JPH0637687A

JPH0637687A - データ通信方法、通信ネットワーク運用方法および通信ネットワークのノード

Info

Publication number: JPH0637687A
Application number: JP5139221A
Authority: JP
Inventors: Gregory B Vatt; グレゴリー・バートン・バット; Raymond J Leopold; レイモンド・ジョセフ・レオポルド
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1992-05-26
Filing date: 1993-05-19
Publication date: 1994-02-10
Also published as: EP0571740A1; DE69331361T2; CA2092743A1; DE69331361D1; ATE211335T1; US5363368A; RU2136109C1; EP0571740B1

Abstract

(57)【要約】【目的】個々の衛星間で双方向通信リンク１６を介し
て通信を行なう衛星（１２）のネットワーク１０を提供
する。【構成】各衛星は、複数のリンク１６を終了する。す
べての衛星は同期６０され、一定期間のフレーム５２の
構造を認識する。ネットワーク１０内の各リンク１６に
ついて、リンク１６の両端の衛星は、同じ周波数帯域を
利用して、リンク１６の相手側に対してデータ通信を同
時に送信する。衛星によって維持されるすべてのリンク
１６に対する送信は同時に行なわれる。この送信は、衛
星間の距離に応答す期間の間継続される（７８）。相対
するリンク・ノードからの通信が衛星間の全距離をほぼ
伝搬すると、衛星が維持するすべてのリンク１６の送信
は終了する（８０）。送信を終了した後、各衛星は相手
側衛星１２からリンク１６に対して前回送信された通信
を受信する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般に、通信システム
に関する。さらに詳しくは、本発明は、双方向通信を行
なうために時分割多元接続（time division multiple a
ccess: ＴＤＭＡ）方式を利用する通信システムに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】双方向通信は、信号が伝達される通信リ
ンクまたはチャンネルを利用することができる。このよ
うな信号は、ワイヤや光ファイバ上で送信することがで
き、あるいはＲＦ通信として空中で伝送したり、音波通
信として水中や空中で伝送するために変調することがで
きる。双方向通信は、干渉問題に対処している。例え
ば、２つのノードが通信をやり取りする場合に、各ノー
ドは自己の送信信号を他方のノードが送信する信号から
区別できなければならない。

【０００３】従来の双方向通信は、全二重または半二重
動作を想定している。全二重動作は２つの逆方向の単純
通信回線すなわち単方向のリンクを利用し、これらのリ
ンクは同時に動作する。これらの２つのリンクは互いに
独立して動作するため、干渉は生じない。例えば、一方
のリンクが他のリンクから完全に独立したワイヤまたは
ファイバを利用したり、あるいは一方のリンクが他方の
リンクから完全に独立した周波数帯域または周波数のセ
ットを利用することができる。全二重動作では、各当事
者が一方のリンク上で送信し、同時に他方のリンク上で
受信する。半二重動作は、一つのリンクしか利用しな
い。通信が一度に一方方向のみに進むする限り、この一
つのリンク上でいずれかの方向に進む。リンクを利用す
るノードは同時に送信し受信することを控えるので、干
渉が避けられる。

【０００４】半二重動作に比べて、全二重動作が好まれ
る場合が多い。一つの半二重リンクと、全二重動作が利
用する２つの単純通信回線リンクが同じ容量を有してい
ると仮定すると、全二重動作を利用してより大量のデー
タを通信することができる。さらに、全二重動作では、
リンク管理およびタイミング要件がそれほど重要になら
ない。一方、半二重動作では、通信システムはリンク上
で異なるノードにいつ送信させるかを決定する方式を考
案しなければならない。

【０００５】ＲＦ通信リンクが空中、特に宇宙空間で確
立されると、全二重動作の利点は後退する。例えば、２
つの単純通信回線リンクはスペクトルの異なる部分を利
用できるが、スペクトルの一方の部分で動作するように
適応された送信回路は、スペクトルの別の部分で動作す
るように適応された受信回路から隔離しなければならな
い。この隔離は、大規模な遮蔽および回路の複雑化とい
う犠牲を払って行なわれる場合が多い。リンクの一方側
で動作するノードが衛星の場合、遮蔽の重量および回路
の複雑化は衛星のコストを過大なものにしている。

【０００６】さらに、ノードが一つ以上の双方向リンク
を運用する場合、非干渉通信を伝送するために必要な独
立したスペクトル帯域の総数は増加する。そのため、与
えられたスペクトル量をより多くの数の近接し、独立し
た周波数帯域に分割することができる。周波数帯域の数
が増加すると、前述の干渉問題も増加する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の半二重動作には
全二重動作に伴う干渉問題がないが、半二重動作にはそ
れ独自の問題もある。一つのノードのみが一度に一つの
リンクを利用するという半二重動作の条件により、リン
クの利用が非効率的になる。ノードは、一つの通信を送
信し、もう一方の通信を受信する間で待たなければなら
ない。この待ち状態は、ノード間で通信が移動するのに
要する時間によって課せられ、この時間は通信信号がノ
ードを一周する期間よりも長い場合が多い。例えば、リ
ンクへの第１送信を完了したばかりの第１ノードは、第
２ノードがこの第１送信を受信し終え、第２ノードが第
２送信を開始し、この第２送信が第１ノードに達するま
で待ってから、リンクからデータを受信しなければなら
ない。ノードが数百マイルまたは数千マイル離れている
場合、この待ち状態は通信に対してかなりの遅延を課す
ることになる。さらに、より多くのノードが互いに半二
重通信を行なうと、任意の２つのノード間で伝達できる
データ量は低下する。

【０００８】従って、本発明の利点は、改善された双方
向通信システムおよび方法を提供することである。

【０００９】本発明の別の利点は、全二重動作に伴う干
渉問題のない双方向通信システムおよび方法を提供する
ことである。

【００１０】本発明の別の利点は、半二重動作の非効率
性を低減する双方向通信システムおよび方法を提供する
ことである。

【００１１】本発明の別の利点は、簡単な回路設計を利
用して構成でき、かつ、衛星用としても適した双方向通
信システムおよび方法を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するために手段】本発明の上記の利点等
は、一つの例において、通信チャンネルを介して第１ノ
ードと第２ノードとの間でデータを通信する方法によっ
て実現される。この方法は、第１の時間的な点から開始
して、第１ノードからチャンネルに第１データを送信す
ることを必要とする。実質的にこの第１の時間的な点か
ら開始して、第２データが第２ノードからチャンネルに
送信される。第１データは、第２の時間的な点におい
て、第２ノードで受信される。第２データは、実質的に
第２の時間的な点において、第１ノードで受信される。

【００１３】図面と共に以下の詳細な説明を参照するこ
とにより、本発明についてさらに理解を深めることがで
きよう。ただし、同様な参照番号は図面を通して同様な
項目を示すものとする。

【００１４】

【実施例】図１は、衛星方式の通信ネットワーク１０を
示す。ネットワーク１０は、周回衛星１２などのいくつ
かの上空の通信ノードを利用して地球全体に配置されて
いる。好適な実施例では、衛星１２は低極軌道上にあ
る。特に、ネットワーク１０の好適な実施例では、各軌
道に１１基の衛星１２がある７つの極軌道を利用してい
る。明確にするため、図１は衛星１２の一部のみを示し
ている。

【００１５】軌道１４および衛星１２は、地球の周りに
配置されている。各軌道１４は、高度約７６５ｋｍ上で
地球を取り囲んでいる。これらの低軌道１４により、衛
星１２は地球に対して約２５，０００ｋｍ／時で移動す
る。衛星１２全体で衛星網を形成し、衛星１２は互いに
静止しているが、ただし両極部分において互いに収束
し、交差している軌道を除く。特に、各衛星１２は、同
一軌道面１４上の近傍の衛星１２から約４０００ｋｍの
距離離れて位置し、電磁信号はこの距離を移動するのに
約１３．４ｍ秒かかる。この同一平面上の距離および対
応する信号伝搬時間は比較的一定である。

【００１６】図２は、衛星１２の相対的な配向の静止的
な二次元マップを示す。図１，図２において、ある瞬間
に偶数の軌道面１４ａ上にある衛星１２は、地球の一方
の側でほぼ同一緯度にある。同様に、衛星１２はすべて
の奇数面１４ｂについては地球の一方側でほぼ同じ緯度
にある。しかし、奇数面上の衛星１２は偶数面上の衛星
１２に対して位相がずれて配置されている。ある瞬間に
おいて、奇数面の衛星１２の緯度は隣接する偶数面の衛
星１２の緯度のほぼ中間である。

【００１７】各衛星１２と、同一面１４上の前後の衛星
１２と、隣接面上の前後の衛星との間には見通し線が存
在する。好適な実施例は、好ましくは２０〜３０ＧＨｚ
の範囲のＲＦ通信を利用して、各衛星１２とその隣接す
る衛星１２との間に通信リンクを確立する。図２におい
て、最大６つの見通し線の双方向ＲＦ通信リンク１６が
各衛星１２に対して維持される。図２に示すように、前
後のリンク１６ａ，１６ｂが衛星１２ｘと同一平面１４
上で周回する前後の衛星１２ａ，１２ｂ（すなわち、同
一平面衛星(in-plane satellites) ）との間に存在す
る。右前方のリンク１６ｃおよび右後方のリンク１６ｄ
は、衛星１２ｘと右側の隣接面１４上を周回する前後の
衛星１２ｃ，１２ｄ（すなわち、交差面衛星(cross-pla
ne satellites)）との間にそれぞれ存在する。同様に、
左前方のリンク１６ｅおよび左後方のリンク１６ｆは、
衛星１２ｘと左側の隣接面１４上を周回する前後の衛星
１２ｅ，１２ｆとの間にぞれぞれ存在する。図２に示す
各衛星１２は、リンク１６の同様な配向を維持してい
る。好適な実施例では、各衛星１２に対するすべてのＲ
Ｆリンク１６ａ〜１６ｆは同じ周波数スペクトルを利用
し、すべてのリンク１６ａ〜１６ｆはこのスペクトル上
で通信の送受信を行なう。

【００１８】図１に戻って、隣接軌道１４上の衛星１２
間の距離は、緯度と共に変化する。交差面衛星１２間の
距離は赤道上で最大となる。この距離は、衛星１２が極
地域に近づくにつれて短くなる。電磁信号は、緯度に応
じて近傍の交差面衛星１２間を移動するのに７ｍ秒から
１３ｍ秒かかる。

【００１９】図１，図２およびこれまでの説明はネット
ワーク１０の好適な軌道形状について説明してきたが、
各衛星１２が提供する通信ノードは前述のように配置す
る必要はないことが当業者に理解される。例えば、この
ようなノードは地球の表面に配置してもよく、あるいは
説明した軌道以外の軌道上に配置してもよい。同様に、
ノードの正確な数はネットワークに応じて変化してもよ
い。

【００２０】衛星１２は、多くの中央交換局（central
switching office: ＣＳＯ）１８（そのうち一つを図１
に示す），いくつかの地上制御局(ground control stat
ion:ＧＣＳ）２０（そのうち一つを図１に示す）および
任意の数の無線通信加入者装置２２（そのうち一つを図
１に示す）を介して地上の装置と通信を行なう。加入者
装置２２は、地球上の任意の位置に配置してもよい。Ｃ
ＳＯ１８は、地政学的な境界線に基づいて地表上に配置
されることが好ましい。ＧＣＳ２０は、最大北緯または
最大南緯上にあることが好ましく、ここでは軌道１４の
収束によって、より多くの衛星１２がより多くの赤道緯
度に対して地表上の一つの点の直接見通し線内に入る。
衛星網のすべての衛星１２がそれぞれの軌道１４上のあ
る点において、割り当てられたＧＣＳ２０の直接視界に
入るように、約４つのＧＣＳ２０を利用することが好ま
しい。

【００２１】ＣＳＯ１８およびＧＣＳ２０は地上で一緒
に配置してもよい。しかし、ＣＳＯ１８はＧＣＳ２０と
は異なる機能を果たす。ＧＣＳ２０は、衛星１２の衛星
網に対してテレメトリ，追尾および制御（telemetry, t
racking, and control: ＴＴ＆Ｔ）機能を実行すること
が好ましい。

【００２２】ＣＳＯ１８は、ネットワーク１０の通信ノ
ードとして動作することが好ましい。広域電気通信交換
網（図示せず）などのさまざまな地上方式の通信システ
ムは、ＣＳＯ１８を介してネットワークにアクセスでき
る。衛星１２の衛星網の構成により、衛星１２の少なく
とも一つは常に地表上の各点の視界内に入る。従って、
ネットワーク１０は、任意の２つの加入者装置２２との
間，任意の加入者装置２２とＣＳＯ１８との間または任
意の２つのＣＳＯ１８との間で、衛星１２の衛星網を介
して通信回線を確立することができる。

【００２３】図３は、ネットワーク１０（図１参照）に
よって利用される、例えば衛星１２などの通信ノードの
ブロック図を示す。衛星１２は、任意の数のトランシー
バを含む。例えば、一つのトランシーバ２４は各リンク
１６を担当する。従って、トランシーバ２４ａ〜２４ｆ
はリンク１６ａ〜１６ｆにそれぞれ相当する（図２参
照）。さらに、衛星１２は、地球リンク・トランシーバ
２６および加入者装置トランシーバ２８を含む。衛星１
２は、トランシーバ２６を介してＣＳＯ１８およびＧＣ
Ｓ２０（図１参照）と通信を行ない、トランシーバ２８
を介して加入者装置２２（図１参照）と通信を行なって
いる。

【００２４】各トランシーバ２４，２６，２８は、対応
するアンテナ３０，３２，３４にそれぞれ結合する。ア
ンテナ３０，３２，３４のうち、少なくともアンテナ３
０ａ〜３０ｆは指向性アンテナであることが好ましく、
これらのアンテナはリンク１６ａ〜１６ｆのそれぞれに
相当する見通し線方向において最大信号強度となるよう
に配向することができる。

【００２５】各トランシーバ２４は、右前方のトランシ
ーバ２４ｅについて示すように、当技術分野において一
般的なさまざまなサブコンポーネントを含むことができ
る。例えば、各トランシーバ２４は、受信機３６および
送信機３８を含むことができる。各受信機３６は入力バ
ッファ４０に結合し、データが衛星１２において受信さ
れ、復調された後、入力データはこのバッファに入れら
れる。各送信機３８は出力バッファ４２に結合し、この
バッファからデータが取り出され、変調されて、衛星１
２から放射あるいは放送される。１フレームにおいてバ
ッファ４０，４２に入れられたすべてのデータは、次の
フレームの終了までに廃棄されることが望ましい。従っ
て、入力バッファ４０および出力バッファ４２は最小限
の構成に抑えられる。

【００２６】本発明の好適な実施例に従って、各トラン
シーバ２４の受信機３６および送信機３８は同じ周波数
帯域内で動作する。さらに、受信機３６は送信機３８と
異なる時間に動作する。従って、受信機３６および送信
機３８は、発振器，タイミング回路など（図示せず）の
多くの素子を共有して、衛星の設計を簡単にすることが
できる。さらに、受信機３６は送信機３８が動作してい
る最中にデータを受信する必要はないので、これらの機
器間の遮蔽は最小限ですむ。衛星設計の簡略化，遮蔽の
低減および最小限のデータ・バッファにより、ネットワ
ーク１０（図１参照）内の衛星１２について衛星の軽量
化，信頼性の改善および低コスト化を計ることができ
る。

【００２７】本発明の好適な実施例では、トランシーバ
２６，２８はトランシーバ２４と同じ周波数スペクトル
を利用する必要はない。最小限の遮蔽ですむように、ト
ランシーバ２６，２８は、トランシーバ２４のスペクト
ルから十分離れた周波数で動作することが好ましい。

【００２８】トランシーバ２４，２６，２８は、さまざ
まなメモリ素子やタイマ４４と共に、プロセッサ４６に
結合する。プロセッサ４６は、単一のプロセッサまたは
並列アーキテクチャで動作する複数のプロセッサを利用
して構成することができる。一般に、プロセッサ４６は
トランシーバ２４を調整／制御して、衛星１２がリンク
１６からデータ通信を受信し、受信された通信を出力バ
ッファ４２間で適切に分配し、通信をリンク１６に返送
できるようにする。また、データ通信はトランシーバ２
６，２８を介して地表に対して送受信することもでき
る。タイマ４４は、プロセッサ４６および衛星１２をネ
ットワーク１０（図１参照）によって課せられるタイミ
ング制限と同期させるために用いられる。

【００２９】メモリ素子は、期間テーブル(duration ta
ble) ４８を含む。テーブル４８は１対１の対応で期間
と緯度とを関連づける。従って、テーブル４８に緯度を
与えることにより、期間を得ることができる。別の実施
例では、テーブル４８は期間と時間値との関連，距離と
緯度との関連，距離と時間値との関連などを判定する。
選ばれた実施例に関係なく、衛星の位置に相当するキー
を与えることにより、テーブル４８は、交差面リンク１
６ｃ〜１６ｆ（図２参照）上で衛星１２から近傍の衛星
１２に電磁信号が伝搬するのに要する期間に相当するデ
ータを与える。これらの期間データは、指示された緯度
における衛星１２と近傍の衛星１２との間の距離に応答
する。これらのデータは期間を直接表してもよく、ある
いは信号伝搬速度で割ることにより期間を求めることの
できる距離を表してもよい。キーとして用いられるデー
タは緯度を直接表してもよく、あるいは衛星１２の軌道
上の特定の点に相当す時間的な点を表してもよい。

【００３０】またメモリ素子は、他のメモリ５０を含
む。メモリ５０は、プロセッサ４６に対する命令として
機能するデータであって、プロセッサ４６によって実行
されると、以下で説明する手順を衛星１２に実行させる
データを含む。またメモリ５０は、衛星１２の動作によ
って処理される他の変数，テーブルおよびデータベース
も含む。

【００３１】図４，図５は、本発明による双方向通信を
示すタイミング図を示す。図４は本発明の第１実施例を
示し、図５は本発明の第２実施例を示す。図４，図５は
それぞれ一つのリンク１６（図１，図２参照）のみを示
している。しかし、これらの図面に示すタイミングはネ
ットワーク１０（図１参照）内のすべてのリンクに適用
される。つまり、ネットワーク１０内のすべてのリンク
１６は、実質的に図４，図５に示すように動作する。

【００３２】図４において、互いに通信を行なっている
２つの衛星１２、例えば衛星１２ｘと衛星１２ａ〜１２
ｆ（図２参照）の一つとは、定期間のフレーム５２を利
用して通信を行なう。衛星１２内で必要とされるデータ
・バッファを最小限におさえ、かつ、衛星設計を簡略に
するため、フレーム期間はネットワーク１０全体で一定
に維持される。フレーム５２の期間は、例えば、約３０
ｍ秒である。各フレームは、ネットワーク１０内のすべ
ての衛星１２に対して同じ時間５４において開始する。

【００３３】各フレーム５２の約半分はデータをリンク
１６に送信するための専用であり、各フレーム５２の別
の半分はリンク１６からデータを受信するための専用で
ある。衛星１２ａ，１２ｂそれぞれは、実質的に同じ時
間においてリンク１６に対するデータ通信の送信を開始
し、同じ期間について送信スロット５６において送信を
継続する。通信の信号伝搬速度は有限であり、また衛星
１２間の距離によって、通信がリンク１６の他方のリン
クに伝搬するためにはある期間を必要とする。前述の軌
道形状に従って、この期間は同一面衛星１２ａと１２ｂ
（図２参照）との間のリンク１６について約１３．４ｍ
秒で一定に維持されている。この期間は、衛星１２の緯
度に応じて、交差面衛星１２ｃと１２ｆとの間のリンク
１６では７ｍ秒から１３ｍ秒の間で変化する。

【００３４】リンク１６に対する相手側からの信号が着
信する前に各衛星１２からの送信が終了するように、時
間スロット５６は構成されている。送信を中止した後、
各ノードは受信モードで動作し、相手側の送信された通
信が受信スロット５８において受信される。

【００３５】図４に示す本発明の実施例では、フレーム
５２の開始時に衛星１２ｘから送信されるデータは、同
じフレーム５２の終了中に衛星１２ａ〜１２ｆにおいて
受信され、この同じフレーム５２の開始において衛星１
２ａ〜１２ｆから送信されるデータは、同じフレーム５
２の終了中に衛星１２ｘにおいて受信される。

【００３６】図５の実施例に従って、フレーム５２の開
始時に衛星１２から送信されるデータは、同じフレーム
５２またはその後のフレーム５２のいずれかの終了時に
相手側のノードにおいて受信される。通信が一方のノー
ドから送信され、他方のノードにおいて受信されるまで
に介在するフレーム５２の数は、ノード間の距離に依存
する。伝搬遅延の必要に応じて、介在するフレームはゼ
ロか、または複数のフレームが介在する。第２実施例で
は、フレーム５２の長さは図４の実施例で説明した長さ
よりも、例えば約１５ｍ秒まで短縮することができる。
衛星１２がある距離だけ離れて配置されている場合に
は、フレーム長の短縮により、チャンネル容量を犠牲に
して、ネットワーク１０を伝搬する通信の二地点間遅延
が低減される。

【００３７】図６は、一つの衛星１２によって実行され
る制御手順６０のフローチャートを示す。手順６０によ
り、衛星１２は外部タイミング信号に同期する。一つの
衛星１２について手順６０を説明するが、各衛星１２は
実質的に同じ手順を実行することが望ましいことが当業
者に理解される。一般に、ＴＴ＆ＴコマンドがＧＣＳ２
０（図１参照）から受信された場合に、制御手順６０が
呼びだされる。ＴＴ＆Ｃには軌道制御コマンド，診断コ
マンド，プログラミング・コマンドなどさまざまなコマ
ンドがある。

【００３８】このようなＴＴ＆Ｃコマンドは、同期コマ
ンドをさらに含む。問い合わせタスク６２に示すよう
に、同期コマンドが検出されると、プログラム制御は、
タスク６４に示すように、コマンドによって伝達される
同期データに応答して、同期コマンドからデータを取り
出す。好適な実施例では、衛星１２は約１００分に一回
地球を周回する。従って、これらの衛星は１００分に一
回ＧＣＳ２０上空にあり、自己の内部時間をネットワー
ク１０のシステム時間に１００分毎に同期することがで
きる。すべての衛星１２は実質的に同じ手順を実行する
ので、すべての衛星１２の内部タイマ４４は実質的に同
じ瞬間にある時間的な点を認識する。好適な実施例で
は、すべての衛星１２のタイマ４４は互いに約５０ミリ
秒内で同期が維持される。同期後に、手順６０は本発明
に関係のない他のＴＴ＆Ｃ機能に関与することができ
る。手順６０の動作により、ネットワーク１０内のすべ
ての衛星１２は、すべてのフレーム５２について実質的
に同じ実際の時間的な点において、フレームの開始を示
す時間５４（図４，図５参照）を認識する。

【００３９】図７は、一つの衛星１２によって実行され
るフレーム開始手順６６のフローチャートを示す。手順
６６により、衛星１２は図４，図５に示す方法で通信を
行なう。一つの衛星１２について手順６６を説明してい
るが、各衛星１２は実質的に同じ手順を実行することが
望ましいことが当業者に理解される。各フレーム５２
（図４，図５参照）の開始に応答して、手順６６を開始
することができる。例えば、手順６６は、タイマ４４
（図３参照）によって与えられる割込みによって開始す
ることができる。衛星１２において連続的なフレームの
流れが処理されるにつれて、手順６６は連続的に反復す
る。さらに、すべての衛星１２は前述のように同期され
ているので、各衛星１２は実質的に同じ瞬間において手
順６６を開始する。

【００４０】手順６６はタスク６８を実行して、送信ス
ロット５６（図４，図５参照）の期間を判定する。前述
のように、各送信スロット５６は、通信がリンク１６を
伝搬するのに要する時間よりもわずかに短い期間の間続
く。各衛星１２は複数のリンク１６を維持しているの
で、タスク６８において複数の期間が判定される。これ
らのリンク１６を終了している衛星１２は実質的に一定
の距離だけ離れているので、平面上では、リンク１６
ａ，１６ｂ（図２参照）は実質的に一定の伝搬遅延を有
する。従って、例えば１３．４ｍ秒の所定の定数をメモ
リ５０（図３参照）から取り出すことによって、対応す
る期間を得ることができる。

【００４１】一方、他の軌道上の衛星１２ｃ〜１２ｆに
対するリンクの伝搬遅延は、これらの他の軌道１４が両
極地域（図１参照）付近で収束するため変化する。従っ
て、これらの交差面リンク１６の対応する期間は、期間
テーブル４８（図３参照）を利用してテーブル・ルック
アップ演算によって得ることができる。それによって得
られる期間は、衛星１２間の距離を信号の伝搬速度（こ
れは好適な実施例ではほぼ光速である）で割った値より
もわずかに小さい時間期間を表する。

【００４２】タスク６８の次に、タスク７０は対応する
リンク１６ａ〜１６ｆ（図２参照）を担当するトランシ
ーバ２４（図３参照）のレシーバ３６を動作停止する。
トランシーバ２４のすべての受信機３６は、送信機３８
（図３参照）が起動している場合に、次の送信スロット
５６（図４，図５参照）に備えて停止する。

【００４３】タスク７０の次に、次の送信スロット５６
の開始まで、データを送信せずにタスク７２は待機す
る。タスク７２は、衛星１２の各リンク１６について独
立して実行される。従って、異なるリンク１６ａ〜１６
ｆについて異なる待機時間を利用することができる。待
機時間は、タスク６８で得られた期間の値から決定する
ことができる。好適な実施例では、送信スロット５６の
開始は、データ送信専用のフレーム５２の半分内で遅延
され、送信された最初のデータがフレーム５２の受信部
分の開始においてリンク１６の相手側に着信する。この
待機時間は、図４，図５に示すリンク・パス遅延（link
path delay: ＬＰＤ）に相当する。ＬＰＤ７４の期間
は、フレーム５２の送信部分の期間から送信期間を引く
ことによって決定される。

【００４４】タスク７２の次に、各リンク１６につい
て、タスク７６はリンク１６に対するデータの送信を開
始する。タスク７６は、送信スロット５６の開始（図
４，図５参照）を表す。タスク７６の次に、タスク７８
は送信スロット５６の期間において対応するリンク１６
について送信を継続し、タスク８０はリンク１６の時間
スロット５６の終了時において各リンクに対する送信を
中止する。各リンク１６ａ〜リンクｆに対する送信は、
すべての衛星１２について実質的に同じ瞬間に停止す
る。この瞬間は、受信スロット５８の開始直前に発生す
る。図４，図５に示す送信／受信時間バッファ８２は、
ネットワーク１０のさまざまな衛星１２間の同期の誤差
を補償するために設けられている。

【００４５】タスク８０が送信を中止すると、タスク８
４は次の受信スロット５８についてトランシーバ２４の
受信機３６を起動させる。受信機３６は、時間バッファ
８２（図４，図５参照）の終了までに動作可能になり、
タスク８６は衛星１２によって維持されている各リンク
１６について実行され、リンク１６を介して宛てられた
データを受信する。タスク８６はさまざまなリンク１６
からデータを受信し、このデータを適切な出力バッファ
４２（図３参照）に送出する。

【００４６】図８は、ネットワーク１０内のノード間で
交信されるデータのブロック図を示す。これらのデータ
はパケット８８にフォーマット化され、各パケット８８
はヘッダ部９０とペイロード部９２とを含む。ヘッダ９
０は、ルーティング・データ(routine data)およびネッ
トワーク１０が通信サービスを提供するために役立つと
考えられる他のネットワーク制御データを含む。ペイロ
ード部９２は、ネットワーク１０によって通信されるデ
ータを含む。

【００４７】図７に戻って、タスク８６において、プロ
セッサ４６はヘッダ９２を調べて、対応するパケット８
８をどこに送出するかを判断する。この判断の次に、パ
ケット８８は、パケット８８を目的地まで伝えるリンク
１６に関連する出力バッファ４２（図３参照）に入れら
れる。あるいは、ヘッダ９２の一部は、対応するパケッ
ト８８を地球リンク２６または加入者装置トランシーバ
２８（図３参照）を介して送出することを指示してもよ
い。

【００４８】タスク８６は、受信スロット５８（図４，
図５参照）にわたって継続する。前述のように、データ
は送信スロット５６においてのみ送信され、スロット５
６はデータ送信専用のフレーム５２の半分よりも短い。
従って、受信スロット５８は、データ受信専用のフレー
ム５２の半分の終了前で、かつ、フレーム５２の終了前
に終了する。ルート時間スロット９４は、受信スロット
５８後もフレーム５２内に留まる。ルート時間スロット
９４はプロセッサ４６（図３参照）によって用いられ、
次のフレーム５２の次の送信スロット５８に備えて、受
信スロット５８（図４，図５参照）において受信された
すべてのデータの送信を継続する。

【００４９】タスク８６の次に、プログラム制御は停止
するか、あるいは本発明に関連のない他のタスクを実行
する。しかし、次のフレーム５２が開始すると、手順６
６は反復する。

【００５０】

【発明の効果】本発明は、改善された双方向通信システ
ムおよびその方法を提供する。受信機は送信機が動作し
ているのと同時に動作する必要はないので、本発明のシ
ステムおよび方法は全二重動作に伴う分離問題を避ける
ことができる。さらに、本発明のシステムおよび方法
は、従来の半二重動作に伴う制御および遅延問題を防い
でいる。すべての衛星１２は外部からのシステム時間に
従って同期動作するので、制御が維持される。リンクに
対する両当事者は同時に送信するので、信号遅延は最小
限に抑えられる。従って、リンクは反対方向に進む通信
を同時に対処することができる。

【００５１】さらに、本発明のシステムおよび方法は、
衛星設計を簡略化する。送信機および受信機は同時に動
作しないので、隔離のために遮蔽をあまり必要としな
い。一定期間のフレームを利用しており、かつ、すべて
のデータは一つのフレーム内で衛星を介して送信される
ので、比較的すくないバッファしか必要としない。さら
に、複数の通信リンクを維持するために利用されるさま
ざまな送信機および受信機の間で多くの回路素子を共有
することができる。衛星設計の簡略化により、軽量化お
よび消費電力の節減ならびに信頼性の向上が図られ、こ
れらはすべて衛星の低コスト化につながる。

【００５２】本発明について好適な実施例を参照して説
明してきた。しかし、本発明の範囲から逸脱せずに、こ
れらの好適な実施例に対して変更や修正を行なえること
が当業者に理解される。例えば、前述の軌道形状，タイ
ミングおよび距離の値は一例にすぎず、本発明の教示は
移動するネットワーク・ノードや移動しないネットワー
ク・ノードにも適用され、異なる形状のネットワーク・
ノードにも適用され、異なるタイミングや距離値のネッ
トワーク・ノードにも適用される。当業者に想起される
これらおよび他の変更や修正は、本発明の範囲に含まれ
るものとする。

【図面の簡単な説明】

【００５３】

【図１】本発明の一つの実施例が実施される環境の配置
図を示す。

【００５４】

【図２】通信ネットワークのノード間の通信リンクの配
置図を示す。

【００５５】

【図３】通信ネットワークのノードのブロック図を示
す。

【００５６】

【図４】本発明の第１実施例による双方向通信を示すタ
イミング図である。

【００５７】

【図５】本発明の第２実施例による双方向通信を示すタ
イミング図である。

【００５８】

【図６】通信ネットワークのノードによって実行される
制御手順のフローチャートを示す。

【００５９】

【図７】通信ネットワークのノードによって実行される
フレーム開始(Frame Begin) 手順のフローチャートを示
す。

【００６０】

【図８】通信ネットワークのノード間で交信されるデー
タのブロック図を示す。

【００６１】

【符号の説明】

１０通信ネットワーク１２衛星１４軌道１８中央交換局（ＣＳＯ）２０地上制御局（ＧＣＳ）２２無線通信加入者装置２４トランシーバ２６地球リンク・トランシーバ２８加入者装置トランシーバ３０，３２，３４アンテナ３６受信機３８送信機４０入力バッファ４２出力バッファ４４タイマ４６プロセッサ４８期間テーブル５０メモリ５２フレーム５６送信スロット５８受信スロット８８パケット９０ヘッダ部９２ペイロード部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】データを通信する方法において、前記デ
ータが通信チャンネル（１６）を介して第１ノードと第
２ノード（１２）との間で通信される方法であって：ａ）第１の時間的な点において、前記第１ノードから前
記チャンネル（１６）に第１データを送信する段階（７
６）；ｂ）実質的に前記第１の時間的な点において、前記第２
ノードから前記チャンネルに第２データを送信する段階
（７２〜７６）；ｃ）前記第１の時間的な点より後の第２の時間的な点に
おいて、前記第２ノードにて前記チャンネルから前記第
１データを受信する段階（８６）；およびｄ）実質的に前記第２の時間的な点において、前記第１
ノードにて前記チャンネルから前記第２データを受信す
る段階；によって構成されることを特徴とする方法。
【請求項２】第１ノードと第２ノード（１２）との間
で通信チャンネル（１６）を介して通信をやり取りする
方法において、前記通信がある伝搬速度で前記チャンネ
ルを伝搬する方法であって：送信期間を判定する段階
（６８）であって、前記期間は前記第１ノードと第２ノ
ードとの間の距離を前記伝搬速度で割った値よりも小さ
い段階（６８）；前記第１および第２ノードのそれぞれ
から通信を前記チャンネルに送信する段階（７６）であ
って、前記通信を前記第１および第２ノードから実質的
に同時に送信し、前記通信を前記第１ノードおよび第２
ノードから前記送信期間の間送信する段階（７６）；お
よび前記第１および第２ノードのそれぞれにおいて、前
記チャンネルから通信を受信する段階（８６）であっ
て、この受信する段階は前記送信する段階が実行されて
いない間に行なわれる段階（８６）；によって構成され
ることを特徴とする方法。
【請求項３】所定の配向で配置され、それぞれ離間し
たノード（１２）の通信ネットワークのノードを運用す
る方法であって：前記ノードのタイマ部（４４）を外部
タイミング信号に同期させる段階；共通の周波数帯域に
おいて複数の通信を対応する複数の前記ネットワーク・
ノードに送信する段階であって、この送信する段階は前
記タイマに応答して開始される段階；前記周波数帯域に
おいて前記対応する複数の前記ネットワーク・ノードか
ら複数の通信を受信する段階であって、この受信する段
階は前記タイマに応答して開始される段階；および前記
送信する段階と前記受信する段階を同時に実行すること
を避ける段階；によって構成されることを特徴とする方
法。
【請求項４】所定の配向で配置され、それぞれ離間し
たノードのネットワーク（１０）内で通信を中継するノ
ード（１２）であって：タイマ（４４）；前記タイマを
外部信号に同期させる手段（２６）；それぞれが前記タ
イマに応答して、共通の周波数帯域において複数の通信
を対応する複数の前記ネットワーク・ノードに同時に送
信する複数の送信機（３８）；ぞれぞれが前記タイマに
応答して、前記共通の周波数帯域において前記対応する
複数のネットワーク・ノードから複数の通信を受信する
複数の受信機（３６）；および前記送信機および受信機
に結合され、前記受信機の一つを前記送信機の一つと同
時に動作させることを防ぐ手段（４６）；によって構成
されることを特徴とするノード。