JPH0616598B2 - 衛星通信系に適用される地球局装置の送信電力制御方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は，１台の衛星中継器により２波以上の通信波を
共通増幅する衛星通信系に適用される地球局装置の送信
電力制御方式に関する。

近年，降雨による伝ぱん損失の大きい準ミリ波帯の電波
が衛星通信に用いられるようになった。それに伴って，
降雨時等の回線条件の変動に応じて各地球局の送信電力
を制御し，もって系全体としてのレベルダイアグラムの
最適化をはかることのできる種々の方式が提案されてき
た。その方式の１つは，特願昭52-35404号の明細書に示
された方式であり，主地球局と従地球局の２局間の通信
の際に，主地球局の送信電力を両方向の回線品質が等し
くなるよう制御するものである。ところが，この方式
は，主局の方が従局に比べてアンテナの直径や最大送信
電力が大きく，余裕がある場合に，主局よりの送信電力
のみを制御することによって最適化をはかろうとするも
のであり，対向する２局のアンテナ直径や最大送信電力
等の規模が同程度の場合には適用できないという難点が
あった。

また，特願昭54-39742号の明細書に示された方式があ
る。これは，各通信波毎の送信地球局と受信地球局との
間の回線品質が予め定めた基準値に一致するように送信
地球局の送信電力を制御する方式である。この方式によ
れば，各局の規模が同程度の場合にも適用可能である
が，反面，回線品質の基準値が降雨時等の限界的条件の
時に最適となるような比較的悪い値に設定されるので，
晴天時等条件の良い時には，もっと回線品質を良くでき
るにもかかわらず，比較的悪い基準値になるよう送信電
力が低い値に押えられてしまう欠点がある。また，回線
条件が非常に悪くて，いずれかの局の送信電力を最大値
としても，回線品質が基準地以下の場合には，系全体の
レベルダイアグラムの最適化が達成できないという欠点
がある。これ等の従来技術の欠点を除去した方式とし
て，特願昭57-120662号および特願昭57-120623号の明細
書に記載された方式が提案されているが，これ等は２局
間の通信に適用されるものである。

本発明の目的は，上記従来技術の欠点を解消し，衛星通
信系において対向する２局以上のそれぞれ地球局の規模
が同程度であっても適用が可能で，しかもその時の降雨
状況等回線条件に応じた最適の値にそれぞれの地球局の
送信電力を制御することのできる地球局装置の送信電力
制御方式を提供するにある。

本発明によれば，通信衛星内の１台の中継器により複数
の地球局から送出される多周波の信号を共通増幅する衛
星通信系に適用され，前記複数の地球局のうちの自局に
向けて交信中のすべての地球局からの受信回線のS/N値
をそれぞれ検出する複数の第１の検出手段と，これ等複
数の第１の検出手段により検出されたすべてのS/N値の
情報を送信ベースバンド信号の入力とともに自局送信波
を変調して相手局に送信する手段と，前記同様の手段に
より検出され，送信される相手局におけるすべての受信
回線のS/N値情報をそれぞれこれ等の地球局からの回線
により受信復調して，それぞれS/N値を検出する複数の
第２の検出手段と，これ等複数の第２の検出手段の出力
をうけ，それ等のうちから自局送り回線のS/N値のうち
最低のS/N値を選択する第１の選択手段と，前記複数の
第１の検出手段の出力と前記複数の第２の検出手段の出
力とをうけ，それ等のうちから自局送り回線のS/N値を
除いた最低のS/N値を選択する第２の選択手段と，前記
第１の選択手段の出力と前記第２の選択手段の出力との
差を予め決められた正の小さな値と比較し，該比較によ
って得られた誤差値に対応する値を検出する第３の検出
手段と，該第３の検出手段の出力に応答して、それが正
ならば自局の送信電力を減少させ、それが負ならば自局
の送信電力を増加ささるように自局の送信電力を可変す
る手段とを備えたことを特徴とする地球局装置の送信電
力制御方式が得られる。

本発明による送信電力制御方式においては，各地球局
は，その受信する各通信波中に設けられた回線品質測定
チャネルを測定することによって，各通信波の回線品質
の値（例えばS/N値）を知る手段を有する。そして，各
回線品質の情報は，それぞれ自局の送信する通信波中に
設けられた回線品質情報伝送チャネルにより，他局へ伝
送される。各地球局は，このようにして，自局と通信回
線のあるすべての地球局において測定した回線品質の情
報を知ることができる。なお，自局と直接の通信回線の
ない地球局において測定した回線品質の情報を知るため
には，共通に通信回線のある第３局により中継する等の
手段を構ずることも可能である。ここでは，各地球局は
１波ないし数波の通信波を送出し，それぞれの通信波は
１局ないし数局の受信地球局により受信される。従っ
て，１波の通信波により１回線ないし数回線の通信回線
（但し片方向）を構成することができる。各地球局は，
系全体のレベルダイアグラムを最適化するため，以下に
述べるような方法でそれぞれ自局の送信電力を制御す
る。しかし，通常，１つの地球局は１つの衛星中継器の
帯域内では１波しか送信しない。この制御は，その局が
２波以上の通信波を送信する場合，１波毎に独立に行な
うとすれば，１波しか送信しない場合と技術的には同じ
方法が用いられるので，以下の説明では，１波のみを制
御する場合について述べる。

各地球局では，それぞれ自局における送信中のある１波
の通信波が対応する各受信局で受信されたとき，その回
線品質の値（この値は各受信局の地域の天候の差異によ
り各受信局毎に異なる）のうちの最低の値を，系全体の
すべての回線の品質の値と比較する。そして，それぞれ
自局の通信波の送信電力を，自局送信の回線品質の最低
値が，系全体における回線品質の最低値よりわずかに良
好な値となるように制御する。もし自局送り回線のＳ／
Ｎ値の内の最低値が自局送り回線を除く系全体の各回線
のＳ／Ｎ値のうちの最低値に正の小さな値を加えた値よ
り小さければ、すなわち、自局送り回線の状態が系全体
の最悪又はそれに近い状態ならば、その局の送信電力は
増加させられ、回線品質が改善される。

一方、もし自局送り回線のＳ／Ｎ値のうちの最低値が、
系全体の最低値に正の小さな値を加えた値より大きけれ
ば、その局の送信電力は減少させられ、その局送り回線
Ｓ／Ｎ値のうちの最低値が、系全体の最低値に正の小さ
な値を加えた値に等しくなった所で減少が止まる。この
様にして回線状態の比較的良好な局の送信電力は、その
局お送り回線Ｓ／Ｎ値の最低値が系全体の回線Ｓ／Ｎ値
の最低値よりも僅かに大きく成るよう制御される。一方
回線状態が最悪の局では、上記のような多局の制御の結
果自局送り回線のＳ／Ｎ値の内の最低値は、自局送りを
除く系全体の回線のＳ／Ｎ値の内の最低値より小さくな
るため、その局の送信電力は増加するように制御され
る。この時他局の送信電力はそれに追従して増加する。
ある時点で今まで最悪だった局が最悪で無くなると、そ
の時点で別の局の送信電力が増加させられる。こうして
各局の送信電力は、各局の回線品質がほぼ等しい状態を
保ちつつ全体として増加させられていくが、どれかの局
の送信電力が上限値に達しそれ以上増加出来なくなる
と、より余裕のある他局の送信電力もその局送りの回線
のＳ／Ｎ値のうちの最低値が、前記上限値に達した局送
り回線のＳ／Ｎ値の内の最低値より僅かに大きくなるよ
う制御され、そこで止まる。こうして最終的に，その時
の回線条件の最も悪い回線の送信電力は上限値まで上昇
し，他の各地球局よりの送信電力は，その局送りの回線
の回線品質の最低値が，回線条件の最も悪い回線の回線
品質値にほぼ等しくなるように制御される。この結果，
天候の変化等回線条件の変化にかかわらず，各地球局装
置および衛星中継器の送信電力は最も有効に利用される
ことになる。

上述のように，本発明による送信電力制御方式において
は，回線条件の最も悪い回線の送信電力はその上限値ま
で上昇するが，この上限値は物理的にはその局の大電力
増幅器の最大出力電力で制限される。しかし，晴天時に
は，この最大出力電力で送信すると，回線品質が必要以
上に良くなる反面，衛星中継器の最大入力電力の制限を
こえたり，あるいは，他の通信に与える妨害が増加する
おそれがある。このために，本発明においては，この上
限値を回線条件に応じて適応的に変化させるようにし
た。すなわち，各地球局の送信電力は，その地球局から
送信される回線の品質のうち最低の値があらかじめ定め
られた上限値をこえない範囲で制御される。これによっ
て，降雨時等には，大電力増幅器の物理的最大電力まで
送信電力が増加させられると共に，晴天時等には，必要
十分な電力レベルまで送信電力は抑制されることにな
る。

また，送信電力の下限値も同様な考慮のもとに設定され
る。例えば，ある回線が何らかの障害等を受けて，その
回線品質が非常に悪化した場合，各地球局の送信電力
は，各回線の品質を均一化するために下限値まで低下す
る。勿論，この下限値も，回線条件に応じて適応的に変
化する。すなわち，各地球局の送信電力はその地球局か
ら送信される回線の品質のうち最低の値があらかじめ定
められた下限値を下まわらない範囲で制御される。

更に，本発明の送信電力制御方式において，各地球局が
相互に情報をやりとりして送信電力の制御を行なう場
合，何らかの障害によってこの情報の伝送が正常に行わ
れなくなると，各回線の品質の値を知ることができなく
なる。その場合には，あらかじめ定められた一定の値に
制御入力を切替えて，これにより送信電力を制御する。
この一定の値は，大部分の回線条件のもとで，必要最小
限の品質が得られるような値に選定される。

次に，本発明による地球局の送信電力制御方式について
実施例を挙げ，図面を参照して説明する。

第１図は本発明による実施例の構成をブロック図により
示したものである。この図において，アンテナ１により
受信された複数の地球局からの信号は分波器２により周
波毎に分離されたのち，それぞれｎ個の低雑音増幅器３
-1〜３-nのうちの該当する増幅器で増幅される。増幅さ
れた出力は周波数変換器４-1〜４-nのステージに加えら
れ，ここで周波数変換されたのち，復調器５-1〜５-nの
ステージに与えられる。復調器５-1〜５-nの該当する復
調器で復調された信号はベースバンド信号として端局装
置６を介し，電話機７に接続される。一方，電話機７か
らの送話信号は，端局装置６によりベースバンド信号と
なって変調器８に加えられて変調される。変調された信
号は，送信電力を制御するための可変減衰器９のステー
ジを通ったのち，周波数変換器10のステージに与えられ
る。該当する周波数変換された信号は大電力増幅器11の
ステージで増幅されてアンテナ１より送信される。

一方，復調器５-1〜５-nのそれぞれ該当する復調器の出
力側で分岐された第２の出力は，S/N検出回路12-1〜12-
nに導かれ，出力側にそれぞれ相手局からの送り回線のS
/N値に比例した電圧を検出する。また，復調器５-1〜５
-nの分岐された第３の出力は，それぞれ副搬送波復調器
13-1〜13-nに導かれる。自局送り回線の対応する複数の
相手局でうけた他局同志の回線のS/N値を含む複数のS/N
値の情報は，これ等の副搬送波により返送されてくるの
で，これをうけた副搬送波復調器13-1〜13-nから得られ
るそれぞれ複数の復調出力は自局送り回線および他局同
志回線のS/N値に比例した複数の電圧となる。さらに，
これ等のうちの他局同志回線のS/N値の電圧およびS/N検
出回路12-1〜12-nにより検出された複数の地球局からの
送り回線のS/N値の電圧は選択回路14に与えられ，これ
らのなかから最低のS/N値が選択される。また，副搬送
波復調器13-1〜13-nにより復調されたうちの自局送り回
線のS/N値の電圧は選択回路15に与えられ，これらのな
かから最低のS/N値が選択される。選択回路14および15
それぞれ選択された最低のS/N値電圧は，差動増幅器16
に加えられ，ここで両者の減算が行われる。更に，この
差電圧は差動増幅器17に加えられ，予め決められた一定
電圧ΔＶだけ減算される。この差出力は積分回路18によ
って積分された後，変調器出力の可変減衰器９のステー
ジに加えられ，ここで，周波数変換器10に与えられる出
力を可変することによって大電力増幅器11のうちの指定
された周波による送信電力が制御される。

上記のような送信電力の制御の結果，自局送り回線の対
応する複数の相手局でうけたS/N測定値の最低の値が，
他局同志を含む交信中の複数の地球局からの全ての回線
のS/N値の最低の値より僅かに良好な値になるように制
御される。なお，S/N検出回路12-1〜12-nの出力である
相手局送り回線のS/N値に比例した電圧は，それぞれ分
岐されて副搬送波変調器19にも与えられ，ここで変調さ
れた出力はベースバンド信号と共に変調器８に加えられ
る。そして，それぞれ相手局からの送り回線のS/N値の
情報が相手局に返送され，相手局において同様の制御を
行うために役立てられる。

また，副搬送波復調器13-1〜13-nには副搬送波レベル低
下検出器20が付加的に設けられており，もし副搬送波の
レベルが異常に低下した場合には，副搬送波復調器13-1
〜13-nの出力は正常ではなく，障害状態にあるものとみ
なし，検出器20の出力によってスイッチ21を(2)側に切
換える。これによって，可変減衰器９の制御は積分回路
18の出力から切りはなされ，一定電圧Ｖaにより行われ
るように動作する。このような切り換えは，ここに述べ
た副搬送波レベルの低下時のみでなく，その他の障害警
報信号により行なうことも可能である。例えば，自局送
り回線のS/N値の情報をディジタル信号で伝送している
場合に，パリティ誤りの度数がある限界値をこえた時に
障害とみなし，制御信号を一定電圧に切り換えることも
できる。

なお，上記の実施例においては，相手局送り回線の最低
のS/N値の電圧は直接に差動増幅器16により選択回路15
のS/N値の電圧と比較されるようになっているが，選択
回路14と差動増幅器16との間にS/N値電圧の上下限制限
回路を挿入することによって，比較入力があらかじめ定
められた上限および下限のS/N値に相当する電圧を超え
ないようにすることができる。この付加処置によって，
自局送り回線のS/N値の最低の電圧は，この上下限制限
回路の出力と比較され，その出力がΔＶだけ大きな電圧
となるように自局の送信電力が制御される。結果とし
て，自局送り回線のS/N値の最低値は，あらかじめ定め
られた上限および下限のS/N値にそれぞれΔＶに相当す
るS/N値を加えた値の範囲内になるように制御される。

以上の説明により明らかなように，本発明によれば，１
個の衛星中継器で２波以上の通信波を共通増幅する衛星
通信において，地球局間を結ぶ電波の伝ぱん路に降雨に
よる減衰等の変動要因が生ずるも，通信系全体としてレ
ベルダイアグラムの最適化をはかることが可能となり，
これによって，回線品質の向上はもとより，送信電力の
効率的な制御によるシステムの経済性が得られる点にお
いて大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による実施例の構成を示すブロック図で
ある。この図において，１はアンテナ，２は分波器，３
-1〜３-nは低雑音増幅器，４-1〜４-nは受信用周波数変
換器，５-1〜５-nは復調器，６は端局装置，７は電話
機，８は変調器，９は可変減衰器，10は送信用周波数変
換器，11は大電力増幅器，12-1〜12-nはS/N検出回路，1
3-1〜13-nは副搬送波復調器，14，15は選択回路，16，1
7は差動増幅器，18は積分回路，19は副搬送波変調器，2
0は副搬送波レベル低下検出器，21はスイッチである。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】通信衛星内の１台の中継器により複数の地
   球局から送出される多周波の信号を共通増幅する衛星通
   信系に適用され、前記複数の地球局のうちの自局に向け
   て交信中のすべての地球局からの受信回線のＳ／Ｎ値を
   それぞれ検出する複数の第１の検出手段と、これ等複数
   の第１の検出手段により検出されたすべてのＳ／Ｎ値の
   情報を送信ベースバンド信号の入力とともに自局送信波
   を変調して相手局に送信する手段と、前記同様の手段に
   より検出され、送信される相手局におけるすべての受信
   回線のＳ／Ｎ値情報をそれぞれこれ等の地球局からの回
   線により受信復調して、それぞれＳ／Ｎ値を検出する複
   数の第２の検出手段と、これ等複数の第２の検出手段の
   出力をうけ、それ等のうちから自局送り回線のＳ／Ｎ値
   のうち最低のＳ／Ｎ値を選択する第１の選択手段と、前
   記複数の第１の検出手段の出力と前記複数の第２の検出
   手段の出力とをうけ、それ等のうちから自局送り回線の
   Ｓ／Ｎ値を除いた最低のＳ／Ｎ値を選択する第２の選択
   手段と、前記第１の選択手段の出力と前記第２の選択手
   段の出力との差を予め決められた正の小さな値と比較
   し、該比較によって得られた誤差値に対応する値を検出
   する第３の検出手段と、該第３の検出手段の出力に応答
   して、それが正ならば自局の送信電力を減少させ、それ
   が負ならば自局の送信電力を増加させるように自局の送
   信電力を可変する手段とを備えたことを特徴とする、地
   球局装置の送信電力制御方式。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項に記載の地球局装置
   の送信電力制御方式において、前記第２の選択手段の出
   力を予め決められた上限値の範囲に制限する手段を付加
   し、該制限手段の出力と前記第１の選択手段の出力とを
   前記第３の検出手段の比較入力として加えるようにした
   ことを特徴とする、地球局装置の送信電力制御方式。
3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項に記載の地球局装置
   の送信電力制御方式において、前記第２の選択手段の出
   力を予め決められた下限値の範囲に制限する手段を付加
   し、該制限手段の出力と前記第１の選択手段の出力とを
   前記第３の検出手段の比較入力として加えるようにした
   ことを特徴とする、地球局装置の送信電力制御方式。
4. 【請求項４】特許請求の範囲第１項に記載の地球局装置
   の送信電力制御方式において、前記相手局から送信され
   てくるＳ／Ｎ値情報に対する受信信号の異常を検出する
   第４の検出手段と、前記送信電力可変手段に加えられる
   制御入力として、前記第３の検出手段の出力および別に
   決められた一定値を有する電圧源の出力を選択的に切替
   えるスイッチとを備え、前記第４の検出手段の出力によ
   って、受信状態が正常ならば、前記スイッチを前記第３
   の検出手段の出力側に切替え、受信状態が異常ならば、
   前記スイッチを前記別に設定された電圧源の出力側に切
   替えるように制御することを特徴とする、地球局装置の
   送信電力制御方式。