；該基準局は、全スポツトビームそれ
   ぞれの覆域内に在る従局に対し放送モードで送信
   される基準バーストに含ませる従局制御情報を発
   生する従局制御情報発生手段と；初期接続制御時
   において前記従局制御情報の指示に従つて前記従
   局制御エリアにて送信されてくる従局同期バース
   トを受信処理するためにその従局制御エリアにお
   ける各スポツトビーム毎に定められた時間領域内
   でそのスポツトビームの覆域内に在る従局に対し
   て共通に設定される初期接続制御ウインドを発生
   する初期接続制御ウインド発生手段と；同期維持
   制御時において前記従局制御情報の指示に従つて
   前記従局制御エリアにて送信されてくる従局同期
   バーストを受信処理するためにその従局制御エリ
   アにおける各スポツトビーム毎に定められた時間
   領域内で対応する従局ごとに設定される同期維持
   制御ウインドを発生する同期維持制御ウインド発
   生手段と；従局が送信する同期バーストを前記初
   期接続制御ウインドおよび前記同期維持制御ウイ
   ンドにて受信できるか否かを判定しその結果を前
   記従局制御情報発生手段に伝達してその後に発生
   する従局制御情報の内容に反映させることを行う
   ものであつて、初期接続制御時において従局同期
   バーストの受信ができたことの確認ができた従局
   に対しては該従局用の同期維持制御ウインド位置
   にて同期バーストを送出させるようにするバース
   ト検出手段と；を備えていることを特徴とする
   SS−TDMA衛星通信系における基準局。