JPH08335902A - 衛星通信システムの制御方法 - Google Patents

衛星通信システムの制御方法

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JPH08335902A
JPH08335902A JP8092776A JP9277696A JPH08335902A JP H08335902 A JPH08335902 A JP H08335902A JP 8092776 A JP8092776 A JP 8092776A JP 9277696 A JP9277696 A JP 9277696A JP H08335902 A JPH08335902 A JP H08335902A
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satellite
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JP8092776A
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Robert A Wiedeman
エイ． ウィーデマン ロバート
Paul A Monte
エイ． モンテ ポール
Michael J Sites
ジェイ． サイツ マイケル
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 通話や接続毎にユーザ端末に割り当てられて
使用される衛星通信システム資源の量に対する請求を正
確に出す方法及びシステムを提供する。 【解決手段】 この方法は、ゲートウェイから衛星を介
してユーザ端末までの順方向リンクと、ユーザ端末から
衛星を介してゲートウェイまでの逆方向リンクと、の両
方において使用されているシステム資源量を表すデータ
を、接続中に周期的に集める。使用データには、電力レ
ベルや、データレート、ユーザ端末の位置、ユーザ端末
の種類が含まれる。ユーザ端末１３に対して電話をかけ
るために割り当てられたゲートウェイ１８は、データを
集積し、次に、地上のデータ網３９を介して地上動作制
御センサ３８にデータを転送する。センタは、このデー
タを使用して、ゲートウェイを含むサービス領域に対応
するサービスプロバイダに請求すべき料金を決める。さ
らに、センタは、このデータを使用して、ゲートウェイ
によって扱われる通信トラフィックを表している統計情
報を作成して、ゲートウェイに対して予測された資源割
り当てと資源計画情報とを導く。

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、複数のユーザ端末がゲートウェイや少なくと
も１つの衛星を介して地上の通信網と双方向に無線通信
を行う衛星通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の地上のセルラ通信システムにおい
て、多くの場合、システムの使用は、ユーザに対して１
分毎に予め決められた料金を請求している。しかしなが
ら、衛星を含む通信システムにおいて、このタイプの請
求方法は、正確な請求額を的確に反映していないことが
ある。例えば、衛星を介して９．６ｋｂ／ｓで大きなデ
ータファイルをアップロードまたはダウンロードしてい
るユーザは、４ｋｂ／ｓ未満の平均音声ビットレートで
音声通信を行っているユーザよりも、衛星電力などのシ
ステム資源をより多く消費する傾向がある。その結果、
請求が不公平になり、ユーザによっては、他のユーザに
よるシステムの使用に対して料金を支払うことがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、通話
や接続毎に衛星通信システムのユーザによって消費され
るシステム資源を正確に判定することである。本発明の
さらなる目的は、通話や接続毎にユーザによって消費さ
れるシステム資源を正確に測定し、さらに接続の間に繰
り返し行われる測定によって得たデータを使用する方法
を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の方法は、通話や
接続毎にユーザ端末に割り当てられて使用される衛星通
信システム資源量に対して正確な請求を出すことであ
る。この方法は、接続の間、周期的に、音声符号化フレ
ームレート（speech coder frame rate ）などのデータ
を集積する。さらに、このデータは、ゲートウェイから
衛星を介してユーザ端末への順方向リンク及びユーザ端
末から衛星を介してゲートウェイへ逆方向リンクの両方
において使用されているシステム資源量も表している。
ユーザ端末（以下、ＵＴと称す）に対して電話するため
に割り当てられたゲートウェイ（以下、ＧＷと称す）
は、データを集積し、次にこのデータを地上動作制御セ
ンタ（以下、ＧＯＣＣと称す）などの地上制御センタに
地上のデータ網（以下、ＴＤＮと称す）を介して転送す
る。ＧＯＣＣは、このデータを使用して、ゲートウェイ
を含むサービス領域に対応するサービスプロバイダに請
求すべき料金を決める。さらに、ＧＯＣＣは、このデー
タを使用して、ゲートウェイによって扱われる通信トラ
フィックを説明する統計情報を引き出し、ゲートウェイ
に対して予測された資源割り当てと資源計画情報とを引
き出す。
【０００５】なお、本発明は、音声等価記録（Voice Eq
uivalent Minute ：以下、ＶＥＭと称す）の代わりに使
用されるものである。または、本発明は、ＶＥＭととも
に使用されて、電話をかけているときに使用されるシス
テム資源を的確に反映せしめるために必要な方法及びシ
ステムとして使用されるものである。
【０００６】
【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よりより明らかにする。図１
に、本発明の好ましい実施例と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、本発明をより完全に理解する
ために、通信システム１０の説明を最初に行う。
【０００７】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。
【０００８】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（以下、ＬＥＯと称す）に全
部で４８の衛星が存在する。衛星１２は８つの軌道面に
分布して、１軌道面当たり６の衛星が等間隔に配置され
ている。すなわち、これはウォーカー配列（Walker con
stellation）である。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、ほぼ地球全体を照射領域とする
ことができ、好ましくは、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
のように、ユーザは、ゲートウェイ（以下、ＧＷと称
す）１８の照射領域内の地上の任意の一地点と、地上の
他の地点と、の間で、１つまたは複数のゲートウェイ１
８と１つまたは複数の衛星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ＰＳ
ＴＮを介して、通信を行うことができる。
【０００９】なお、システム１０の上記記載は、本発明
による実施例が見いだされる通信システムの適切な実施
例を表しただけである。すなわち、上述の通信システム
の詳細によって、本発明は限定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の間や、各衛星
によって伝送される１６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ＣＤＭ
Ａ（以下、ＳＳ−ＣＤＭＡと称す）技術やプロトコルを
用いることができるが、好ましいＳＳ−ＣＤＭＡ方式
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移動局を含む局互換性標準
（Mobile Station-Base Station Compatibility Standa
rd for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular
System ）」ＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ−９５（１９９３年
７月）と似ている。
【００１０】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
から移動不可能な状態に、すなわち固定された状態に固
定されて設置されていることと同義に用いるものであ
る。これらの衛星１２の各々は、本発明の好ましい実施
例において、「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（commun
ications traffic signal ）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、変換された
信号を再び送信する。すなわち、受信した通信トラフィ
ック信号の衛星での信号処理は少しも行われず、衛星１
２は、通信トラフィック信号が送受信されて搬送されて
いることに少しも気付いていないのである。
【００１１】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
みに信号を送信している。ユーザセグメント２は、衛星
１２との通信に適した複数種類のユーザ端末１３を含
む。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１４ａ
などを含む複数の様々な種類の固定型ユーザ端末及び移
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，１
５，１６に限定されない。ユーザ端末１３には、好まし
くは、１つまたは複数の衛星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。
【００１２】なお、固定型無線電話機１４ａは、方向性
アンテナを使用している。これによって、干渉が低減さ
れ、その結果、１つまたは複数の衛星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の通
信も行える回路を含んでいる。
【００１３】図３を参照すると、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
リターンリンク１７ｂであるＬバンドＲＦ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１７ａである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１．６２６５ＧＨｚ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、２．４８５ＧＨｚから２．５ＧＨｚまでの帯
域幅１６．５ＭＨｚの周波数帯域内で動作する。順方向
ＲＦリンク１７ａも、ゲートウェイ１８にて、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。
【００１４】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。リターンリンクは、様
々な帯域を有し、１のユーザ端末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、リターンリンクにおいて２つ以上の衛星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、各衛星に対して同じ順方向及びリターンリンクＲＦ
チャネルに割り当てられる。
【００１５】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、３ＧＨｚより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においては、ゲート
ウェイ１８は、衛星に向かう順方向リンク１９ａと衛星
からのリターンリンク１９ｂを介して、衛星１２と通信
を行う。ＣバンドＲＦリンクは、通信フィーダリンクを
双方向に搬送し、衛星に対して衛星コマンドを搬送し、
さらに衛星からの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。
【００１６】衛星フィーダリンクアンテナ１２ｇ，１２
ｈは、好ましくは、ＬＥＯ衛星１２から見ることのでき
る最大地球照射領域の境界を仕切る広域カバレッジアン
テナである。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ＬＥ
Ｏ衛星１２が境界を仕切る角度は、およそ１０８度であ
る。これによって、直径がおよそ５６３２．７０４ｋｍ
（３５００マイル）となる照射領域が生成される。
【００１７】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照射領域を形成す
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、好ましくは、図４に
示すように、ビームパターンがほぼ一致している。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していることを示す。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。
【００１８】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との通信を同時に伝送している。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。
【００１９】なお、周波数と、帯域と、本発明にて説明
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
論される原理に何の変化も与え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、Ｃバンド以外の他の帯域、例えばおよそ３Ｇ
Ｈｚから７ＧＨｚまでの帯域や、例えばおよそ１０ＧＨ
ｚ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。
【００２０】ゲートウェイ１８は、衛星１２の通信機器
やトランスポンダ１２ａ，１２ｂ（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１２ｄ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。
【００２１】電話基盤セグメント４は、既存の電話シス
テムからなり、公有地移動網（Public Land Mobile Net
work：以下、ＰＬＭＮと称す）ゲートウェイ２０と、地
域公衆電話網（regional public telephone 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ＲＰＴＮ３０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、双方向の音声通信やデータ通信を行うように動
作する。
【００２２】図１及び図５に示すように、地上セグメン
ト３の一部として、衛星動作制御センター（Satellite
Operations Control Center ：以下、ＳＯＣＣと称す）
３６と、地上動作制御センター（Ground Operations Co
ntrol Center：以下、ＧＯＣＣと称す）３８とが存在す
る。地上データ網（Ground Data Network ：ＧＤＮ）５
８を含む通信路３９（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。
【００２３】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
ンド補助システムを含む。各２重偏波ＲＦ・Ｃバンド補
助システムは、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。
【００２４】ゲートウェイ１８は、受信ＲＦ搬送波信号
を処理するダウンコンバータ４８と、送信ＲＦ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補
助システム５２に接続されている。ＣＤＭＡ補助システ
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。また、衛星対衛星リンクが使用される場
合、ＰＳＴＮは無視されることがある。
【００２５】ＣＤＭＡ補助システム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
ーバ補助システム（以下、ＧＴＳと称す）５２ｂと、Ｇ
ＴＳコントローラ５２ｃと、ＣＤＭＡ相互接続補助シス
テム（以下、ＣＩＳと称す）５２ｄと、セレクタバンク
補助システム（Selector Bank Subsystem ：以下、ＳＢ
Ｓと称す）５２ｅとを含む。ＣＤＭＡ補助システム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
互換性などのＣＤＭＡ互換性を有する基地局と同じよう
に機能する。ＣＤＭＡ補助システム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
（Global Positioning System:以下、ＧＰＳと称す）受
信機５２ｈとを含む。
【００２６】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内部に配置されて
いる。
【００２７】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経由して電気通信
網、すなわち電気通信ネットワークに接続されている。
ゲートウェイ１８は、予備レートインターフェース（Pr
imary 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。ゲ
ートウェイ１８は、さらに、移動交換センター（Mobile
Switching Center:以下、ＭＳＣと称す）と直に接続せ
しめられるようになっている。
【００２８】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り、次にＣＤＭＡ補助シス
テム５２とインターフェースをとる。ＣＣＰ５４ｂは、
システムエアインターフェース（system Air Interfac
e：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通信のＩＳ−９５暫
定標準と似ている。
【００２９】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
スをとる。このセルラ電話ネットワークは、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
かけ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、ユーザ端末の識別を
支援する。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
られる。
【００３０】システム１０は、通常のサービス領域から
電話をかけているユーザを確認すると取り込む。ユーザ
は、どの領域にいても、同一の端末装置を使用して、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
の変換がゲートウェイ１８によって行われる。例えばＧ
ＳＭ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は無視される。
【００３１】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。
【００３２】ゲートウェイ全体の制御は、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、さらにはアンテナ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る。ＧＤＮ３
９も、テレメトリ及びコマンド（以下、Ｔ＆Ｓ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）。
【００３３】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、電力やチャネルの
分配など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。
【００３４】ＳＯＣＣ３６は、他の機能に加えて、軌道
を維持するとともに監視し、ＧＤＮ３９を介してＧＯＣ
Ｃ３８に入力するためにゲートウェイに衛星使用情報を
中継し、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信号路に対して利得を設
定し、地表に対する衛星の姿勢を最適とするように動作
する。
【００３５】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、または、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、リターンリンク１９ｂに亘って衛
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。ＧＤＮ５８は、ゲートウェイ１８
と、ＧＯＣＣ３８と、ＳＯＣＣ３６と、を相互に接続す
るように動作する。
【００３６】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バンドリターンリンク１７ｂからＣバンドリタ
ーンリンク１９ｂを介して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−ＣＤＭＡ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、順方向リンクにおける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１８に中継する。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。
【００３７】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の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、一旦記憶されて後になって、大抵はＳＯＣＣの指
令によって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ＧＤＮ５８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
が衛星の支援を行う場合は、テレメトリデータは全ての
ＳＯＣＣに送られる。
【００３８】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４つまでの衛星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。ＴＣ
Ｕ１８ａ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
る衛星を確認するのみである。
【００３９】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、通信のために、衛星１２の全部または一部の使用
を妨げる衛星に関係した制限を含んでいる。システム１
０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、信号が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用いら
れて、複数の信号源からの信号を受信して合成してい
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受信され
る順方向リンク信号やリターンリンク信号に対してダイ
バーシチ合成を行っている。
【００４０】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。１つのゲートウェイ１
８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つまたは複
数の衛星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。
【００４１】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）をアドレス
し、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）にアドレスする。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秒の衛星周回の
遅延引きはずし（satellite round trip delay）に適応
するように調整される。
【００４２】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 delay）は増大するが、エ
ラー訂正は改善される。好ましい最大終端間遅延は、１
５０ミリ秒であり、またはそれよりも短い。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補助システム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ての遅延を含む。
【００４３】図６に、図２のＣＤＭＡ補助システム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。
【００４４】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・ＲＦ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１３が
ゲートウェイ１８を確認するためのＰＮコードオフセッ
トと、（ｂ）ユーザ端末１３が衛星１２を確認するため
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つを確認
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、同一のパイロット
シード（seed）ＰＮコードとは異なる時間オフセット及
び位相オフセットに割り当てられる。
【００４５】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、使用する場合、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伝送され
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形成し、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構
成することができる。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。同期チャネルは、次に示す情報、すなわち、
（ａ）時刻と、（ｂ）伝送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５
３ｈ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・ＲＦ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。
【００４６】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。生じた
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、ここにおいて、生じた信号が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。
【００４７】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と、（ｂ）アクセスパラメ
ータメッセージと、（ｃ）ＣＤＭＡチャネルリストメッ
セージと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のデータレートとを
含む。ＣＤＭＡチャネルリストメッセージは、使用され
る場合、関係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。
【００４８】ボコーダ５３ｋは、音声をＰＣＭ順方向ト
ラフィックデータストリームに符号化する。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。生じ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、様々な加入者のチャネルを分
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（ＭＵＸ）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、Ｃ
ＤＭＡ・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。
【００４９】ゲートウェイ１８は、ＣＤＭＡリターンリ
ンクを復調するように動作する。リターンリンクに対し
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種類のリターンリンク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。
【００５０】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
具体的になる。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。
【００５１】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。
【００５２】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、所定間隔でブ
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つま
たは複数の衛星１２を介してゲートウェイ１８に伝送さ
れる。
【００５３】ゲートウェイ１８は、例えば高速ハダマー
ド変換（ＦＨＴ）を使用してリターンリンクを処理する
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。
【００５４】ユーザ１人の接続や通話に対してサービス
提供の請求を出す方法の１つは、接続時間に基づく定額
料金（flat rate ）を請求することである。定額料金
は、音声等価記録（Voice Equivalent Minute ：以下、
ＶＥＭと称す）と呼ばれ、接続時間の１分毎にユーザ端
末によって消費されるシステム資源量に対して請求を出
すように予め決められている。ＶＥＭは、いくつかの典
型的な音質に基づいており、この音質は、典型的なボコ
ーダレート（識別された音声の質）や順方向リンクの電
力、ダイバーシチのレベルなどを表している。
【００５５】ＶＥＭは、衛星通信システムの使用に対す
る請求を出す際の比較的簡単な方法ではあるが、サービ
ス提供の請求が不十分となっている多くの状況を考えて
いない。例えば、９６００ボー（baud）で大きなデータ
ファイルをアップロードしているユーザは、例えば２４
００ボーの平均ボコーダ速度で生じている典型的な電話
で会話をしているユーザよりも、より多くの衛星主要電
力を消費している。さらに、例えば携帯端末によって車
内から電話をかけているユーザは、電話を同一時間使用
しながらもＲＦ障害物の無いところに立っているユーザ
よりも、より多くの衛星主要電力を消費している。
【００５６】図７を参照しながら、図１の衛星通信シス
テムの構成を簡単に説明する。ユーザ端末１３は、携帯
端末や、車載端末、または固定端末などである。ユーザ
端末１３は、端末を識別するとともに、例えば車載用、
固定、携帯用、音声用、音声及びデータ用、データ用な
どの端末の種類を識別する電子シリアル番号（以下、Ｅ
ＳＮと称す）１３ｂを含む。多くのユーザ端末１３は、
ボコーダ１３ｃを含み、ユーザの音声をディジタル化し
て入力されてボコード化された音声をアナログフォーマ
ットに変換する。なお、このボコーダ１３ｃのレート
は、１２００，２４００，４８００，９６００ボーと可
変である。さらに、ユーザ端末１３は、閉ループ送信機
電力制御機能を含む。なお、この閉ループ送信機電力制
御機能は、前述の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移動局を含む局
互換性標準（Mobile Station-Base Station Compatibil
ityStandard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum
Cellular System ）」ＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ−９５
（１９９３年７月）と類似している。アンテナ１３ａに
よって、ユーザ端末１３は低地球軌道（以下、ＬＥＯと
称す）衛星１２の１つまたは複数に接続される。
【００５７】図３について説明したように、本実施例に
おいて、衛星１２は、リターンリンク１７ｂの１６ビー
ムの１つからのユーザの伝送を受信して周波数を変換し
次にリンク１９ｂにおいてゲートウェイ（ＧＷ）１８に
ユーザ信号を送信する折曲パイプ型中継器である。ま
た、衛星１２は、ゲートウェイからのフィーダリンク１
９ａを受信し、周波数を変換して、順方向リンク１７ａ
の１６ビームの１つを経由してユーザ端末に信号を送信
する。順方向リンク信号のビットレートは、信号を送信
するのに要する衛星電力量と正比例する。また、衛星１
２にて線形増幅器が使用される場合、１つのビームに対
する送信衛星電力は、ビームによってサービスを受ける
ユーザの数に正比例する。
【００５８】順方向リンク及びリターンリンクの各々に
おいて、１３の異なる周波数チャネルが設けられ、各チ
ャネルにおける伝送は、直接拡散（ＤＳ）、符号分割多
元接続（ＣＤＭＡ）技術によって行われる。１２８の異
なるウォルシュ拡散コードが、チャネル毎に定義され、
故に、例えば５０人の多数のユーザが同時に同一チャネ
ル周波数を使用することができる。電話をかけ始めた
時、ユーザ端末１３は、順方向リンク用に少なくとも１
つのウォルシュコードに割り当てられ、リターンリンク
用に少なくとも１つのウォルシュコードが割り当てられ
る。このように、あるチャネルに対して利用可能なウォ
ルシュコードが割り当てられた場合に、このチャネルの
通信トラフィック容量が十分に利用されているという点
において、ウォルシュコードも消費可能なシステム資源
である。
【００５９】ゲートウェイ１８は、チャネル及びウォル
シュコードをユーザ端末に割り当て、さらに通話の最中
のユーザ端末の電力を制御することに対して責務を負っ
ている。リターンリンクにおけるユーザ端末の信号の質
を検知することによって、さらに、順方向リンクにおい
てゲートウェイ１８によって送られる電力制御ビットで
ユーザ端末１３の送信電力を調節することによって、電
力は制御される。ユーザ端末１３にて受信されたゲート
ウェイの信号の質に基づいて、ユーザ端末も、順方向リ
ンクのゲートウェイ送信電力を制御するようになってい
る。すなわち、ユーザ端末１３で受信したときのゲート
ウェイ信号の質が低い場合、ユーザ端末１３は、リター
ンリンクを介してゲートウェイ１８に電力制御ビットを
送ってゲートウェイ電力送信電力を増大せしめる。信号
の質は、例えば、１ビット当たりのエネルギやフレーム
エラーレートから判別される。
【００６０】前述の如く、ゲートウェイ１８は、多重方
向性アンテナ４０によって複数の衛星を経由してユーザ
端末１３に送信することもできる。これによって、ユー
ザ端末１３にて受信される同じ信号と同一のコピーが作
られる。これらのコピーは、ユーザ端末１３にてコヒー
レントに合成され、フェージングに対する耐性を増大さ
せる。
【００６１】ゲートウェイ１８は、公衆交換電話網（以
下、ＰＳＴＮと称す）に接続され、前述の可変レートボ
コーダ５３ｇを有して、入力された音声をディジタル化
して順方向リンクを介してユーザ端末１３に伝送する。
ゲートウェイ１８は、移動交換センタ（以下、ＭＳＣと
称す）７０にも接続されている。ＭＳＣは、ホームロケ
ーションレジスタ（Home Location Register：以下、Ｈ
ＬＲと称す）７０ａを有するシステムであり、１つまた
は複数の基地局コントローラ（以下、ＢＳＣと称す）が
接続されている。各ＢＳＣ７２は、地上の無線セルを操
作する。
【００６２】本発明により、ゲートウェイ１８は、各ユ
ーザ端末によって行われる通話や接続の各々に関するデ
ータを集積する。このデータは、例えば、２０ミリ秒の
フレームレートやフレームレートの倍数で行われる周期
的な測定から得られる。通話が終了すると、データは、
ゲートウェイ１８によって前処理される。例えば、集め
られたデータは、１００ミリ秒または１００ミリ秒より
も長い間隔で平均処理されて、ＴＤＮ３９からＧＯＣＣ
３８への次の受け渡しに備えてゲートウェイ１８に保存
される。ＧＯＣＣ３８は、少なくとも２つの目的のため
にこのデータを使用する。
【００６３】データ使用の１つは、システム１０の使用
記録を記載した統計を出すことである。すなわち、長期
プランニング（Long term Planning：以下、ＬＴＰと称
す）モジュール及び傾向解析（Trend Analysis：以下、
ＴＡと称す）モジュールは、データに基づき動作する。
ＬＴＰ及びＴＡの出力は、容量プランニング（以下、Ｃ
ＡＰと称す）モジュールに送られる。ＣＡＰモジュール
は、記録されたデマンドに基づいて、システムの今後の
デマンドを予測する。ＣＡＰの出力は、資源配分（Reso
urce Allocation ：以下、ＲＡと称す）モジュールに送
られる。ＲＡモジュールは、ＴＤＮ３９を使用して、チ
ャネルや最大送信機電力レベルなどを各ゲートウェイ１
８にゲートウェイインターフェース（ＩＦ）を介して割
り当てる。この割り当て行為は、好ましくは、衛星動作
制御センタ（ＳＯＣＣ）３６からの入力に基づいて一部
が行われる。前述の如く、ＳＯＣＣ３６は、バッテリ充
電状態と、トランスポンダの状態及び操作性と、その他
の衛星動作とをモニタする義務と責任とを負っている。
目的とする結果は、システム全体及び衛星資源の使用を
適正に割り当ててバランスをとるために、さらにユーザ
に対して提供されるサービスの質を監視するために、ゲ
ートウェイ１８を制御するデータを出力することであ
る。
【００６４】ゲートウェイ１８から出力されるデータの
第２の用途は、通話や接続の間にユーザ端末１３に割り
当てられて消費されるシステム資源の量を測定すること
である。故に、ＧＯＣＣ３８も、サービス勘定（Servic
e Accounting：以下、ＳＡと称す）モジュールを含み、
このＳＡモジュールは、ユーザ端末１３の身元及び全接
続時間とともに、ゲートウェイ１８から出力されるシス
テム使用データを受け取るものである。ＳＡモジュール
は、所定の基準によりシステム使用データを処理して、
ゲートウェイ１８に対応するサービス提供の請求を出す
際に使用される請求データ（Accounting Data ：以下、
ＡＤと称す）を出力する。
【００６５】ＧＯＣＣに出力するための接続の間に、ゲ
ートウェイ１８、特にゲートウェイコントローラ５６に
よって集積されたデータは、次に示すものの全てまたは
一部を含む。順方向リンク ゲートウェイボコーダレート ゲートウェイ ＸＭＴＲ電力 ウォルシュコードの数リターンリンク ユーザ端末ボコーダレート ユーザ端末 ＸＭＴＲ電力 ウォルシュコードの数 ゲートウェイ集積データのために、次に示すもの、すな
わち、ダイバーシチレベル（すなわち、衛星の数）と、
端末の種類と、端末の位置とを含むことも、本発明に含
まれる。
【００６６】ゲートウェイ１８は、ユーザ端末の伝送を
適切に復調するためにボコーダレートを測定しなければ
ならないので、ユーザ端末のボコーダレートは、フレー
ム毎に判っている。ゲートウェイ１８は、フレームレー
トでのユーザ端末電力レベルのアップダウンを連続して
制御しているので、ゲートウェイ１８は、ユーザ端末の
送信機電力レベルも認識している。最初に接続が行われ
るとき、ゲートウェイ１８は最初のユーザ端末電力レベ
ルを認識しており、続いて、ユーザ端末電力が、好まし
くは初期レベルから調整される。もちろん、ゲートウェ
イ１８は、ウォルシュコードが割り当てられているの
で、使用中のウォルシュコードの数を知っている。
【００６７】リターンリンクのダイバーシチレベルは、
ユーザ端末１３の位置からゲートウェイ１８によって測
定され、ユーザ端末１３の位置は、接続が行われたとき
の衛星位置データから、さらにはゲートウェイ１８に記
憶されている衛星エフェメリスデータから測定される。
すなわち、ユーザ端末１３の位置と、ユーザ端末のアン
テナ１３ａから到達し得る衛星の個数及び位置と、を知
ることによって、ゲートウェイ１８は、ユーザ端末１３
からゲートウェイ１８にリターン通信リンクを中継する
ために使用できる衛星の個数を判定することができる。
【００６８】ユーザ端末の位置データから、ユーザ端末
１３の緯度を知ることができ、ユーザ端末１３の緯度
は、システム電力使用の緯度依存性成分が測定される場
合に有効である。ユーザの位置も、ユーザ端末が衛星の
ビームパターンの周辺領域にあるか否かを判定したり、
より多くの電力を必要としている場所を判定する際に有
効である。
【００６９】ユーザ端末の種類は、携帯端末と典型的な
高電力タイプの車載端末とを識別するために用いること
ができる。ＳＡは、ゲートウェイ１８によって供給され
るデータに基づいて動作し、例えば、接続中にユーザ端
末によって消費される衛星電力とシステム容量との全体
量に相当する貨幣量を判定する。
【００７０】システム使用データを用いて、所定のＶＥ
Ｍを調整して通話や接続のために実際のシステム使用を
より正確に反映せしめる際に使用される訂正ファクタや
加重ファクタを導くことも、本発明に含まれる。本発明
を上述の好ましい実施例に基づき説明したが、当業者に
おいては、本発明から逸脱せずに形態や詳細に対して様
々な変形を行うことができるものである。例えば、ボコ
ーダレートやフレームが記載されたが、データ符号化レ
ートや、フレーム時間、または時間通信増額（temporal
communication increment）を用いることも本発明に含
まれる。例えば、およそ１０，０００ｋｍから１９，０
００ｋｍの軌道を周回する中地球軌道衛星など、低地球
軌道衛星以外の衛星を使用することも、本発明に含まれ
る。比較的簡単な折曲管中継衛星の他に、衛星クロスリ
ンクの有無に拘らず、通信トラフィックの搭載処理を行
う衛星を用いることも、本発明に含まれる。本発明は、
スペクトラム拡散変調技術や符号分割多元接続技術以外
の技術を使用する衛星通信システムに対して有効となる
ように適用せしめることもできる。例えば、本発明の教
示は、時分割多元接続（ＴＤＭＡと称す）技術を使用し
ている衛星通信システムとともに使用することもでき
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の衛星によるビームパターンを示す図であ
る。
【図５】衛星テレメトリ及び制御機能を支援する地上装
置を示す構成図である。
【図６】図２のＣＤＭＡ補助システムを示す構成図であ
る。
【図７】本発明を使用している衛星通信システムを示す
構成図である。
【主要部分の符号の説明】
１０ 衛星通信システム １２ 衛星 １３ ユーザ端末 １７ａ，１９ａ 順方向リンク １７ｂ，１９ｂ リターンリンク １８ ゲートウェイ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイケル ジェイ． サイツ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94539 フレモント クガーサイクル 45153

Claims (32)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 衛星通信システムを動作する制御方法で
    あって、 少なくとも１つの衛星を経由して順方向リンク及びリタ
    ーンリンクを介してユーザ端末に接続されるゲートウェ
    イから前記ユーザ端末への無線接続を行う行程と、 前記接続の間、前記ユーザ端末によって無線接続を維持
    するために使用される衛星システム資源量を前記ゲート
    ウェイにて測定する測定行程を繰り返す行程と、 無線接続が終了した後、前記ユーザ端末との無線接続を
    行うために必要とされた衛星システム資源量を表してい
    るシステム使用データを出力する行程と、を含むことを
    特徴とする制御方法。
  2. 【請求項２】 前記測定行程は、前記無線接続を維持す
    るために使用される順方向リンク電力量を測定する行程
    を含むことを特徴とする請求項１記載の制御方法。
  3. 【請求項３】 前記測定行程は、前記無線接続を維持す
    るために使用されるリターンリンク電力量を測定する行
    程を含むことを特徴とする請求項１記載の制御方法。
  4. 【請求項４】 前記測定行程は、実際のゲートウェイ伝
    送レートを測定する行程を含むことを特徴とする請求項
    １記載の制御方法。
  5. 【請求項５】 前記測定行程は、実際のユーザ端末伝送
    レートを測定する行程を含むことを特徴とする請求項１
    記載の制御方法。
  6. 【請求項６】 前記測定行程は、無線接続を維持してい
    る衛星の実際の数を測定する行程を含むことを特徴とす
    る請求項１記載の制御方法。
  7. 【請求項７】 前記測定行程は、前記順方向リンクにて
    使用されている拡散コードの数を測定する行程を含むこ
    とを特徴とする請求項１記載の制御方法。
  8. 【請求項８】 前記測定行程は、前記リターンリンクに
    て使用されている拡散コードの数を測定する行程を含む
    ことを特徴とする請求項１記載の制御方法。
  9. 【請求項９】 前記ユーザ端末の位置を測定する行程を
    含むことを特徴とする請求項１記載の制御方法。
  10. 【請求項１０】 前記ユーザ端末の種類を測定する行程
    を含むことを特徴とする請求項１記載の制御方法。
  11. 【請求項１１】 前記ゲートウェイは所定フレームレー
    トで音声を処理するボコーダを含み、 前記測定行程は、前記フレームレートでまたは前記フレ
    ームレートの倍数で行われることを特徴とする請求項１
    記載の制御方法。
  12. 【請求項１２】 複数のゲートウェイからのシステム使
    用データを処理して衛星システム使用の記録を作成する
    行程と、 前記記録を用いて今後のシステム使用を予測する行程
    と、 予測された今後のシステム使用により、複数のゲートウ
    ェイに衛星システム資源を割り当てる行程と、をさらに
    有することを特徴とする請求項１記載の制御方法。
  13. 【請求項１３】 少なくとも１つの衛星を介してゲート
    ウェイと双方向に無線通信を行うユーザ端末の少なくと
    も１つを有する衛星通信システムであって、 前記ゲートウェイに設けられて、少なくとも１つの衛星
    を経由して順方向リンク及びリターンリンクを介してユ
    ーザ端末と無線接続をなす手段と、 前記ゲートウェイに設けられて、無線接続の間、前記ユ
    ーザ端末との無線接続を維持するために使用される衛星
    システム資源量を測定する測定手段と、 前記ゲートウェイに設けられて、前記無線接続の終了に
    反応して、前記ユーザ端末と無線接続を行うために要し
    た衛星システム資源量を表すシステム使用データを出力
    する手段と、を備えたことを特徴とする衛星通信システ
    ム。
  14. 【請求項１４】 前記測定手段は、前記無線接続を維持
    するために使用される順方向リンク電力量と逆方向リン
    ク電力量との少なくとも一方を測定する手段を含むこと
    を特徴とする請求項１３記載のシステム。
  15. 【請求項１５】 前記測定手段は、順方向リンク伝送レ
    ートと逆方向リンク伝送レートとの少なくとも一方を測
    定する手段を含むことを特徴とする請求項１３記載のシ
    ステム。
  16. 【請求項１６】 前記測定手段は、無線接続を維持して
    いる衛星の数を測定する手段を含むことを特徴とする請
    求項１３記載のシステム。
  17. 【請求項１７】 ユーザ端末とゲートウェイとの無線通
    信とは拡散コードによって変調され、 前記測定手段は、前記順方向リンクにて使用されている
    拡散コードの数と、前記ユーザ端末と前記ゲートウェイ
    との間の前記逆方向リンクにて使用されている拡散コー
    ドの数と、のうち少なくとも一方を測定する手段を含む
    ことを特徴とする請求項１３記載のシステム。
  18. 【請求項１８】 前記測定手段は、前記ユーザ端末の位
    置を測定する手段を含むことを特徴とする請求項１３記
    載のシステム。
  19. 【請求項１９】 前記測定手段は、前記ユーザ端末の種
    類を判定する手段を含むことを特徴とする請求項１３記
    載のシステム。
  20. 【請求項２０】 前記ゲートウェイは、所定のフレーム
    レートで動作する音声符号器及びデータ符号器の少なく
    とも一方を含み、 前記測定手段は、前記フレームレートまたは前記フレー
    ムレートの倍数で前記ユーザ端末との無線接続を維持す
    るために使用される衛星システム資源量をサンプリング
    することを特徴とする請求項１３記載のシステム。
  21. 【請求項２１】 前記ゲートウェイに接続されて、前記
    システム使用データを処理して前記衛星システム使用の
    記録を作成し、前記記録を使用して今後のシステム使用
    を予測し、予測された今後のシステム使用により前記ゲ
    ートウェイに衛星システム資源を割り当てる手段をさら
    に有することを特徴とする請求項１３記載のシステム。
  22. 【請求項２２】 所定の形態に配置された複数の地球軌
    道衛星と、 地上に位置する少なくとも１つのユーザ端末と、 地上に配置されて地上の通信システムと前記ユーザ端末
    の１つとの間に前記衛星の少なくとも１つを介してスペ
    クトラム拡散され電力制御された無線通信接続を双方向
    に行う手段を含む少なくとも１つのゲートウェイと、 地上に位置する少なくとも１つの制御センタと、 前記ゲートウェイを前記制御センタに接続する地上に設
    置されたデータ網と、を有し、 前記ゲートウェイは、ユーザ端末と双方向の無線通信接
    続をなす間に、双方向の無線通信接続をなすために消費
    される衛星通信システム資源量とユーザ端末の身元とを
    表すデータを周期的に記録する手段を含み、 前記ゲートウェイは、前記記録されたデータを前記デー
    タ網に対して出力して前記制御センタに入力せしめる手
    段を含むことを特徴とする衛星通信システム。
  23. 【請求項２３】 前記記録されたデータは、双方向の無
    線通信接続を維持するために使用された順方向リンク電
    力量及び逆方向リンク電力量と、順方向リンク伝送レー
    ト及び逆方向リンク伝送レートの一方と、を表している
    ことを特徴とする請求項２２記載の衛星通信システム。
  24. 【請求項２４】 前記記録されたデータは、双方向の無
    線通信接続を維持している衛星の数を表していることを
    特徴とする請求項２２記載の衛星通信システム。
  25. 【請求項２５】 前記記録されたデータは、順方向リン
    クにて使用されている拡散コードの数と、逆方向リンク
    にて使用されている拡散コードの数とを表していること
    を特徴とする請求項２２記載の衛星通信システム。
  26. 【請求項２６】 前記ゲートウェイは、所定のフレーム
    レートで動作する音声符号器及びデータ符号器の少なく
    とも一方を含み、 前記データは、前記フレームレートでまたは前記フレー
    ムレートの倍数で記録されていることを特徴とする請求
    項２２記載の衛星通信システム。
  27. 【請求項２７】 前記制御センタは、前記システム使用
    データを処理してシステム使用の記録を作成し、記録を
    用いて今後のシステム使用を予測し、予測された今後の
    システム使用に応じて前記ゲートウェイに衛星システム
    資源を割り当てる手段を含むことを特徴とする請求項２
    ２記載の衛星通信システム。
  28. 【請求項２８】 前記地球軌道衛星は、低地球軌道にあ
    ることを特徴とする請求項２２記載の衛星通信システ
    ム。
  29. 【請求項２９】 前記地球軌道衛星は、ｎ個の異なる軌
    道面に分布する複数の衛星であり、軌道面毎にｍ個の衛
    星が等距離で配置されていることを特徴とする請求項２
    ２記載の衛星通信システム。
  30. 【請求項３０】 ｎは８であり、ｍは６であることを特
    徴とする請求項２９記載の衛星通信システム。
  31. 【請求項３１】 前記軌道面は赤道に対しておよそ５２
    度傾斜しており、 前記衛星の各々は、およそ１１４分で軌道を１回周回す
    ることを特徴とする請求項２９記載の衛星通信システ
    ム。
  32. 【請求項３２】 前記記録されたデータは、固定接続レ
    ートを修正するために使用されることを特徴とする請求
    項２２記載の衛星通信システム。
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