JPH0677889A - 周回衛星通信方式 - Google Patents

周回衛星通信方式

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JPH0677889A JP4225464A JP22546492A JPH0677889A JP H0677889 A JPH0677889 A JP H0677889A JP 4225464 A JP4225464 A JP 4225464A JP 22546492 A JP22546492 A JP 22546492A JP H0677889 A JPH0677889 A JP H0677889A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】周回衛星群を用いて通信を行う周回衛星通信方
式において、使用しているセルを交代するときに、通信
を切断させることなく行える周回衛星通信方式を提供す
る。 【構成】各周回衛星1〜3毎に識別番号を含んだバース
トを送信し、通信端末5でこれを受信し、回線誤り率の
測定結果を含む使用セル認識情報を得て現在使用できる
セルとこれから使用できるセルを認識した後、この使用
セル認識情報をネットワーク基準局4に報告し、ネット
ワーク基準局4ではこれを受け取り該通信端末の使用す
べきセルを認識して、即時に該セルを使用した通信チャ
ンネルを設定することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は周回衛星通信方式に関
し、特に複数の低高度周回衛星を用いて音声やデータの
通信を行う場合に、使用する周回衛星通信方式に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、通信衛星を介して通信を行う多元
接続の通信システムは、静止軌道上にある静止衛星を用
いて行うことが一般的であるが、周回衛星群を用いて通
信するシステムを1950年代の衛星通信のそう明期よ
り提案されている。近年、衛星打ち上げ用ロッケトの大
型化に伴い、大型の衛星に小型の衛星を抱き合わせて打
ち上げる技術が確立したことや、小型衛星打ち上げを目
的としたロケットが開発されたことなどにより、経済的
な小型衛星の打ち上げを行うことができるようになって
きた。これに伴ない、複数の小型衛星を利用した低高度
軌道の周回衛星による衛星通信システムが脚光を浴びて
きている。例えば、「日経コミュニケーション 日経B
P社刊 1991年10月21日号 No.112 3
1頁〜32頁」に示されているような、米国モトローラ
社のイリジウム計画などが発表されている。図7は、一
般的な低高度周回衛星群による衛星通信システムのネッ
トワーク構成を示している。図7において、101〜1
03は周回衛星である。なお、周回衛星101,10
2,103はそれぞれ、図7に示すように、セルA1〜
G1の領域、セルA2〜G2の領域、セルA3〜G3の
領域をカバーしている。104〜107は周回衛星10
1〜103のカバーする領域に対する通信可能領域に最
低1個づつ存在するネットワーク制御局である。このネ
ットワーク制御局104〜107は衛星の通信チャンネ
ルを加入者網109と接続したり、課金管理を行った
り、ネットワーク加入者の管理を行ったりする関門局の
役目もしている。特にネットワーク制御局107はネッ
トワーク全体を統制するネットワーク基準局でもある。
また、108はネットワークに参加している通信者が、
自由に持ち歩けたり乗り物に搭載させたりできる小型の
通信端末である。周回衛星101〜103は、スポット
ビームを照射する衛星であり、地表面上は、このスポッ
トビーム毎にセルを形成している。周回衛星群を用いた
衛星通信が、衛星セルラと呼ばるれる由縁はここにあ
る。最近の移動通信システムの地上のセルラでよく知ら
れているように、各セルはいくつかの異なる周波数の繰
り返しを使い、周波数の有効利用を計っている。また、
スポットビームを用いていることにより、衛星電力の有
効利用にも貢献している。セルAi、Bi、Ci、D
i、Ei、Gi(i=1〜3)はアルファベット毎にそ
れぞれ同じ周波数(例えばA1,A2,A3)を使用す
るセルを示しており、衛星102のスポットビームによ
り作られたセルA2の中に位置する通信端末108が、
衛星102,103間通信を介して衛星103の通信領
域に位置する関門局であるネットワーク制御局105と
通信チャンネルのリンクを張っていることを表してい
る。
【0003】図8は図7で示した周回衛星群ネットワー
クがある時間経過したところを示している。即ち、時間
が経過したことにより周回衛星101〜103が地球に
対して相対的に移動して、衛星102のセルA2の中に
位置していた通信端末108は、衛星101のセルC1
の中に位置した状態を示している。通信相手の関門局1
05は、依然として衛星103の通信領域に位置してい
る。すなわち、衛星の移動にともない通信を継続しよう
とするならば、全く別の通信チャンネルを用意する必要
が生ずるのである。図9は、図8がさらに時間経過した
ところを示している。今度は、衛星が移動してはあるが
使用衛星は変わっておらず、図8の時点で衛星101の
セルC1の中に位置していた通信端末108は、衛星1
01のセルB1の中に位置している。また、通信端末が
移動していく場合も同様にセルが変わるが、周回衛星が
移動したと考えてなんら問題ない。
【0004】このように継続した通信を行おうとする
と、衛星が移動するために通信端末が位置するセルが時
間と共に変化するので、全く別の通信チャンネルを用意
する必要が生ずる。
【0005】したがって通信端末108が位置している
セルに隣接するセルを含む全てのセルは連続して通信端
末108が発する信号を監視している。隣接セルが通信
端末108の信号を検出すると共に通信チャンネルを切
り替えていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の周回衛
星通信方式では、移動端末が通信中に、使用中のセルが
通信端末の捕そく範囲からはずれてゆくと、次にやって
くる隣接したセルを使用して通信を続けたり、使用して
いる衛星が変わることにより当然使用しているセルも変
わる。セルの変更にともない、使用チャンネルの周波数
も変わり、通信の相手方と全く別のリンクが張られるこ
とになる。このリンクを張るために時間がかかり、次の
セルに移行する間に通信がある時間途切れてしまうとい
う欠点がある。さらに衛星内では各セルを担当している
スポットビームが、隣接する全てのスポトビームの周波
数まで監視しなければならず、衛星の中の受信機の数が
膨大な数になるという欠点を有している。したがって衛
星自体の負荷が大きくなる上衛星の重畳化に伴って、打
ち上げ費用も高くなるという欠点がある。さらに、1つ
のセルが担当する通信端末の数は非常に多く、通信端末
のセル交代から、新たな通信チャンネルの設定までに時
間がかかり、通信が途切れてしまうという欠点も有して
いた。
【0007】また、通信端末は通信品質を監視する手段
を有していないので、事前に通信品質劣化を予知できな
いという欠点もある。
【0008】本発明の目的は通信端末に通信品質を監視
する手段を追加して、この監視項目を使用セル認識情報
の一項目として加えることにより、通信の切断がないよ
り確実なセルの交代を実施できる周回衛星通信方式を提
供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の周回衛星通信方
式は、複数個のセルは対応するM(Mは整数)スポット
ビームのそれぞれに識別番号を付与し、かつ、衛星識別
番号を付与したバースト信号を送出するとともに地上の
移動通信端末と前記バースト信号の授受を行うN(Nは
整数)個の周回衛星と、前記バースト信号を受信して自
己の位置するセルと進入しようとする移動先セルの受信
バースト信号を認識し自己の認識情報である両セルにお
ける前記スポットビーム識別番号および衛星識別番号を
含む位置情報および回線誤り率の測定結果を含む使用セ
ル認識情報を該当する周回衛星に送信する移動通信端末
と、前記移動通信端末の使用セル認識情報を基に使用可
能セルと通信チャネルの設定を前記移動通信端末との間
で行うネットワーク基準局とを有し、前記通信端末は、
前記ネットワーク基準局の複数の制御チャネルを衛星経
由順次受信して復調を行う制御チャンネル復調部と前記
制御チャンネル復調部の出力を受けて復調できた制御チ
ャンネルの衛星識別番号とスポットビーム識別番号を解
読する識別番号検出器と、前記制御チャンネル復調部の
出力を受けて復調できた制御チャンネルの回線ビット誤
り率であるBERを測定する回線BER測定部と、前記
識別番号検出器から出力される衛星識別番号とスポット
ビーム識別番号をその時点における前記回線BER測定
部から出力される回線BERとともに記憶しておく識別
番号/回線BER記憶部と、前記識別番号/回線BER
記憶部に記憶されている衛星識別番号とスポットビーム
識別番号から現在使用できる1個以上のセルを認識しこ
の中から回線BERの最もよいものを現在使用すべきセ
ルと判断し、また、これから使用できる1個以上のセル
を認識しこれらのセルと現在使用しているセルの中から
回線BERの最もよいものをこれから使用すべきセルと
判断する使用セル認識部と、呼が発生した時には、前記
使用セル認識部にて認識した現在使用しべきセルを使用
可能な衛星を介して前記ネットワーク基準局に報告し、
また通信中には、前記使用セル認識部にてこれから使用
すべきセルを認識したつどのセルを現在使用している衛
星のチャンネルを介して、前記ネットワーク基準局に報
告する送信器とを備えている。
【0010】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。図1は本発明の一実施例の模式図である。。図1に
おいて、1〜3はそれぞれM個のスポットビームにより
セルを形成する周回衛星、4はネットワーク全体を統制
するネットワーク基準局、5はネットワークに参加して
いる通信者が自由に持ち歩けたり乗物に搭載させたりで
きる小型の通信端末である。
【0011】図2は本実施例の各周回衛星のブロック図
である。図2の実施例は同期確立部6、地上のM個のセ
ルに対応するM個のバースト送信部7から構成される。
同期確立部6はフレームに対して周期を確立する。バー
スト送信部7はネットワーク共通の制御チャンネルに対
して、それぞれのスポットビーム毎に予め定められたタ
イムスロットに自衛星の識別番号とスポットビームの識
別番号を含んだバースト信号を送出するもので、M個の
バースト送信部を備えている。
【0012】図3は本実施例の図1の通信端末5の構成
を示すブロック図であり、11は複数の制御チャンネル
を順次受信して復調を行う制御チャンネル復調部、12
は制御チャンネル復調部11の出力13を受けて、復調
できた制御チャンネルの衛星識別番号とスポットビーム
識別番号を解読する識別番号検出器、18は制御チャン
ネル復調部11の出力13を受けて、復調できた制御チ
ャンネルの回線誤り率である回線BERを測定する回線
BER測定部、14は識別番号検出器から出力される衛
星識別番号とスポットビーム識別番号15、および、そ
のときに回線BER測定部18から出力される回線BE
R19とともに記憶しておく識別番号/回線BER記憶
部、16は識別番号/回線BER記憶部14に記憶され
ている衛星識別番号とスポットビーム識別番号、及び回
線BERから、現在使用すべきセルと、これから使用す
べきセルを認識する使用セル認識部16,17は呼が発
生した時には、使用セル認識部16にて認識した現在使
用すべきセルを使用可能な衛星を介して報告し、また通
信中には、使用セル認識部16にてこれから使用すべき
セルを認識したつどそのセルを現在使用している衛星の
チャンネルを介してネットワーク基準局4に報告するた
めの送信器である。
【0013】図4は、図1におけるネットワーク基準局
の例を示すブロック図であり、21は通信端末5より報
告されてくるセルのデータから、該端末の使用可能なセ
ルを認識し、即時に該当するセルを使用した通信チャン
ネルを設定するところの通信チャンネル設定部を含んで
いる。
【0014】図1において、周回衛星1〜3は、それぞ
れセル1A〜MAまでのM個のセルに対応してM個のス
ポットビームを照射しており、その各々に対して衛星識
別番号とスポットビーム識別番号を含んだバーストをネ
ットワーク共通の制御チャンネルに送信している。ここ
でバーストを出力すべきタイムスロットは、それぞれ予
め決められている。また図2ににおける同期確立部6に
おいて、ネットワーク基準局4が生成するフレームに対
しての同期を確立しているので、全ての周回衛星のスポ
ットビームから送信されるバーストは、同期がとれてい
る。
【0015】図5は、ネットワーク共通の制御チャンネ
ルにおけるタイムスロットとバーストの様子を示してい
る。システムにおけるセルの総数は、(周回衛星の数
N)×(各衛星のスポットビームの数M)となるが、1
フレーム中のタイムスロット数Lはフレームを有効利用
するために(周回衛星の数N)×(各衛星のスポットビ
ーム数M)よりも少なく設定する。これでは、同じタイ
ムスロットに複数のスポットビームからのバーストが出
力されることになるが、各周回衛星の照射領域は限定さ
れており、お互い遠く離れたセルには電波が到達せず干
渉を及ぼさないため、同一タイムスロットにバーストを
出力するスポットビームを、このようなお互い干渉を及
ぼさない距離だけ離れたものに指定しておけば問題はな
い。
【0016】通信端末5では、図3に示す使用セル認識
部16により、現在捕捉領域にある衛星のスポットビー
ムから、現在使用できるセルとこれから使用できるセル
を認識する。この過程を、もう少し詳しく説明する。
【0017】図3において、制御チャンネル復調部11
が、制御チャンネルの信号を復調し、識別番号検出器1
2において衛星識別番号とスポットビーム識別番号を解
読しならば、そのとき回線BER測定部18にて測定し
たその制御チャンネルBERと解読した識別番号を識別
番号/回線BER記憶部14に周期Tで記憶しておく。
使用セル認識部16では、周期T毎に識別番号/回線B
ER記憶部14に記憶されている識別番号の履歴を読
み、例えばk回連続して記憶されていれば使用可能なセ
ルだと判断する。また、a回の試行の中、b回記憶され
ていれば使用可能だと判断してもよい。さらに使用セル
認識部16では、使用可能なセルの制御チャンネルの回
線BERを見て、最もBERのよい制御チャンネルを持
つセルを使用すべきセルであると認識する。このこと
は、通信端末に最も有利なセルを選んで使用すべきセル
であるとしていることに相当する。このようにして選ば
れたセルは、通信を始めるまでは現在使用すべきセルで
あり、通信中に選ばれたセルが替わったならばそのセル
がこれから使用すべきセルとなる。
【0018】このようにして、現在使用できるセルとこ
れから使用できるセルを認識した後、図3の通信端末の
送信器17により、呼が発生して通信を開始しようとし
たときには、使用セル認識部16にて認識した現在使用
できるセルを使用可能な衛星を介して報告し、また、通
信中には、これから使用できるセルが発生したつどその
セルを現在使用している衛星のチャンネルを介して、ネ
ットワーク基準局4に報告する。
【0019】ネットワーク基準局4では、通信チャンネ
ル設定部21において、通信端末5より報告されてくる
セルのデータから、該端末の使用セルを認識し、即時に
該セルを使用した通信チャンネルを設定する。
【0020】通常、使用セルを交代する過渡状態におい
ては、今まで使用してきたセルとこれから使用するセル
との双方が使用可能な、重複した領域が存在する。従っ
て、今まで使用してきたセルで通信を行っている間に、
次のセルが見えてきて、この重複期間を利用して上述の
操作を行うのである。
【0021】また、本発明の方法を用いれば、各セルの
中にいる通信端末の信号を中継している衛星の中で、各
セルを担当しているスポットビームが、隣接する全ての
スポットビームの周波数まで監視する必要はなく、衛星
の中の受信機の数はスポットビームの数だけでよい。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は通信端末
が回線品質を監視する回線BER測定部と、識別番号/
回線BER記憶部とを備えることにより、使用している
セルを交替するときにさらに確実な使用セル認識情報を
得ることができるので、通信を切断させること無く行え
るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のシステム構成図である。
【図2】本実施例の周回衛星のブロック図である。
【図3】本実施例の通信端末のブロック図である。
【図4】本実施例のネットワーク基準局のブロック図で
ある。
【図5】本実施例の信号フォーマットの説明図である。
【図6】本実施例のセルの認識過程の説明図である。
【図7】一般的な低高度周回衛星通信システムの構成図
である。
【図8】図7に示す低高度周回衛星の時間変化の説明図
である。
【図9】図7に示す低高度周回衛星の時間変化の説明図
である。
【符号の説明】
1〜3 周回衛星 4 ネットワーク基準局 5 移動通信端末 6 同期確立部 7 バースト送信部 11 制御チャンネル復調部 12 識別番号検出器 13 制御チャンネル復調部の出力 14 識別番号回線BER記憶部 15 識別番号検出器の出力 16 使用セル認識部 17 送信器 18 回線BER測定部 19 回線BER測定部の出力 21 通信チャンネル設定部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数個のセルに対応するM(Mは整数)
    スポットビームのそれぞれに識別番号を付与し、かつ、
    衛星識別番号を付与したバースト信号を送出するととも
    に地上の移動通信端末と前記バースト信号の授受を行う
    N(Nは整数)個の周回衛星と、前記バースト信号を受
    信して自己の位置するセルと進入しようとする移動先セ
    ルの受信バースト信号を認識し自己の認識情報である両
    セルにおける前記スポットビーム識別番号および衛星識
    別番号を含む位置情報および回線誤り率の測定結果を含
    む使用セル認識情報を該当する周回衛星に送信する移動
    通信端末と、前記移動通信端末の使用セル認識情報を基
    に使用可能セルと通信チャネルの設定を前記移動通信端
    末との間で行うネットワーク基準局とを有することを特
    徴とする周回衛星通信方式。
  2. 【請求項2】 前記通信端末は、前記ネットワーク基準
    局の複数の制御チャネルを衛星経由順次受信して復調を
    行う制御チャンネル復調部と、前記制御チャンネル復調
    部の出力を受けて復調できた制御チャンネルの衛星識別
    番号とスポットビーム識別番号を解読する識別番号検出
    器と、前記制御チャンネル復調部の出力を受けて復調で
    きた制御チャンネルの回線ビット誤り率であるBERを
    測定する回線BER測定部と、前記識別番号検出器から
    出力される衛星識別番号とスポットビーム識別番号をそ
    の時点における前記回線BER測定部から出力される回
    線BERとともに記憶しておく識別番号/回線BER記
    憶部と、前記識別番号/回線BER記憶部に記憶されて
    いる衛星識別番号とスポットビーム識別番号から現在使
    用できる1個以上のセルを認識しこの中から回線BER
    の最もよいものを現在使用すべきセルと判断し、また、
    これから使用できる1個以上のセルを認識しこれらのセ
    ルと現在使用しているセルの中から回線BERの最もよ
    いものをこれから使用すべきセルと判断する使用セル認
    識部と、呼が発生した時には、前記使用セル認識部にて
    認識した現在使用すべきセルを使用可能な衛星を介して
    前記ネットワーク基準局に報告し、また通信中には、前
    記使用セル認識部にてこれから使用すべきセルを認識し
    たつどそのセルを現在使用している衛星のチャンネルを
    介して、前記ネットワーク基準局に報告する送信器とを
    備えていることを特徴とする請求項1記載の周回衛星通
    信方式。
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US11206079B2 (en) 2017-12-11 2021-12-21 Star Mesh LLC Data transmission systems and methods using satellite-to-satellite radio links

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