JPH08331034A - 衛星通信システムにおける中継システム - Google Patents

衛星通信システムにおける中継システム

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JPH08331034A
JPH08331034A JP8100435A JP10043596A JPH08331034A JP H08331034 A JPH08331034 A JP H08331034A JP 8100435 A JP8100435 A JP 8100435A JP 10043596 A JP10043596 A JP 10043596A JP H08331034 A JPH08331034 A JP H08331034A
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communication
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low earth
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エイ． ウィーデマン ロバート
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低地球軌道（ＬＥＯ）衛星通信システムにお
いて、重複している足跡状を使用して、システムの連結
性を増やし、サービスの可用性を拡大する。 【解決手段】 本発明は、少なくとも２つの衛星のサー
ビス領域が重複している地上領域にある少なくとも１つ
のＬＥＯＳ中継局７０を使用して、一方のサービス領域
に接続しているゲートウェイ１８Ａから他方のサービス
領域に接続しているゲートウェイ１８Ｂに通信を中継す
る。複数のゲートウェイやサービス領域を介して音声な
どの通信を送るために、複数のＬＥＯＳ中継局が設けら
れて、基礎をなす地球通信システムのかなりの部分を周
回させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、通信システムに関
し、特に低地球軌道（以下、ＬＥＯと称す）衛星を含む
通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】衛星を含む通信システムは、例えば１９
９４年４月１２日に特許となり「無線電話・衛星移動シ
ステム（Wireless Telephone/Satellite Roaming Syste
m ）」の名称を有するロバート Ａ．ウィーデマン（Ro
bert A. Wiedeman）の米国特許第５，３０３，２８６号
などの多数の米国特許や、外国特許、さらには様々な刊
行物により周知である。
【０００３】本発明の対象は、低地球軌道にある複数の
衛星を使用している、「ＬＥＯ」システムや "ＬＥＯ
Ｓ" と呼ばれる通信システムの分野である。ＬＥＯＳ
は、地上の信号の足跡状、すなわちフットプリント（fo
otprints）のパターンが移動することに特徴がある。衛
星は地球の周囲に軌道を描いて周回しているので、地上
において、各足跡状は衛星によって送信され受信される
ビームのサービスエリア、すなわちサービス領域に相当
する。衛星は、ゲートウェイと呼ばれる地上局と通信を
行う。
【０００４】ＬＥＯに配列された衛星において、２つ以
上の衛星の足跡状やサービスエリアが重複することはよ
くあることである。サービスエリアの重複によって、地
上の受信機は、サービスエリアが重複している複数の衛
星から同時に通信信号を受信することができ、また、か
かる衛星を介して通信信号を同時に送信することもでき
る。複数の衛星を介して同じ信号の多重コピーを受信す
る受信機にに対しては、マルチパスによるフェージング
や信号の遮断による影響をかなり減らすことができる。
この点については、１９９３年８月３日に特許となり
「中継器ダイバーシチスペクトラム拡散通信システム」
と題名が付されたステファン Ａ．アメスによる米国特
許第５，２３３，６２６号に開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】中継器ダイバーシチを
使用する通信システムは、スペクトラム拡散（以下、Ｓ
Ｓと称す）技術を使用し、通信容量を最大限に活用する
ために変調方式として符号分割多元接続（以下、ＣＤＭ
Ａと称す）も使用している。しかし、上記システムにお
いて、衛星の足跡状と生成される内部ビームとによって
重複領域をできる限り広く採って、フェージングや遮蔽
を減らすためにダイバーシチ技術の使用を最大限に活用
することが求められている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、ＬＥＯ
衛星通信システムにおいて重複している足跡状を使用し
てシステムの連結性を増大せしめ、サービスの可用性を
拡大せしめることである。特に、本発明は、少なくとも
２つの衛星のサービス領域が重複している地上領域に配
置された少なくとも１つのＬＥＯＳ中継局を使用して、
第１サービス領域と接続しているゲートウェイから第２
サービス領域と接続しているゲートウェイへの通信の中
継を開示する。音声通信などの通信を、複数のサービス
領域やゲートウェイを介して送るために、複数のＬＥＯ
Ｓ中継局が設けらて、基礎をなす通信システムのかなり
の部分を周回させることができる。
【０００７】特に、本発明は、各々が地上にサービス領
域を有する複数の低地球軌道（ＬＥＯ）通信衛星ととも
に使用するために地上に設けられた中継局を開示する。
中継局は、第１サービス領域に対応する第１ＬＥＯ通信
衛星からのダウンリンク送信を受信するとともに受信し
た送信を第１サービス領域と重複する第２サービス領域
に対応する第２ＬＥＯ通信衛星にアップリンクを介して
送信する第１トランシーバを含む。中継局は、さらに、
第２サービス領域に対応する第２ＬＥＯ通信衛星からの
ダウンリンク送信を受信するとともに受信した送信を第
１サービス領域に対応する第１ＬＥＯ通信衛星にアップ
リンクを介して送信する第２トランシーバを含む。中継
局は、さらに、第１ＬＥＯ通信衛星から受信した呼出要
求送信を復調する復調器と、復調した呼出要求送信から
電話をつなぐ宛先情報を抽出するとともにアップリンク
送信を受信するＬＥＯ通信衛星を選択するコントローラ
とを含む。
【０００８】本発明の好ましい実施例において、復調器
は、第１ＬＥＯ通信衛星から受信したスペクトラム拡散
信号を逆拡散してトラッキングを行う回路を含む。
【０００９】
【実施例】本発明の特徴を、添付図面を参照しながら以
下の本発明の詳細な説明に基づきより明らかにする。図
１に、本発明の好ましい実施例での使用に適した衛星通
信システム１０の好ましい実施例を一例として示す。本
発明を詳細に説明する前に、通信システム１０の説明を
最初に行い、本発明をより完全に理解するものとする。
【００１０】通信システム１０は、概念的に、複数のセ
グメント１，２，３，４に分割される。セグメント１は
宇宙セグメントであり、セグメント２はユーザセグメン
トであり、セグメント３は地上（または地球）セグメン
トであり、セグメント４は電話システム基盤セグメント
４、または電話システム支援セグメント４となってい
る。
【００１１】本発明の好ましい実施例において、例えば
１４１４ｋｍの低地球軌道（ＬＥＯ）に全部で４８の衛
星が存在している。衛星１２は８つの軌道面に分布して
おり、１軌道面当たり６つの衛星が等間隔に配置されて
いる。すなわち、４８の衛星は、ウォーカー配列（Walk
er constellation）を採っている。この軌道面は、赤道
に対して５２度傾斜しており、各衛星は、１１４分毎に
１回軌道を周回する。これによって、ほぼ地球全体をサ
ービスエリア、すなわち有効領域とすることができる。
さらに、南緯７０度と北緯７０度との間に位置するユー
ザの１人に対して、任意の時刻にユーザの視野には少な
くとも２つの衛星が存在していることが好ましい。この
ように、ユーザは、地上局としてのゲートウェイ（以
下、ＧＷと称す）１８のサービスエリア内の地上の任意
の一地点と、地上の他の地点と、の間で、１つ以上のゲ
ートウェイ１８と１つ以上の衛星１２とを経由して、場
合によっては電話基盤セグメント４も使用して、さらに
はＰＳＴＮを介して、通信を行うことができる。
【００１２】なお、システム１０の上記記載は、本発明
の使用が見られる通信システムの適切な実施例を表した
にすぎない。すなわち、上述の通信システムの詳細によ
って、本発明は制限されるものではない。システム１０
の説明を続けると、衛星１２の間のソフト転送（すなわ
ち、ハンドオフ）処理や、各衛星によって伝送される１
６のスポットビーム（図４参照）の各々の間でのソフト
転送（ハンドオフ）処理によって、スペクトラム拡散
（以下、ＳＳと称す）技術や符号分割多元接続（以下、
ＣＤＭＡと称す）技術を介して非破壊の通信が行われ
る。様々なスペクトラム拡散ＣＤＭＡ（以下、ＳＳ−Ｃ
ＤＭＡと称す）技術やプロトコルを用いることができる
が、適したＳＳ−ＣＤＭＡ技術は、ＴＩＡ／ＥＩＡ暫定
標準「２重モード広域スペクトラム拡散セルラシステム
のための移動局を含む局互換性標準（Mobile Station-B
ase Station Compatibility Standard for Dual-Mode W
ideband Spread Spectrum Cellular System ）」ＴＩＡ
／ＥＩＡ／ＩＳ−９５（１９９３年７月）と似ている。
【００１３】低地球軌道によって、低電力固定型ユーザ
端末や低電力移動ユーザ端末１３は、衛星１２を経由し
て通信を行うことができる。なお、本発明において、
「固定型（fixed ）」とは、移動自在ではなく、一地点
から移動不能な状態に、すなわち固定状態に設置されて
いることと同義に用いるものである。本発明の好ましい
実施例において、これらの衛星１２の各々は、「折曲パ
イプ（bent pipe ）」型中継器としてのみ機能し、ユー
ザ端末１３やゲートウェイ１８からの音声やデータなど
の通信トラフィック信号（communications traffic sig
nal ）を受信し、受信した通信トラフィック信号を他の
周波数帯域に変換し、次に、変換された信号を再び送信
するものである。すなわち、受信した通信トラフィック
信号に対して、衛星での信号処理は行われず、衛星１２
は、通信トラフィック信号が送受信されて搬送されてい
ることを少しも認識していないのである。
【００１４】さらに、衛星１２間の直接通信リンクを必
要としない。すなわち、衛星１２の各々は、ユーザセグ
メント２に位置する送信機や地上セグメント３に位置す
る送信機だけから信号を受信し、ユーザセグメント２に
位置する受信機や地上セグメント３に位置する受信機の
みに信号を送信する。ユーザセグメント２には、衛星１
２との通信に適した複数種類のユーザ端末１３が含まれ
ている。ユーザ端末１３には、例えば、携帯移動無線電
話機１４、車載の移動無線電話機１５、ページング及び
メッセージングタイプの装置１６や固定型無線電話機１
４Ａなどを含む複数の様々な種類の固定型ユーザ端末や
移動ユーザ端末が含まれる。なお、かかる固定型ユーザ
端末及び移動ユーザ端末は、各種電話機１４，１４Ａ，
１５，１６に限定されるものではない。ユーザ端末１３
には、１つ以上の衛星１２を介して双方向に通信を行う
ために全方向性アンテナ１３Ａが備えられていることが
好ましい。
【００１５】なお、固定型無線電話機１４Ａは、方向性
アンテナを使用することもできる。これによって、干渉
が低減され、その結果、１つ以上の衛星１２によって同
時にサービスを行うことのできるユーザの数を増やすこ
とができる。さらに、ユーザ端末１３は、２重使用装置
であり、従来と同様な方法で地上のセルラシステムとも
通信を行うことのできる回路を含んでいる。
【００１６】図３も参照すると、ユーザ端末１３は、全
２重モードで動作でき、例えばアップリンク、すなわち
戻りリンク（return link ）１７ＢとしてのＬバンドＲ
Ｆリンクを経由してリターン衛星トランスポンダ１２Ａ
を介して通信を行うことができ、さらに、ダウンリン
ク、すなわち順方向リンク（forward link）１７Ａとし
てのＳバンドＲＦリンクを経由して順方向衛星トランス
ポンダ１２Ｂを介して通信を行うことができる。リター
ンＬバンドＲＦリンク１７Ｂは、１．６１ＧＨｚから
１．６２５ＧＨｚまでの帯域幅１６．５ＭＨｚの周波数
帯域内で動作し、スペクトラム拡散技術によりパケット
化ディジタル音声信号やディジタル信号によって変調さ
れている。順方向ＳバンドＲＦリンク１７Ａは、２．４
８５ＧＨｚから２．５ＧＨｚまでの帯域幅１６．５ＭＨ
ｚの周波数帯域内で動作する。順方向ＲＦリンク１７Ａ
も、スペクトラム拡散技術によりパケット化ディジタル
音声信号やディジタル信号によってゲートウェイ１８で
変調されている。
【００１７】順方向リンクの１６．５ＭＨｚの帯域は、
１３チャネルに分割され、例えば１チャネル毎に最多１
２８のユーザが割り当てられる。戻りリンクは、様々な
帯域を有し、ユーザ端末１３は、順方向リンクに割り当
てられたチャネルとは別のチャネルに割り当てられた
り、割り当てられなかったりする。しかしながら、戻り
リンクにおいて複数の衛星１２から受信するダイバーシ
チ受信モードで動作するとき、ユーザは、各衛星に対し
て同一の順方向及び戻りリンクＲＦチャネルに割り当て
られる。
【００１８】地上セグメント３は、少なくとも１つのゲ
ートウェイ１８を含む。なお、多くの場合、地上セグメ
ント３は複数のゲートウェイ１８を含む。ゲートウェイ
１８は、例えば、３ＧＨｚよりも高い周波数範囲内で、
好ましくはＣバンド内で動作する全２重ＣバンドＲＦリ
ンク１９を介して衛星１２と通信を行う。図１におい
て、全２重ＣバンドＲＦリンク１９は、衛星に向かう順
方向リンク１９Ａと、衛星からの戻りリンク１９Ｂとか
らなる。ＣバンドＲＦリンクは、通信フィーダリンクを
双方向に運び、さらに、衛星に対して衛星コマンドを運
び、衛星からはテレメトリ情報を運ぶ。順方向フィーダ
リンク１９Ａは、５ＧＨｚから５．２５ＧＨｚまでの帯
域内で動作するが、リターンフィーダリンク１９Ｂは、
６．８７５ＧＨｚから７．０７５ＧＨｚまでの帯域内で
動作する。
【００１９】衛星フィーダリンクアンテナ１２Ｇ，１２
Ｈは、ＬＥＯ衛星１２から見える地上のサービスエリア
を最大とするように境界を仕切る広域カバレッジアンテ
ナであることが好ましい。通信システム１０の好ましい
実施例において、地上からの仰角を１０度と仮定した場
合、１のＬＥＯ衛星１２が境界を仕切る角度は、およそ
１１０度である。これによって、直径がおよそ５７９
３．４８ｋｍ（３６００マイル）のサービスエリアが生
成される。
【００２０】Ｌバンドアンテナ及びＳバンドアンテナ
は、対応する地上のサービス領域内に有効領域を形成す
るマルチビームアンテナである。Ｌバンドアンテナ１２
Ｃ及びＳバンドアンテナ１２Ｄは、図４に示すように、
ビームパターンがほぼ一致していることが好ましい。す
なわち、これは、宇宙船からの送信ビーム及び受信ビー
ムが地上の同一領域をカバーすることを示している。し
かし、これは、システム１０の動作に対して特に大切な
ことではない。
【００２１】例えば、数千の全２重通信が、１つの衛星
１２を介して行われる。システム１０の特徴により、２
つ以上の衛星１２が、１つのユーザ端末１３と１つのゲ
ートウェイ１８との間の通信を同時に中継している。こ
の動作モードは、後述するように、フェージングに対す
る耐性を増大させつつソフトハンドオフ処理の実行を容
易としながらも、各受信機でのダイバーシチ合成を考慮
しているのである。
【００２２】なお、周波数と、帯域と、本実施例にて説
明された周波数及び帯域の全ては、１つのシステムを表
すためのものにすぎない。他の周波数や周波数帯域を、
議論している原理に何の変化ももたらさずに使用するこ
とができる。一例として、ゲートウェイと衛星との間の
フィーダリンクは、およそ３ＧＨｚから７ＧＨｚまでの
Ｃバンド以外の他の帯域や、例えばおよそ１０ＧＨｚか
ら１５ＧＨｚまでのＫｕバンドや、１５ＧＨｚよりも高
周波数のＫａバンドなどの帯域の周波数を使用すること
もできる。
【００２３】ゲートウェイ１８は、衛星１２の通信ペイ
ロード、すなわち通信機器やトランスポンダ１２Ａ，１
２Ｂ（図３参照）を電話基盤セグメント４に接続するよ
うに機能する。トランスポンダ１２Ａ，１２Ｂは、Ｌバ
ンド受信アンテナ１２Ｃと、Ｓバンド送信アンテナ１２
Ｄと、Ｃバンド電力増幅器１２Ｅと、Ｃバンド低雑音増
幅器１２Ｆと、Ｃバンドアンテナ１２Ｇ，１２Ｈと、Ｌ
バンドからＣバンドへの周波数変換領域１２Ｉと、Ｃバ
ンドからＳバンドへの周波数変換領域１２Ｊと、を含
む。さらに、衛星１２は、マスター周波数発生器１２Ｋ
と、コマンド及びテレメトリ装置１２Ｌとを含む。
【００２４】電話基盤セグメント４は、通信回線網とし
て、既存の電話システムからなり、公有地移動網（Publ
ic Land Mobile Network：以下、ＰＬＭＮと称す）ゲー
トウェイ２０と、地域公衆電話網（regional public te
lephone networks：以下、ＲＰＴＮと称す）２２や他の
ローカル電話サービスプロバイダなどのローカル電話交
換局と、国内長距離ネットワーク２４と、国際ネットワ
ーク２６と、私設ネットワーク２８と、その他のＲＰＴ
Ｎ３０と、を含む。通信システム１０は、ユーザセグメ
ント２と、電話基盤セグメント４の公衆交換電話網（以
下、ＰＳＴＮと称す）の電話機３２と、ＰＳＴＮには無
い電話機３２と、私設ネットワークにある様々なタイプ
のユーザ端末と、の間で、音声通信やデータ通信を双方
向に行うように動作する。
【００２５】図１に、さらに図５にも示すように、地上
セグメント３の一部として、衛星動作制御センター（Sa
tellite Operations Control Center ：以下、ＳＯＣＣ
と称す）３６と、地上動作制御センター（Ground Opera
tions Control Center：以下、ＧＯＣＣと称す）３８と
が存在する。地上データ網（Ground Data Network ：Ｇ
ＤＮ）３９を含む通信路（図２参照）は、地上セグメン
ト３のゲートウェイ１８及びテレメトリ及びコマンドユ
ニット（以下、ＴＣＵと称す）１８Ａと、ＳＯＣＣ３６
及びＧＯＣＣ３８とを相互に接続するために設けられて
いる。通信システム１０のこの部分によって、全システ
ム制御機能が構成される。
【００２６】図２に、ゲートウェイ１８を詳細に示す。
各ゲートウェイ１８は、最大４つの２重偏波ＲＦ・Ｃバ
ンドサブシステムを含む。各２重偏波ＲＦ・Ｃバンドサ
ブシステムは、パラボラアンテナ４０と、アンテナ駆動
部４２と、ペデスタル４２Ａと、低雑音受信機４４と、
高電力増幅器４６とからなる。これらの部品は、全てレ
ドーム構造の内部に配置されて、周囲の環境から保護さ
れている。
【００２７】ゲートウェイ１８は、受信したＲＦ搬送波
信号を処理するダウンコンバータ４８と、送信されるＲ
Ｆ搬送波信号を処理するアップコンバータ５０とを含
む。ダウンコンバータ４８及びアップコンバータ５０
は、ＣＤＭＡサブシステム５２に接続されている。ＣＤ
ＭＡサブシステム５２は、公衆交換電話ネットワーク
（以下、ＰＳＴＮと称す）にＰＳＴＮインターフェース
５４を介して接続されている。衛星対衛星リンクが使用
される場合、ＰＳＴＮは省略されることがある。
【００２８】ＣＤＭＡサブシステム５２は、信号加算器
及びスイッチユニット５２Ａと、ゲートウェイトランシ
ーバサブシステム（以下、ＧＴＳと称す）５２Ｂと、Ｇ
ＴＳコントローラ５２Ｃと、ＣＤＭＡ相互接続サブシス
テム（以下、ＣＩＳと称す）５２Ｄと、セレクタバンク
サブシステム（Selector Bank Subsystem ：以下、ＳＢ
Ｓと称す）５２Ｅとを含む。ＣＤＭＡサブシステム５２
は、基地局管理部（Base Station Manager: 以下、ＢＳ
Ｍと称す）５２Ｆによって制御され、例えばＩＳ−９５
互換性用のＣＤＭＡ互換性を有する基地局と同じように
機能する。ＣＤＭＡサブシステム５２も、所望の周波数
合成器５２Ｇとグローバルポジショニングシステム（Gl
obal Positioning System:以下、ＧＰＳと称す）受信機
５２Ｈとを含む。
【００２９】ＰＳＴＮインターフェース５４は、ＰＳＴ
Ｎサービス交換ポイント（以下、ＳＳＰと称す）５４Ａ
と、電話制御プロセッサ（以下、ＣＣＰと称す）５４Ｂ
と、ビジターロケーションレジスタ（Visitor Location
Register:以下、ＶＬＲと称す）５４Ｃと、ホームロケ
ーションレジスタ（Home Location Register: 以下、Ｈ
ＬＲと称す）へのプロトコルインターフェース５４Ｄと
を含む。ＨＬＲは、セルラゲートウェイ２０（図１参
照）やＰＳＴＮインターフェース５４の内部に配置され
ている。
【００３０】ゲートウェイ１８は、ＳＳＰ５４Ａによっ
て形成される標準インターフェースを介して電気通信
網、すなわちテレコミュニケーションネットワークに接
続されている。ゲートウェイ１８は、１次レートインタ
ーフェース（Primary Rate Interface: 以下、ＰＲＩと
称す）を介してＰＳＴＮとインターフェースをとって接
続している。さらに、ゲートウェイ１８は、移動交換セ
ンター（Mobile Switching Center:以下、ＭＳＣと称
す）と直接に接続できるようになっている。
【００３１】ゲートウェイ１８は、ＳＳ−７・ＩＳＤＮ
固定信号をＣＣＰ５４Ｂに供給する。このインターフェ
ースのゲートウェイ側では、ＣＣＰ５４Ｂは、ＣＩＳ５
２Ｄとインターフェースをとって、ＣＤＭＡサブシステ
ム５２とインターフェースをとっている。ＣＣＰ５４Ｂ
は、システムエアインターフェース（system Air Inter
face：以下、ＡＩと称す）に対してプロトコル転送機能
を提供する。かかるＡＩは、ＣＤＭＡ通信用のＩＳ−９
５暫定標準と似ている。
【００３２】ブロック５４Ｃ，５４Ｄは、通常ゲートウ
ェイ１８と外部のセルラ電話網との間のインターフェー
スをとっている。このインターフェースは、例えばＩＳ
−４１（北アメリカ標準、ＡＭＰＳ）セルラシステム
や、ＧＳＭ（欧州標準、ＭＡＰ）セルラシステムと互換
性を有し、特に、電話のホームシステムの外側で電話を
使用するユーザを扱う方法に対して互換性を有する。ゲ
ートウェイ１８は、システム１０対ＡＭＰＳ電話、及び
システム１０対ＧＳＭ電話に対して、ユーザ端末の認証
を支援したり、サポートする。既存の電気通信基盤が無
いサービス領域では、ＨＬＲが、ゲートウェイ１８に加
えられて、ＳＳ−７信号方式インターフェースとのイン
ターフェースがとられている。
【００３３】通常のサービス領域から電話をかけている
ユーザは、確認されるとシステム１０によって取り込ま
れる。ユーザは、どの領域にいても、同一の端末装置を
使用して、世界中のどこからでも電話をかけることがで
き、必要なプロトコル変換がゲートウェイ１８によって
行われる。例えばＧＳＭからＡＭＰＳへの変換が不要の
とき、プロトコルインターフェース５４Ｄは省略され
る。
【００３４】ＧＳＭ移動交換センタに固有の「Ａ」イン
ターフェースや、ＩＳ−４１移動交換センタに対するベ
ンダ対オーナ（vendor-proprietary）インターフェース
に加えて、またはかかるインターフェースの替わりに、
セルラゲートウェイ２０に対して専用の汎用（universa
l ）インターフェースを設けることも、本発明に含まれ
る。図１に示すように、ＰＳＴＮ−ＩＮＴと記された信
号路のように、ＰＳＴＮに直接インターフェースを設け
ることも、本発明に含まれる。
【００３５】ゲートウェイの全制御は、ゲートウェイコ
ントローラ５６によって行われる。ゲートウェイコント
ローラ５６は、上述の地上データネットワーク（以下、
ＧＤＮと称す）３９へのインターフェース５６Ａと、サ
ービスプロバイダ制御センタ（以下、ＳＰＣＣと称す）
６０へのインターフェース５６Ｂとを含む。ゲートウェ
イコントローラ５６は、通常、ＢＳＭ５２Ｆを介して、
またアンテナ４０の各々に接続されたＲＦコントローラ
４３を介して、ゲートウェイ１８と相互に接続されてい
る。さらに、ゲートウェイコントローラ５６は、ユーザ
のデータベースや衛星エフェメリスデータなどのデータ
ベース６２に接続され、また、Ｉ／Ｏユニット６４にも
接続されている。なお、このＩ／Ｏユニット６４は、ゲ
ートウェイコントローラ５６とアクセスするパーソナル
サービスを可能とするものであり、ディスプレイやキー
ボードなどを有する。ＧＤＮ３９も、テレメトリ及びコ
マンド（以下、Ｔ＆Ｃと称す）ユニット６６に対して双
方向にインターフェースをとっている（図１及び図５参
照）。
【００３６】図５を参照すると、ＧＯＣＣ３８の機能
は、ゲートウェイ１８による衛星の使用を計画して制御
することであり、この衛星の使用をＳＯＣＣ３６に対し
て調整することである。通常、ＧＯＣＣ３８は、傾向を
解析し、トラフィック計画を生成し、電力やチャネルな
どのシステム資源や衛星１２の割り当てを行い、システ
ム１０全体の性能を監視し、リアルタイムで、または前
もって、使用指示をゲートウェイ１８にＧＤＮ３９を介
して送っている。なお、システム資源は、電力やチャネ
ルに限定されるものではない。
【００３７】ＳＯＣＣ３６は、他の機能に加えて、軌道
を維持するとともに監視し、ゲートウェイに衛星使用情
報を中継してＧＤＮ３９を介してＧＯＣＣ３８に入力せ
しめ、衛星のバッテリ状態を含む各衛星１２の機能全体
を監視し、衛星１２内のＲＦ信号路に対する利得を設定
し、地表に対する衛星の姿勢を最適化せしめるように動
作する。
【００３８】上述の如く、各ゲートウェイ１８は、信号
伝送（signalling）と、音声やデータの通信との両者の
ために、ユーザをＰＳＴＮに接続したり、また、請求を
目的としてデータベース６２（図２参照）を介してデー
タを生成したりする。選択されたゲートウェイ１８は、
テレメトリ及びコマンドユニット（以下、ＴＣＵと称
す）１８Ａを含み、戻りリンク１９Ｂにおいて衛星１２
によって送信されるテレメトリデータを受信するととも
に、順方向リンク１９Ａを介してコマンドを衛星１２ま
で送信する。ＧＤＮ３９は、ゲートウェイ１８と、ＧＯ
ＣＣ３８と、ＳＯＣＣ３６と、を相互に接続するように
動作する。
【００３９】通常、ＬＥＯ配列の衛星１２の各々は、Ｃ
バンド順方向リンク１９ＡからＳバンド順方向リンク１
７Ａへと情報をゲートウェイ１８からユーザに中継し、
また、Ｌバンド戻りリンク１７ＢからＣバンド戻りリン
ク１９Ｂへと情報をユーザからゲートウェイ１８に中継
する。この情報は、電力制御信号に加え、ＳＳ−ＣＤＭ
Ａ同期チャネルとＳＳ−ＣＤＭＡページングチャネルと
を含む。様々なＣＤＭＡパイロットチャネルも、順方向
リンクでの干渉をモニタするために使用される。衛星エ
フェメリス更新データも、衛星１２を介してゲートウェ
イ１８からユーザ端末１３の各々に向けて通信される。
衛星１２も、アクセス指令や電力変化指令、登録指令を
含む信号方式情報をユーザ端末１３からゲートウェイ１
８に中継するように機能する。衛星１２も、ユーザとゲ
ートウェイ１８との間の通信信号を中継したり、未登録
者や未登録端末による使用を軽減するための防護手段を
備えることもできる。
【００４０】動作時において、衛星１２は、衛星の動作
状態の測定値を含む宇宙船テレメトリデータを送信す
る。衛星からのテレメトリストリームと、ＳＯＣＣ３６
からのコマンドと、通信フィーダリンク１９とは、全て
Ｃバンドアンテナ１２Ｇ，１２Ｈを共有する。ＴＣＵ１
８Ａを含むゲートウェイ１８に対して、受信された衛星
テレメトリデータは、ＳＯＣＣ３６に直ちに送られ、ま
たは、一旦保存されて後になって、大抵はＳＯＣＣの要
求によりＳＯＣＣ３６に送られる。テレメトリデータ
は、どのように送られようとも、パケットメッセージと
してＧＤＮ３９を介して送られる。なお、パケットメッ
セージの各々は、単一の小テレメトリフレーム（minor
telemetry frame ）を含んでいる。複数のＳＯＣＣ３６
が衛星サポートを行う場合は、テレメトリデータは全て
のＳＯＣＣに送られる。
【００４１】ＳＯＣＣ３６は、ＧＯＣＣ３８とのインタ
ーフェース機能を複数有する。第１のインターフェース
機能は、軌道位置情報であり、各ゲートウェイ１８が自
身の視界にある衛星の最大４つまでを正確に追跡できる
ように、ＳＯＣＣ３６は、ＧＯＣＣ３８に軌道情報を提
供する。このデータは、ゲートウェイ１８が周知のアル
ゴリズムを使用して衛星交信リストを明らかにすること
ができる程度のデータ表を含んでいる。ＳＯＣＣ３６
は、ゲートウェイの追跡計画を知るためには不要であ
る。ＴＣＵ１８Ａは、ダウンリンクテレメトリ帯域を捜
して、コマンドを伝える前に、各アンテナによって追跡
されている衛星の身元を単に確認するのみである。
【００４２】第２のインターフェース機能は、ＳＯＣＣ
３６からＧＯＣＣ３８に報告される衛星状態情報であ
る。衛星状態情報は、衛星やトランスポンダの可用性
（availablity ）と、バッテリの状態と、軌道情報とを
含み、通信目的のために衛星１２の全部または一部の使
用を妨げる衛星関係の制限を含んでいる。システム１０
の重要な概念は、ゲートウェイの受信機やユーザ端末の
受信機でのダイバーシチ合成とともにＳＳ−ＣＤＭＡを
使用することである。ダイバーシチ合成が用いられて、
長さが異なる複数の伝送路を介して複数の衛星からユー
ザ端末１３やゲートウェイ１８に信号が到着したときの
フェージングの影響を少なくしている。ユーザ端末１３
やゲートウェイ１８においてレイク受信機が、複数の信
号源からの信号を受信して合成するために用いられてい
る。例えば、ユーザ端末１３やゲートウェイ１８は、衛
星１２のマルチビームを介して同時に送信される順方向
リンク信号や受信される戻りリンク信号に対してダイバ
ーシチ合成を行っている。
【００４３】連続ダイバーシチ受信モードの性能は、１
つの衛星中継器を介して１つの信号を受信するモードの
性能よりも優れており、さらに、受信信号に悪影響をも
たらす木や障害物からの遮蔽や妨害によりリンクが失わ
れる通信の中断が無いのである。ゲートウェイ１８のマ
ルチ方向性アンテナ４０は、ユーザ端末１３におけるダ
イバーシチ合成を支援するために、１つ以上の衛星１２
の様々なビームを介して、ゲートウェイからユーザ端末
への順方向リンク信号を送信することができる。ユーザ
端末１３の全方向性アンテナ１３Ａは、ユーザ端末１３
の視野にある衛星ビームの全てを経由して送信を行う。
【００４４】各ゲートウェイ１８は、送信機の電力制御
機能を支援して低速フェード（slowfades）にアドレス
せしめ、さらにブロックインターリーブも支援して媒体
を高速フェード（fast fades）にアドレスせしめる。電
力制御は、順方向リンクと逆方向リンクとの両方で行わ
れる。電力制御機能の応答時間は、最悪３０ｍ秒の衛星
周回遅延引きはずし（satellite round trip delay）に
適応するように調整される。
【００４５】ブロックインターリーブ回路（５３Ｄ，５
３Ｅ，５３Ｆ、図６参照）は、ボコーダ（音声符号化・
復号化器）５３Ｇのパケットフレームに関係するブロッ
ク長において動作する。最適インターリーブ長は、より
長いものに交換されるので、終端間遅延（end-to-end d
elay）全体は増大するが、エラー訂正は改善される。最
大終端間遅延は、１５０ミリ秒であり、またはそれ以下
であることが好ましい。この遅延は、ダイバーシチ合成
器によって行われる受信された信号のアライメントによ
る遅延と、ボコーダ５３Ｇの処理遅延と、ブロックイン
ターリーブ回路５３Ｄ〜５３Ｆの遅延と、ＣＤＭＡサブ
システム５２の一部を構成する図示せぬビタビデコーダ
の遅延とを含む全遅延を含む。
【００４６】図６に、図２のＣＤＭＡサブシステム５２
の順方向リンク変調部のブロック図を示す。加算器ブロ
ック５３Ａの出力部は、周波数アジィルアップコンバー
タ（frequency agile up-convertor）５３Ｂに信号を送
り、アップコンバータ５３Ｂは、加算器及びスイッチブ
ロック５２Ａに信号を送る。テレメトリ及び制御（以
下、Ｔ＆Ｃと称す）情報も、ブロック５２Ａに入力され
る。
【００４７】無変調直接シーケンスＳＳパイロットチャ
ネルは、所望のビットレートで全てゼロからなるウォル
シュコードを生成する。このデータストリームは、様々
なゲートウェイ１８や衛星１２から信号を分離するため
に使用される短ＰＮコード（short PN code ）と合成さ
れる。パイロットチャネルは、使用される場合、短コー
ドに加えられた２を法とし、次に、ＣＤＭＡ・ＦＤ・Ｒ
Ｆチャネル帯域においてＱＰＳＫ拡散されたりＢＰＳＫ
拡散される。次に示す様々な疑似雑音（ＰＮ）コードオ
フセットが提供される。すなわち、（ａ）ユーザ端末１
３がゲートウェイ１８を識別するためのＰＮコードオフ
セットと、（ｂ）ユーザ端末１３が衛星１２を識別する
ためのＰＮコードオフセットと、（ｃ）ユーザ端末１３
が衛星１２から伝送される１６のビームのうちの１つを
識別するためのＰＮコードオフセットとである。様々な
衛星１２からのパイロットＰＮコードは、同じパイロッ
トシード（seed）ＰＮコードとは異なる時間オフセット
や位相オフセットに割り当てられる。ゲートウェイ１８
によって伝送されるパイロットチャネルの各々は、使用
される場合、他の信号よりも高い電力レベルで、または
低い電力レベルで送信される。パイロットチャネルによ
って、ユーザ端末１３は、順方向ＣＤＭＡチャネルのタ
イミングを捕捉し、コヒーレントな復調のために位相基
準を用意し、信号強度の比較を行ってハンドオフを開始
する時を判定する機構を備えることができる。しかしな
がら、パイロットチャネルの使用は強制ではなく、他の
技術を使用することもできる。
【００４８】同期チャネルは、次に示す情報、すなわ
ち、（ａ）時刻と、（ｂ）送信を行っているゲートウェ
イの身元と、（ｃ）衛星エフェメリスと、（ｄ）割り当
てられたページングチャネルとに関する情報を含むデー
タストリームを生成する。同期データは、畳み込み符号
器５３Ｈに供給され、ここで、データは、畳み込み符号
化され、次にブロックインターリーブされて高速フェー
ドを減らす。生じたデータストリームは、同期ウォルシ
ュコードに加算された２を法とし、ＣＤＭＡ・ＦＤ・Ｒ
Ｆチャネル帯域においてＱＰＳＫ拡散されたり、または
ＢＰＳＫ拡散されたりする。
【００４９】ページングチャネルは、畳み込み符号器５
３Ｉに供給され、ここで、ページングチャネルは畳み込
み符号化されてブロックインターリーブされる。生成さ
れたデータストリームは、長コード発生器５３Ｊの出力
と合成される。長ＰＮコードは、様々なユーザ端末１３
の帯域を分離するために使用される。ページングチャネ
ルと長コードとは、シンボルカバーに加算された２を法
とし、ここで、生成された信号はウォルシュコードに加
算された２を法としている。次に、この結果は、ＣＤＭ
Ａ・ＦＤ・ＲＦチャネル帯域においてＱＰＳＫ拡散され
たりＢＰＳＫ拡散されたりする。
【００５０】一般に、ページングチャネルは、（ａ）シ
ステムパラメータメッセージ、（ｂ）アクセスパラメー
タメッセージ、（ｃ）ＣＤＭＡチャネルリストメッセー
ジを含む複数のメッセージを伝達する。システムパラメ
ータメッセージは、ページングチャネルの構成と、位置
決めパラメータと、捕捉を支援するパラメータとを含
む。アクセスパラメータメッセージは、アクセスチャネ
ルの構成とアクセスチャネルデータレートとを含む。Ｃ
ＤＭＡチャネルリストメッセージは、使用される場合、
対応するパイロットの身元と割り当てられたウォルシュ
コードとを運ぶ。
【００５１】ボコーダ５３Ｋは、音声を符号化してＰＣ
Ｍ順方向トラフィックデータストリームを生成する。順
方向トラフィックデータストリームは、畳み込み符号器
５３Ｌに供給され、畳み込み符号器５３Ｌにおいて、デ
ータストリームは畳み込み符号化されてブロック５３Ｆ
にてブロックインターリーブされる。生成されたデータ
ストリームは、ユーザの長コードブロック５３Ｋの出力
と合成される。ユーザの長コードは、様々な加入者チャ
ネルを分離するために使用される。次に、生じたデータ
ストリームは、マルチプレクサ（以下、ＭＵＸと称す）
５３Ｍにおいて電力制御され、ウォルシュコードに加算
された２を法とし、ＣＤＭＡ・ＦＤ・ＲＦ通信チャネル
帯域においてＱＰＳＫ拡散されたりまたはＢＰＳＫ拡散
される。
【００５２】ゲートウェイ１８は、ＣＤＭＡ戻りリンク
を復調するように動作する。戻りリンクに対して異なる
２つのコード、すなわち、（ａ）ゼロのオフセットコー
ドと、（ｂ）長コードと、が存在する。これらのコード
は、異なる２種類の戻りリンクＣＤＭＡチャネル、すな
わち、アクセスチャネルとリターントラフィックチャネ
ルとによって使用される。
【００５３】アクセスチャネルに対して、ゲートウェイ
１８は、アクセスを要求するアクセスチャネルにてバー
ストを受信して復調する。アクセスチャネルメッセージ
は、比較的小量のデータが続く長プリアンブルにおいて
具体化される。プリアンブルは、ユーザ端末の長ＰＮコ
ードである。各ユーザ端末１３は、単一の時間によって
生成される唯一の長ＰＮコードを共通のＰＮ発生器の多
項式へとオフセットする。
【００５４】アクセス要求を受信した後、ゲートウェイ
１８は、アクセス要求の受信を承認するとともにウォル
シュコードをユーザ端末１３に割り当ててトラフィック
チャネルを設けながら、順方向リンクページングチャネ
ル（ブロック５３Ｅ，５３Ｉ，５３Ｊ）上でメッセージ
を送る。ゲートウェイ１８も周波数チャネルをユーザ端
末１３に割り当てる。ユーザ端末１３とゲートウェイ１
８とは、共に割り当てられたチャネル素子に切り替わっ
て、割り当てられたウォルシュ（拡散）コードを使用し
ながら２重通信を開始する。
【００５５】リターントラフィックチャネルは、ローカ
ルデータソースやユーザ端末のボコーダからのディジタ
ルデータを畳み込み符号化することによって、ユーザ端
末１３にて生成される。次に、データは、所定間隔毎に
ブロックインターリーブされて、１２８−Ａｒｙ変調器
及びデータバーストランダム化器（randomizer）に供給
されてクラッシュ（clashing）を減らす。次に、データ
は、ゼロのオフセットＰＮコードに加算されて、１つ以
上の衛星１２を介してゲートウェイ１８に伝送される。
【００５６】ゲートウェイ１８は、例えば高速ハダマー
ド変換（ＦＨＴ）を使用して戻りリンクを処理すること
によって、１２８−Ａｒｙウォルシュコードを復調し、
復調された情報をダイバーシチ合成器に供給する。この
ように、通信システム１０の好ましい実施例を記載し
た。次に、本発明の好ましい実施例を記載する。図７及
び図８に示されたゲートウェイからゲートウェイへの中
継システムの好ましい実施例について説明する。
【００５７】本発明により、複数のトランシーバ中継器
は、２つ以上の衛星１２のサービスエリア、すなわち有
効範囲が重複している領域に配置されている。多数の中
継器を使用することができるが、１のＬＥＯＳ中継局７
０に対して、Ａ，Ｂとそれぞれ符号が付された２つのゲ
ートウェイ１８，１８と、一部が重複しているサービス
エリア１，２をそれぞれ有する２つの衛星１２，１２’
とを用いて説明する。
【００５８】最初に、順方向リンクを図７に基づいて説
明する。ゲートウェイＡは、頭上にある第１衛星１２
に、経路指定情報などのルーティング情報と他のシステ
ムの動作情報とを含む信号を送信する。この信号は、ア
ンテナ１２Ｈによって受信されて受信機に送られ、受信
機は信号を増幅し周波数を変換して送信機に送り、さら
に送信アンテナ１２Ｄに送る。アンテナ１２Ｈは単一ビ
ームアンテナやマルチビームアンテナの１のビームアン
テナなどからなる。また、送信アンテナ１２Ｄも、単一
のビームアンテナやマルチビームアレイの１のビームア
ンテナなどからなり、地上に第１サービス領域を形成す
る。第２衛星１２’は、第２サービス領域を形成する受
信アンテナ１２Ｃを有し、この第２サービス領域は、第
１サービス領域と領域７２において重なり合っている。
なお、受信アンテナ１２Ｃは、単一ビームアンテナやマ
ルチビームアンテナの１のビームアンテナなどからな
る。重複領域７２に、ＬＥＯＳ中継局７０が地球中継局
や地上中継局として配置されている。ＬＥＯＳ中継局７
０は、第１衛星１２から送信された信号をアンテナ７０
Ｄと受信機７０Ａとで受信する。なお、アンテナ７０Ｄ
は、方向性アンテナやトラッキングアンテナ、または全
方向性アンテナなどからなる。受信機７０Ａは、受信し
た信号を復調して、少なくとも信号経路指定情報を抽出
する。次に、ＬＥＯＳ中継局７０は、送信機７０Ｂとア
ンテナ７０Ｅとを使用して、周波数をシフトせしめた信
号を第２衛星１２’に送信する。なお、アンテナ７０Ｅ
は、方向性アンテナやトラッキングアンテナ、または全
方向性アンテナなどからなる。受信機７０Ａによって抽
出された信号経路指定情報は、コントローラ７０Ｃによ
って処理される。送信された信号は、衛星アンテナ１２
Ｃによって受信されて、受信機に送られる。この受信機
は、信号を増幅し周波数を変換せしめて送信機に送り、
さらに、アンテナ１２Ｇを介してゲートウェイＢに送
る。なお、衛星アンテナ１２Ｃは、単一ビームアンテナ
やマルチビームアンテナの１のビームアンテナなどから
なり、アンテナ１２Ｇは、単一ビームアンテナやマルチ
ビームアンテナの１のビームアンテナなどからなる。ゲ
ートウェイＢは、第２サービス領域にサービスを行って
いる。
【００５９】戻りリンクを図８に基づいて説明する。ゲ
ートウェイＢは、信号を衛星１２’に送信する。なお、
この信号は、経路指定情報や他のシステムの動作情報を
含むものである。信号は、アンテナ１２Ｈによって受信
されて受信機に送られる。この受信機は、信号を増幅し
周波数を変換して送信機に、次に送信アンテナ１２Ｄに
送る。なお、アンテナ１２Ｈは、単一のビームアンテナ
や、マルチビームアンテナの１のビームアンテナなどか
らなる。送信アンテナ１２Ｄも、単一のビームアンテナ
や、マルチビームアレイの１のビームアンテナなどから
なり、地上に第１サービス領域を形成する。衛星１２
は、第２サービス領域を有する受信アンテナ１２Ｃを有
する。なお、受信アンテナ１２Ｃは、単一のビームアン
テナや、マルチビームアンテナの１のビームアンテナな
どからなる。第２サービス領域は、重複領域７２によっ
て第１サービス領域と重なり合っている。ＬＥＯＳ中継
局７０は、衛星１２’から送信された信号を、アンテナ
７０Ｄ’と第２送受信機対（トランシーバ）の受信機７
０Ａ’とによって受信する。なお、アンテナ７０Ｄ’
は、方向性アンテナやトラッキングアンテナ、または全
方向性アンテナなどからなる。受信機７０Ａ’は、受信
した信号を復調して信号経路指定情報を少なくとも抽出
する。次に、ＬＥＯＳ中継局７０は、送信機７０Ｂ’と
アンテナ７０Ｅ’とを使用して、周波数をシフトせしめ
た信号を衛星１２に送信する。アンテナ７０Ｅ’は、方
向性アンテナやトラッキングアンテナ、または全方向性
アンテナなどからなる。送信された信号は、衛星アンテ
ナ１２Ｃによって受信されて受信機に送られる。受信機
は、信号を増幅し周波数を変換せしめて送信機に送り、
さらにアンテナ１２Ｇを介してゲートウェイＡに信号を
送る。なお、衛星アンテナ１２Ｃは、単一のビームアン
テナや、マルチビームアンテナの１のビームアンテナな
どからなる。アンテナ１２Ｇは、単一のビームアンテナ
や、マルチビームアンテナの１のビームアンテナなどか
らなる。
【００６０】上記記載や、衛星１２の様々な送信アンテ
ナ及び受信アンテナを示す図３も参照することにより、
ＬＥＯＳ中継局７０は、通常ユーザ端末１３によって使
用される周波数のＳＳ信号を受信したり送信することが
判る。衛星１２，１２’の仰角は変化するので、障害物
による信号の遮断やフェージングに対抗するために、複
数のＬＥＯＳ中継局を配置せしめることができるが、１
の重複領域７２内に１のＬＥＯＳ中継局のみを配置する
ことが要求される。地表の大部分が重複しているサービ
ス領域７２になることが好ましい。よって、ＬＥＯＳ中
継局７０は、大抵ゲートウェイＡとゲートウェイＢとの
中間点に配置されている。ＬＥＯＳ中継局７０内部のコ
ントローラ７０Ｃは、必要に応じて迂回中継を行うこと
もできる。
【００６１】システムは、図９のフローチャートに示す
ように動作する。図７も参照して、ユーザが、ゲートウ
ェイＡを使用して、ゲートウェイＢを介して別のユーザ
に電話をかけると仮定する（ブロックＡ）。呼出セット
アップデータが、ゲートウェイＡにて、呼出経路指定
（宛先コード）情報を含むようにパケット化されたりフ
ォーマットされ、サービス要求が、経路指定情報ととも
に衛星１２を介して、衛星１２の視野や衛星１２のビー
ム内に含まれるＬＥＯＳ中継局７０の全てに送信される
（ブロックＢ，Ｃ）。各ＬＥＯＳ中継局７０は、ＳＳ−
ＣＤＭＡ逆拡散器及び復調器を使用して、宛先情報や命
令情報の抽出に十分なポイントやベースバンドに、受信
信号をダウンコンバートして、受信信号から宛先符号情
報を抽出する。受信を行っている少なくとも１つのＬＥ
ＯＳ中継局７０のコントローラ７０Ｃは、信号を他のゲ
ートウェイ１８に送るために、衛星１２を選択したり、
またはＬＥＯＳ中継局７０の視野にある全衛星に同時に
通信を行う。リレー衛星は、パケット化された呼出ルー
ティング情報に含まれている宛先情報に応じて選択され
たり、またはデータベースのルックアップテーブルに基
づいて選択される。ゲートウェイＢが選択されると仮定
した場合、次に、信号は衛星１２’を介してゲートウェ
イＢに送られる（ブロックＤ）。ゲートウェイＢは、受
信した信号をベースバンドにダウンコンバートし、宛先
コードに応じて、ブロックＥにてゲートウェイＢが目的
の宛先ゲートウェイであるか否かの判定を行う。判定の
結果が否定であれば、呼出が他の衛星１２やゲートウェ
イ１８、またはＬＥＯＳ中継局７０を介して行われてい
るブロックＢに戻る。ブロックＥでの判定の結果が肯定
であれば、ゲートウェイＢは、電話をローカルＰＳＴＮ
に送るなど、呼出をローカル電話基盤セグメント４に接
続する（ブロックＦ）。リターンメッセージも同様に処
理される。ニアリアルタイム音声やデータ、メッセージ
ングが、この技術を使用して可能となる。
【００６２】ＬＥＯＳ中継局７０は、対をなして動作す
る２つのトランシーバ（７０Ａ，７０Ｂ），（７０
Ａ’，７０Ｂ’）を有して構成されていることが好まし
い。ＬＥＯＳ中継局７０は、サービスを行っているゲー
トウェイ１８の制御により動作し、コントローラ７０Ｃ
に含まれているプログラムにより、リアルタイムやプロ
グラムに組まれた経路指定の判定を、ＬＥＯＳ中継局７
０で局部的に行うことができる。方向性アンテナ７０
Ｄ，７０Ｅ（図７）と方向性アンテナ７０Ｄ’，７０
Ｅ’（図８）とが、ＬＥＯＳ中継局７０で使用されてい
るが、無方向性アンテナや全方向性アンテナを使用する
こともできる。ＬＥＯＳ中継局７０の各々は、図２及び
図６に示すような回路を含んで、スペクトラム拡散信号
の逆拡散や復調、トラッキング、さらに送信を行う。各
ＬＥＯＳ中継局７０は、多重ＳＳ信号を同時に受信した
りトラッキングをなすことができる多重フィンガレイキ
受信機などの受信機を有するように構成されているのが
好ましい。故に、単一のＬＥＯＳ中継局を、１の衛星の
サービス領域から他の衛星のサービス領域に電話などの
多重通信を同時に中継するために使用することができ
る。
【００６３】図１０に、本発明の第１実施例を示す。本
実施例において、複数の衛星１２Ａ〜１２Ｄは、それぞ
れのサービス領域（以下、ＣＡと称す）１〜４と対応し
ている。サービス領域１〜４は、それぞれゲートウェイ
１８Ａ〜１８Ｄによってサービスが行われている。重複
領域７２が、様々なサービス領域の間に形成される。各
重複領域に、少なくとも１つのＬＥＯＳ中継局（以下、
ＲＳと称す）７０が存在する。本実施例において、シス
テムユーザは、電話１を用いて地上の通信システム（す
なわち、ＰＳＴＮ１）を介して、ＰＳＴＮ２に接続され
た電話２に電話をかける。電話１，２は千ｋｍのオーダ
の距離を介して離れており、電話１，２は固定型または
移動型のいずれでも良い。電話１からの呼出に反応し
て、ゲートウェイ１８Ａは、宛先情報と他の命令とを含
む呼出要求パケットを作成し、この呼出要求パケットを
ＬＥＯ衛星１２Ａに送信する。衛星１２Ａは、呼出要求
パケットをダウンリンクで中継する。呼出要求は、ＣＡ
１とＣＡ２との間の重複領域７２にあるＬＥＯＳ，ＲＳ
７０によって受信される。このＬＥＯＳ，ＲＳ７０は、
送信を逆拡散して復調し、呼出要求パケットから宛先情
報を抽出する。宛先情報に基づいて、またはプログラム
の命令により、ＬＥＯＳ，ＲＳ７０は、ＬＥＯ衛星１２
Ｂを選択して送信を受信させる。全方向性アンテナがＬ
ＥＯＳ，ＲＳ７０にて使用される場合、ＬＥＯＳ，ＲＳ
７０は、視野にある衛星１２の全てに対して同時に通信
を行うことができる。送信が衛星１２Ｂに送られたと仮
定すると、衛星１２Ｂは、ＣＡ２，ＣＡ３，ＣＡ間の重
複領域７２のＬＥＯＳ，ＲＳ７０に送信を中継する。こ
のＬＥＯＳ，ＲＳ７０は、呼出要求パケットから宛先情
報を抽出して、衛星１２Ｃを選択して送信を受信させ
る。衛星１２Ｃは、ゲートウェイ１８Ｃによって受信さ
れるダウンリンクに送信を中継する。ゲートウェイ１８
Ｃは、宛先情報に基づいて、電話をＰＳＴＮ２に接続し
て電話２まで送る。
【００６４】このように、ゲートウェイ１８Ｂやゲート
ウェイ１８Ｄに接続されたＰＳＴＮを使用せずに、ＰＳ
ＴＮ１からＰＳＴＮ２に電話をつなげることができる。
さらに、衛星から衛星への通信リンクを必要とせずに、
電話をかけることができる。これによって、衛星１２，
１２Ｂの構成や操作をかなり簡単にすることができる。
【００６５】図１１に 本発明の他の実施例を示す。Ｃ
Ａ１にあるユーザ端末１３によって、移動局（以下、Ｍ
Ｓと称す）を持って移動しているユーザに電話をかけ
る。なお、このＭＳは、基地局（以下、ＢＳと称す）と
移動交換センタ（以下、ＭＳＣと称す）とを介して、Ｃ
Ａ４内のゲートウェイＤに接続されているＰＳＴＮに接
続されている。移動しているユーザ１３によってかけら
れた電話は、図１に説明した方法によって、衛星１２Ａ
を介してゲートウェイ１８Ａに中継される。ゲートウェ
イ１８Ａは、宛先と他の情報とを含む呼出要求パケット
を作成し、この呼出要求パケットをＬＥＯ衛星１２Ａに
送信する。衛星１２Ａは、呼出要求パケットをダウンリ
ンクに中継する。呼出要求は、ＣＡ１とＣＡ２との間の
重複領域７２にあるＬＥＯＳ，ＲＳ７０によって受信さ
れる。このＬＥＯＳ，ＲＳ７０は、送信を逆拡散して復
調し、呼出要求パケットから宛先情報を抽出する。宛先
情報に基づいて、ＬＥＯＳ，ＲＳ７０は、ＬＥＯ衛星１
２Ｂを選択して送信を受信させる。衛星１２Ｂは、ＣＡ
２，ＣＡ３，ＣＡ４の間の重複領域７２にあるＬＥＯ
Ｓ，ＲＳ７０に送信を中継する。このＬＥＯＳ，ＲＳ７
０は、呼出要求パケットから宛先情報を抽出し、衛星１
２Ｄを選択して送信を受信させる。衛星１２Ｄは、ゲー
トウェイ１８Ｄによって受信されるダウンリンクに送信
を中継する。ゲートウェイ１８Ｄは、宛先情報に基づい
て、電話をＰＳＴＮに接続して、ＭＳＣ及びＢＳを介し
てＭＳに送る。
【００６６】本発明をＳＳ−ＣＤＭＡ通信システムに基
づいて説明したが、本発明はＳＳ−ＣＤＭＡ通信システ
ムに限定されるものではない。すなわち、本発明は、時
分割多元接続（ＴＤＭＡ）や周波数分割多元接続（ＦＤ
ＭＡ）、またはＴＤ−ＳＳ通信システムのようなハイブ
リッドシステムなどの様々な種類の通信システムととも
に使用することができる。さらに、本発明は、中軌道衛
星システムなどの衛星がＬＥＯに無い、およそ５０００
〜１００００海里（９２６６〜１８５３２ｋｍ）のとこ
ろで軌道が傾いている衛星を含む衛星システムにおいて
も用いることができる。
【００６７】このように、本発明を好ましい実施例に基
づいて説明したが、当業者においては、本発明の請求項
から外れることなく本発明の形態や詳細に関する様々な
変形をなし得るものと考える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施例により構成されて動作
される衛星通信システムを示す構成図である。
【図２】図１のゲートウェイの詳細を示す構成図であ
る。
【図３】図１の衛星の通信機器の詳細を示す構成図であ
る。
【図４】図１の衛星から送信されるビームパターンの一
部を示す図である。
【図５】衛星テレメトリ及び制御機能をサポートする地
上装置を示す構成図である。
【図６】図２のＣＤＭＡサブシステムを示す構成図であ
る。
【図７】順方向リンクの通信路を示すゲートウェイ対ゲ
ートウェイの中継システムを説明するブロック図であ
る。
【図８】逆方向リンクの通信路を示すゲートウェイ対ゲ
ートウェイの中継システムを説明するブロック図であ
る。
【図９】本発明によって行われるステップシーケンスの
フローチャートである。
【図１０】本発明の第１実施例を示す構成図である。
【図１１】本発明の第２実施例を示す構成図である。
【主要部分の符号の説明】
１２ 低地球軌道衛星 １８ 地上局としてのゲートウェイ ７０ 地上中継局としてのＬＥＯＳ中継局

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 地球に位置するユーザ端末と第１周波数
    帯域に含まれる第１通信信号を送受信するとともに地球
    に位置する地上局と第２周波数帯域に含まれる第２通信
    信号を送受信する手段を有するとともに衛星サービス領
    域を地上に有する少なくとも２つの低地球軌道衛星と、 前記低地球軌道衛星のうちの第１低地球軌道衛星の第１
    衛星サービス領域と第２低地球軌道衛星の第２衛星サー
    ビス領域との間の重複領域に位置し、前記第１衛星サー
    ビス領域に対応する前記第１衛星から第１通信信号を受
    信するとともに受信した第１通通信信号を前記第２衛星
    サービス領域に対応する前記第２衛星に送信する第１ト
    ランシーバを有する少なくとも１つの地球中継局と、を
    有し、 前記第１衛星サービス領域に位置する第１地上局と、前
    記第２衛星サービス領域に位置する第２地上局と、の間
    に、通信順方向リンクが形成されることを特徴とする通
    信システム。
  2. 【請求項２】 前記地球中継局は、前記第２衛星サービ
    ス領域に対応する前記第２衛星から第１通信信号を受信
    するとともに受信した第１通信信号を前記第１衛星サー
    ビス領域に対応する前記第１衛星に送信する第２トラン
    シーバをさらに有し、 前記第１地上局と前記第２地上局との間に通信戻りリン
    クが形成されることを特徴とする請求項１記載の通信シ
    ステム。
  3. 【請求項３】 前記地球中継局は、前記第１衛星から受
    信した呼出要求送信を復調する復調手段と、復調した呼
    出要求送信から電話をつなぐ宛先情報を抽出する手段
    と、をさらに有することを特徴とする請求項１記載の通
    信システム。
  4. 【請求項４】 前記地球中継局は、前記地球中継局から
    の前記送信を受信する衛星を選択する手段をさらに有す
    ることを特徴とする請求項３記載の通信システム。
  5. 【請求項５】 前記復調手段は、前記第１衛星から受信
    されたスペクトラム拡散信号を逆拡散する手段を含むこ
    とを特徴とする請求項３記載の通信システム。
  6. 【請求項６】 前記第１及び第２低地球軌道衛星は、低
    地球軌道（ＬＥＯ）中継衛星の配列の一部を構成するこ
    とを特徴とする請求項１記載の通信システム。
  7. 【請求項７】 前記第１及び第２低地球軌道衛星は、低
    地球軌道（ＬＥＯ）中継衛星の配列の一部を構成し、 前記配列は、１の軌道面当たり６個の衛星が等距離に配
    置されている軌道面の８つに分布する４８個の衛星から
    なり、前記軌道面は赤道に対して５２度傾斜しているこ
    とを特徴とする請求項１記載の通信システム。
  8. 【請求項８】 地球のトランシーバと双方向に通信を行
    うために地上サービス領域を各々が有するとともに低地
    球軌道（ＬＥＯ）に配列された低地球軌道中継衛星を有
    し、且つ前記地上サービス領域に配置された地上局及び
    ユーザ端末を含む通信システムを操作する制御方法であ
    って、 通信の宛先を指定する情報を含む通信要求を作成するこ
    とによって第１地上局によって通信を開始する行程と、 前記第１地上局から第１低地球軌道中継衛星に前記通信
    要求を送信する行程と、 前記第１低地球軌道中継衛星にて前記通信要求を受信し
    て送信することによって前記通信要求を中継する行程
    と、 前記第１低地球軌道中継衛星の地上サービス領域に位置
    する地上中継局にて前記通信要求を受信する行程と、 受信した前記通信要求から通信の宛先を指定した情報を
    抽出する抽出行程と、抽出した前記情報の少なくとも一
    部に基づいて、第２低地球軌道中継衛星を選択する行程
    と、 前記第１低地球軌道中継衛星の地上サービス領域と重複
    する地上サービス領域を有して選択された第２低地球軌
    道中継衛星に前記地上中継局から通信要求を送信する行
    程と、 選択された第２低地球軌道中継衛星にて前記通信要求を
    受信して送信することによって前記通信要求を中継する
    行程と、 第２地上局にて中継された前記通信要求を受信する行程
    と、 前記呼出要求によって指定された宛先により地球の通信
    回線網に通信リンクを形成する行程と、を有することを
    特徴とする制御方法。
  9. 【請求項９】 前記抽出行程は、スペクトラム拡散通信
    信号を逆拡散して復調する行程を含むことを特徴とする
    請求項８記載の制御方法。
  10. 【請求項１０】 前記衛星の配列は、８つの軌道面に４
    ８個の衛星が分布し且つ１の軌道面当たりに６個の衛星
    が等間隔に配置されており、前記軌道面は赤道に対して
    ５２度傾斜していることを特徴とする請求項８記載の制
    御方法。
  11. 【請求項１１】 各々が地上サービス領域を有する複数
    の低地球軌道（ＬＥＯ）通信衛星とともに使用される地
    上に設けられた中継局であって、 第１サービス領域を有する第１低地球軌道通信衛星から
    のダウンリンク送信を受信するとともに受信した送信を
    前記第１サービス領域と重複する第２サービス領域を有
    する第２低地球軌道通信衛星にアップリンクにて送信す
    る第１トランシーバと、 前記第２サービス領域を有する前記第２低地球軌道通信
    衛星からのダウンリンク送信を受信するとともに受信し
    た送信を前記第１サービス領域を有する前記第１低地球
    軌道通信衛星にアップリンクにて送信する第２トランシ
    ーバと、 前記第１低地球軌道通信衛星から受信した呼出要求送信
    を復調する復調手段と、 復調した呼出要求送信から電話をつなぐ宛先情報を抽出
    する手段と、 前記アップリンク送信を受信する低地球軌道通信衛星を
    選択する手段と、を有することを特徴とする中継局。
  12. 【請求項１２】 前記復調手段は、前記第１低地球軌道
    通信衛星から受信したスペクトラム拡散信号を逆拡散す
    る手段を含むことを特徴とする請求項１１記載の中継
    局。
  13. 【請求項１３】 地球のトランシーバと双方向に通信を
    行うために地上サービス領域を各々が有するとともに低
    地球軌道（ＬＥＯ）に配列された低地球軌道中継衛星を
    有し、且つ前記地上サービス領域に配置された地上局及
    びユーザ端末を含む通信システムを操作する制御方法で
    あって、 ユーザ端末から第１低地球軌道中継衛星に送信を送るこ
    とによって通信を開始する行程と、 前記第１低地球軌道中継衛星を介して第１地上局に送信
    を中継する行程と、 通信の宛先を指定する情報を含む通信要求を前記第１地
    上局にて作成する行程と、 前記第１地上局から前記第１低地球軌道中継衛星に前記
    通信要求を送信する行程と、 前記第１低地球軌道中継衛星にて前記通信要求を受信し
    て送信することによって前記通信要求を中継する行程
    と、 前記第１低地球軌道中継衛星の地上サービス領域内に位
    置する地上中継局によって前記通信要求を受信する行程
    と、 前記第１低地球軌道中継衛星の地上サービス領域と重複
    する地上サービス領域を有する第２低地球軌道中継衛星
    に前記地上中継局から前記通信要求を送信する行程と、 前記第２低地球軌道中継衛星にて前記通信要求を受信し
    て送信することによって前記通信要求を中継する行程
    と、 第２地上局によって中継された前記通信要求を受信する
    行程と、 前記呼出要求によって指定された宛先に基づいて地球の
    通信回線網に通信リンクを形成する行程と、を有するこ
    とを特徴とする制御方法。
  14. 【請求項１４】 前記送信行程及び前記受信行程の各々
    は、スペクトラム拡散通信信号を増幅する行程を含むこ
    とを特徴とする請求項１３記載の制御方法。
  15. 【請求項１５】 前記衛星の配列は、８個の軌道面に４
    ８個の衛星が分布するとともに１の軌道面当たりに６個
    の衛星が等距離に配置され、前記軌道面は赤道に対して
    ５２度傾斜していることを特徴とする請求項１３記載の
    制御方法。
JP8100435A 1995-06-06 1996-04-22 衛星通信システムにおける中継システム Pending JPH08331034A (ja)

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