JPH06120878A - 中間地球高度のサテライトをベースとするセル式遠隔通信システム - Google Patents
中間地球高度のサテライトをベースとするセル式遠隔通信システムInfo
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- JPH06120878A JPH06120878A JP4245048A JP24504892A JPH06120878A JP H06120878 A JPH06120878 A JP H06120878A JP 4245048 A JP4245048 A JP 4245048A JP 24504892 A JP24504892 A JP 24504892A JP H06120878 A JPH06120878 A JP H06120878A
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-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/14—Relay systems
- H04B7/15—Active relay systems
- H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
- H04B7/195—Non-synchronous stations
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/10—Artificial satellites; Systems of such satellites; Interplanetary vehicles
- B64G1/1007—Communications satellites
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
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- B64G1/1085—Swarms and constellations
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- B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
- B64G1/24—Guiding or controlling apparatus, e.g. for attitude control
- B64G1/242—Orbits and trajectories
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 中高度軌道に通信衛星の群を使用したセル式
遠隔通信システムを提供する。 【構成】 最小数の中高度軌道通信衛星で世界的な規模
のセル式電話サービスを行う多ビーム高周波（ＲＦ）通
信リンクを形成する。通信衛星は、約５６００ないし１
００００海里の高度において地球に対して複数の傾斜し
た軌道に配置され、軌道の数、各軌道の軽斜度、衛星の
数、及び高度のような軌道特性は、通信可能領域及び視
線仰角を最大にする一方、伝播時間遅延、引き継ぎの回
数、及び総数を最小にするように調整される。
遠隔通信システムを提供する。 【構成】 最小数の中高度軌道通信衛星で世界的な規模
のセル式電話サービスを行う多ビーム高周波（ＲＦ）通
信リンクを形成する。通信衛星は、約５６００ないし１
００００海里の高度において地球に対して複数の傾斜し
た軌道に配置され、軌道の数、各軌道の軽斜度、衛星の
数、及び高度のような軌道特性は、通信可能領域及び視
線仰角を最大にする一方、伝播時間遅延、引き継ぎの回
数、及び総数を最小にするように調整される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に、セル式の遠隔
通信システムに係り、より詳細には、サテライトをベー
スとするセル式の遠隔通信システムに係る。
通信システムに係り、より詳細には、サテライトをベー
スとするセル式の遠隔通信システムに係る。
【０００２】
【従来の技術】セル式の遠隔通信システムが設置された
多数の大都市ではセル式の移動電話の利用が急増してい
る。セル式の遠隔通信システムは、移動電話のユーザ
と、固定電話のユーザ又は他の移動電話ユーザとの間で
音声通信を行えるようにしたり、移動ファクシミリマシ
ン及びモデム搭載のコンピュータに対するデータ通信を
行えるようにする。典型的なセル式電話システムは、格
子状になったサービスゾーン即ちセルを含んでおり、各
セルはその中心付近にベースステーションが配置されて
いる。特定のセルにいる移動電話ユーザは、低電力の高
周波（ＲＦ）通信によってそのセルのベースステーショ
ンに接続される。各ベースステーションは、トランクラ
インによってゲートウェイステーションに接続され、そ
してこのステーションはトランクラインによって局内及
び長距離電話回線に接続される。
多数の大都市ではセル式の移動電話の利用が急増してい
る。セル式の遠隔通信システムは、移動電話のユーザ
と、固定電話のユーザ又は他の移動電話ユーザとの間で
音声通信を行えるようにしたり、移動ファクシミリマシ
ン及びモデム搭載のコンピュータに対するデータ通信を
行えるようにする。典型的なセル式電話システムは、格
子状になったサービスゾーン即ちセルを含んでおり、各
セルはその中心付近にベースステーションが配置されて
いる。特定のセルにいる移動電話ユーザは、低電力の高
周波（ＲＦ）通信によってそのセルのベースステーショ
ンに接続される。各ベースステーションは、トランクラ
インによってゲートウェイステーションに接続され、そ
してこのステーションはトランクラインによって局内及
び長距離電話回線に接続される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】今日使用されているセ
ル式の遠隔通信システムは、一般に、大都市のエリアに
設置された地上ベースシステムである。小さな町や田園
地域にこれらの比較的コストのかかるシステムを設置し
て稼働することは経済的に採算が合わない。これらの地
域にセル式電話サービスを行うために、サテライトをベ
ースとするセル式遠隔通信システムが提案されており、
これは世界的な規模のセル式電話サービスを提供するも
のである。これらの提案されたセル式電話システムは、
典型的に、バン・アレン放射帯のすぐ下の約４００ない
し１０００海里の高度にある低地球軌道に大規模な通信
サテライト群を備えている。これらの低い高度では地球
全体を完全にカバーするのに５０個ないし８０個ものサ
テライトが必要となる。その結果、急速に変化する多数
のクロスリンクと、ビームからビーム及びサテライトか
らサテライトへの多数の引き継ぎを伴う非常にコストの
かかる複雑なシステムになってしまう。そこで、コスト
が安く、あまり複雑でないサテライトベースのセル式通
信システムが要望されている。本発明は、この要望を明
確に満たすものである。
ル式の遠隔通信システムは、一般に、大都市のエリアに
設置された地上ベースシステムである。小さな町や田園
地域にこれらの比較的コストのかかるシステムを設置し
て稼働することは経済的に採算が合わない。これらの地
域にセル式電話サービスを行うために、サテライトをベ
ースとするセル式遠隔通信システムが提案されており、
これは世界的な規模のセル式電話サービスを提供するも
のである。これらの提案されたセル式電話システムは、
典型的に、バン・アレン放射帯のすぐ下の約４００ない
し１０００海里の高度にある低地球軌道に大規模な通信
サテライト群を備えている。これらの低い高度では地球
全体を完全にカバーするのに５０個ないし８０個ものサ
テライトが必要となる。その結果、急速に変化する多数
のクロスリンクと、ビームからビーム及びサテライトか
らサテライトへの多数の引き継ぎを伴う非常にコストの
かかる複雑なシステムになってしまう。そこで、コスト
が安く、あまり複雑でないサテライトベースのセル式通
信システムが要望されている。本発明は、この要望を明
確に満たすものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、最小数のサテ
ライトで世界的な規模のセル式電話サービスを行う多ビ
ーム高周波（ＲＦ）通信リンクを提供するために中高度
地球軌道に通信サテライトの群（コンステレーション）
を使用したサテライトベースのセル式遠隔通信システム
に関する。通信サテライトは、約５６００ないし１００
００海里の高度において地球に対して複数の傾斜軌道に
配置される。軌道の数、各軌道の傾斜、各軌道における
サテライトの数、及びサテライトの高度といた軌道の特
性は、サテライトの通信可能領域及びそれに関連した視
線仰角を最大にする一方、伝播時間遅延、ビームからビ
ーム及びサテライトからサテライトへの引き継ぎの回
数、及びサテライトの総数を最小にするように調整され
る。
ライトで世界的な規模のセル式電話サービスを行う多ビ
ーム高周波（ＲＦ）通信リンクを提供するために中高度
地球軌道に通信サテライトの群（コンステレーション）
を使用したサテライトベースのセル式遠隔通信システム
に関する。通信サテライトは、約５６００ないし１００
００海里の高度において地球に対して複数の傾斜軌道に
配置される。軌道の数、各軌道の傾斜、各軌道における
サテライトの数、及びサテライトの高度といた軌道の特
性は、サテライトの通信可能領域及びそれに関連した視
線仰角を最大にする一方、伝播時間遅延、ビームからビ
ーム及びサテライトからサテライトへの引き継ぎの回
数、及びサテライトの総数を最小にするように調整され
る。
【０００５】又、本発明は、ビームからビーム及びサテ
ライトからサテライトへの引き継ぎを本質的に排除して
脱落のおそれを著しく低減する多数の付加的な特徴も備
えている。これらの重要な特徴の１つは、各サテライト
の軌道中に各サテライトに一連の固定サービス領域を指
定することである（連続的に変化する通信領域ではなく
て）。サテライトアンテナのボアサイトは、その所与の
指定されたサービス領域からサテライトが見える全時間
中にそのサービス領域を中心とするように保たれる。こ
れにより、ビームからビームへの引き継ぎを実際上排除
するような本質的に固定のビームパターンが得られる。
もう１つの重要な特徴は、あるサテライトから別のサテ
ライトへサービスが移行する間に２つの相次ぐサテライ
トによって各サービス領域の通信可能域を重畳するよう
な構成にある。この重畳インターバル中に生じる全ての
通話は、到着するサテライトに指定される。それ故、離
れていくサテライトがその新たなサービス領域へ向きを
変えるときにサテライトからサテライトへの引き継ぎを
受けるのは、重畳インターバルの前に生じて重畳インタ
ーバルを越えて継続する通話のみである。
ライトからサテライトへの引き継ぎを本質的に排除して
脱落のおそれを著しく低減する多数の付加的な特徴も備
えている。これらの重要な特徴の１つは、各サテライト
の軌道中に各サテライトに一連の固定サービス領域を指
定することである（連続的に変化する通信領域ではなく
て）。サテライトアンテナのボアサイトは、その所与の
指定されたサービス領域からサテライトが見える全時間
中にそのサービス領域を中心とするように保たれる。こ
れにより、ビームからビームへの引き継ぎを実際上排除
するような本質的に固定のビームパターンが得られる。
もう１つの重要な特徴は、あるサテライトから別のサテ
ライトへサービスが移行する間に２つの相次ぐサテライ
トによって各サービス領域の通信可能域を重畳するよう
な構成にある。この重畳インターバル中に生じる全ての
通話は、到着するサテライトに指定される。それ故、離
れていくサテライトがその新たなサービス領域へ向きを
変えるときにサテライトからサテライトへの引き継ぎを
受けるのは、重畳インターバルの前に生じて重畳インタ
ーバルを越えて継続する通話のみである。
【０００６】本発明の１つの好ましい実施例において
は、９個のサテライトの群により最小仰角１０°で常に
少なくとも１つのサテライトが地球を完全に全世界的に
カバーするように構成される。このサテライト群は、赤
道に対してノードが１２０°の間隔で上昇するように地
球に対して等間隔に配置された３つの傾斜した円形軌道
平面を含んでいる。各軌道には３つのサテライトが配置
され、５６００海里の高度において１２０°の等間隔で
配置される。各軌道平面は、赤道平面に対して５５°の
角度に傾斜される。本発明の別の好ましい実施例におい
ては、１２個のサテライトの群により最小仰角１０°で
常に少なくとも２つのサテライトが地球を全世界的にカ
バーするようにする。このサテライト群は、９サテライ
ト群の場合と同じ特性をもつ３つの傾斜した円形軌道平
面を含んでいるが、各軌道には４つのサテライトが９０
°の等間隔で配置される。更に別の２つの実施例では、
楕円軌道を使用して、最低仰角１０°で常に各々少なく
とも１つ及び少なくとも２つのサテライトが地球を半球
状にカバーするようになっている。
は、９個のサテライトの群により最小仰角１０°で常に
少なくとも１つのサテライトが地球を完全に全世界的に
カバーするように構成される。このサテライト群は、赤
道に対してノードが１２０°の間隔で上昇するように地
球に対して等間隔に配置された３つの傾斜した円形軌道
平面を含んでいる。各軌道には３つのサテライトが配置
され、５６００海里の高度において１２０°の等間隔で
配置される。各軌道平面は、赤道平面に対して５５°の
角度に傾斜される。本発明の別の好ましい実施例におい
ては、１２個のサテライトの群により最小仰角１０°で
常に少なくとも２つのサテライトが地球を全世界的にカ
バーするようにする。このサテライト群は、９サテライ
ト群の場合と同じ特性をもつ３つの傾斜した円形軌道平
面を含んでいるが、各軌道には４つのサテライトが９０
°の等間隔で配置される。更に別の２つの実施例では、
楕円軌道を使用して、最低仰角１０°で常に各々少なく
とも１つ及び少なくとも２つのサテライトが地球を半球
状にカバーするようになっている。
【０００７】以上の説明から、本発明がサテライトをベ
ースとするセル式遠隔通信システムの分野に著しい進歩
をもたらすことが明らかであろう。本発明の他の特徴及
び効果は、本発明の原理を一例として示した添付図面を
参照した以下の詳細な説明より明らかとなろう。
ースとするセル式遠隔通信システムの分野に著しい進歩
をもたらすことが明らかであろう。本発明の他の特徴及
び効果は、本発明の原理を一例として示した添付図面を
参照した以下の詳細な説明より明らかとなろう。
【０００８】
【実施例】解説のための添付図面に示すように、本発明
は、サテライトをベースとするセル式遠隔通信システム
であって、中間地球軌道にある通信サテライトの群を使
用して最小数のサテライトで世界的規模のセル式電話サ
ービスを果たす多ビーム高周波（ＲＦ）通信リンクを形
成するようなシステムにおいて実施される。通信サテラ
イトは、地球に対して約５６００ないし１００００海里
の高度において複数の傾斜した軌道に配置される。軌道
の数、軌道の傾斜度、各軌道におけるサテライトの数及
びサテライトの高度といった軌道の特性は、サテライト
の通信可能領域及びそれに関連した視線仰角を最大にす
る一方、伝播時間遅延、ビームからビーム及びサテライ
トからサテライトへの引き継ぎの回数及びサテライトの
総数を最小にするように調整される。又、本発明は、ビ
ームからビーム及びサテライトからサテライトへの引き
継ぎを本質的に除去することによって欠落のおそれを著
しく減少するという多数の付加的な特徴も備えている。
は、サテライトをベースとするセル式遠隔通信システム
であって、中間地球軌道にある通信サテライトの群を使
用して最小数のサテライトで世界的規模のセル式電話サ
ービスを果たす多ビーム高周波（ＲＦ）通信リンクを形
成するようなシステムにおいて実施される。通信サテラ
イトは、地球に対して約５６００ないし１００００海里
の高度において複数の傾斜した軌道に配置される。軌道
の数、軌道の傾斜度、各軌道におけるサテライトの数及
びサテライトの高度といった軌道の特性は、サテライト
の通信可能領域及びそれに関連した視線仰角を最大にす
る一方、伝播時間遅延、ビームからビーム及びサテライ
トからサテライトへの引き継ぎの回数及びサテライトの
総数を最小にするように調整される。又、本発明は、ビ
ームからビーム及びサテライトからサテライトへの引き
継ぎを本質的に除去することによって欠落のおそれを著
しく減少するという多数の付加的な特徴も備えている。
【０００９】図１は、本発明によるサテライトをベース
とするセル式通信システムを示している。このセル式通
信システムは、中間地球軌道にある通信サテライト１０
の群（コンステレーション）と、サテライトからサービ
スを受ける各々の領域に配置されたゲートウェイステー
ション１２と、サテライト１０のサービス領域に配置さ
れた複数のセル式移動電話１４とを備えている。又、こ
のセル式の移動電話１４は、移動ファクシミリマシン及
びモデム搭載のコンピュータを含むことができる。通信
サテライト１０は、２つの多ビームアンテナ１６、１８
を用いてセル式の移動電話１４と多ビームＲＦ通信リン
クを構成すると共に、２つのアンテナ２０、２２を用い
てゲートウェイステーション１２とＲＦ通信リンクを構
成する。多ビームアンテナ１６は、セル式の移動電話１
４から周波数帯域Ｆ１のＲＦ信号を受け取る。次いで、
サテライト１０は、このＲＦ信号を増幅し、変換し、ア
ンテナ２０を用いて周波数帯域Ｆ２でゲートウェイステ
ーション１２へ送信する。ゲートウェイステーション１
２は、トランクラインによって局内及び長距離電話ネッ
トワーク２４に接続されており、このネットワークは固
定電話２６への接続を果たす。ＲＦ信号は、ゲートウェ
イステーション１２から周波数帯域Ｆ３で通信サテライ
ト１０へ送信されて戻され、アンテナ２２を用いて受信
される。次いで、サテライト１０は、このＲＦ信号を増
幅し、変換し、多ビームアンテナ１８を用いて周波数帯
域Ｆ４でセル式移動電話１４へ送信する。
とするセル式通信システムを示している。このセル式通
信システムは、中間地球軌道にある通信サテライト１０
の群（コンステレーション）と、サテライトからサービ
スを受ける各々の領域に配置されたゲートウェイステー
ション１２と、サテライト１０のサービス領域に配置さ
れた複数のセル式移動電話１４とを備えている。又、こ
のセル式の移動電話１４は、移動ファクシミリマシン及
びモデム搭載のコンピュータを含むことができる。通信
サテライト１０は、２つの多ビームアンテナ１６、１８
を用いてセル式の移動電話１４と多ビームＲＦ通信リン
クを構成すると共に、２つのアンテナ２０、２２を用い
てゲートウェイステーション１２とＲＦ通信リンクを構
成する。多ビームアンテナ１６は、セル式の移動電話１
４から周波数帯域Ｆ１のＲＦ信号を受け取る。次いで、
サテライト１０は、このＲＦ信号を増幅し、変換し、ア
ンテナ２０を用いて周波数帯域Ｆ２でゲートウェイステ
ーション１２へ送信する。ゲートウェイステーション１
２は、トランクラインによって局内及び長距離電話ネッ
トワーク２４に接続されており、このネットワークは固
定電話２６への接続を果たす。ＲＦ信号は、ゲートウェ
イステーション１２から周波数帯域Ｆ３で通信サテライ
ト１０へ送信されて戻され、アンテナ２２を用いて受信
される。次いで、サテライト１０は、このＲＦ信号を増
幅し、変換し、多ビームアンテナ１８を用いて周波数帯
域Ｆ４でセル式移動電話１４へ送信する。
【００１０】本発明のセル式通信システムの種々のユー
ザ間では種々の形式の接続が考えられる。移動電話ユー
ザは、サテライト１０の同じサービス領域又は別のサテ
ライト１０のサービス領域にいる別の移動電話ユーザと
通信することもできるし、或いは世界中のどこかにいる
固定電話ユーザと通信することもできる。同じサービス
領域内にいる別の移動電話ユーザと通信する場合には、
ＲＦ信号がセル式移動電話１４からサテライト１０へと
アップ方向に送信され、次いで、ゲートウェイステーシ
ョン１２へとダウン方向に送信され、サテライト１０へ
とアップ方向に戻され、そして他の移動セル式電話へと
ダウン方向に送られ、そして今度はこの逆に送られる。
この形式の接続では、ダブルホップが必要となり、即ち
伝播時間遅延が２倍となる。異なったサービス領域内に
いる別の移動電話ユーザと通信する場合には、ＲＦ信号
が移動セル式電話１４からサテライト１０へアップ方向
に送信され、次いで、ゲートウェイステーション１２へ
ダウン方向に送信され、そして必要に応じて局内及び長
距離ネットワーク２４を経て他のサービス領域のゲート
ウェイステーション１２へ送られ、次いで、該他のサー
ビス領域のサテライト１０へアップ方向に送信され、次
いで、他の移動セル式電話１４へとダウン方向に送信さ
れ、そして今度はこの逆に送信される。この形式の接続
でも、ダブルホップが要求される。固定電話ユーザと通
信する場合には、ＲＦ信号が移動セル式電話１４からサ
テライト１０へ送信され、次いで、ゲートウェイステー
ション１２へ送られ、必要に応じて局内及び長距離ネッ
トワーク２４を経て固定電話２６へ送られ、そして今度
は逆に送られる。この形式の接続ではシングルホップし
か要求されない。
ザ間では種々の形式の接続が考えられる。移動電話ユー
ザは、サテライト１０の同じサービス領域又は別のサテ
ライト１０のサービス領域にいる別の移動電話ユーザと
通信することもできるし、或いは世界中のどこかにいる
固定電話ユーザと通信することもできる。同じサービス
領域内にいる別の移動電話ユーザと通信する場合には、
ＲＦ信号がセル式移動電話１４からサテライト１０へと
アップ方向に送信され、次いで、ゲートウェイステーシ
ョン１２へとダウン方向に送信され、サテライト１０へ
とアップ方向に戻され、そして他の移動セル式電話へと
ダウン方向に送られ、そして今度はこの逆に送られる。
この形式の接続では、ダブルホップが必要となり、即ち
伝播時間遅延が２倍となる。異なったサービス領域内に
いる別の移動電話ユーザと通信する場合には、ＲＦ信号
が移動セル式電話１４からサテライト１０へアップ方向
に送信され、次いで、ゲートウェイステーション１２へ
ダウン方向に送信され、そして必要に応じて局内及び長
距離ネットワーク２４を経て他のサービス領域のゲート
ウェイステーション１２へ送られ、次いで、該他のサー
ビス領域のサテライト１０へアップ方向に送信され、次
いで、他の移動セル式電話１４へとダウン方向に送信さ
れ、そして今度はこの逆に送信される。この形式の接続
でも、ダブルホップが要求される。固定電話ユーザと通
信する場合には、ＲＦ信号が移動セル式電話１４からサ
テライト１０へ送信され、次いで、ゲートウェイステー
ション１２へ送られ、必要に応じて局内及び長距離ネッ
トワーク２４を経て固定電話２６へ送られ、そして今度
は逆に送られる。この形式の接続ではシングルホップし
か要求されない。
【００１１】本発明の別の実施例においては、サテライ
ト１０が同じサービス領域内にいる移動電話ユーザ間の
通信を行うようにゲートウェイステーション１２の機能
を果たし、従って、シングルホップしか要求されない。
この形式の接続では、ＲＦ信号がセル式移動電話１４か
らサテライト１０へとアップ方向に送られ、サテライト
１０はＲＦ信号に対して信号処理を実行して多ビーム間
に必要なスイッチングを果たし、次いで、ＲＦ信号は他
の移動セル式電話１４へと送り返され、そしてその逆に
行われる。
ト１０が同じサービス領域内にいる移動電話ユーザ間の
通信を行うようにゲートウェイステーション１２の機能
を果たし、従って、シングルホップしか要求されない。
この形式の接続では、ＲＦ信号がセル式移動電話１４か
らサテライト１０へとアップ方向に送られ、サテライト
１０はＲＦ信号に対して信号処理を実行して多ビーム間
に必要なスイッチングを果たし、次いで、ＲＦ信号は他
の移動セル式電話１４へと送り返され、そしてその逆に
行われる。
【００１２】伝播時間遅延は、通信サテライト１０の高
度と、サービス領域における移動セル式電話１４の位置
とによって決まる。本発明では、５６００ないし１００
００海里の高度においてサテライト１０から地上へそし
てその逆の時間遅延は６０ミリ秒に制限される。それ
故、シングルホップの時間遅延は１２０ミリ秒に制限さ
れる。５６００海里の高度においては、サテライト１０
の真下に位置した２つの移動セル式電話１４間のシング
ルホップ時間遅延が６９ミリ秒であり、一方、最小仰角
１０°に離された２つの移動セル式電話１４間のシング
ルホップ時間遅延が９６ミリ秒である。
度と、サービス領域における移動セル式電話１４の位置
とによって決まる。本発明では、５６００ないし１００
００海里の高度においてサテライト１０から地上へそし
てその逆の時間遅延は６０ミリ秒に制限される。それ
故、シングルホップの時間遅延は１２０ミリ秒に制限さ
れる。５６００海里の高度においては、サテライト１０
の真下に位置した２つの移動セル式電話１４間のシング
ルホップ時間遅延が６９ミリ秒であり、一方、最小仰角
１０°に離された２つの移動セル式電話１４間のシング
ルホップ時間遅延が９６ミリ秒である。
【００１３】サテライトが最小仰角１０°にあるときに
最大距離にある地上のステーションからサテライトへア
ップ方向にそしてそのステーションへダウン方向に戻る
シングルホップに対するステーションからステーション
までの伝播時間とサテライトの高度との関係を以下に示
す。 サテライト ステーションから ステーションから の高度 サテライトまでの ステーションまで 最大伝播距離 の最大伝播時間 （海里） （海里） （ミリ秒） ５５００ ７６５６ ９４ ６０００ ８１９１ １０１ ６５００ ８７２４ １０８ ７０００ ９２５５ １１５ ７５００ ９７８２ １２１
最大距離にある地上のステーションからサテライトへア
ップ方向にそしてそのステーションへダウン方向に戻る
シングルホップに対するステーションからステーション
までの伝播時間とサテライトの高度との関係を以下に示
す。 サテライト ステーションから ステーションから の高度 サテライトまでの ステーションまで 最大伝播距離 の最大伝播時間 （海里） （海里） （ミリ秒） ５５００ ７６５６ ９４ ６０００ ８１９１ １０１ ６５００ ８７２４ １０８ ７０００ ９２５５ １１５ ７５００ ９７８２ １２１
【００１４】セル式移動電話１４及びゲートウェイステ
ーション１２は、少なくとも１０°の仰角において常時
サテライト１０の視野内にある。サテライト１０が特定
のサービス領域にあるセル式移動電話１４の視野から外
れると、サテライト群の別のサテライト１０がその視野
に入る。各サテライト１０はアンテナの通信範囲（フッ
トプリント）が比較的狭く、サテライトの全視野領域よ
り相当に小さい。これは、出力や複雑さの制約から全視
野領域に応じることが不可能だからである。
ーション１２は、少なくとも１０°の仰角において常時
サテライト１０の視野内にある。サテライト１０が特定
のサービス領域にあるセル式移動電話１４の視野から外
れると、サテライト群の別のサテライト１０がその視野
に入る。各サテライト１０はアンテナの通信範囲（フッ
トプリント）が比較的狭く、サテライトの全視野領域よ
り相当に小さい。これは、出力や複雑さの制約から全視
野領域に応じることが不可能だからである。
【００１５】サテライト１０によって実際にカバーされ
るサービス領域は、多ビームアンテナ１６、１８の複合
通信可能領域によって決定され、これは約２３°の複合
通信可能領域に対して１９本のビームを有する。約３５
°の複合通信可能領域に対しては３７本のビームを発生
するように多ビームアンテナに別の供給リングを追加す
ることができる。各ビームは約５°の視野（ＦＯＶ）が
あり、無指向性アンテナを有する１／２Ｗのセル式移動
電話１４と作用可能である。
るサービス領域は、多ビームアンテナ１６、１８の複合
通信可能領域によって決定され、これは約２３°の複合
通信可能領域に対して１９本のビームを有する。約３５
°の複合通信可能領域に対しては３７本のビームを発生
するように多ビームアンテナに別の供給リングを追加す
ることができる。各ビームは約５°の視野（ＦＯＶ）が
あり、無指向性アンテナを有する１／２Ｗのセル式移動
電話１４と作用可能である。
【００１６】又、本発明は、ビームからビーム及びサテ
ライトからサテライトへの引き継ぎを本質的に排除して
欠落のおそれを著しく減少した多数の付加的な特徴も備
えている。これら重要な特徴の１つは、各サテライトの
軌道中に各サテライトを一連の固定サービス領域に指定
することである。サテライトアンテナ１６、１８のボア
サイトは、指定のサービス領域を中心とするように保持
され、アンテナ２０、２２が適当なゲートウェイステー
ションを指すようにジンバル支持されてそのサービス領
域からサテライトが見えるようにされる。それにより生
じるほぼ固定のアンテナビームパターンがビームからビ
ームへの引き継ぎを実質上排除する。アンテナのボアサ
イトは、宇宙船１０の姿勢を調整するか又はジンバル支
持されたアンテナを回転することによりサービス領域を
中心とするように保たれる。
ライトからサテライトへの引き継ぎを本質的に排除して
欠落のおそれを著しく減少した多数の付加的な特徴も備
えている。これら重要な特徴の１つは、各サテライトの
軌道中に各サテライトを一連の固定サービス領域に指定
することである。サテライトアンテナ１６、１８のボア
サイトは、指定のサービス領域を中心とするように保持
され、アンテナ２０、２２が適当なゲートウェイステー
ションを指すようにジンバル支持されてそのサービス領
域からサテライトが見えるようにされる。それにより生
じるほぼ固定のアンテナビームパターンがビームからビ
ームへの引き継ぎを実質上排除する。アンテナのボアサ
イトは、宇宙船１０の姿勢を調整するか又はジンバル支
持されたアンテナを回転することによりサービス領域を
中心とするように保たれる。
【００１７】本発明の別の重要な特徴は、あるサテライ
トから別のサテライトへサービスが移行する間に２つの
連続するサテライトによって各サービス領域の通信可能
域を重畳させることである。この重畳インターバル中に
生じる全ての通話は、到着しつつあるサテライトに指定
される。それ故、離れていくサテライトがその新たなサ
ービス領域へ向きを変えるときには、重畳インターバル
の前に生じていてその重畳インターバルを越えて行われ
る通話のみがサテライトからサテライトへの引き継ぎを
受ける。
トから別のサテライトへサービスが移行する間に２つの
連続するサテライトによって各サービス領域の通信可能
域を重畳させることである。この重畳インターバル中に
生じる全ての通話は、到着しつつあるサテライトに指定
される。それ故、離れていくサテライトがその新たなサ
ービス領域へ向きを変えるときには、重畳インターバル
の前に生じていてその重畳インターバルを越えて行われ
る通話のみがサテライトからサテライトへの引き継ぎを
受ける。
【００１８】本発明の好ましい実施例においては、通信
サテライト１０の群が３つの傾斜した軌道平面を有し、
これら平面は、上昇するノードが赤道に対して１２０°
の間隔となるように地球に対して均一に離間される。サ
テライト１０は、５６００ないし１００００海里の高度
の中間地球軌道に配置される。この高度範囲は、バン・
アレン放射ベルトを越えるものであるが、地球同期軌道
の高度より実質的に低いものである。これは、最小数の
サテライトで過剰な電力を必要とせずに良く見えるよう
にする。通信サテライト１０の少なくとも１つは、少な
くとも１０°の仰角において各セル式移動電話１４及び
ゲートウェイステーション１２から常時見ることがで
き、影をなくすことができる。
サテライト１０の群が３つの傾斜した軌道平面を有し、
これら平面は、上昇するノードが赤道に対して１２０°
の間隔となるように地球に対して均一に離間される。サ
テライト１０は、５６００ないし１００００海里の高度
の中間地球軌道に配置される。この高度範囲は、バン・
アレン放射ベルトを越えるものであるが、地球同期軌道
の高度より実質的に低いものである。これは、最小数の
サテライトで過剰な電力を必要とせずに良く見えるよう
にする。通信サテライト１０の少なくとも１つは、少な
くとも１０°の仰角において各セル式移動電話１４及び
ゲートウェイステーション１２から常時見ることがで
き、影をなくすことができる。
【００１９】図２は、最小仰角１０°で常時少なくとも
１つのサテライト１０によって地球を全世界的にカバー
することのできるサテライト９個の群を示している。こ
れら９個のサテライトは、３つの円形軌道平面Ｐ１、Ｐ
２、Ｐ３に配置され、３つのサテライト３０ａ−３０ｃ
は軌道平面Ｐ１に配置され、３つのサテライト３２ａ−
３２ｃは軌道平面Ｐ２に配置され、そして３つのサテラ
イト３４ａ−３４ｃは軌道平面Ｐ３に配置される。これ
らのサテライトは、５６００海里の高度において各軌道
平面内に１２０°の間隔で均一に離間される。各軌道平
面は、赤道に対して５５°の角度で傾斜される。異なっ
た軌道平面にあるサテライト間の相対的な位相角度は８
０°である。それ故、サテライト群の１つのサテライト
がユーザの視野から消える前に、少なくとも１つの別の
サテライトが１０°の仰角より上で視野に入る。
１つのサテライト１０によって地球を全世界的にカバー
することのできるサテライト９個の群を示している。こ
れら９個のサテライトは、３つの円形軌道平面Ｐ１、Ｐ
２、Ｐ３に配置され、３つのサテライト３０ａ−３０ｃ
は軌道平面Ｐ１に配置され、３つのサテライト３２ａ−
３２ｃは軌道平面Ｐ２に配置され、そして３つのサテラ
イト３４ａ−３４ｃは軌道平面Ｐ３に配置される。これ
らのサテライトは、５６００海里の高度において各軌道
平面内に１２０°の間隔で均一に離間される。各軌道平
面は、赤道に対して５５°の角度で傾斜される。異なっ
た軌道平面にあるサテライト間の相対的な位相角度は８
０°である。それ故、サテライト群の１つのサテライト
がユーザの視野から消える前に、少なくとも１つの別の
サテライトが１０°の仰角より上で視野に入る。
【００２０】図３は、最小仰角１０°で常時少なくとも
２つのサテライトによって地球を全世界的にカバーする
サテライト１２個の群を示している。これら１２個のサ
テライトは、３つの円形軌道平面Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３に配
置され、４つのサテライト３０ａ−３０ｄは軌道平面Ｐ
１に配置され、４つのサテライト３２ａ−３２ｄは軌道
平面Ｐ２に配置され、そして４つのサテライト３４ａ−
３４ｄは軌道平面Ｐ３に配置される。これらのサテライ
トは、５６００海里の高度において各軌道平面内に９０
°の間隔で均一に離間される。各軌道平面は、赤道に対
して５５°の角度で傾斜される。異なった軌道平面にあ
るサテライト間の相対的な位相角度は９０°である。
２つのサテライトによって地球を全世界的にカバーする
サテライト１２個の群を示している。これら１２個のサ
テライトは、３つの円形軌道平面Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３に配
置され、４つのサテライト３０ａ−３０ｄは軌道平面Ｐ
１に配置され、４つのサテライト３２ａ−３２ｄは軌道
平面Ｐ２に配置され、そして４つのサテライト３４ａ−
３４ｄは軌道平面Ｐ３に配置される。これらのサテライ
トは、５６００海里の高度において各軌道平面内に９０
°の間隔で均一に離間される。各軌道平面は、赤道に対
して５５°の角度で傾斜される。異なった軌道平面にあ
るサテライト間の相対的な位相角度は９０°である。
【００２１】通信サテライトの群が円形軌道にあるの
は、地球を全世界的にカバーするために好ましいことで
あるが、片方の半球のような限定された領域をカバーす
るためには通信サテライトの群が楕円軌道にあることが
好ましい。図４は、最小仰角１０°で常時少なくとも１
つのサテライトによって地球の半球をカバーするサテラ
イト６個の群を示している。これら６個のサテライト
は、３つの楕円軌道平面Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６に配置され、
２つのサテライト３０ａ−３０ｂは軌道平面Ｐ４に配置
され、２つのサテライト３２ａ−３２ｂは軌道平面Ｐ５
に配置され、そして２つのサテライト３４ａ−３４ｂは
軌道平面Ｐ６に配置される。各軌道平面は、遠地点高度
６３００海里、近地点高度６００海里、傾斜角度６３．
４°、上昇ノード間隔１２０°、近地点偏角２７０°、
及び異なる軌道におけるサテライト間の相対的な位相角
１８０°によって定められる。遠地点をサテライトが到
達する最北緯度（傾斜角度にも等しい）に置くことによ
り、北緯のカバー周期が最大にされる。
は、地球を全世界的にカバーするために好ましいことで
あるが、片方の半球のような限定された領域をカバーす
るためには通信サテライトの群が楕円軌道にあることが
好ましい。図４は、最小仰角１０°で常時少なくとも１
つのサテライトによって地球の半球をカバーするサテラ
イト６個の群を示している。これら６個のサテライト
は、３つの楕円軌道平面Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６に配置され、
２つのサテライト３０ａ−３０ｂは軌道平面Ｐ４に配置
され、２つのサテライト３２ａ−３２ｂは軌道平面Ｐ５
に配置され、そして２つのサテライト３４ａ−３４ｂは
軌道平面Ｐ６に配置される。各軌道平面は、遠地点高度
６３００海里、近地点高度６００海里、傾斜角度６３．
４°、上昇ノード間隔１２０°、近地点偏角２７０°、
及び異なる軌道におけるサテライト間の相対的な位相角
１８０°によって定められる。遠地点をサテライトが到
達する最北緯度（傾斜角度にも等しい）に置くことによ
り、北緯のカバー周期が最大にされる。
【００２２】図５は、最小仰角１０°で常時少なくとも
２つのサテライトによって地球の半球をカバーするサテ
ライト９個の群を示している。これら９個のサテライト
は、３つの楕円軌道平面Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６に配置され、
３つのサテライト３０ａ−３０ｃは軌道平面Ｐ４に配置
され、３つのサテライト３２ａ−３２ｃは軌道平面Ｐ５
に配置され、そして３つのサテライト３４ａ−３４ｃは
軌道平面Ｐ６に配置される。各軌道平面は、遠地点高度
６３００海里、近地点高度６００海里、傾斜角度６３．
４°、上昇ノード間隔１２０°、近地点偏角２７０°、
及び異なる軌道におけるサテライト間の相対的な位相角
１８０°によって定められる。
２つのサテライトによって地球の半球をカバーするサテ
ライト９個の群を示している。これら９個のサテライト
は、３つの楕円軌道平面Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６に配置され、
３つのサテライト３０ａ−３０ｃは軌道平面Ｐ４に配置
され、３つのサテライト３２ａ−３２ｃは軌道平面Ｐ５
に配置され、そして３つのサテライト３４ａ−３４ｃは
軌道平面Ｐ６に配置される。各軌道平面は、遠地点高度
６３００海里、近地点高度６００海里、傾斜角度６３．
４°、上昇ノード間隔１２０°、近地点偏角２７０°、
及び異なる軌道におけるサテライト間の相対的な位相角
１８０°によって定められる。
【００２３】 通信可能領域 全世界的 半球 単 一 二 重 単 一 二 重 サテライト数 ９ １２ ６ ９ 軌道平面数 ３ ３ ３ ３ 平面当りのサテライト数 ３ ４ ２ ３ 遠地点高度（海里） ５６００ ５６００ ６３００ ６３００ 近地点高度（海里） ５６００ ５６００ ６００ ６００ 傾斜角度 ５５° ５５° ６３.4° ６３.4° 上昇ノード間隔 １２０° １２０° １２０° １２０° 近地点偏角 ０° ０° ２７０° ２７０° 相対位相角 ８０° ９０° １８０° １８０° 最小仰角 １０° １０° １０° １０°
【００２４】単一サテライトでカバーするサテライト群
を最初に形成し、そして３個のサテライトを追加するだ
けで二重カバー構成とするように後でそのカバー範囲を
拡張することができる。これに対し、二重カバーのサテ
ライト群は、各軌道平面内の１つのサテライトが故障し
た場合でも完全なサービスが失われないようにすること
ができる。つまり、軌道平面内の残りのサテライトの位
置を調整し、故障サテライトが修理されるか又は交換さ
れるまで単一カバーとすることができる。
を最初に形成し、そして３個のサテライトを追加するだ
けで二重カバー構成とするように後でそのカバー範囲を
拡張することができる。これに対し、二重カバーのサテ
ライト群は、各軌道平面内の１つのサテライトが故障し
た場合でも完全なサービスが失われないようにすること
ができる。つまり、軌道平面内の残りのサテライトの位
置を調整し、故障サテライトが修理されるか又は交換さ
れるまで単一カバーとすることができる。
【００２５】以上の説明から、本発明は、サテライトを
ベースとするセル式通信システムの分野に著しい進歩を
もたらすことが明らかとなろう。本発明の幾つかの実施
例を図示して説明したが、本発明の精神及び範囲から逸
脱せずに別の適用及び修正がなされることが明であろ
う。それ故、本発明は、上記説明に限定されるものでは
なく、特許請求の範囲のみによって規定されるものとす
る。
ベースとするセル式通信システムの分野に著しい進歩を
もたらすことが明らかとなろう。本発明の幾つかの実施
例を図示して説明したが、本発明の精神及び範囲から逸
脱せずに別の適用及び修正がなされることが明であろ
う。それ故、本発明は、上記説明に限定されるものでは
なく、特許請求の範囲のみによって規定されるものとす
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるサテライトベースのセル式通信シ
ステムの概略図である。
ステムの概略図である。
【図２】地球を全世界的に単一カバーする通信サテライ
ト群の概略図である。
ト群の概略図である。
【図３】地球を全世界的に二重にカバーする通信サテラ
イト群の概略図である。
イト群の概略図である。
【図４】地球を半球状に単一カバーする通信サテライト
群の概略図である。
群の概略図である。
【図５】地球を半球状に二重にカバーする通信サテライ
ト群の概略図である。
ト群の概略図である。
１０ 通信サテライト １２ ゲートウェイステーション １４ セル式移動電話 １６、１８ 多ビームアンテナ ２０、２２ アンテナ ２４ 局内及び長距離電話ネットワーク ２６ 固定電話
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ピーター エイチ クレス アメリカ合衆国 カリフォルニア州 90266 マンハッタン ビーチ ナインス ストリート 932 (72)発明者 ロジャー ジェイ ラッシュ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 90274 パロス ヴァーデス エステータ ス ヴィア ファーナンデス 1521
Claims (17)
- 【請求項１】 多数のセル式移動電話に対して多ビーム
高周波（ＲＦ）通信リンクを形成する通信サテライト群
であって、約５６００ないし１００００海里の高度にお
いて地球に対して複数の傾斜した軌道に配置されたサテ
ライトを具備し、 軌道の数、各軌道の傾斜、各軌道内のサテライトの数及
びサテライトの高度といった軌道の特性は、サテライト
の通信可能領域及びそれに関連した視線仰角を最大にす
る一方、伝播時間遅延、ビームからビーム及びサテライ
トからサテライトへの引き継ぎの回数、及びサテライト
の総数を最小にするように調整され、 更に、ビームからビームへの引き継ぎの回数は、各サテ
ライトに固定のサービス領域を指定し、そのサービス領
域が見える時間中にそのサービス領域を中心とするよう
にサテライトのアンテナボアサイトを維持することによ
って更に減少されることを特徴とする中間地球軌道のサ
テライトをベースとするセル式遠隔通信システム。 - 【請求項２】 上記サテライトからサテライトへの引き
継ぎの回数は、あるサテライトから別のサテライトへの
サービスの移行中にその２つの相次ぐサテライトによっ
て各サービス領域の通信可能域を重畳させることによっ
て更に減少される請求項１に記載のサテライトをベース
とするセル式の遠隔通信システム。 - 【請求項３】 サテライトの姿勢は、サービス領域を中
心とするようにアンテナのボアサイトを維持するように
調整される請求項１に記載のサテライトをベースとする
セル式の遠隔通信システム。 - 【請求項４】 アンテナは、ジンバル固定され、サービ
ス領域を中心とするようにアンテナボアサイトを維持す
るよう回転される請求項１に記載のサテライトをベース
とするセル式の遠隔通信システム。 - 【請求項５】 上記軌道はほぼ円形である請求項１に記
載のサテライトをベースとするセル式の遠隔通信システ
ム。 - 【請求項６】 上記軌道はほぼ楕円形である請求項１に
記載のサテライトをベースとするセル式の遠隔通信シス
テム。 - 【請求項７】 上記サテライト群は、各円形軌道平面に
３個づつ、３つの円形軌道平面に配置された９個のサテ
ライトを含み、これらサテライトは５６００海里の高度
において各軌道平面内に１２０°の等間隔で配置され、
そして各軌道平面は、地球を全世界的に単一カバーする
ために赤道平面に対して５５°の角度で傾斜している請
求項５に記載のサテライトをベースとするセル式の遠隔
通信システム。 - 【請求項８】 上記サテライト群は、各円形軌道平面に
４個づつ、３つの円形軌道平面に配置された１２個のサ
テライトを含み、これらサテライトは５６００海里の高
度において各軌道平面内に９０°の等間隔で配置され、
そして各軌道平面は、地球を全世界的に二重にカバーす
るために赤道平面に対して５５°の角度で傾斜している
請求項５に記載のサテライトをベースとするセル式の遠
隔通信システム。 - 【請求項９】 サテライトとＲＦ通信リンクを確立する
ために各サービス領域にゲートウェイステーションを更
に含んでいる請求項１に記載のサテライトをベースとす
るセル式の遠隔通信システム。 - 【請求項１０】 上記仰角は、常に少なくとも１０°で
ある請求項１に記載のサテライトをベースとするセル式
の遠隔通信システム。 - 【請求項１１】 多数のセル式移動電話に対して多ビー
ム高周波（ＲＦ）通信リンクを形成する通信サテライト
群であって、約５６００ないし１００００海里の高度に
おいて地球に対して多数の傾斜した軌道に配置されたサ
テライトを具備し、 軌道の数、各軌道の傾斜、各軌道内のサテライトの数及
びサテライトの高度といった軌道の特性は、サテライト
の通信可能領域及びそれに関連した視線仰角を最大にす
る一方、伝播時間遅延、ビームからビーム及びサテライ
トからサテライトへの引き継ぎの回数及びサテライトの
総数を最小にするように調整されることを特徴とする地
球中間軌道のサテライトをベースとするセル式の遠隔通
信システム。 - 【請求項１２】 上記軌道はほぼ円形である請求項１１
に記載のサテライトをベースとするセル式の遠隔通信シ
ステム。 - 【請求項１３】 上記軌道はほぼ楕円形である請求項１
１に記載のサテライトをベースとするセル式の遠隔通信
システム。 - 【請求項１４】 上記サテライト群は、各円形軌道平面
に３個づつ、３つの円形軌道平面に配置された９個のサ
テライトを含み、これらサテライトは５６００海里の高
度において各軌道平面内に１２０°の等間隔で配置さ
れ、そして各軌道平面は、地球を全世界的に単一カバー
するために赤道平面に対して５５°の角度で傾斜してい
る請求項１２に記載のサテライトをベースとするセル式
の遠隔通信システム。 - 【請求項１５】 上記サテライト群は、各円形軌道平面
に４個づつ、３つの円形軌道平面に配置された１２個の
サテライトを含み、これらサテライトは５６００海里の
高度において各軌道平面内に９０°の等間隔で配置さ
れ、そして各軌道平面は、地球を全世界的に二重にカバ
ーするために赤道平面に対して５５°の角度で傾斜して
いる請求項１２に記載のサテライトをベースとするセル
式の遠隔通信システム。 - 【請求項１６】 サテライトとＲＦ通信リンクを確立す
るために各サービス領域にゲートウェイステーションを
更に含んでいる請求項１１に記載のサテライトをベース
とするセル式の遠隔通信システム。 - 【請求項１７】 上記仰角は常に少なくとも１０°であ
る請求項１１に記載のサテライトをベースとするセル式
の遠隔通信システム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US89051092A | 1992-05-28 | 1992-05-28 | |
| US07/890510 | 1992-05-28 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06120878A true JPH06120878A (ja) | 1994-04-28 |
| JP2706600B2 JP2706600B2 (ja) | 1998-01-28 |
Family
ID=25396777
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4245048A Expired - Fee Related JP2706600B2 (ja) | 1992-05-28 | 1992-09-14 | 中間地球高度のサテライトをベースとするセル式遠隔通信システム |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (2) | EP0575678B1 (ja) |
| JP (1) | JP2706600B2 (ja) |
| DE (3) | DE69216595T4 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018536574A (ja) * | 2015-11-27 | 2018-12-13 | テレサット カナダ | グローバルカバレッジのための衛星システム及び方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| US5666648A (en) * | 1993-11-09 | 1997-09-09 | Leo One Ip, L.L.C. | Polar relay system for satellite communication |
| TW239242B (en) * | 1994-03-28 | 1995-01-21 | Leo One Ip L L C | Satellite system using equatorial & polar orbit relays |
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| FR2741493B1 (fr) * | 1996-12-03 | 1998-08-21 | Europ Agence Spatiale | Procede et systeme de transmission de signaux radioelectriques via un reseau de satellites entre une station terrestre fixe et des terminaux mobiles d'usagers |
| EP0890907B1 (en) | 1997-07-11 | 2000-06-14 | ICO Services Ltd. | Providing web access to users in a vehicle |
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