JPH10200461A - 通信衛星及び多元接続衛星通信方式 - Google Patents

通信衛星及び多元接続衛星通信方式

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JPH10200461A
JPH10200461A JP433197A JP433197A JPH10200461A JP H10200461 A JPH10200461 A JP H10200461A JP 433197 A JP433197 A JP 433197A JP 433197 A JP433197 A JP 433197A JP H10200461 A JPH10200461 A JP H10200461A
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communication
antenna
communication satellite
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Nobuhiko Shimamoto
伸彦 島本
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で構成が単純な通信衛星を提供する。 【解決手段】 スピン衛星12のスピン軸13に平行な
外周面に、複数のアンテナ14a〜19a,14b〜1
9bを配置する。アンテナ14a〜19aは、アンテナ
切替器20aに、アンテナ14b〜19bは、アンテナ
切替器20bに接続される。アンテナ切替器20a、2
0bは、それぞれ、スピン衛星のスピンに同期してアン
テナを1つ選択し、ダイプレクサ−21a、21bに接
続する。ダイプレクサーは、一対の電波中継器22a,
22bに接続されており、選択的に接続されたアンテナ
を用いた双方向通信を実現する。選択されたアンテナ及
びその組み合わせにより、時分割多元接続が実現され
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、通信衛星に関し、
特に、小型地球局間の通信を実現する小型の通信衛星に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来の通信衛星は、図4に示すように、
複数のビームを構成する複数の(あるいは大型の)アン
テナ41と、複数の電波中継器42と、複数のダイプレ
クサー43とを備えている。アンテナ41、電波中継器
42、及びダイプレクサー43は、それぞれ2個1組と
して扱われ、2個のアンテナ及び2個の中継器で双方向
通信を実現するよう、2個のアンテナと2個の中継器と
の間を2個のダイプレクサー43で接続している。した
がって、この通信衛星では、設定しようとする回線の数
×2個のアンテナ、中継器、及びダイプレクサーが必要
となる。図4の例では、4回線を実現できる。
【0003】また、他の従来の通信衛星は、図5に示す
ように、複数のアンテナ51と、複数の電波中継器を構
成する波形整形部52aと増幅部52bと、これらを各
々接続するダイプレクサー53と、波形整形部52aと
増幅部52bとの間に接続された交換機54とを有して
いる。この通信衛星では、交換機54により、中継器
(特に波形整形部52b)の出力側をいずれのアンテナ
にでも接続することができる。このため、この通信衛星
は上述した従来の通信衛星よりも、少ないアンテナ、中
継器、及びダイプレクサーで、より多くの回線を実現で
きる。例えば、図5の例では、6回線(時分割で6回
線、同時2回線)を実現できる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の回線設定に必要
な数のアンテナと中継器とを備えた通信衛星は、多数の
(あるいは大型の)アンテナや、多数の中継器を必要と
するため、大型に成らざるを得ないという問題点があ
る。
【0005】また、交換機を備えた通信衛星は、構成の
複雑な交換機を用いるため高価に成らざるを得ないとい
う問題点が有る。
【0006】さらに、いずれの通信衛星もアンテナのビ
ーム方向を一定に保つために、通信衛星の姿勢を維持す
るためのフライホイール等の姿勢制御機構が必要となる
ため、小型化が困難であるという問題点が有る。
【0007】本発明は、小型で構成が単純な通信衛星を
提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、複数の
アンテナと、電波中継手段とを搭載する通信衛星におい
て、前記複数のアンテナを当該通信衛星の自転軸に平行
な外周面上に配置するとともに、当該通信衛星の自転に
同期して前記複数のアンテナの中から地球方向に向かう
アンテナを選択的に前記電波中継手段に接続するアンテ
ナ切替手段を設けたことを特徴とする通信衛星が得られ
る。
【0009】ここで、前記複数のアンテナは、互いに異
なるカバレッジを有していることが好ましい。
【0010】本発明による通信衛星は、より具体的に
は、前記複数のアンテナとして複数の受信用のアンテナ
と複数の送信用アンテナとを有し、前記電波中継手段と
して1台の電波中継器を有し、前記アンテナ切替手段
が、前記受信用アンテナのうちの1つを選択的に前記電
波中継器の入力側に接続し、前記送信用アンテナのうち
の1つを選択的に前記電波中継器の出力側に接続する、
一対のアンテナ切替器を有している。
【0011】あるいは、前記電波中継手段として一対の
電波中継器を有し、前記複数のアンテナとして第1のグ
ループを構成する複数のアンテナと第2のグループを構
成する複数のアンテナとを有し、前記アンテナ切替手段
として前記第1のグループを構成する複数のアンテナの
うちの1つを選択する第1のアンテナ切替器と、前記第
2のグループを構成する複数のアンテナのうちの1つを
選択する第2のアンテナ切替器とを有し、かつ、前記一
対の電波中継器の一方の入力側と他方の出力側と前記第
1のアンテナ切替器との間に第1のダイプレクサーを設
けるとともに、前記一対の電波中継器の一方の出力側と
他方の入力側と前記第2のアンテナ切替器との間に第2
のダイプレクサーを設けて、前記複数のアンテナをそれ
ぞれ送受兼用として使用できるようにしている。
【0012】また、本発明によれば、通信衛星を介して
複数の地上局間で通信を行う多元接続衛星通信方式にお
いて、前記通信衛星として、複数のアンテナを当該通信
衛星の自転軸に平行な外周面上に配置するとともに、当
該通信衛星の自転に同期して前記複数のアンテナの中か
ら地球方向に向かうアンテナを選択的に電波中継手段に
接続するアンテナ切替手段を設けた通信衛星を使用し、
前記通信衛星の自転に同期して、前記電波中継手段を時
分割で利用するようにしたことを特徴とする多元接続衛
星通信方式が得られる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。
【0014】図1に本発明の一実施の形態を示す。図1
(a)に示す衛星通信システムは、複数の小型地球局1
1a,11b,11c,及び11dと、低軌道を周回す
るスピン衛星(通信衛星)12とを有している。ここ
で、小型地球局とは、VSAT等の従来の地球局設備よ
りも低出力電力、低アンテナ利得の送受信設備を備えた
地球局をいう。また、スピン衛星とは、その姿勢を安定
化させるために、スピン軸13を回転の中心として自転
している人工衛星をいう。なお、小形地球局とスピン衛
星との間の通信は、マイクロ波帯、ミリ波帯、あるいは
光等を用いることを想定している。また、小形地球局
は、Pure ALOHA方式、あるいはSloted ALOHA方式による
送信制御と、ARQ(Automatic ReQUEST )により自動
再送とを採用することで、同時送信によるパケットの衝
突や、消失などによるエラーを回避して、エラーフリー
な通信が行えるようにしてある。
【0015】スピン衛星12は、自転の軸であるスピン
軸13を有している。そして、スピン軸に平行な外周面
が地球方向に向かうように自転している。このスピン衛
星12のスピン軸13に平行な外周面上には、複数のア
ンテナ14a〜19a、14b〜19b(一部は不可視
状態)が配設されている。ここでは、スピン衛星を6角
柱型として、6つの外周面にそれぞれ2個づつ配置して
いるが、これに限らず、衛星の形状は、例えば円柱型等
であってもよいし、アンテナの数もこれより多くても少
なくてもよい。また、各アンテナは、設定しようとする
回線に対応して、それぞれ異なるカバレッジを有してい
る。ただし、各アンテナのカバレッジは、設定しようと
する回線、即ち、小形地球局の位置に依存するので、各
々が完全に独立しているとは限らないし、同一カバレッ
ジを有するアンテナが存在する場合もある。
【0016】スピン衛星12は、図1(b)に示すよう
に、複数のアンテナ14a〜19aと14b〜19bと
がそれぞれ接続されるアンテナ切替器20a,20b
と、アンテナ切替器20a,20bにそれぞれ接続され
るダイプレクサー21a,21bと、これらダイプレク
サー21a,21bに接続された一対の電波中継器22
a,22bを備えている。
【0017】アンテナ切替器20a,20bは、図示し
ない地球センサ等を含む姿勢制御装置からのスピン検出
信号等に基づき、スピン衛星12のスピンに同期して、
それぞれアンテナを選択する。ここで、アンテナ切替器
20a,20bがそれぞれ選択するアンテナは、地球方
向にビームを向けているアンテナである。アンテナ切替
器20a,20bにより選択されたアンテナは、ダイプ
レクサー21a,21bを介して、電波中継器22a,
22bに接続され、各アンテナのカバレッジをサービス
エリアとする電波中継が可能になる。
【0018】ダイプレクサー21a,21bは、アンテ
ナを送受共用するためのもので、アンテナ切替器20
a,20bにより選択された一対のアンテナの一方が受
信した信号を、電波中継器22a,22bの一方へ入力
させ、その出力を他方のアンテナへ供給する。また、他
方のアンテナが受信した信号を、電波中継器22a,2
2bの他方へ入力させ、一方のアンテナへ供給する。
【0019】電波中継器22a,22bは、いわゆるベ
ントパイプといわれる方式のもので、入力された信号を
低雑音増幅したあと周波数変換し、さらに電力増幅して
出力する。
【0020】以下、衛星通信システムの動作について説
明する。
【0021】スピン衛星12では、地球センサなどを含
む姿勢制御装置により、自身のスピンが検出される。ア
ンテナ切替器20a,20bは、検出されたスピンに同
期してアンテナの選択をそれぞれ1つ選択する。
【0022】例えば、アンテナ切替器20a,20bに
よるアンテナの選択を、アンテナ14aと14b、アン
テナ15aと15b、…、アンテナ19aと19bとい
う具合に、スピン衛星12の同一外周面上のアンテナを
選択するようにすると、アンテナ14a,15a,…,
19aのカバレッジと、アンテナ14a,15a,…,
19bのカバレッジとをサービスエリアとする電波中継
が可能になる。同一外周面上に設けられたアンテナのカ
バレッジは、スピン軸13方向に離れて設定されている
ので、地球上で、スピン軸13方向に沿って離れて位置
する小型地球局2局間での通信が実現できる。
【0023】なお、各ビームのカバレッジは、互いに異
なっているので、アンテナ切替が行われるとサービスエ
リアは変動する。従って、上記のように、同一外周面上
のアンテナを選択するようにアンテナ切替を行った場合
は、時分割で6組の小型地球局2局間での通信が可能に
なる。
【0024】また、スピン衛星12は、小形地球局11
a,11b,11c,及び11dの送受信のタイミング
を制御するために、送受信のタイミングを制御するため
に、ビーコン信号を送信している。このビーコン信号
は、アンテナ切替器20a,20bの切替タイミングを
示す切替タイミング情報を含んでいる。小形地球局11
a,11b,11c,及び11dは、ビーコン信号を受
信し、それに含まれる切替タイミング情報に基づいて送
受信を行うことににより、所望の相手局との通信を実現
する。なお、各小形地球局11における特定の相手局と
の送受信は、スピン衛星12が1スピンする間に、1/
6周期しか行えないので、ディジタル化された情報を小
容量のパケットにして行なう。
【0025】以上のようにして、本実施の形態による衛
星通信システムでは、スピン衛星12のスピン軸13方
向に沿って離れて位置する小型地球局2局間で通信を行
うことができるが、スピン衛星12のアンテナ切替器2
0a,20bの切替タイミングを図2に示すように制御
することにより、スピン軸13に直交する方向に離れて
位置する小型地球局2局間での通信も実現できる。
【0026】即ち、スピン衛星12のアンテナ切替器2
0a,20bの切替タイミングを図2に示すように制御
すると、同一外周面上のアンテナが選択される場合だけ
でなく、隣接する2つの外周面上のアンテナが、1つづ
つ選択される場合が存在する。このように、隣接する2
つの外周面上のアンテナが選択されると、スピン軸13
に直交する方向に離れて位置する小型地球局2局間での
通信が可能になる。従って、この場合は、スピン軸13
方向に離れた小型地球局2局間が6組、スピン軸13に
直交する方向に離れた小型地球局2局間が6組、計12
組の2局間通信が可能になる。ただし、各2局間通信に
おい送受信が行える時間は、スピン衛星12のスピン周
期の1/12となる。
【0027】以上の説明から明らかなように、本実施の
形態の衛星通信システムでは、各アンテナのカバレッジ
(指向方向)と、アンテナの切替タイミングとを調整し
ておくことにより、小型地球局11a,11b,11
c,及び11dのいずれも、時分割で所望の相手局との
通信を実行できる。
【0028】なお、上記説明では、双方向通信を実現す
るために、一対の電波中継器を用いる場合について説明
したが、一方向通信で良い場合は、図3のように構成す
ればよい。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、スピン衛星のスピン軸
に平行な外周面に複数のアンテナを設け、スピンに同期
してアンテナを選択的に中継器に接続するようにしたこ
とで、小型で簡易な構成でありながら、比較的多くの回
線を設定できる通信衛星が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態を示す図であって、
(a)は、本発明の通信衛星を含む衛星通信システムの
概念図、(b)は、本発明の通信衛星の構成を示す図で
ある。
【図2】図1の通信衛星におけるアンテナ切替タイミン
グの一例を示すタイムチャートである。
【図3】本発明の通信衛星の他の構成を示す図である。
【図4】従来の通信衛星の構成を示す図である。
【図5】他の従来の通信衛星の構成を示す図である。
【符号の説明】
11a,11b,11c,11d 小型地球局 12 スピン衛星(通信衛星) 13 スピン軸 14a〜19a アンテナ 14b〜19b アンテナ 20a,20b アンテナ切替器 21a,21b ダイプレクサー 22a,22b 電波中継器 41 アンテナ 42 電波中継器 43 ダイプレクサー 51 アンテナ 52a 波形整形部 52b 増幅部 53 ダイプレクサー 54 交換機

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のアンテナと、電波中継手段とを搭
    載する通信衛星において、前記複数のアンテナを当該通
    信衛星の自転軸に平行な外周面上に配置するとともに、
    当該通信衛星の自転に同期して前記複数のアンテナの中
    から地球方向に向かうアンテナを選択的に前記電波中継
    手段に接続するアンテナ切替手段を設けたことを特徴と
    する通信衛星。
  2. 【請求項2】 前記複数のアンテナが、互いに異なるカ
    バレッジを有していることを特徴とする請求項1の通信
    衛星。
  3. 【請求項3】 前記複数のアンテナとして複数の受信用
    のアンテナと複数の送信用アンテナとを有し、前記電波
    中継手段として1台の電波中継器を有し、前記アンテナ
    切替手段が、前記受信用アンテナのうちの1つを選択的
    に前記電波中継器の入力側に接続し、前記送信用アンテ
    ナのうちの1つを選択的に前記電波中継器の出力側に接
    続する、一対のアンテナ切替器を有していることを特徴
    とする請求項1または2の通信衛星。
  4. 【請求項4】 前記電波中継手段として一対の電波中継
    器を有し、前記複数のアンテナとして第1のグループを
    構成する複数のアンテナと第2のグループを構成する複
    数のアンテナとを有し、前記アンテナ切替手段として前
    記第1のグループを構成する複数のアンテナのうちの1
    つを選択する第1のアンテナ切替器と、前記第2のグル
    ープを構成する複数のアンテナのうちの1つを選択する
    第2のアンテナ切替器とを有し、かつ、前記一対の電波
    中継器の一方の入力側と他方の出力側と前記第1のアン
    テナ切替器との間に第1のダイプレクサーを設けるとと
    もに、前記一対の電波中継器の一方の出力側と他方の入
    力側と前記第2のアンテナ切替器との間に第2のダイプ
    レクサーを設けて、前記複数のアンテナをそれぞれ送受
    兼用として使用できるようにしたことを特徴とする請求
    項1または2の通信衛星。
  5. 【請求項5】 通信衛星を介して複数の地上局間で通信
    を行う多元接続衛星通信方式において、前記通信衛星と
    して、複数のアンテナを当該通信衛星の自転軸に平行な
    外周面上に配置するとともに、当該通信衛星の自転に同
    期して前記複数のアンテナの中から地球方向に向かうア
    ンテナを選択的に電波中継手段に接続するアンテナ切替
    手段を設けた通信衛星を使用し、前記通信衛星の自転に
    同期して、前記電波中継手段を時分割で利用するように
    したことを特徴とする多元接続衛星通信方式。
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