JPH10163947A - 宇宙通信システム - Google Patents

宇宙通信システム

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JPH10163947A
JPH10163947A JP9332462A JP33246297A JPH10163947A JP H10163947 A JPH10163947 A JP H10163947A JP 9332462 A JP9332462 A JP 9332462A JP 33246297 A JP33246297 A JP 33246297A JP H10163947 A JPH10163947 A JP H10163947A
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JP
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satellite
transmitting
receiving
radio frequency
frequency signal
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JP9332462A
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Kenneth Lee Sowles
ケネス・リー・サウレス
James Powers Redden
ジェームス・パワーズ・リデン
Peter Joseph Armbruster
ピーター・ジョセフ・アームブラスター
Daniel Richard Tayloe
ダニエル・リチャード・テイロー
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Motorola Inc
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    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H04B7/18521—Systems of inter linked satellites, i.e. inter satellite service
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H—ELECTRICITY
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    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/02—Hierarchically pre-organised networks, e.g. paging networks, cellular networks, WLAN [Wireless Local Area Network] or WLL [Wireless Local Loop]
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    • H04W84/06—Airborne or Satellite Networks

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 衛星制御情報または命令が目的の衛星により
受信されるまでにかかるホップの数を削減する衛星電気
通信システムを提供する。 【解決手段】 宇宙通信システム１０において、第１衛
星２２は第１高度において地球を周回し、第２衛星２０
は、電気通信リンクを介して第１衛星２２に結合され、
第１高度とは異なる第２高度において地球を周回する。
第１衛星２２および第２衛星２０は、第２衛星２０が第
１衛星２２の視野にあるとき、互いに衛星制御情報を通
信する。第２衛星２０が複数ある場合は、第２衛星間の
クロスリンクは利用可能なすべての帯域幅を用いて、音
声およびデータ情報を互いに転送する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に宇宙を本拠とす
る電気通信システムに関し、特に、異なる軌道内で互い
に衛星制御情報を通信する衛星群に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従来
の衛星電気通信システムにおける衛星には、同じ軌道高
度を共有する隣接の衛星と通信する能力を持つものがあ
る。このような衛星間の接続を、クロスリンクと呼び、
これによってクロスリンクは衛星から衛星へと音声およ
び／またはデータを伝える。地球上に位置する基地局が
情報を受信する第１衛星以外の衛星に宛てた命令情報を
送信すると、その命令情報は、それを受信するように選
択された衛星が実際にその命令情報を受信する前に、多
くのクロスリンクを通過することになる。衛星から衛星
へのこのようなデータまたは情報の中継を、通常、ホッ
ピングと呼ぶ。ホッピングは、特に命令情報が多くの異
なる衛星を中継される場合に、貴重なエネルギと帯域幅
とを消費する。従って、衛星制御情報または命令が目的
の衛星により受信されるまでにかかるホップの数を減ら
すことが、衛星電気通信システムにとって非常に必要に
なる。さらに、衛星制御情報のためにクロスリンクを用
いると、収入をもたらすトラフィックを伝えるために用
いることのできるクロスリンク帯域幅を消費することに
なる。従って、クロスリンク上に伝えられる衛星制御ト
ラフィックを最小限にして、収入をもたらすトラフィッ
クのために利用可能な帯域幅を最大限にする衛星電気通
信システムがきわめて必要とされる。
【０００３】
【実施例】本発明は、静止軌道内の衛星網が低軌道衛星
網と通信を行うことができるという利点を有する。静止
衛星を通じて衛星制御情報および命令を転送することに
より、この情報を転送するために低軌道クロスリンクが
必要とされなくなる。基地局（すなわち衛星制御設備）
は、静止衛星と直接的に通信し、静止衛星は個々の低軌
道または中間軌道衛星に直接伝える。静止衛星は、一度
にいくつかの低軌道衛星を見ることができるので、それ
らと直接通信する。３つまたは４つの静止衛星をリンク
することにより、低軌道配座内の各衛星を見ることがで
きる。
【０００４】図１は、衛星電気通信システム１０の非常
に簡略化した図である。図１に示されるように、電気通
信システム１０は、少なくとも２つの衛星２０，２２
と、任意の数の加入者ユニット３０と、少なくとも１つ
の基地局４０とによって構成される。一般に、電気通信
システム１０の衛星２０，２２と、加入者ユニット３０
と、基地局４０とは、ノード網と見なすことができる。
電気通信システム１０の全ノードは、電気通信リンクを
介して電気通信システム１０の他のノードとデータ通信
状態にあるか、あるいは通信を行うことができる。ま
た、電気通信システム１０の全ノードは、公衆電話交換
網（PSTN: public switched telephone networks）を通
じて世界中に散在する他の電話装置および／または従来
の地上基地局を通じてPSTNに結合される従来の地上通信
装置と、データ通信状態にあるか、あるいは通信を行う
ことができる。
【０００５】本明細書を通じて用いられる「衛星」とい
う用語は、地球を周回することを目的とする人工の物体
または宇宙船を意味する。「配座」とは、地球の一部，
複数部分または地球全部の特定のカバレージ（たとえば
無線通信，遠隔検知など）を提供するために軌道内に配
置される複数の衛星を意味する。配座には、複数の衛星
環（または平面）が含まれるのが普通で、各面に同数の
衛星を有するが、これは不可欠ではない。
【０００６】本発明は、地球上の特定の地域を地球上の
特定のセルに割り当てる宇宙を本拠とする電気通信シス
テム１０に適応され、好ましくは地表上でセルを移動さ
せるシステム１０に適応される。衛星２０は、単独の衛
星でも、地球を周回する衛星配座内の多くの衛星２０の
うちの１つでもよい。本発明は、極地軌道，赤道軌道，
傾斜軌道またはその他の軌道パターンを含み、任意の傾
斜角で地球を周回する衛星２０を有する宇宙を本拠とす
る電気通信システム１０にも適応される。本発明は、地
球全体をカバーすることができない（すなわち配座によ
り提供される電気通信カバレージに「穴」がある）シス
テム１０や、地球の部分の複数カバレージが存在する
（すなわち地表のある特定点から２つ以上の衛星が見え
る）システム１０にも適応される。
【０００７】好適な実施例においては、衛星２０は低軌
道を有し、衛星２２は静止衛星である。代替の実施例に
おいては、衛星２０は中間軌道にあり、衛星２２は静止
衛星である。さらに別の実施例においては、衛星２０は
低軌道にあり、衛星２２は中間軌道にある。衛星２０に
サービスを提供する衛星２２は２つ以上ある場合もあ
り、これらの衛星２２は互いに通信することができる。
低軌道衛星は、通常は７００Kmないし１４００Km（４０
０〜８００マイル）の高度範囲にあり、中間軌道衛星は
約１０，０００Km（６２００マイル）、静止衛星は約３
６０００Km（２３，０００マイル）の高度にある。
【０００８】各衛星２０は、クロスリンクを介して近隣
の他の衛星２０と通信する。これらのクロスリンクが宇
宙を本拠とする移動電気通信システム６の根幹をなす。
これにより、地球上の任意の地点または地表付近に位置
する加入者ユニット３０からの音声，ファックスおよび
データなどの呼またはユーザ通信が、衛星２０または衛
星配座を介して、地表の実質上任意の他地点の範囲に配
信される。通信は、他の衛星から地球上または地表付近
の（呼を受信する）加入者ユニット３１へと配信され
る。衛星２０が、実際にどのように加入者ユニット３０
および基地局４０と通信を行うか（たとえば拡散スペク
トル法）は、当業者には周知である。
【０００９】衛星２０は、衛星２０が衛星２２の視野に
あるときに、クロスリンクを介して衛星２２と通信す
る。衛星２０は常に衛星２２の視野にあるとは限らない
が、地球を周回するその軌道にある期間の間、衛星２２
の視野にある。代替の実施例においては、複数の衛星２
２が存在し、この場合、各衛星２０は地球周回軌道のど
こにいようとも衛星２２の１つと通信することができ
る。さらに、各衛星２２は隣接の衛星２２と通信するこ
とができる。
【００１０】衛星２０と２２との間のクロスリンクは、
衛星命令，遠隔測定データ，トラフィック配信ベクト
ル，トラフィック接続開設，解放メッセージ，セル・チ
ャネル周波数，衛星行動命令，セル停止スケジュールな
どを含む衛星制御情報を伝える。衛星制御情報には、さ
らに、時間指標を付けたビームのオン／オフ・テーブ
ル，無線資源の割当および割当解除などの時間指標を付
けたビームに関連する無線チャネル・データおよび時間
指標を付けたビームに関連する同報チャネル・データな
どの電話無線リンク管理データも含まれる。
【００１１】衛星２２は、基地局４０から１つ以上の衛
星に関する衛星制御情報を受信し、それを適切な衛星２
０に通信する。衛星２２は、衛星制御情報を衛星２０に
通信するので、衛星２０間のクロスリンクはある加入者
ユニット３０から他の加入者ユニット３０への呼を支援
するためのユーザ情報（たとえば音声，ファックスおよ
びデータ）を伝えるだけである。
【００１２】加入者ユニット３０は、地上の任意の地点
または地球上方の大気圏に位置することができる。移動
電気通信システム１０は、任意の数の加入者ユニット３
０に対応することができる。加入者ユニット３０は、好
ましくは、衛星２０および／または基地局４０から音声
および／またはデータを受信することのできる通信装置
である。例として、加入者ユニット３０は、衛星２０お
よび／または基地局４０との送受信をする携帯用の移動
衛星セルラ電話である。さらに、加入者ユニット３０
は、いくつか例をあげると、E メール・メッセージ，ビ
デオ信号またはファクシミリ信号を送ることのできるコ
ンピュータでもよい。
【００１３】加入者ユニット３０が、衛星２０に音声お
よび／またはデータを実際にどのように送信し、衛星２
０から音声および／またはデータをどのように受信する
かは、当業者には周知である。本発明の好適な実施例に
おいては、加入者ユニット３０は、多数のチャネルに分
割される電磁スペクトルの限られた部分を用いて衛星２
０と通信を行う。これらのチャネルは、好ましくは、L
バンド，K バンド，Sンド周波数チャネルまたはそれら
の組み合わせであるが、周波数分割多重接続（FDMA: Fr
equency Division Multiple Access）および／または時
分割多重接続（TDMA: Time Division Multiple Access
）および／または符号分割多重接続（CDMA: Code Divi
sion Multiple Access ）通信またはそれらの組み合わ
せとすることもできる。当業者には周知のその他の方法
を用いることもできる。
【００１４】基地局４０は、衛星２２を介して衛星２０
と通信し、それを制御する。地球上の異なる地域に位置
する複数の基地局４０がある。たとえば、ホノルルに１
つの基地局があり、ロサンゼルスに別の基地局があり、
ワシントンD.C.に別の基地局がある。基地局４０は、衛
星２２に対して衛星信号化命令を与えるので、衛星２
０，２２は、軌道内で適切な位置を維持して、その他の
基本的な自己管理作業を実行する。基地局４０は、さら
に衛星２０からの音声および／またはデータの受信を受
け持つこともある。基地局４０が衛星２０，２２および
／または加入者ユニット３０と実際にどのように通信す
るか（たとえば拡散スペクトル）は、当業者には周知で
ある。
【００１５】図２は、衛星２０または２２のきわめて簡
略化された図の一例である。衛星２０は、少なくとも２
つのトランシーバ３０，プロセッサ３４およびメモリ３
６によって構成される。衛星２０のトランシーバ３０に
は、衛星２２から衛星制御情報の送受信を行うことがで
きるものも、他の隣接衛星２０，加入者ユニット３０お
よび基地局４０からユーザ情報（たとえば音声，ファッ
クスおよびデータ）の送受信を行うことができるものも
ある。衛星２２のトランシーバ３０には、衛星２２およ
び基地局４０から衛星制御情報の送受信を行うことがで
きるものもある。プロセッサ３４は、衛星２０，２２の
動作全体を制御し、ソフトウェア・アプリケーション・
プログラムの実行を受け持つ。メモリ３６は、プロセッ
サ３４により実行されるソフトウェア・プログラムを記
憶する。図２には１つのプロセッサ３４と、１つのメモ
リ・ユニット３６しか図示されないが、２つ以上のプロ
セッサおよびメモリを衛星２０，２２に用いることがで
きることは、当業者には理解頂けよう。プロセッサの数
とメモリ・サイズは本発明には重要ではない。
【００１６】本発明の利点は、他の低軌道衛星に制御情
報を送るために定軌道衛星クロスリンクを用いる必要が
ないことである。他の利点は、衛星２２から衛星２０に
衛星制御情報を通信するために１回のホップしか必要で
ないことである。これにより衛星制御命令は、はるかに
迅速に、指定された低軌道衛星に到達することができ
る。さらに別の利点は、以前は制御情報に用いられた帯
域幅を衛星２２が伝えることができ、それによって、よ
り多くの帯域幅を収入をもたらすトラフィックに使うこ
とができることである。
【００１７】従って、添付の請求項により、本発明の精
神と範囲とに入る本発明のすべての修正を包含するもの
である。たとえば、次のような組み合わせが可能であ
る：中間軌道または低軌道衛星２０と通信を行う静止衛
星２２または低軌道衛星２０と通信を行う中間軌道衛星
２２。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施例による衛星電気通信シス
テムの高層図である。
【図２】衛星のきわめて簡略な例を示す。
【符号の説明】
１０ 電気通信システム ２０ 第２衛星 ２２ 第１衛星 ３０ 加入者ユニット ４０ 基地局
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェームス・パワーズ・リデン アメリカ合衆国アリゾナ州メサ、サウス・ アシュ・サークル2037 (72)発明者 ピーター・ジョセフ・アームブラスター アメリカ合衆国アリゾナ州チャンドラー、 ウエスト・フリント・ストリート4941 (72)発明者 ダニエル・リチャード・テイロー アメリカ合衆国アリゾナ州フェニックス、 サウス・７ス・ストリート14240

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１高度において地球を周回する第１衛
    星（２２）；および前記第１衛星（２２）に電気通信リ
    ンクを介して結合され、前記第１高度とは異なる第２高
    度において地球を周回する第２衛星（２０）；によって
    構成され、前記第１衛星（２２）と前記第２衛星（２
    ０）とが衛星制御情報を互いに通信することを特徴とす
    る宇宙通信システム（１０）。
  2. 【請求項２】 第１無線周波数信号を送信および受信す
    ることのできる基地局（４０）；および第２無線周波数
    信号を送信および受信することのできる少なくとも１つ
    の加入者ユニット（３０）；によってさらに構成され、
    前記第１衛星（２２）が：前記第１無線周波数信号を前
    記基地局（４０）との間に受信および送信することがで
    きる第１トランシーバ；および第３無線周波数信号を前
    記第２衛星（２０）との間に受信および送信することが
    できる第２トランシーバ；を具備し、前記第２衛星（２
    ０）が：前記第３無線周波数信号を前記第１衛星（２
    ２）との間に受信および送信することができる第１トラ
    ンシーバ；および前記第２無線周波数信号を前記加入者
    ユニット（３０）との間に受信および送信することがで
    きる第２トランシーバ；を具備する請求項１記載の宇宙
    通信システム（１０）。
  3. 【請求項３】 第１無線周波数信号を送信および受信す
    ることのできる基地局（４０）；および第２無線周波数
    信号を送信および受信することのできる少なくとも１つ
    の加入者ユニット（３０）；によってさらに構成され、
    前記第１衛星（２２）が：前記第１無線周波数信号を前
    記基地局（４０）との間に受信および送信することがで
    きる第１トランシーバ；および光学信号を前記第２衛星
    （２０）との間に受信および送信することができる第２
    トランシーバ；を具備し、前記第２衛星（２０）が：前
    記光学信号を前記第１衛星（２２）との間に受信および
    送信することができる第１トランシーバ；および前記第
    ２無線周波数信号を前記加入者ユニット（３０）との間
    に受信および送信することができる第２トランシーバ；
    を具備する請求項１記載の宇宙通信システム（１０）。
  4. 【請求項４】 光学信号を送信および受信することので
    きる基地局（４０）；および第１無線周波数信号を送信
    および受信することのできる少なくとも１つの加入者ユ
    ニット（３０）；によってさらに構成され、前記第１衛
    星（２２）が：前記光学信号を前記基地局（４０）との
    間に受信および送信することができる第１トランシー
    バ；および第２無線周波数信号を前記第２衛星（２０）
    との間に受信および送信することができる第２トランシ
    ーバ；を具備し、前記第２衛星（２０）が：前記第２無
    線周波数信号信号を前記第１衛星（２２）との間に受信
    および送信することができる第１トランシーバ；および
    前記第１無線周波数信号を前記加入者ユニット（３０）
    との間に受信および送信することができる第２トランシ
    ーバ；を具備する請求項１記載の宇宙通信システム（１
    ０）。
  5. 【請求項５】 第１光学信号を送信および受信すること
    のできる基地局（４０）；および無線周波数信号を送信
    および受信することのできる少なくとも１つの加入者ユ
    ニット（３０）；によってさらに構成され、前記第１衛
    星（２２）が：前記第１光学信号を前記基地局（４０）
    との間に受信および送信することができる第１トランシ
    ーバ；および第２光学信号を前記第２衛星（２０）との
    間に受信および送信することができる第２トランシー
    バ；を具備し、前記第２衛星（２０）が：前記第２光学
    信号を前記第１衛星（２２）との間に受信および送信す
    ることができる第１トランシーバ；および前記無線周波
    数信号を前記加入者ユニット（３０）との間に受信およ
    び送信することができる第２トランシーバ；を具備する
    請求項１記載の宇宙通信システム（１０）。
JP9332462A 1996-11-25 1997-11-17 宇宙通信システム Pending JPH10163947A (ja)

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US75346396A 1996-11-25 1996-11-25
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KR (1) KR19980042704A (ja)
CN (1) CN1184385A (ja)
BR (1) BR9705135A (ja)
CA (1) CA2221003A1 (ja)
DE (1) DE19751160A1 (ja)
FR (1) FR2756439A1 (ja)
GB (1) GB2319700A (ja)
IL (1) IL121764A0 (ja)
IT (1) IT1295433B1 (ja)
NL (1) NL1007404A1 (ja)
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