JPH104377A - 固定地上局と利用者移動端末との間の衛星ネットワークを介した無線信号伝送方法およびそのシステム - Google Patents

固定地上局と利用者移動端末との間の衛星ネットワークを介した無線信号伝送方法およびそのシステム

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JPH104377A
JPH104377A JP9047168A JP4716897A JPH104377A JP H104377 A JPH104377 A JP H104377A JP 9047168 A JP9047168 A JP 9047168A JP 4716897 A JP4716897 A JP 4716897A JP H104377 A JPH104377 A JP H104377A
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sat
satellite
frequency
band
antenna
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JP9047168A
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Luigi Bella
ルイージ・ベッラ
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Agence Spatiale Europeenne
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    • H04B7/1853—Satellite systems for providing telephony service to a mobile station, i.e. mobile satellite service
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  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 必要とする衛星の数を低減し、ビットレート
に関する高い容量を提供し、衛星に搭載される装置およ
び携帯端末の装置の複雑さを低減する。衛星間をスイッ
チングする必要はなく、携帯端末のスイッチング手順を
最小にする。 【解決手段】 地球静止軌道の半径よりも小さい半径を
有する傾斜した円形軌道の衛星（Ｓat1 ）のネットワー
クを介して固定地上ステーション（ＳＴ1 ）と移動利用
者端末（Ｔ1 ，Ｔ2 ）との間で無線信号を送信する方法
・システムである。出力ビームはペンシルビーム
（ｐ1 ，ｐ20）に分割され、このペンシルビームの各々
は増大または低減する周波数の順で周波数（Ｆ1 ，
Ｆ20）の連続するサブ帯域に関連する。瞬時送信周波数
はペンシルビーム間または衛星間のスイッチングを可能
とするように回転速度に比例する速度で隣接するペンシ
ルビームの周波数サブ帯域（Ｆ2 ）に向かってコールの
間にわたり連続的にオフセットされる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、衛星ネットワーク
を介して固定地上ステーションと利用者移動端末との間
で無線信号を伝送する方法に関する。
【０００２】また、本発明は、本方法を実施する伝送シ
ステムに関する。
【０００３】本発明において、「固定地上ステーショ
ン」という表現は国際通信用の端末ステーションまたは
同様な装置を意味する。この装置は地球または衛星リン
クを介して地上通信ネットワークおよび／または同様な
タイプの他のステーションに接続することができる。
【０００４】同様に、「移動端末」という用語は特に携
帯端末、例えばページャのような多くのタイプの端末を
包含するものである。
【０００５】
【従来の技術】固定または移動サービスを提供する衛星
通信システムが既に多数存在する。固定および移動サー
ビス用に採用された方法は、周波数帯域（一方ではＬま
たはＳ帯域、他方ではＣ，ＫｕまたはＫａ帯域）、容量
（一方では数Ｍビット／ｓ、他方では数百Ｍビット／
ｓ）、適用範囲（一方の場合には世界的または地域的、
他方の場合にはスポット、地域的または国単位のビーム
による世界的）、または端末の大きさおよび容量（一方
では数ｋビット／ｓのデータ速度を有する１メートルな
いし数センチメートルのもの、他方では数Ｍビット／ｓ
ないし数百Ｍビット／ｓのオーダのデータ速度を有する
１７メートルないし１メートルのもの）において非常に
種々に相違している。
【０００６】移動サービス用の衛星ネットワークにおけ
る最近の傾向は、低い地球軌道（ＬＥＯ）または中間の
地球軌道（ＭＥＯ）の衛星を使用することである。これ
らの衛星は、通常非常に高度に圧縮された音声伝送用に
全方向性アンテナを使用した携帯端末に対してサービス
を提供することができる。固定サービスの衛星ネットワ
ークは地球静止軌道（ＧＥＯ）の衛星を使用し続ける。
これらは特にトランクまたはプライベートなトラヒック
（リースされたネットワーク）のために計画されている
ものであり、高ビットレートのネットワークを使用して
いる。
【０００７】衛星通信マッケート（１メートル以下の直
径を有する椀形アンテナ）の「低ビットレート」のセク
タは、書類かばんのサイズのユニットであり、低価格で
携帯端末を作成することが主に実施されている。しかし
ながら、このマーケットセクタは高性能を有する移動端
末、すなわち広帯域携帯端末用のセグメントには全く手
をつけないままである。このサービスは通常の「固定」
と「移動」衛星通信サービスの間にあり、このサービス
に対する要望が増大するようにみえる。また、この新し
いマーケットは「広帯域移動通信」の新しい要求を満足
することができるようにもみえる。少なくとも短期間に
おいて、地上のセルラーネットワークは１６ｋビット／
ｓ以上のビットレートの通信を提供することができない
ことは周知のことである。
【０００８】また、適当な地上のインフラストラクチ
ャ、すなわち通信「ミニコード」等なしに、例えば遠い
国において高性能の電話およびファクシミリ端末を付与
することも考えられる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従って、妥当な初期投
資を必要とするが、折り畳み式アンテナを使用したポケ
ット型計算機の大きさの端末で高性能（典型的には小さ
いな伝送遅延を有する少なくとも６４ｋビット／ｓ）を
提供し、世界的な適用範囲を有する衛星通信システムを
開発することが必要である。また、システムは、動作に
入る前に、長ったらしい座標手順を必要としてはならな
い。最後に、システムは他の衛星システム、特に静止衛
星システムと干渉してはならない。
【００１０】本発明はこのような実状に鑑みてなされた
ものであって、本発明の方法およびシステムは、これら
の要求条件を同時に満足するとともに、従来の欠点を軽
減するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上述の目的のために、本
発明のシステムの「地上」セグメントは多数の広帯域携
帯利用者端末および好ましくは二重化された衛星制御ス
テーションから構成される。
【００１２】「スペース」セグメントは、遠隔測定、ト
ラッキング、および制御（ＴＴ＆Ｃ）ステーションを介
して上述したステーションによって制御される中間の地
球軌道（ＭＥＯ）衛星のネットワークにある。制御ステ
ーションは国際通信端末ステーションにリンクされてい
る。軌道は円形であり、８恒星時の節周期（すなわち、
地球静止軌道の３倍）で傾斜している。上述したネット
ワークの衛星は、J. MASS による文献：“Triply Geosy
nchronous Orbits for Mobile Communications" in“15
th AIAA Conference on Communication Satellite Syst
ems", San Diego, 1994, pages 1220-1226に記載されて
いるように、２４時間毎に地球を横切って同じ軌道を規
則正しく繰り返している。また、少なくとも６、好まし
くは７つある衛星は以下に説明するような多くの別の規
準を満足しなければならない。
【００１３】利用者携帯端末は、アンテナが展開され、
「制御リンク」を介して適当な制御ステーションによっ
て制御されている場合には能動モードにあり、さもなく
ば受動モードにあり、この場合には端末はコールされる
（ページングされる）ことが可能なだけである。
【００１４】本発明の重要な特徴は、衛星および携帯端
末にスキャニングアンテナを使用していることである。
また、好適な実施例では、全周波数帯域が連続したサブ
帯域の狭いビームに分割されている。以下、この狭いビ
ームを「ペンシルビーム」と呼ぶこととする。従って、
携帯端末は、衛星が移動しているにも関わらず、ブロッ
キングなく、ペンシルビーム間を自動的にスイッチング
する非常に簡単なモードを必要とする。一つの好適な実
施例では、必要なすべてのものは、アンテナのスキャニ
ング、例えば周波数スキャニングを指令することであ
る。この実施例では、通信リンク用に使用される周波数
は連続的に変化している。
【００１５】一方の衛星から他方の衛星へのスイッチン
グは同様な方法で行われる。好適な実施例では、２つの
連続した衛星は、周波数のサブ帯域が反対の順番にある
ペンシルビームを使用して同じ適用領域をスキャンす
る。これは所与の端末が一方の衛星から他方の衛星に変
化するときに同じ周波数サブ帯域に残ることを可能にし
ている。
【００１６】最後に、同じ周波数帯域で動作する既存の
システム、特に静止衛星システムとの干渉を最小にする
手段が取られている。
【００１７】従って、本発明では、無線信号を衛星ネッ
トワーク（Ｓat1 ，Ｓat2 ）を介して少なくとも１つの
固定地上ステーション（ＳＴ1 ）と利用者端末（Ｔ1 ）
との間で伝送する方法であって、前記衛星（Ｓat1 ，Ｓ
at2 ）は円形軌道かつ特定の速度で地球（Ｔe ）の周り
を回転し、前記軌道は赤道に対して傾斜し、地球静止軌
道の半径よりも小さい半径を有し、前記衛星（Ｓat1 ，
Ｓat2 ）は３倍の地球静止軌道を有し、各衛星（Ｓa
t1 ，Ｓat2 ）は地球（Ｔe ）の表面に向けられ、特定
の帯域幅の周波数帯域に関連している放射パターンを有
する少なくとも１つのビームを発生するアンテナ（１−
４）の装置を用いるようにした無線信号伝送方法におい
て、 − 各々が前記特定帯域幅を細分割して成る各々の周波
数サブ帯域（Ｆ1 −Ｆ20）にそれぞれ関連している特定
の数の連続したペンシルビーム（ｐ1 −ｐ20）に、前記
ビームを分割するステップと、 − 前記利用者端末（Ｔ1 ）を照射する第１のペンシル
ビーム（ｐ3 ）に関連する第１の周波数サブ帯域
（Ｆ3 ）の瞬時送信周波数を使用して、ネットワークの
前記衛星（Ｓat1 ）の１つを介して前記地上端末ステー
ション（ＳＴ1 ）と前記利用者端末（Ｔ1 ）の１つの間
で少なくとも一方の方向に通信リンク（ｌ1 ）を設定す
る処理を、後者が当該衛星（Ｓat1 ）によってオーバー
フローされる時に行うステップと、 − 前記回転を補償しかつ前記衛星（Ｓat1 ）に追従し
得るように、前記特定の回転速度に比例するレートで隣
接するペンシルビーム（ｐ2 ）に関連する次の周波数サ
ブ帯域（Ｆ2 ）に向けて前記瞬時送信周波数を前記通信
リンク（ｌ1 ）の期間にわたり順次シフトするステップ
と、を少なくとも有する。
【００１８】また、本発明は、上述した方法を使用し
て、衛星のネットワークを介して固定地球局との間で無
線信号を伝送するシステムにある。すなわち、本発明で
は、上述の本発明の方法を施行することによって、無線
信号を衛星ネットワーク（Ｓat1 ，Ｓat2 ）を介して少
なくとも１つの固定地上ステーション（ＳＴ1 ）と利用
者端末（Ｔ1 ）との間で伝送するシステムであって、衛
星（Ｓat1 ，Ｓat2 ）のネットワークと少なくとも１つ
の固定地上ステーション（ＳＴ1 ）と利用者端末
（Ｔ1 ，Ｔ2 ）とをそれぞれ具備しており、前記衛星
（Ｓat1 ，Ｓat2 ）は円形軌道かつ特定の速度で地球
（Ｔe ）の周りを回転し、前記軌道は赤道に対して傾斜
し、地球静止軌道の半径よりも小さい半径を有し、前記
衛星（Ｓat1 ，Ｓat2 ）は３倍の地球静止軌道を有し、
各衛星（Ｓat1 ，Ｓat2 ）は地球（Ｔe ）の表面に向け
られ、特定の帯域幅の周波数帯域に関連している放射パ
ターンを有する少なくとも１つのビームを発生するアン
テナ（１−４）の装置を用いるようにした無線信号伝送
システムおいて、 − 各々が前記特定帯域幅を細分割して成る各々の周波
数サブ帯域（Ｆ1 −Ｆ20）にそれぞれ関連している特定
の数の連続したペンシルビーム（ｐ1 −ｐ20）に、前記
ビームを分割する手段と、 − 前記利用者端末（Ｔ1 ）を照射する第１のペンシル
ビーム（ｐ3 ）に関連する第１の周波数サブ帯域
（Ｆ3 ）の瞬時送信周波数を使用して、ネットワークの
前記衛星（Ｓat1 ）の１つを介して前記地上端末ステー
ション（ＳＴ1 ）と前記利用者端末（Ｔ1 ）の１つの間
で少なくとも一方の方向に通信リンク（ｌ1 ）を設定す
る処理を、後者が当該衛星（Ｓat1 ）によってオーバー
フローされる時に行う手段と、 − 前記回転を補償しかつ前記衛星（Ｓat1 ）に追従し
得るように、前記特定の回転速度に比例するレートで隣
接するペンシルビーム（ｐ2 ）に関連する次の周波数サ
ブ帯域（Ｆ2 ）に向けて前記瞬時送信周波数を前記通信
リンク（ｌ1 ）の期間にわたり順次シフトする手段と、
を具備する。
【００１９】本方法および本方法を実施するシステム
は、必要とする衛星の数を低減し、特にビットレートに
関する高い容量を提供し、衛星に搭載される装置および
携帯端末の装置の複雑さを低減する。特に、衛星間をス
イッチングする必要はなく、携帯端末のスイッチング手
順を最小にしている。
【００２０】添付図面を参照した次の説明を閲読するこ
とにより、本発明は更に明確に理解され、本発明の他の
特徴および利点は明確になるであろう。
【００２１】
【発明の実施の形態】次に、本発明の方法について詳細
に説明する。
【００２２】上述したように、地上セグメントは多数の
広帯域で携帯可能な利用者端末および衛星制御ステーシ
ョンを有する。
【００２３】図１ａおよび１ｂは、固定された地上端末
ステーションＳＴ1 と、Ｔ1 ，Ｔ2の２つのみが示され
ている移動する利用者端末との間における衛星ネットワ
ークを介した無線信号の伝送を示す図である。システム
は当然複数の地上ステーションを有することができる。
また、システムは遠隔測定、トラッキング、および制御
ステーションを有する。これらの点はそれら自身におい
て周知であり、更に記載する点はない。
【００２４】１つの衛星Ｓat1 のみが示されているが、
地球の所与の地域にわたって連続した適用範囲を有する
ことは明らかであり、衛星は地球静止軌道でないので、
いくつかの衛星、好ましくは６ないし８個の衛星を設け
ることが必要である。軌道の正確な仕様およびその結果
の地球上の適用範囲については下記に説明する。簡単に
は、軌道は円形であり、８恒星時の節周期（３倍の地球
静止軌道）で傾斜している。地球上の同じ軌道は２４時
間毎に繰り返される。この点については上述したJ. MAS
S の文献に説明されている。
【００２５】適当な軌道パラメータ、例えば − 傾斜：７５゜； − 昇交点：３０゜； − 平均近点角：０゜ を採用した場合には、広大な陸地の最適な適用範囲を得
ることができることを示すことができる。
【００２６】この場合、最小の仰角は６ないし８個の衛
星のネットワークに対して２０゜と３０゜の間にある。
【００２７】移動リンクはＫｕまたはＫａ帯域にある。
具体的な例を挙げると、いずれにしてもこの例が本発明
の範囲を限定しないものとして、Ｋａ帯域が使用される
ものと以下想定する。通信リンク（例えば、リンク
ｌ1 ）は要求した帯域幅に対する要求次第で設定され
る。この帯域幅は典型的にはアクティブな利用者移動端
末（例えば、Ｔ1 ）と適当な地上制御ステーションまた
は国際通信端末ステーション、例えばＳＴ1 との間で例
えば１６ｋビット／ｓから２Ｍビット／ｓである。それ
から、後者のステーションＳＴ1 はコール（呼び）を適
当な公衆または私設ネットワークを介して要求された最
終の行き先に発送する。その後、ステーションＳＴ1 は
地上ネットワークを介して利用者携帯端末Ｔ1 またはＴ
2 に入ってくる“コール”の逆経路を設定する。これら
の端末は例えばＳＴ1 の地上ステーションを介して、ダ
ブルホップ、および、１つ（またはそれ以上）の通路に
よって接続され得るようになっている。しかしながら、
それにも関わらず、通過時間は静止衛星の場合に許容さ
れるものよりも短い。
【００２８】“コール”チャンネルは、スイッチ式の物
理的回路に基づく通常の接続であるか、または衛星リン
クの場合には、これらの“コール”チャンネルは例えば
非同期転送モード（ＡＴＭ）非同期多重伝送型システム
における仮想チャンネルである。
【００２９】例えば、各衛星は直接的な周波数変換を実
行する簡素な簡易自動中継器を有する約千個の６４ｋビ
ット／ｓの全二重回路に等価な容量を提供することがで
きる。各衛星、例えばＳat1 は受信用の１つのスキャニ
ングアンテナ装置および送信用の他のスキャニングアン
テナ装置を使用する利用者携帯端末、例えばＴ1 または
Ｔ2 と通信する。簡単化のため、受信アンテナ装置ＡＳ
1 のみが示されている。
【００３０】本発明の一態様によれば、アンテナの各々
は楕円断面の特定数のペンシルビーム、例えば２０のペ
ンシルビームｐ1 ないしｐ20を発生する。以下、本発明
の範囲をいずれにしても制限しないものとして、楕円の
主軸が衛星Ｓat1 の速度ベクトルｖに直交するものと想
定する。また、衛星は地球Ｔe の表面を横切って南から
北に移動しつつあるものと想定する。
【００３１】送信および受信ビームのスポットは同様の
ものである。これらのビームは交差した（直交する）偏
光を有し、ほぼ同じ幅の周波数帯域を占有しているもの
と想定する。
【００３２】重要な特徴は、全周波数帯域（典型的には
５００ＭＨｚ）がサブ帯域Ｆ1 ないしＦ20を発生する種
々の（例えば２０）のペンシルビームｐ1 ないしｐ20に
分割されることである。最後に、各ペンシルビームは、
隣接するペンシルビームのサブ帯域（本例では２５ＭＨ
ｚのサブ帯域）に連続した特定のサブ帯域にあるものと
想定する。
【００３３】この装置を使用し、衛星Ｓat1 の角速度ｖ
に比例する法則に従って周波数を変更すると、衛星Ｓat
1 が連続して移動しつつあるとしても、ブロッキングな
く、ペンシルビーム間を自動的にスイッチングすること
ができる。
【００３４】図１ａにおいて、例えば、利用者携帯端末
Ｔ1 は、衛星Ｓat1 が位置１にある場合、周波数サブ帯
域Ｆ3 で動作する。端末Ｔ1 がこのサブ帯域Ｆ3 に対応
するペンシルビームｐ3 のスポット内にある場合、リン
クｌ1 が設定される。それから、作動周波数は周波数サ
ブ帯域Ｆ2 の周波数に向かって漸次変更される。衛星Ｓ
at1 は南から北に移動しつつあると想定する。ペンシル
ビームｐ1 ないしｐ20に関連する周波数帯域は、（本例
では）Ｆ1 ないしＦ20の順にある。サブ帯域Ｆ2 および
サブ帯域に対応するペンシルビームｐ2 は伝送中に到着
する。
【００３５】これらの装置は、衛星、例えば衛星Ｓat1
の中にどのようなデータ処理も前もって仮定してなく、
地上ステーションＳＴ1 と端末Ｔ1 との間のリンクｌ1
の周期の間に地上ステーションＳＴ1 で使用される周波
数の単なる変動を前提条件としているのみである。端末
Ｔ1 は当然これらの受信周波数変動に追従できなければ
ならないし、この瞬時周波数で送信できなければならな
い。この種のスイッチングは、実施が複雑かつブロッキ
ングを全く生じないような高レベル操作を必要としな
い。
【００３６】ペンシルビームｐ1 ないしｐ20の間で同じ
衛星、例えば衛星Ｓat1 の放射パターンをスイッチング
するための手順について説明した。しかしながら、関連
するサブ帯域がＦ1 である衛星Ｓat1 から最後のペンシ
ルビームｐ20に端末Ｔ1 がある場合にあって、進行中の
コールが終了していない場合には、このペンシルビーム
から次の衛星、すなわち衛星Ｓat2 の第１のペンシルビ
ームに切換えることが必要である。周波数サブ帯域が衛
星Ｓat1 と正確に同じ方法で分配される場合には、サブ
帯域Ｆ1 からサブ帯域Ｆ20に突然ジャンプすることが必
要であろう。
【００３７】本発明の好適な実施例においては、衛星Ｓ
at2 のサブ帯域は、（本例では）南から北に逆の順番、
すなわち周波数サブ帯域Ｆ20から周波数サブ帯域Ｆ1 に
ある。
【００３８】図２ａおよび２ｂは、２つの連続した衛星
Ｓat1 およびＳat2 の間のスイッチングを示している。
図を簡単化するため、地上ステーションは図示されてい
ない。ペンシルビームｐ’20ないしｐ’1 はそれぞれの
サブ帯域Ｆ1 ないしＦ20に対応している。
【００３９】図２ａにおいて、衛星Ｓat1 およびＳat2
は位置３に示され、これらは速度ｖで南から北に地球Ｔ
e の周りを回転している。端末Ｔ1 は衛星Ｓat1 の最後
のペンシルビームｐ1 の足跡内にあり、周波数サブ帯域
Ｆ1 （リンクｌ1 ）で動作している。衛星Ｓat2 の第１
のペンシルビームｐ’20は衛星Ｓat1 の最後のペンシル
ビームｐ1 と全体的にまたは部分的に重複している。
【００４０】それぞれのペンシルビームｐ1 およびｐ’
20に関連する周波数サブ帯域が同じであると、２つの衛
星Ｓat1 とＳat2 との間のスイッチングは簡単である。
以下に説明するように、端末Ｔ1 が両衛星Ｓat1 とＳat
2 からの信号を受信できることは漸進的である。
【００４１】図２ｂにおいて、衛星Ｓat1 およびＳat2
は位置４に示され、両者は地球Ｔeの周りを回転してい
る。その後、リンクｌ2 は端末Ｔ1 と衛星Ｓat2 との間
に限定される。それから、動作周波数は周波数サブ帯域
Ｆ2 （等すなわちＦ3 およびその他）の周波数に向かっ
て漸進的に変更される。
【００４２】ペンシルビーム間の干渉を防止し、スイッ
チングを容易にするために、各サブ帯域のアクセスモー
ド（送信または受信）は、同期ＣＤＭＡ（符号分割多元
アクセス）モードである。これは一例であり、従って本
発明の範囲を制限するものではない。衛星、例えばＳat
1 のレベルにおいて、モードは「Ｖ−ＦＤＭ−ＣＤＭ
Ａ」、すなわちペンシルビーム間の可変周波数分割多重
ＣＤＭＡ、および各ペンシルビーム内、すなわち周波数
サブ帯域、例えばＦ1 内のＣＤＭＡである。ＣＤＭＡモ
ードは非同期転送モード（ＡＴＭ）の仮想チャンネルの
有効な処理を可能にする。また、ＦＤＭにおいては、異
なる処理ゲインを使用して、非常にバラエティに富んだ
ビットレートを処理することができる。ＦＤＭモード
は、必要により、例えば周波数捕捉およびトラッキング
を容易にするために、ＴＤＭモードまたはダウンリンク
（図１ａおよび１ｂを参照して、端末ステーションＳＴ
1 →衛星Ｓat1 →端末Ｔ1 ）に対する拡散スペクトル時
分割多重のような等価モードで置き換えることができ
る。
【００４３】各ペンシルビームの適用領域は図３に示す
ように例えば３つあるサブペンシルビームに分割するこ
とができる。各ペンシルビーム、例えばｐ1 は、各ペン
シルビームの断面を形成している楕円の長軸△l に１列
に整列されている３つのサブペンシルビームｐ1Aないし
ｐ1Cに分割されている。既に説明したように、長軸△l
は速度ｖに平行な軸△（楕円の短軸）に直交している。
各系列のサブビーム、例えばｐ1Aないしｐ20A は、並列
に設けられ、すべてが正確に同じように動作するアンテ
ナを別々にスキャンすることにより発生させることがで
きる。
【００４４】このアレンジメントは、衛星−グラウンド
・リンクに有益であり、アンテナのゲインを増大し、内
蔵の電子装置の消費電力を低減し、静止衛星システムと
干渉するスペクトル電力密度を低減する。
【００４５】他の改良はペンシルビームおよびサブペン
シルビームを単一のアクティブな利用者に制限するこ
と、すなわち利用者に対する周波数スキャニングを注文
により行なうことがである。再び、図１ａを参照する
と、これは要するに端末Ｔ2 の拡散スペクトルに対する
サブ帯域の僅かに異なる中心周波数（Ｆ’3 ）を使用す
ることになるが、同じ周波数スキャニング手順はこの端
末Ｔ2 に適用されている。
【００４６】この改良は組み込みのアンテナを複雑にし
ないし、または変更さえもしないが、リンクバランスに
おいて約３ｄＢの節約を可能にし、利用者移動端末によ
る周波数トラッキングを全体的に円滑にする。
【００４７】利用者ごとに更に微細な周波数同期を使用
することが当然必要であるが、この結果に起因する複雑
性は地上端末ステーションに限定される。
【００４８】また、もはや完全に同期していないＣＤＭ
Ａスペクトルの不完全なオーバーラップにより僅かに劣
化があることに注意されたい。しかしながら、近くの利
用者（例えば、図１ａにおいてＴ1 およびＴ2 ）は準同
期状態にあり、遠く離れた利用者は別々の周波数の異な
るアンテナ利得によって識別され、同期および非同期Ｃ
ＤＭＡモードの間で固有のノイズ拒絶性能になる。
【００４９】衛星がその軌道の周りを移動すると、利用
者移動端末は送信またはペンシルビームを追跡しなけれ
ばならない。図４ａないし４ｃはアンテナを有する端末
の一実施例を示している図である。端末はそれぞれの支
持体Ｓup1 およびＳup2 上に２つの平面スキャニングア
ンテナＡ11およびＡ12を有する。これらの支持体は通常
の信号受信、送信および処理電子回路のエンクロージャ
である。
【００５０】図４ａにおいて、端末Ｔ1 はアクティブモ
ードで、すなわちアンテナＡ11およびＡ12が展開された
状態で示されている。
【００５１】これらの装置を有することにより、衛星は
ボリュームよりも非常に低いエラーをもって平面で追跡
される。この平面は、衛星の軌道（これは繰り返しであ
る）の特性、時間、および地球Ｔe の表面上の移動する
利用者端末の位置が分かれば、簡単に決定することがで
きる。それ自身で周知である計算回路をこのために使用
することができる。
【００５２】各アンテナＡ11およびＡ12はアンテナの平
面に直交する方向に整列されている。２つの支持体Ｓup
1 およびＳup2 の表面は単一の平面を形成しており、ア
ンテナＡ11およびＡ12はこの単一の平面に対して同じ角
度αだけ傾斜している。
【００５３】本発明の有利な態様によれば、各アンテナ
Ａ11およびＡ12は別々の送信および受信回路に接続され
ている。
【００５４】第１の「受信」モードを考えると、考慮す
べき２つの場合がある： − 衛星、例えばＳat1 （図１ａまたは１ｂ参照）がほ
ぼ天頂にある場合には、２つのアンテナＡ11およびＡ12
は同じ衛星Ｓat1 から同じ信号を受信する。図５ａはこ
の状態を示している。受信された信号は、各々の増幅器
Ａ1 およびＡ2として示されている２つの通常の入力回
路の入力端子にそれぞれ送られる。各チャンネルは別々
に使用されるが、信号は混合回路Ｍe1によって好都合に
結合され、より品質の良い出力信号Ｖs を得ることがで
きる。この結合は復調器レベルで行われる。この信号Ｖ
s はそれから公知の方法で処理される。
【００５５】− 近接した衛星（図２ａおよび２ｂ参
照）間でスイッチングする場合には、各アンテナＡ11お
よびＡ12は内容が同じであるが、異なる衛星から同じ信
号を受信する。図５ｂに示す例では、アンテナＡ11は衛
星Ｓat1 からの信号を受信し、アンテナＡ12は衛星Ｓat
2 からの信号を受信する。２つの送信リンクｌ1 （例え
ば、図１ｂ参照）およびｌ2 （例えば、図２ｂ参照）は
同じ端末地上ステーション、例えばＳＴ1 （図１ａおよ
び１ｂ参照）の制御下にある。この受信電力は上述した
ように混合回路Ｍe1で結合される。この技術は“ダイバ
ーシティ”として周知のものであり、ＣＤＭＡモードで
使用することができる。このように、衛星間のスイッチ
ングは不連続を生じることなく行われる。
【００５６】同様な手順が送信にも使用される。２つの
増幅器（アンテナ駆動増幅器）が端末に必要である。
【００５７】衛星を３次元よりも１つの面内のみで追跡
することが必要であるので、アンテナの構成、更に正確
には利用者移動端末のアンテナの構成を最適化すること
ができる。特に、スキャニング損失を最小にし、同じ衛
星（例えば、Ｓat1 ）または異なる衛星（例えば、図２
ｂまたは４ａにおいて、Ｓat1 ないしＳat2 ）のペンシ
ルビーム間を容易にスイッチングできる放射パターンを
得ることができる。
【００５８】端末Ｔ1 が能動モードから受動モードに移
る場合、アンテナは折り畳むことができる。
【００５９】図４ｂおよび４ｃはアンテナＡ11およびＡ
12を折り畳む２つのステップを示している。まず、アン
テナは支持体Ｓup1 およびＳup2 の上面で形成される単
一面で折り畳まれる。後者は、これらの支持体Ｓup1 ，
Ｓup2 が互いに背中合せの状態になるまでヒンジ軸△r
（図４ｂ）を中心に折り畳み可能で、その状態（図４
ｃ）でロックされる。ヒンジなどの周知の機械的部材を
使用して、これを達成することができる。
【００６０】受動モードでは、利用者移動端末、例えば
Ｔ1 は呼び出される（ページングされる）だけである。
同じＣＤＭＡ多重手順は折り畳まれた面アンテナＡ11お
よびＡ12の部分的使用によりまたは補助アンテナ（図示
せず）の補助により使用することができる。
【００６１】上述したように、ネットワークにおける衛
星の軌道特性が知られている場合には、正しい展開は容
易である。このデータはテーブル（例えば、プログラマ
ブル・メモリまたはＰＲＯＭ）に予め記憶することがで
きる。また、少なくともおおよその時間および端末Ｔ1
の位置を知る必要がある。
【００６２】（上記情報：時間、位置および／または衛
星からの無線データ信号を使用した）初期手順は方向の
微調整、動作周波数および（利用者当りの低データレー
トに関連する）ＣＤＭＡ帯域内の信号チャンネルの生成
を行う。
【００６３】衛星から地上端末ステーションを追跡する
問題に対して多くの解決法、すなわち、機械操作式リフ
レクタ、フェイズドアレイアンテナ、バトラーマトリッ
クスを使用した多重給電装置またはその他の周波数スキ
ャニングアンテナがある。端末の手順に類似した自律的
トラッキングおよびスキャニング手順を使用することが
できる。
【００６４】好適な実施例においては、各地上端末ステ
ーション（例えば、図１ａおよび１ｂのＳＴ1 ）は観察
し得る各衛星軌道に対して少なくとも１つのデュアルア
ンテナ（例えば、２つのディッシュ）を有する。この装
置はより漸進的なスイッチングを可能にする。各ステー
ションはサブ帯域（すなわち、衛星の軌道動作を補償す
る周波数スキャニングを含むペンシルビームおよび周波
数）において通信チャンネルの正しい割当を担当してお
り、サブ帯域では、利用者移動端末用の初期手順および
信号チャンネル用に適当なＣＤＭＡコードがある。ま
た、これらは公衆または私設ネットワークへの接続、ア
クティブモードにおける端末の位置の管理、他の端末ス
テーションに関連するトラヒック特性、および正しい動
作に必要な他のすべての機能を担っている。
【００６５】周知のように、静止衛星よりも低い軌道に
おいて衛星システムが遭遇する主要な問題の１つは、静
止および非静止システムの両方を含む他のシステムとの
間の干渉および調整である。
【００６６】非静止衛星の同様なシステムの場合には、
異なる衛星の軌道位相および／または地球上の異なる軌
道を使用するだけで十分である。
【００６７】同じ周波数帯域で動作する静止衛星の場合
には、以下に説明するように相互干渉を制御することが
必要である。
【００６８】上述したように、本発明のシステムの１つ
の目的はこの問題を解決することである。
【００６９】静止システムの場合、最も重大な状況は当
然静止衛星と協働する端末に到達する非常に高い電力の
ダウンリンク（衛星−地球）信号による干渉のものであ
る。展開された場合でも、非常に小さな表面積のアンテ
ナを有する非常に小さな携帯端末と通信する必要がある
ので、等価等方性放射電力（ＥＩＲＰ）が非常に高い。
また、静止衛星よりも低い高度のために、信号の減衰は
少ない。
【００７０】しかしながら、本発明のシステムの衛星は
軌道の非常に限られた部分（赤道に近い、典型的には緯
度−９゜および＋９゜）にわたり、かつ図６に示すよう
にほぼバナナ形状の干渉図を有する干渉を引き起こす。
図６は衛星、例えば衛星Ｓat1 の２つの別々の位置に対
する２つの干渉図Ｄia1 およびＤia2 を示している。バ
ナナ形状の厚さは、（静止システムの）端末の最大感度
受信軸からずれた受信性能および静止衛星からの公称信
号と比較された本発明のシステムの信号レベル（電力ス
ペクトル濃度）を含む種々のパラメータに依存してい
る。
【００７１】バナナ形状の干渉図がペンシルビームの足
跡に非常に類似し、これらが大きい程、速く移動する
（すなわち、上述した緯度±９゜に接近する）と仮定し
て、非常に簡単であるが有効な対策を採用して、好まし
くない干渉図を防止することができる。最も簡単なこと
はバナナ形状の干渉図に対応するペンシルビームを除去
することである。ペンシルビームの位置は、当然に常時
知られている衛星の瞬時位置に依存しているので、演繹
的に知られる。衛星のアンテナの周波数スキャニング特
性を仮定して、問題のペンシルビームの除去は簡単な操
作である。必要とされるすべては、衛星を制御する地上
端末ステーション（例えば、ＳＴ1 ）において除去され
るべくペンシルビームに対応する周波数サブ帯域を中断
することである。
【００７２】国際規準機構の関連する出版物には次のも
のがある： − ＩＴＵ−Ｒ勧告（Recommendation）５８０−２， − 静止システムと非静止システム間の調整についての
ＩＴＵ−Ｒ特別委員会結果（Special Committee Result
s)。
【００７３】規準についての上述した作業およびＣＤＭ
Ａモードの干渉耐性特性を仮定して、最悪ケースのシナ
リオにおける、すなわち本発明のシステムの衛星と同じ
周波数帯域ですべてが動作している地球静止軌道弧に沿
った衛星の連続したリングに対する上記中断の期間は２
時間毎に約２ないし３分であろう（また、それにも関わ
らず、信号チャンネルはアクティブに留まっていること
は有り得ることである）。その結果の非有効性（約２
％）は降雨によって生じる減衰による非有効性（約１
％）と匹敵し得るものであり、地上移動システムの場合
に許容されるマスキングによる非有効性によりも非常に
良好である。
【００７４】上記仮説は６ないし８の衛星のシステムに
対して採用されている。干渉は非常に多数の衛星、例え
ば１０ないし１５の衛星を使用することにより完全に回
避することができる。
【００７５】干渉問題を解決する他の方法は、周波数サ
ブ帯域の１つのサブセットのみが静止衛星システムと干
渉し得るという事実に基づくものである（バナナ形状の
干渉図を出力する、すなわち衛星が緯度−９゜と＋９゜
の間にある場合のスキャニング角度に対応するサブ帯域
のみ）。周波数調整はサブ帯域のこのセットに限られ、
これはスペクトルの最も重大でない部分で選択され得る
ものである（例えば、地球静止軌道トランスポンダに割
り当てられたまたは上述した悲観的な仮説、すなわち衛
星の連続したリングの代わりに衛星の座標の現在の真の
位置および周波数を考慮した帯域のマージンにおい
て）。
【００７６】他の方法および／または方法を組み合わせ
たものも同等に使用することができる。
【００７７】次に、システムのスペースセグメントを構
成するネットワークの衛星に関連する種々のパラメータ
について詳細に説明する。
【００７８】上述したように、軌道は円形であり、８恒
星時の節周期（２８７２１”）（地球静止軌道の３倍）
で傾斜している。地球表面上の同じ軌道は２４時間毎に
繰り返される。しかしながら、昇交点の経度方向のドリ
フトを補償するために僅かに短い軌道を採用する必要が
ある。
【００７９】広大な陸地の最適な適用範囲は、適当な軌
道パラメータを採用した場合に得ることができる。この
パラメータは例えば次のとおりである： − 傾斜：７５゜ − 昇交点：３０゜ − 平均近点角：０゜ − 軌道周期：約２８７１４”（理論値２８７２１”の
代わりに） − 高度：１３９０１ｋｍ。
【００８０】この場合、最小仰角は２０゜と３０゜の間
である（６ないし８個の衛星のネットワークの場合）。
【００８１】ネットワークの衛星（例えば、最小で６個
の衛星）は、当然、軌道において規則正しく間隔を設け
られている。しかしながら、衛星は全体として地上の観
察者から見た場合明らかに曲がりくねった動きをしてい
るので、「ヘッド」と「テイル」は温帯の緯度において
正確に毎日３０分間オーバーラップしない。この問題を
解決するために、少なくとも更に１つの衛星を設けるこ
とが必要である。すなわち、ネットワークの全体で７個
の衛星が必要である。
【００８２】７個の衛星とした場合の軌道パラメータの
具体的な例は、次の通りである。
【００８３】
【表１】
【００８４】図７は、地球に投影（軌跡）した衛星のタ
イムポジションを示している。
【００８５】次に、通信システムの特徴について好適な
実施例を参照して詳細に説明する。
【００８６】全二重通信：「地上端末スキャニング−衛
星」および「衛星−利用者移動スキャニング」、すなわ
ち「地球−宇宙」の伝送を保証するために４本のリンク
が必要である。全二重通信は異なる周波数帯域および異
なる偏光を使用して達成することができる。上述したよ
うに、「衛星−利用者移動端末」リンクにはＫｕ帯域が
選択され、「地上端末ステーション−衛星」リンクには
Ｋａ帯域が選択される。他の周波数、例えばミリメート
ル帯域を使用することもできる。
【００８７】アクセスモードは、ＤＳ−ＣＤＭＡ(direc
t sequence-code division multiple access）であるこ
とが好ましいが、本システムは他の多くの技術を使用す
ることができる。少なくともシステムが余り重負荷でな
い場合には、利用者当り単一のペンシルビームを使用す
ることは特に興味のあることである。
【００８８】周波数スキャニングアンテナが利用者携帯
端末、例えばＴ1 （図１ａおよび１ｂ参照）において使
用される場合には、端末は衛星（例えば、Ｓat1 ）の高
利得アンテナから信号を受信する。この信号の周波数は
衛星（例えば、図１ａおよび１ｂ参照）のアンテナに対
する位置に依存して図８に示すように変化する。この図
は時間の関数として受信信号の周波数の変化を示してい
る。時間軸は、地上ステーションが所与の衛星（例え
ば、Ｓat1 ）の可視領域に入る時刻をスタート（時間
０）が表しているという意味において任意である。他の
周波数は問題の端末（例えば、Ｔ1 ）のアンテナの放射
パターンによって減衰させられる。このように、衛星
（例えば、Ｓat1 ）の適用領域を仮想ペンシルビームに
分割することが可能であり、このペンシルビームの各々
は公称周波数帯域によって特徴付けられ、アンテナが高
いゲインを有しているシステムの帯域幅に比較して狭い
帯域幅のものである。
【００８９】仮想ペンシルビームは地球の表面上に固定
されているが、中心周波数は図１ａ、１ｂ、および８に
示すように変化する。このように、地上ステーション
（例えば、Ｓat1 ）が周波数変化に追従することができ
る場合には、まだペンシルビームの中心にあり、従って
衛星（例えば、Ｓat1 ）のアンテナのより高いゲインを
許容することが可能である。すなわち、適用領域の境界
におけるゲイン低減による損失はない。
【００９０】地表を横切る衛星の見かけ上の速度は速い
（約５０００ｋｐｈ）であるので、地上ステーションは
所与のコールの間に複数のペンシルビームが側を通過す
るのを「見る」ことができる。従来のシステムはビーム
間のスイッチングを必要としたが、本発明のシステムの
地上ステーションは同じ仮想ペンシルビームを見続け
る。このビームの周波数は上述したように変化する。周
波数の変化は予め知られている。この機能は送信機レベ
ルであろうとまたは受信器レベルであろうと決定論的な
機能である。特に、ステーションの座標および時間から
推論することができる。従って、送信機にとっては上述
した法則に従って周波数を可変することは十分に可能な
ことであり、また受信器にとってはベースバンド情報を
回復するために同様に周波数変換器のローカル発心器の
周波数を可変することは十分に可能なことである。
【００９１】採用される機構は、正しいベースバンド信
号が常時得られる場合には、典型的には５０ｋＨｚ／ｓ
ないし１００ｋＨｚ／ｓのオーダーの比較的広い周波数
変動に追従できることを必要とする。この要求条件は低
価格の端末に対してさえも現在の技術を使用して満足す
ることができる。中心周波数のみがこの高レベルの変動
を受けることに注意されたい。これは、同期、フィルタ
リング等に対して付随するすべての影響を有するデータ
レートの変化を必要とする通常のドップラー装置よりも
容易である。
【００９２】本発明で採用される変調およびフィルタリ
ング技術は従来の地上または衛星ＣＤＭＡシステムに使
用されているものと同じである。
【００９３】その他の重大な問題は、非静止衛星および
コールの再ルーチング、すなわち地上端末ステーション
間のスイッチングによって生じる。ＬＥＯタイプの従来
の衛星システムにおいては、地上の軌跡上の衛星の見か
け上の速度は非常に速く、仰角は非常に低く（約１０
゜）、その結果、衛星の適用領域は地上端末ステーショ
ンおよび地上移動ステーションに対して同じである。特
に地上移動ステーションが適用領域の境界においてコー
ルを開始した場合に、地上端末ステーション間のスイッ
チングは簡単である。衛星は地上移動ステーションを地
上端末ステーションに連結し、後者は固定地上通信ネッ
トワークに接続されている。衛星はコールの間その軌道
の周りを移動し続け、地上端末ステーションの可視領域
を離れ、次の可視領域に入る。この場合、元の固定地上
通信ネットワークに到達するために、ケーブルまたは衛
星リンクを介した専用のネットワークを使用して端末ス
テーション間でコールチャンネルを再ルートすることが
必要である。
【００９４】一方、多くの場合、本発明のシステムは地
上端末ステーション間のスイッチングを行なう必要を生
じないようにしている。このシステムでは、利用者移動
ステーションの最小仰角（例えば、２５゜）は地上端末
ステーションの最小仰角（例えば、１０゜）よりも大き
く、この結果、衛星からの端末ステーションに対する可
視領域は比較的大きい。この利点、衛星軌道の特定の仕
様、および地上端末ステーションの適当なロケーション
を利用すると、これらのステーション間をスイッチング
することは通常必要ない。これはコールが終端する可能
性は高いかまたは少なくとも衛星間のスイッチングは衛
星が地上端末ステーションの可視領域を離れる前に発生
する可能性が高いからである。
【００９５】従って、この問題は実質的に地上端末ステ
ーション間のシェアリング・リソースの問題に軽減さ
れ、地上端末ステーション間のスイッチングのない衛星
の簡単な構成が可能である。
【００９６】次に、好適な実施例に対するリンクバラン
スについて詳細に説明する。
【００９７】次の条件を採用する： − アクセスモードは上述したＤＳ−ＣＤＭＡモードで
ある。これは利用者が異なるコードで識別され、帯域幅
の拡張を達成することを意味する。 − 要素のビットレートは２４．５７６ＭＨｚである。 − 処理ゲインは、３８４ｋビット／ｓのソースビット
レートに対して６４であり、６４ｋビット／ｓのソース
ビットレートに対して３８４である。 − 移動利用者端末の受信機は周波数スキャニングによ
りアンテナのメインローブを追従する。
【００９８】この後者の特徴のために、種々のユーザ信
号は同じ周波数帯域において部分的にオーバーラップす
る。これが図９に示されている。図９は利用者に割り当
てられた３つの部分的にオーバーラップしている周波数
帯域Ｕ1 ないしＵ3 を表している。
【００９９】この結果、本発明のシステムにおいては、
識別し得る中心周波数がないので、適用領域をペンシル
ビームに厳密に分割していない。計算を簡単化するため
に、仮想ペンシルビームは公称周波数の中心で送信され
る信号の帯域幅を「見ている」地球の表面の領域である
ものと定めている。利用者移動端末は常に仮想ペンシル
ビームの適用領域の中心にある（そして、衛星のアンテ
ナ利得は常に最大である）が、利用者側が時間的に同期
状態にあるとしても、完全に直交した拡散シーケンスを
得ることは常に可能ではない。しかしながら、状況は通
常の非同期ＣＤＭＡタイプのシステムにおけるよりも有
利である。これは（同じ内蔵電源を介して受信される）
近くの利用者の固有のノイズが準直交性のために拒絶さ
れるからであるのに対して、（あまり直交していない）
遠くの利用者の固有のノイズはアンテナの弁別機能によ
り低減される。
【０１００】正確な自己相関の計算は非常に困難であ
る。操縦マージンを有する完全に非同期のＣＤＭＡに基
づいて極めて好ましくないシナリオを想定する。本説明
の最後の表ＩないしＶＩはそれぞれ次に示すバランス例
を説明している： − 地上端末ステーション→衛星“アウト”リンク − 衛星→利用者移動端末端末“アウト”リンク − これらの２つのリンクに対する全体バランス − 利用者移動端末→衛星“リターン”リンク − 衛星→地上端末ステーション“リターン”リンク − これらの２つのリンクに対する全体バランス
【０１０１】図１０は、本発明に係わる通信衛星の一つ
の可能な実施例を示すブロック図である。
【０１０２】衛星、例えばＳat1 は周波数スキャニング
アンテナ１，２，３および４を有する。最大スキャニン
グ角度は、利用者移動端末へおよびこの端末からと、地
上端末ステーションへおよびこの端末からの両方に対し
て、３５゜のオーダーである。“アウト”リンクは２組
のアンテナ、すなわちＫｕ帯域送信アンテナ１とＫａ帯
域受信アンテナを有する。各組は３つの平行なアンテナ
１１ないし１３および２１ないし２３をそれぞれ有し、
各々は典型的には衛星Ｓat1 の移動方向に平行に３５゜
および直交する方向に１２．５゜をカバーしている。例
えば、アンテナ１１ないし１３は図３に示すサブペンシ
ルビームｐ1Aないしｐ1Cを発生する。
【０１０３】各“リターン”リンク用としてアンテナ
３，４のみがある。
【０１０４】衛星Ｓat1 の電子装置は、周波数信号をそ
の出力から通常の制御系に分配する局部発振器７と、信
号処理回路、特に１組の進行波管６０を制御する中間周
波数処理器５１ないし５３から成るセット５とを有す
る。後者はアンテナ１１ないし１３に給電する。第４の
進行波管６１は地上端末ステーションに送信するための
アンテナに給電する。また、内蔵の電子装置は、受信ア
ンテナの出力に設けられている低ノイズ増幅器８０およ
び８１と、出力信号が局部発振器７によって基準として
使用されるラジオビーコン９とを有する。最後に、電子
装置は、このタイプの用途では普通のものであり、特別
に符号で示されていない種々のフィルタおよび混合器を
全体としてシステムの正しい機能化のために必要な他の
全てのユニット：電源等とともに有する。
【０１０５】各Ｋｕ帯域アンテナは、５００ＭＨｚの全
帯域にわたって衛星Ｓat1 の移動に平行な方向に個々の
ＣＤＭＡ通信チャンネル（約２５ＭＨｚ）を走査する。
ＣＤＭＡプロトコルおよび横方向アンテナ弁別が相互干
渉に対して十分な保護を保証している場合には、前記組
の３つのサブアンテナ１１ないし１３によって同じ帯域
幅が使用される。
【０１０６】（アンテナ１１ないし１３における）各５
００ＭＨｚ帯は、Ｋａ帯域（２．５ＭＨｚから５００Ｍ
Ｈｚへの周波数変換）において対応するアンテナ（２１
ないし２３）を介して受信された信号から得られる。こ
れらの信号は中間周波数処理器５１ないし５３に送られ
る。
【０１０７】同様な方法が“リターン”リンクに対して
採用されるが、１つの受信アンテナ３および１つの送信
アンテナ４があるのみである。
【０１０８】本発明は、特に図１ないし１０を参照して
上述した実施例に制限されるものでないことを明確にす
べきである。例えば、内蔵アンテナまたは利用者移動端
末アンテナは周波数スキャニングに限定されない。
【０１０９】記載した数値（周波数帯域、帯域幅など）
は単に本発明の一例として記載したものであり、実際に
使用される値は実質的には適正な用途に応じて定められ
るものである。最終的には、多数の送信プロトコルを本
発明に使用することができる（ＣＤＭＡ等）。
【０１１０】
【表２】
【０１１１】
【表３】
【０１１２】
【表４】
【０１１３】
【表５】
【０１１４】
【表６】
【０１１５】
【表７】
【０１１６】
【発明の効果】本発明によれば、必要とする衛星の数を
低減でき、ビットレートに関する高い容量を提供でき、
衛星に搭載される装置および携帯端末の装置の複雑さを
低減することができる。また、衛星間をスイッチングす
る必要はなく、携帯端末のスイッチング手順を最小にで
きる。本発明は、非静止軌道の衛星を介した通信への適
用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１ａおよび図１ｂは、本発明の方法を使用し
て、無線信号を固定地上ステーションと携帯端末との間
で衛星ネットワークを介して送信する状態を示す図であ
る。
【図２】図２ａおよび図２ｂは、２つの連続した衛星間
のスイッチングを示す図である。
【図３】本発明の送信ビームの詳細を示す図である。
【図４】図４ａないし図４ｃは、展開された状態および
折り畳まれた状態における携帯端末アンテナの構成例を
それぞれ示す図である。
【図５】図５ａおよび図５ｂは、利用者移動端末の２つ
の受信モードを示す図である。
【図６】静止衛星送信システムとの干渉の場合における
２つの干渉を示す図である。
【図７】本発明のシステムの衛星ネットワークの一例の
地上適用範囲を示す図である。
【図８】地球上の固定点上で受信した信号の時間を関数
とした周波数の変動を示す図である。
【図９】ビームが仮想ビームである実施例においてユー
ザ間の周波数帯域の割当を示す図である。
【図１０】本発明の衛星構成の一例を示す図である。
【符号の説明】
１，２，３，４ 周波数スキャニングアンテナ １１−１３，２１−２３ 平行アンテナ ７ 局部発振器 ５１−５３ 中間周波数プロセッサ ６０，６１ 進行波管 ８０，８１ 低ノイズ増幅器 ９ ラジオビーコン ＳＴ1 地上端末ステーション Ｔ1 ，Ｔ2 利用者移動端末 Ｓat1 ，Ｓat2 衛星

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 無線信号を衛星ネットワーク（Ｓat1 ，
    Ｓat2 ）を介して少なくとも１つの固定地上ステーショ
    ン（ＳＴ1 ）と利用者端末（Ｔ1 ）との間で伝送する方
    法であって、前記衛星（Ｓat1 ，Ｓat2 ）は円形軌道か
    つ特定の速度で地球（Ｔe ）の周りを回転し、前記軌道
    は赤道に対して傾斜し、地球静止軌道の半径よりも小さ
    い半径を有し、前記衛星（Ｓat1 ，Ｓat2 ）は３倍の地
    球静止軌道を有し、各衛星（Ｓat1 ，Ｓat2 ）は地球
    （Ｔe ）の表面に向けられ、特定の帯域幅の周波数帯域
    に関連している放射パターンを有する少なくとも１つの
    ビームを発生するアンテナ（１−４）の装置を用いるよ
    うにした無線信号伝送方法において、 − 各々が前記特定帯域幅を細分割して成る各々の周波
    数サブ帯域（Ｆ1 −Ｆ20）にそれぞれ関連している特定
    の数の連続したペンシルビーム（ｐ1 −ｐ20）に、前記
    ビームを分割するステップと、 − 前記利用者端末（Ｔ1 ）を照射する第１のペンシル
    ビーム（ｐ3 ）に関連する第１の周波数サブ帯域
    （Ｆ3 ）の瞬時送信周波数を使用して、ネットワークの
    前記衛星（Ｓat1 ）の１つを介して前記地上端末ステー
    ション（ＳＴ1 ）と前記利用者端末（Ｔ1 ）の１つの間
    で少なくとも一方の方向に通信リンク（ｌ1 ）を設定す
    る処理を、後者が当該衛星（Ｓat1 ）によってオーバー
    フローされる時に行うステップと、 − 前記回転を補償しかつ前記衛星（Ｓat1 ）に追従し
    得るように、前記特定の回転速度に比例するレートで隣
    接するペンシルビーム（ｐ2 ）に関連する次の周波数サ
    ブ帯域（Ｆ2 ）に向けて前記瞬時送信周波数を前記通信
    リンク（ｌ1 ）の期間にわたり順次シフトするステップ
    と、を少なくとも有することを特徴とする無線信号伝送
    方法。
  2. 【請求項２】 前記周波数帯域は等しい幅の周波数サブ
    帯域（Ｆ1 −Ｆ20）に分割され、前記ペンシルビーム
    （ｐ1 −ｐ20）の各々は特定の周波数サブ帯域（Ｆ1 −
    Ｆ20）に関連し、これらの周波数サブ帯域（Ｆ1 −
    Ｆ20）のアレンジメントは連続したスペクトルを形成
    し、連続したペンシルビームは特定の方向に展開してい
    る連続した周波数サブ帯域に関連していることを特徴と
    する請求項１に記載の無線信号伝送方法。
  3. 【請求項３】 前記周波数をシフトするステップにおい
    て、該シフトの振幅は、前記瞬時送信周波数がブロッキ
    ングなくペンシルビーム（ｐ3 ，ｐ2 ）間のスイッチン
    グを達成するように前記第１の周波数サブ帯域（Ｆ3 ）
    の最初の周波数から前記隣接するペンシルビーム
    （ｐ2 ）に関連する次の周波数サブ帯域（Ｆ2 ）の最終
    の周波数にジャンプするものであることを特徴とする請
    求項２に記載の無線信号伝送方法。
  4. 【請求項４】 前記ネットワークの２つの連続した衛星
    （Ｓat1 ，Ｓat2 ）の場合、前記ペンシルビーム（ｐ1
    −ｐ20，ｐ’1 −ｐ’20）に関連する前記周波数サブ帯
    域（Ｆ1 −Ｆ20）は反対の方向にあり、周波数（Ｆ1 ）
    の特定のサブ帯域に関連する第１の衛星（Ｓat1 ）の最
    終のペンシルビーム（ｐ20）が前記利用者端末（Ｔ1 ）
    の１つを照射することを停止した場合、後者は次の衛星
    （Ｓat2 ）の第１のペンシルビーム（ｐ’1 ）によって
    照射され、このペンシルビーム（ｐ’1 ）はブロッキン
    グなく衛星（Ｓat1 ，Ｓat2 ）間のスイッチングを達成
    するように周波数（Ｆ1 ）の同じサブ帯域に関連してい
    ることを特徴とする請求項２または３に記載の無線信号
    伝送方法。
  5. 【請求項５】 ２つの連続した衛星（Ｓat1 ，Ｓat2 ）
    の前記最終のペンシルビーム（ｐ20）と前記第１のペン
    シルビーム（ｐ’1 ）との足跡は衛星（Ｓat1 ，Ｓa
    t2 ）間のスイッチングが次々と進むように地球
    （Ｔe ）の表面で完全にまたは部分的にオーバーラップ
    していることを特徴とする請求項４に記載の無線信号伝
    送方法。
  6. 【請求項６】 前記ペンシルビーム（ｐ1 −ｐ20）は断
    面が正確な楕円形状であり、前記ネットワークの衛星
    （Ｓat1 ）の移動の方向に直交する長軸（△l）が前記
    コールの間にわたり前記利用者端末（Ｔ1 ）の１つを照
    射することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１
    項に記載の無線信号伝送方法。
  7. 【請求項７】 各ペンシルビーム（ｐ1 ）は特定の数の
    サブペンシルビーム（ｐ1A，ｐ1B，ｐ1C）に分割されて
    いることを特徴とする請求項６に記載の無線信号伝送方
    法。
  8. 【請求項８】 前記通信リンク（ｌ1 ）は全二重リンク
    であり、“アウト”および“リターン”送信は相互に直
    角に交差した偏光を有することを特徴とする請求項１な
    いし７のいずれか１項に記載の無線信号伝送方法。
  9. 【請求項９】 通信は前記ペンシルビーム（ｐ1 −
    ｐ20）間において可変周波数−分割多重コード−分割多
    重アクセスプロトコルを利用し、これらのペンシルビー
    ム（ｐ1 −ｐ20）内ではコード−分割多重アクセスダイ
    レクトシーケンスを利用していることを特徴とする請求
    項１ないし８のいずれか１項に記載の無線信号伝送方
    法。
  10. 【請求項１０】 前記瞬時通信周波数を有する通信周波
    数帯域で動作する静止衛星システムとの干渉を防止する
    ために、赤道の両側の特定の値の２つの緯度の間の地球
    （Ｔe ）の領域を照射するネットワークの前記衛星から
    のペンシルビームは瞬時中断されることを特徴とする請
    求項１ないし９のいずれか１項に記載の無線信号伝送方
    法。
  11. 【請求項１１】 前記領域は緯度＋９゜および−９゜の
    間にあることを特徴とする請求項１０に記載の無線信号
    伝送方法。
  12. 【請求項１２】 前記請求項１ないし１１の何れか１項
    に記載の方法を施行することによって、無線信号を衛星
    ネットワーク（Ｓat1 ，Ｓat2 ）を介して少なくとも１
    つの固定地上ステーション（ＳＴ1 ）と利用者端末（Ｔ
    1 ）との間で伝送するシステムであって、衛星（Ｓa
    t1 ，Ｓat2 ）のネットワークと少なくとも１つの固定
    地上ステーション（ＳＴ1 ）と利用者端末（Ｔ1 ，
    Ｔ2 ）とをそれぞれ具備しており、前記衛星（Ｓat1 ，
    Ｓat2 ）は円形軌道かつ特定の速度で地球（Ｔe ）の周
    りを回転し、前記軌道は赤道に対して傾斜し、地球静止
    軌道の半径よりも小さい半径を有し、前記衛星（Ｓa
    t1 ，Ｓat2 ）は３倍の地球静止軌道を有し、各衛星
    （Ｓat1 ，Ｓat2 ）は地球（Ｔe ）の表面に向けられ、
    特定の帯域幅の周波数帯域に関連している放射パターン
    を有する少なくとも１つのビームを発生するアンテナ
    （１−４）の装置を用いるようにした無線信号伝送シス
    テムおいて、 − 各々が前記特定帯域幅を細分割して成る各々の周波
    数サブ帯域（Ｆ1 −Ｆ20）にそれぞれ関連している特定
    の数の連続したペンシルビーム（ｐ1 −ｐ20）に、前記
    ビームを分割する手段と、 − 前記利用者端末（Ｔ1 ）を照射する第１のペンシル
    ビーム（ｐ3 ）に関連する第１の周波数サブ帯域
    （Ｆ3 ）の瞬時送信周波数を使用して、ネットワークの
    前記衛星（Ｓat1 ）の１つを介して前記地上端末ステー
    ション（ＳＴ1 ）と前記利用者端末（Ｔ1 ）の１つの間
    で少なくとも一方の方向に通信リンク（ｌ1 ）を設定す
    る処理を、後者が当該衛星（Ｓat1 ）によってオーバー
    フローされる時に行う手段と、 − 前記回転を補償しかつ前記衛星（Ｓat1 ）に追従し
    得るように、前記特定の回転速度に比例するレートで隣
    接するペンシルビーム（ｐ2 ）に関連する次の周波数サ
    ブ帯域（Ｆ2 ）に向けて前記瞬時送信周波数を前記通信
    リンク（ｌ1 ）の期間にわたり順次シフトする手段と、
    を具備することを特徴とする無線信号伝送システム。
  13. 【請求項１３】 前記衛星（Ｓat1 ，Ｓat2 ）および利
    用者端末（Ｔ1 ，Ｔ2 ）は前記通信リンク（ｌ1 ）を提
    供するスキャニングアンテナ（１−４，Ａ11，Ａ12）を
    有することを特徴とする請求項１２に記載の無線信号伝
    送システム。
  14. 【請求項１４】 前記アンテナ（１−４，Ａ11，Ａ12）
    は周波数スキャニングタイプのものである請求項１３に
    記載の無線信号伝送システム。
  15. 【請求項１５】 前記ペンシルビーム（ｐ1 ）の各々は
    特定の数Ｎのサブペンシルビーム（ｐ1A，ｐ1B，ｐ1C）
    に分割され、前記衛星（Ｓat1 ，Ｓat2 ）と前記利用者
    端末（Ｔ1 ，Ｔ2 ）との間の“アウト”および“リター
    ン”通信リンクのために前記衛星（Ｓat1 ，Ｓat2 ）は
    各々第１の組のＮ個の送信アンテナ（１１−１３）およ
    び第２の組の前記特定の数Ｎの受信アンテナ（２１−２
    ３）を有し、各アンテナは前記サブペンシルビーム（ｐ
    1A，ｐ1B，ｐ1C）の１つに関連しており、各衛星（Ｓat
    1 ，Ｓat2 ）は更に前記地上端末ステーション（Ｓ
    Ｔ1）との間の“アウト”および“リターン”通信リン
    ク用の別の送信アンテナ（４）および別の通信アンテナ
    （３）を有し、前記アンテナは周波数スキャニングアン
    テナであることを特徴とする請求項１４に記載の無線信
    号伝送システム。
  16. 【請求項１６】 前記利用者端末（Ｔ1 ，Ｔ2 ）は展開
    可能アンテナ（Ａ11，Ａ12）を具備し、２つの別個の状
    態を取り、第１の状態、すなわち“能動”状態では、前
    記アンテナは展開し、前記通信リンク（ｌ1 ）が形成さ
    れ、第２の状態、すなわち“受動”状態では、前記アン
    テナは折り畳まれ、利用者端末（Ｔ1，Ｔ2 ）はコール
    されるだけであり、前記アンテナ（Ａ11，Ａ12）は周波
    数スキャニングアンテナであることを特徴とする請求項
    １４または１５に記載の無線信号伝送システム。
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