JPS5840377B2 - Ｓｄｍａ／ｔｄｍａ エイセイツウシンホウシキニ オケル ドウキウインドウアクセスホウシキ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はＳＤＭＡ（空間分割多元接続）／ＴＤＭＡ（時
分割多元接続）衛星通信方式に係り、特にこの衛星通信
方式における初期同期確立後の同期ウィンドウアクセス
方式に関するものである。

ＳＤＭＡ／ＴＤＭＡ衛星通信方式は、正しくはＳ ＤＭ
Ａ／ Ｓ Ｓ −ＴＤＭＡ （５ｐａｃｅ Ｄｉｖｉｓ
ｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ／５ｐａｃｅ
ＣｒａｆｔＳｗｉｔｃｈｅｄ−Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉ
ｏｎ ＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）と呼ばれ、ＴＤ
ＭＡ方式を基盤とした大容量の衛星通信方式として注目
され始めている。

この方式は、衛星上のアンテナが従来のグローバルビー
ムアンテナとは異なり、比較的小さな領域を照射するス
ポットビームアンテナを使用するものである。

即ちこのスポットビームアンテナが衛星にいくつか積載
され、各スポットビームは他のビームとの干渉なしに一
つの領域（ゾーン）に対応するものである。

周波数としては各スポットビームに同じものを使用して
マルチプルアクセス（多元接続）を行ない、衛星上には
各スポットビームゾーンに対応シた入出力を持つスイッ
チングマトリクスが積載されており、衛星に内蔵された
基準発振器のクロックで予め決められたタイムシーケン
スにのっとりスポットビームゾーン間で信号を交換接続
する。

各スポットビームゾーン内では従来のＴＤＭＡでアクセ
スするものである。

第１図はＳＤＭＡ／ＴＤＭＡ衛星通信方式（以下単にＳ
ＤＭＡ／ＴＤＭＡ方式と記す）の原理的モデルを示すも
のである。

第１図の場合は３つのスポットビームゾーン＃Ｌ＃２．
＄３があり、各スポットビームゾーンには地上局が３局
づつある例である。

即ち地上局＃１１．＃１２．＃１５はスポットビームゾ
ーン＃１に属し、地上局＃２１ 、＃２２．＃２３及び
＃３Ｌ＃３２．＃３３はそれぞれスポットビームゾーン
＃２ 、 ＃３に属している。

衛星上にはスイッチングマトリクスＳＭが積載されてお
り、各スポットビームゾーン＃１．＃２゜＃３の３つの
ＴＤＭＡ信号を適当な相手スポットビームゾーンに交換
接続する。

第２図ａ、ｂ、ｃは各スポットビームゾーン＃１．＃２
．＃３の間の信号のやりとりを示す１フレームの原理的
なタイムチャートの一例であり、第２図ａはスポットビ
ームゾーン＃１かも衛星のスイッチングマトリクスＳＭ
に入るバースト列を示す。

第２図ａにおいてＳＢは同期バーストであり、これはス
ポットビームゾーン＃１から出て再びスポットビームゾ
ーン＃１に戻る。

’ＤＢはデータバーストを示し、地上局−＃ＩＬ＃１２
゜＃１３の信号はそれぞれ順番に時分割でスポットビー
ムゾーン＃３．−＃１．＄２に送られることを示す。

第２図すは衛星のスイッチングマトリクスＳＭのスイッ
チングのタイムシーケンス（以下単にスイッチングシー
ケンスと記す）を示し、同図において、ＳＷは同期ウィ
ンドウ（窓）であり、各スポットビームゾーンのフレー
ム同期信号をそれぞれ同一スポットビームゾーンに返送
するために割り当てられた時間帯である。

ＤＷはデータウィンドウを示し、各スポットビームゾー
ン間のデータ信号を所定のタイムシーケンスで交換接続
するために割り当てられた時間帯である。

第２図Ｃは衛星のスイッチングマトリクスＳＭから出て
スポットビームゾーン＃１へ向５バースト列を示すもの
である。

ＳＤＭＡ／ＴＤＭＡ方式の特徴は衛星でのスイッチング
シーケンスに同期するようにフレーム同期を確立するこ
とである。

この同期はスポットビームゾーン間のフレーム同期と、
各スポットビームゾーン内での地上局間のフレーム同期
とであり、後者は普通のＴＤＭＡ方式におけるフレーム
同期の考え方と同様であるが、前者は各スポットビーム
ゾーン内の全地上局が衛星上の同期ウィンドウＳＷに向
けて同期パース）ＳＢを送信し、該同期パース）ＳＢが
衛星上で正しい位相関係になるように制御することによ
り、スポットビームゾーン間のフレーム同期を確立する
。

各スポットビームゾーン内の全地上局が同期パース）Ｓ
Ｂを送信しなげればならないのは、次の理由による。

即ちＳＤＭＡ／ＴＤＭＡ方式においては衛星上で作られ
る同期ウィンドウＳＷだげが折り返し用の時間帯として
保証されており、同期ウィンドウＳＷ以外の時間帯であ
るデータウィンドウＤＷは折り返し用の時間帯としては
必ずしも保証されず（但し第２図においては折り返し用
の時間帯が設けられた形で示しである）従って各スポッ
トビームゾーン内の各地上局は折り返し用の時間帯であ
る同期ウィンドウＳＷに向けて同期パース）ＳＢを送信
しないとフレーム同期がとれないからである。

尚、第２図に示すように、折り返し用のデータウィンド
ウが設けられている場合には、初期同期確立（イニシャ
ル・アクジション）時に誤って自局用データウィンドウ
に同期バースト信号をアクセスすることが考えられるが
、通常の同期ウィンドウは、データウィンドウに比較し
て十分狭い時間帯に設定されており、これにより誤った
制御を防止することができる。

例えば、上記イニシャル・アクジション時の同期バース
トの（時間軸上の）移動をある程度広い幅で設定した場
合、同期ウィンドウは、連続した同期バーストの移動に
より自局に信号が折り返されなくなるが、データウィン
ドウでは、連続した移動によっても自局に信号が折り返
されなくなることがないため、両者を識別できる。

第３図は第２図における同期パース）ＳＢの一例と同期
確立のようすを示すものであり、ＰＮ−ＰＳＫ（Ｐｓｅ
ｕｄｏ Ｎｏ１ｓｅ−Ｐｈａｓｅ ＳｈｉｆｔＫｅｙ
ｉｎｇの略称）同期信号と呼ばれる。

同図においてＰＷは搬送波再生及びビットタイミング再
生のためのプリアンプルソード、ＳＩＣは局識別信号、
ＭＢはメトリックビッツ（計測されるビッツという意味
）をそれぞれ示す。

この同期バースト（信号）ＳＢを用いた場合の同期ウィ
ンドウＳＷとの同期確立の判定は次のよ５に行なう。

即ち、自局同期パース）ＳＢの２にビットからなるメト
リソゲビッツＭＢは、前述の初期同期確立により予め衛
星上の同期ウィンドウＳＷの立ち上り付近にオーバーラ
ツプするように送信タイミングが制御されており、正し
く地上局に受信される最初のメトリックビットから初め
て誤って受信されるメトリックビットまでのビット数と
全体のメトリックビッツＭＢのビット数の半数にとの差
を定常同期確立時の位相誤差として測定する。

また、第３図に示されるように同期・ウィンドウＳＷの
立ち上り、及び立ち下がり近傍にスイッチングの「だれ
」が存在し、他局の送出した同期バースト信号が洩れて
、自局送出に係るバースト信号と混在して受信されるこ
ととなる。

そのため、ここではある程度正確な位相誤差を判定する
ため多数回測定を行い、それらの結果により同期バース
トの送信タイミングを制御するようにしている。

即ち、自局同期バーストを４回以上受信して位相誤差測
定をｉ回行い、各ビット毎のｉ回の測定のうちｊ回以上
正しい値であると判定された場合に正しく受信されたと
判定する。

ここでｊは誤った判定を下す確率が最小となるように選
ばれるべきスレッショルド値でアル。

このようにして多数回の測定により判定された位相誤差
がＯの時が完全に同期が確立している状態であり、従っ
て第３図は完全に同期が確立している状態を示す。

又、判定された位相誤差がＯでない場合には、同期パー
ス）ＳＢが同期ウィンドウＳＷに対する正しい位相状態
から位相誤差を有することになるから、この判定値に基
すき同期パース）ＳＢの送信位相の制御（修正）を行な
う必要がある。

上記のようにＳＤＭＡ／ＴＤＭＡ方式においては各スポ
ットビームゾーン内の同期パース）ＳＢの送信位相制御
を行なうために衛星上で発生するスイッチングシーケン
スの同期ウィンドウＳＷと称する折り返し用の時間帯を
利用する。

即ち各スポットビームゾーンにおける全地上局が衛星上
の同期ウィンドウＳＷと正しく同期することにより各ス
ポットビームゾーン間の正常な通信が可能となる。

本発明はこのよ５なＳＤＭＡ／ＴＤＭＡ方式における各
スポットビームゾーン内の同期バーストｓＢを前記同期
ウィンドウＳＷに同期させるためのアクセス方法に関す
るものである。

各スポットビームゾーン内の全地上局の同期パース）Ｓ
Ｂを同期ウィンドウＳＷヘアクセスする方法として番マ
周波数分割モード、即ち同一スポットビームゾーン内の
各地上局はそれぞれ別の周波数の同期パース）ＳＢを用
いて同時に毎フレーム同期ウィンドウＳＷにアクセスす
る方法、時分割モード、即ち同一スポットビームゾーン
内゛の各地上局は同一周波数の同期パース）ＳＢを用い
て時分割で数フレーム毎に同期ウィンドウＳＷにアクセ
スする方法の２通り考えられる。

周波数分割モードを使用する場合は、一定時間の間に前
述の位相誤差測定が多数回行なえるオリ点があるが、反
面帯られる搬送波対雑音比（以下Ｃ／Ｎと略す）が劣化
するという欠点がある。

又時分割モードを使用する場合は、得られるＣ／Ｎは高
いが、反面数フレームに１回しか自局同期パース）ＳＢ
が受信されないので位相誤差測定の回数を多くできない
という欠点がある。

得られるＣ／Ｎ、位相誤差測定回数等は同期精度に大き
く影響するものであり、ＳＤＭＡ／ＴＤＭＡ方式におい
ては最適な同期ウィンドウアクセス方式が要求される。

本発明は上記要求に答えるＳＤＭＡ／ＴＤＭＡ方式にお
ける同期ウィンドウアクセス方式を提供することを目的
としている。

そしてこの発明の目的は本発明によれば、ＳＤＭＡ／Ｔ
ＤＭＡ衛星通信方式における各スポットビームゾーン内
の全地上局の同期バーストを衛星上の同期ウィンドウに
アクセスする方法において、前記ＰＳＫ信号から成る同
期バースト信号をｎ個の周波数信号に分割し、且つ基準
となる地上局から送信された同期バースト信号を受信し
、これを基準としてｍ個に分割された送信タイミングの
うち自局に割り当てられたものを選択し、Ｎ個の地上局
総てから同期バースト信号を送出することにより、時分
割数ｍの時分割及び分割周波数ｎの周波数分割なＮ２ｍ
・ｎの関係になるように併用し、また前記同期バースト
信号の一部を構成する計測用のビッツの略中心と前記同
期ウィンドウの立ち下がりとの位相差を多数回測定し、
該位相誤差に従い前記同期バーストを同期ウィンドウに
アクセスすることを特徴とするＳＤＭＡ／ＴＤＭＡ衛星
通信方式における同期ウィンドウアクセス方式を提供す
ることによって達成される。

以下、本発明実施例を図面に従って詳述する。

第４図はあるスポットビームゾーン内の地上局数を２０
とした場合、各地上局の同期バーストＳＢを衛星上の同
期ウィンドウＳＷにアクセスする方法を示すものである
。

即ち第４図において、各地上局の同期バーストＳＢを１
〜２０の番号で区別して、ｌ〜５の同期パースＳＢは周
波数ＦＦ□、６〜１０は周波数ＦＦ２．１１〜１５は周
波数ＦＦ３．１６〜２ｏは周波数ＦＦ、にそれぞれ分割
して衛星上の同期ウィンドウＳＷにアクセスする。

更に各周波数における５つの同期バーストＳＢは送信時
刻をＴＴ１〜ＴＴ、即ちｌマルチフレームである５フレ
ームのうち各フレームの同期バースト送信タイミングに
それぞれ分割して衛星上の同期ウィンドウＳＷにアクセ
スする。

このように周波数分割及び時分割を併用したモードで同
期ウィンドウＳＷにアクセスすることにより、前述の得
られるＣ／Ｎ及び位相誤差測定回数も適度な値となり、
その結果良好な同期精度が得られる。

即ち、あるスポットビームゾーン内の地上局数が２０の
場合に周波数分割モードのみの場合は、全地上局同期バ
ーストが同期ウィンドウＳＷにアクセスするためには周
波数が２０要することになるが、第４図の方法によると
、周波数ＦＦ１〜ＦＦ４の４つのみであり、得られるＣ
／Ｎが劣化しない。

又、時分割モードのみの場合には２０の全地上局同期パ
ース）ＳＢか−通り同期ウィンドウＳＷにアクセスする
ためには２０フレームの時間を要することとなり、従っ
て自局同期パース）ＳＢは２０フレームの時間に１回し
か同期ウィンドウＳＷにアクセスすることができないが
、第４図の方法によると５フレームに１回向期ウィンド
ウＳＷにアクセスすることができる。

尚、第４図の場合、スポットビームゾーン内の全地上局
を２０局したが、本発明に於ては、効率的なアクセスを
可能とするために、全地上局の数がＮ局の場合には、時
分割数をｍ、周波数分割数をｎとして、Ｎ２ｍ−ｎを満
たすように選び、第４図の場合は、ここでｍ＝５、ｎ＝
４に該当する。

第５図は本発明の同期ウィンドウアクセス方式を適用し
た場合の地上局同期装置の構成を示すブロック図である
。

第５図において、基準クロック発生器２１で発生する基
準クロックは分周期２２により分周されてフレームタイ
ミングが作られる。

該フレームタイミングを基に同期バースト発生器２３で
同期パース）ＳＢが作られ、変調器２４、周波数変換器
２５を介して衛星２６に向けて送信される。

尚ＲＦは局発周波数であり、送信周波数を自局に割り当
てられた所定の周波数ＦＦｉに周波数変換するためのも
のである。

衛星２６を介して再び同一地上局に受信された同期パー
ス）ＳＢは周波数変換器２１、復調器２８を介して局識
別回路２９に入力する。

ここで該局識別回路２９には周波数ＦＦｉの同期パース
）ＳＢは他局のものも含めて入力することになる。

該局識別回路２９は自局の同期パース）ＳＨのみ識別し
て位相誤差測定回路３０に送出する。

（局識別は第３図における同期パース）ＳＢの局識別信
号ＳＩＣにより行なわれる）該位相誤差回路３０により
衛星２６上のスイッチングシーケンスの同期ウィンドウ
ＳＷと自局の同期バーストＳＢとの位相誤差が測定され
る。

この測定値に基き、位相制御回路３１は位相制御信号３
２を発し、前記分局器２２の分周比を制御することによ
り同期パース）ＳＨの送信位相制御が行なわれる。

周波数変換器３３、復調器３４、局識別回路３５は他地
上局のうちの基準局同期パース）ＳＢを識別するための
ものである。

即ち例えば第４図にオける番号１の同期パース）ＳＢを
基準局の同期パース）ＳＢとすれば周波数ＦＦ□の同期
パース）ＳＢ（１〜５）を復調し、そＱ５ち同期パース
）ＳＢ（１）を選択識別する回路である。

局識別回路３５で識別された基準局同期パース）Ｓ１３
（１）は前記分周期２２に送られ、該分周期２２内のゲ
ート（図示されていない）の開くタイミングを制御する
。

即ち１マルチフレームのうちの所定の自局同期バースト
送信タイミングのみゲートを開くようにする。

即ち、例えば第４図における番号１５の同期パース）Ｓ
Ｂ（１５）が自局用のもの、同期パース）ＳＢ （１）
が基準局のものとした場合、前記ゲートを開くタイミン
グは該基準局同期バースト５Ｂ（１）を受信したタイミ
ングから４フレームの時間後となる。

以上説明したように本発明によれば、時分割及び周波数
分割を併用したモードにより同期ウィンドウＳＷにアク
セスするものであるので、得られるＣ／Ｎ、位相誤差測
定回数が適度な値となり、ＳＤＭＡ／ＴＤＭＡ方式にお
ける最適な同期ウィンドウアクセス方式を提供しうる。

図面の簡単な説明Ｉ 第１図乃至第３図はＳＤＭＡ／ＴＤＭＡ衛星通信方式を
説明するための図、第４図はあるスポットビームゾーン
内の地上局数を２０とした場合の本発明による同期ウィ
ンドウアクセス方式を示す図、第５図は本発明を実施す
るための地上局同期装置の構成ブロック図、図面におい
て＃１ 、＃２゜＃３はスポットビームゾーン、ＳＢは
同期バースト、ＳＷは同期ウィンドウ、２１は基準クロ
ック発生器、２２は分周器、２３は同期バースト発生器
、２４は変調器、２５．２７．３３は周波数変換器、２
６は衛星、２８．３４は復調器、２９゜３５は局識別回
路、３０は位相誤差測定回路、３１は位相制御回路、３
２は位相制御信号をそれぞれ示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｉ ＳＤＭＡ／ＴＤＭＡ衛星通信方式における各スポ
   ットビームゾーン内の全地上局の同期バーストを衛星上
   の同期ウィンドウにアクセスする方法において、前記Ｐ
   ＳＫ信号から成る同期バースト信号をｎ個の周波数信号
   に分割し、且つ基準となる地上局から送信された同期バ
   ースト信号を受信し、これを基準としてｍ個に分割され
   た送信タイミングのうち自局に割り当てられたものを選
   択し、Ｎ個の地上局総てから同期バースト信号を送出す
   ることにより、時分割数ｍの時分割及び分割周波数ｎの
   周波数分割なＮ≦ｍ”ｎの関係になるよ５に併用し、ま
   た前記同期バースト信号の一部を構成する計測用のビッ
   ツの略中心と前記同期ウィンドウの立ち下がりとの位相
   差を多数回測定し、該位相誤差に従い前記同期バースト
   を同期ウィンドウにアクセスすることを特徴とするＳＤ
   ＭＡ／ＴＤＭＡ衛星通信方式における同期ウィンドウア
   クセス方式。