JPS5888938A - 衛星パケツト通信方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はｐ静止衛星を介して２間欠的に発生するデータ
を関係地球局間で交換する衛星パケット通信方式に関す
るものである。特に２本発明は。

伝送効率を高めるため、予約方式を並用したスロット付
アロハ型ノｅケット通信を、衛星を介して実現しようと
する場合に１問題となる「同期」の問題を解決すること
を目的としたものである。

大型コンピュータと多数の端末とを結んで構成される様
なコンピュータ通信網で２発生するデータは、非常に間
欠的である。地上の広範囲に散在するこれらの端末と、
１台又は数台の大型コンピュータとを、結びつける方法
として、静止衛星を用いることが考えられる。

しかし、この種の間欠的なデータの伝送には。

通常の電話信号の伝送に用いられる様なグリアサイン（
伝送路を特定局間に固定的に割当てる）方式はもち論、
デマンド・アサイン（呼の要求に応じて回線を割当てる
）方式を用いたとしても、伝送路を効率的に使用してい
るとは云えない。というのは、デマンド・アサイン方式
によ多回線を保留する最少の時間に較べても、上記通信
網で取扱われる１回のデータ量は少ないからである。

地上に於いて、この様なデータを多数の局が効果的に取
扱う方法として、無線・ぐケラト通信と呼ばれる方式が
ある。これは代表的なアロ７・方式に始マシ、スロット
付アロノ・、予約方式等色々検討されているが、詳細説
明はその方面の解説書を参照されたい。（例えば電子通
信学会編の「パケット交換技術とその応用」第６章など
。）衛星を利用した無線パケット通信（以下衛星・母ケ
ット通信と呼ぶ）は、伝播時間が大きいこと。

衛星の動きによシ局間の伝播時間が変化すること。

等のために、地上の無線ノＪ？ケット通信には無い問題
がある。その１つが「同期」である。

スロット付アロノ・方式はアロ７・方式よシ２倍程大き
な伝送効率を持つが、それはスロットが明確に定義され
ているからである。しかし、衛星パケット通信の様に局
間の伝播時間に不確定性がある時は、先ず同期をとるこ
とにより、このスロットを明確に把握しない限シ、送信
を開始することが出来ない。

最近、衛星パケット通信に対し関心が高く、多くの研究
論文が発表されている。しかし、それ等の、あるいは、
全局がデータの有無に拘らず常に何等かの信号を送受す
ることであらかじめ同期が確立していることを前提とし
ているものが多い。

本発明は、衛星回線の有効利用のため、多数の地球局は
、必要があった時に始めて電波を出すことを想定してい
る。本発明は、やけシスロット付アロハ方式に分類され
るべきものであるが、伝送の効率をあげるために、デー
タを伝送する前に予約申請をし、タイムスロットの割当
を受けた後。

そのタイムスロットを用いてデータを伝送するものであ
る。従って、データを送るノ母ケット（これを情報・ぐ
ケラトと呼ぶことにする）の衝突は起らないので伝送効
率は最高に大きく出来る。この様な方式での問題は次の
２つである。

１）衛星上で定義されたタイムスロットにアクセスすべ
き送信タイミングを如何にして知るか（すなわち前述の
同期の問題）、および。

２）予約申請の方法。

である。

従来の発表では、予約申請も一種の短い・にケラトを用
いる案が多いが、これでは先ず予約申請・母良い場合に
は、上述の同期が多少不正確でも、タイムスロットの幅
に十分余裕を取れば衛星・千ケット通信は成シ立ち得る
。しかしながら、地球局の経済性、衛星回線の利用効率
を改善するために社前述の「同期」を正確にとることが
不可欠である。

ある。

次に１本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

本発明の通信方式は、１つ又は少数の大型コンピュータ
を有する大局と多数の端末を有する小局とから成る様な
モ４デルを想定している。もち論。

小局に小型コンピュータや、インテリジエンシイの大き
な端末があっても良い。また、必らずしもコンピュータ
通信網に限定する必要はない。

どのようなモデルに於いて１つの制御局を考える。制御
局は、大局の１つが兼用されても良いし。

制御のみを行なう局であっても良い。

制御局は、衛星上でのタイムスロットを定義し。

小局場合によっては大局からのタイムスロットの予約申
請を受は付け、衛星回線の予約状況を調べ。

空いているタイムスロットを順次予約された期間割当て
る役目を持つ。

この様なモデルを幾つかの具体例で説明する。

第１図及び第２図にそれぞれ１本発明を適用する衛星ノ
＜？ケラト通信方式に於けるフレームＦの構成例を示す
。

第１図の例は、第１図（４）に示したよう″に、すべて
の局が同一の搬送波周波数と同一の変調方式を用いて通
信する場合である。この例の場合、制御局は、フレーム
Ｆの同期信号とタイムスロット割当等の制御信号とを含
んだ制御バーストｉ、ｉ’。

・・・（第１図（Ｂ）参照）を周期的に送信し、フレー
ムＦを定義すると同時に、タイムスロットのタイミング
の基準を与える。大局は、比較的大きなトラフィックを
常時持つと考え、ｆリアサインあるいはデマンド・アサ
インによシ、フレームＦ上ニ常時データバースト２．２
’、・・・（第１図ω）参照）を送出するものと想定す
る。第１図（Ｂ）における残シの領域３は、一点鎖線で
示したごとく、多数のタイムスロットに分割され、予約
に応じて小局からのデータ通信に、また大局のトラフィ
ックのオーバーフローの救済に用いられる。この場合、
制御バーストと大局のデータバーストとの関係は、従来
のＴＤＭＡ（時分割多元接続）方式の考えと同じであり
、従って９本発明の対象は、タイムスロットの領域３と
小局との関係にある。（大局は既にデータバーストを送
信しているので同期は確立している。） 第２図の例は、制御局を兼ねる１つの大局と多数の小局
とから成る場合である。小局は主として大局とのみ通信
し、小局間の通信は大局を中継して行なうと仮定すれば
、第２図（４）の様に２つの周波数ａ、ｌ）を用いて、
数の多い小局の経済化を図ることが出来る。すなわち、
大局（制御局）は。

大型アンテナを設備し、第２図（４）における周波数ａ
を有する。そして、大局（制御局）は、第２図（Ｂ）に
示したａの如く、制御ｉ号１１（あるいは１１′）を付
加した連続的なデータ２１を全小局向に放送する。一方
、小局のアンテナ径は可能な限シ縮少される。このよう
にしても、大局が大口径アンテナを用いて送信してくれ
るので、小局は正常に受信することが出来、一方、小口
径アンテナから送信された小局のデータは、大局が大口
径アンテナを用いてピックアップしてぐれるので、これ
又正常の受信が可能となる。小局よシの周波数すによる
伝送は、第２図０）のｂに一点鎖線で示したごとく多数
に分割された。タイムスロットの領域３１のどれかを、
予約することで行なわれる。

ここで１本発明の対象となるのは５周波数すに関する部
分である。周波数ａの方は、場合によっては全く別の変
調方式が用いられたとしてもさしつかえない。

従って以後、上述の様なタイムスロットを予約によシ利
用する局を「データ伝送局」とし、予約申請信号を受は
付け、制御信号を送る局を「制御局」と呼ぶことにする
。

本発明の第１の特徴は、予約申請信号が周期的符号系列
（一般にはＰＮ符号：　Ｐｓｅｕｄｏ　Ｎｏ１ｓｅ符号
）にょシスにクトラム拡散され、送信されることである
。即ち、予約申請信号の１ビツトに対して前記周期的符
号系列の１周期または複数周期を対応させる形で拡散す
る。ス被りトラム拡散方式は復調時にプロセス利得が期
待出来るから、情報パケットの送信電力よシ低い電力で
予約申請信号を送信することが出来る。例えば、１００
０倍に拡散すれば３０　ｄＢの利得が得られるので、受
信復調時のＳ／Ｎを１０　ｄＢとすれば、情報・ぐケラ
トの送信電力より　２０　ｄＢ低い電力で予約申請信号
を送信することが出来る。しかも２通信中の情報パケッ
トに殆んど干渉を与えずにすみ、且つ、任意のタイミン
グで送信出来るから、予約申請信号に関する限、シ、同
期の問題がない。

本発明の第２の特徴は、制御局はタイムスロットを割当
てる際に、先にデータ伝送局が送信した信号のタイミン
グ、すなわち予約申請信号の送信タイミング、を衛星上
のフレーム・・タイミングと比較して測定し、そこを原
点として送信すべき情報パケットの送信タイミングを指
定出来ることである。この結果、タイムスロットの割当
と同期の問題を同時に処理することが可能である。デー
タ伝送局は、制御局の指示にすべて従うだけで良いので
同期に関して特別な機能（例えばＴＤＭＡ装置に於ける
送信バースト同期装置など）を必要とせず、簡単化出来
る。この場合、情報・ぐケラトを送信している期間（数
フレームにわたって送信することがある。）の同期は、
データ伝送局内のクロツクの安定度によって主として維
持されるので。

このクロックの不安定性や、衛星の動きによシタイミン
グ誤差が生じて来る。しかしながら２本来間欠的なデー
タの伝送を対象としているので、１回の予約申請によシ
、情報パケットを送信している期間は、一般に短く１問
題にならない。

尚、上記目的のため予約申請信号を拡散する周期的符号
系列（一般にはＰＮ符号）の周期とフレーム周期とは同
一か、整数比の関係があることが好ましい。

本発明の第３の特徴は、予約申請信号を拡散する周期的
符号系列のチップ周波数（チ、ゾ／秒）を、情報・ぐケ
ラトの変調周波数（シンプル７秒〕と同−又はその整数
分の１に選ぶことである。ここで、チップとはＰＮ符号
等の周期的符号系列のビットを示すものである。この結
果、データ伝送局に於いては情報・ぐケラトを送信する
と同一の装置ｉ（変調器等）を用いて予約申請信号を送
ることが出来る。従って当然、同一の搬送周波数を使用
することになる。

情報・臂ケットの変調周波数（シンボル７秒）と同一ま
たはその整数分の１のチップ周波数で予約申請信号で変
調された（拡散を逆の面から見て）符号系列を送信する
と云うことは、制御局でシンぜルの精度でデータ伝送局
の送信タイミングの測定が出来ることになシ、前述の第
２の特徴の実現を助けることになる。

本発明の第４の特徴は、予約申請信号の拡散に全データ
０局が同一の周期的符号系列２例えば最大周期ＰＮ符号
、を用いることが出来ることである。周期ｎチップの最
大周期ＰＮ符号は自己相関性が強＜　、　（ｎ）となる
のに対し１チツプでもずれた同−ＰＮ符号との相互相関
は（−１）と小さいことが特徴である。従って、制御局
に設けられるこのＰＮ符号に対するスペクトル拡散信号
復調器が１つの予約申請信号を受信している時には。

偶然にＰＮ符号の位相が重ならぬ限シ、他の予約申請信
号は無視してしまうので最初の予約申請信号の受信に優
先権が与えられる。逆に云えば制御局は唯１つのＰＮ符
号に対する受信復調器を置けば良く、データ伝送局、制
御局とも、装置は簡単になる。同−ＰＮ符号を用いた複
数の局がほぼ同時に予約申請信号を送信した場合、これ
らをすべて個々に受信することは可能であるが、これは
「周波数拡散信号受信方式」として同一発明者により別
途出願中であるのでここでは省略する。

もち論、これら第１〜第４の特徴の全てを同時に満たす
必要゛はないが、特に第１及び第３の特徴説明する。

第〆図に於いて、高安定発振器１００は、制御局にあシ
、この通信系の基準タイミングを与えん送信タイミング
回路１１０は、前記基準タイミングを基に、伝送路に於
けるフレームタイミングを作る。送信装置１２０は送信
タイミング回路１１０の制御によシ、送信すべきデータ
４０を多重化し変調し、マイクロ波帯の信号に変換し、
アンテナ１３０によシアッゾリンク信号５０として衛星
３００に向けて送信する。

衛星３００によシ中継された制御う信号はダウンリンク
信号６０となシ、データ伝送局のアンテナ２３０によシ
受信され、受信装置２４０に導かれる。受信装置２４０
は、受信信号を復調し、必要な信号７０を分離して端末
に供給すると同時にｔ制御信号中に含まれるタイミング
情報を抽出する。

このタイミング情報は、受信タイミング回路２５０を駆
動し、前述受信信）の分離を助ける。

データ伝送局は、常時受信可能な状態にあ〕。

制御局からのデータ（他局からのデータを含む）は随時
受信出来る。データ伝送局に接続された端末の送信側が
活性化されて、データの送信が必要となった時、データ
伝送局は先ず送信制御回路２６０によシ遅延制御回路２
７０に適当な遅延量＠　Ｉ）　＃を与え、受信タイミン
グ回路２５０のタイミングから＠Ｄ”だけ遅れたタイミ
ングで送信タイミング回路２１０を活性化する。更に送
信制御回路２６０は、送信装置２２０を制御し、出力電
力を例えば２０　ｄＢ減少させる。同時に送信装置２２
０によシ、送信タイミング回路２１０の発生するりイミ
ングと同期した形でスペクトラム拡散された予約申請信
号がアンテナ２３０を通してアップリンク信号５５とし
て送信される。この信号は、衛星３００によシ中継され
、ダウンリンク信号６５となって制御局のアンテナ１３
０によシ受信される。制御局の受信装置１４０は、ダウ
ンリンク信号６５を受信する以前に、自局が送信した信
号に係るダウンリンク信号６０を受信し、モニターする
と同時に受信タイミング回路ｉ５０を同期させている。

予約申請信号に対する復調器も受信装置１４０に含まれ
ている。予約申請信号の復調信号７５は受信装置１４０
よシ出力され、制御装置１８０に供給される。

さて、予約申請信号の復調器のタイミングは。

拡散に用いられたＰＮ符号の１チツプの精度、すなわち
情報・ぞフットの変調信号の１シンがルの精度、で抽出
されて、タイミング比較回路１７０に導かれ、受信タイ
ミング回路１５０の出力と比較され、衛星上のフレーム
タイミングとの偏差が検出される。この偏差は、制御回
路１８０に加えられ、制御回路１８０が探し出した空き
タイムスロットの位置ｔを示すタイミング情報を位置ｔ
′を示すタイミング情報に変形する。変形されたタイミ
ング情報４５は送信装置１２０によシ相手局のアドレス
を付され制御信号として送信される。

この制御信号は再びデータ伝送局で受信され。

アドレスがチェックされ自局向であることが確認される
と、送信制御回路２６０に供給され、前述σ’ｔＩを示
すタイミング情報が抽出される。送信制御回路２６０は
、このｔ′の情報に基づき、遅延制御回路２７０に与え
られていた遅延量りをＤ′に変更する。この結果、送信
タイミング回路２１０のタイミング位相も自動的に変更
される。これによシ、送信タイミング回路２１０の制御
で送信された情報パケットが、制御回路１８０が探し出
した本来の空きタイムスロット位置ｔに入る様になる。

端末から送信すべきデータ４５は、送信装置機器に供給
される。

タイムスロットの予約には幾つもの方法が考えられる。

例えば、送信すべきデータの量に無関係に１回にｍフレ
ーム分子約し、未だ不足なら予約を更新する方法や、送
信すべきデータ量を測り。

必要な分だけ予約する方法などがある。又、１フレーム
に１つだけのタイムスロットの割当を受ける方法や、１
フレーム内に複数個の割当てを受ける方法など種々あシ
、これらの組合せも又無数に有る。しかし、これらは本
発明とは直接関係がないので、これ以上の議論は省略す
る。

以上詳述した様に本発明は、予約方式を並用したスロッ
ト付アロハ衛星・ぐケラト通信方式に於いて問題となる
同期の問題を解決でき、しかも通信網で多数を占めるデ
ータ伝送局の規模をむしろ縮少することが出来、経済的
な通信網を構築する上で絶大な効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれ本発明に於ける衛星パケッ
ト通信方式のフレーム構成を説明するための図で５両図
において、（４）はフレームの周波数特性、（Ｂ）はフ
レーム構成を示す。第２図は本発廚°−。 による同期制御手順を説明するためのブロック図である
。 １００・・・高安定発振器、１１０・・・送信タイミン
グ回路、１２０・・・送信装置、１３０・・・制御局ア
ンテナ、１４０・・・受信装置、１５０・・・受信タイ
ミング回路、１７０・・・タイミング比較回路、１８０
・・・制御装置、２１０・・・送信タイミング回路、２
２０・・・送信装置、２３０・・・データ伝送局アンテ
ナ。 ２４０・・・受信装置、２５０・・・受信タイミング回
路。 ２６０・・・送信制御回路、２７０・・・遅延制御回路
。 ３００・・・衛星。 手続補正書（自発） 昭和４２年を月２２日 特許庁長官　島　１）春樹　殿 １、事件の表示 昭和５６年特許願第１８５４５２号 ２、発明の名称 衛星パケット通信方式 ５、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所　東京都港区芝五丁目３３番１号 名称　（４２３）日本電気株式会社 代表者　関　本　忠　弘 ４、代理人　〒１０５ 住　所　東京都港区西新橋１丁目４番１０号コ ５、補正の対象 ６、補正の内容 （１）　１．　　明細書第６ページ第１１行の「良い。 」のあとに以下の文を挿入する。 「もち論、実際の通信系においては、現用の制御局が障
害を発生した場合に備えて、予備の制御局を設けておく
ことが必要であろう。」２、　明細書第６ページ第１３
行の「小局場合によっては」ヲ「小局、場合によっては
」と補正する。 ６、　明細書第１６ページ第５行の「受信方式」を「受
信装置」と補正する。 ４、　明細書第１６ページ第８〜９行の「第３の特徴と
が」ヲ「第６の特徴が」と補正する。 （２）明細書第１７ページ第２０行から第１８ページ第
１行の［（Ａ）はフレームの周波数特性、ｌ：ｒ（〜は
変調された信号の周波数スペクトラム特性、Ｊと補正す
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、　各地球局間での通信を衛星を介して行なう衛星通
   信方式において、前記地球局として１つの制御局と複数
   のデータ伝送局とを有し、前記データ伝送局の各々が、
   前記制御局に予約申請信号を送ることによって該制御局
   からタイムスロットの指定を受け、且つ該指定されたタ
   イムスロットを用いて他局に伝送すべきデータを情報・
   ぐケラトとして送信するようにした衛星・千ケット通信
   方式であって、前記予約申請信号が、前記情報７４ケツ
   トの変調周波数に等しい、または該変調周波数の整数分
   の１に等しいチップ周波数を持つ特定の周期的符号系列
   により拡散され、且つ前記予約申請信号の１ビツトが前
   記周期的符号系列の１周期または複数周期に等しく、前
   記拡散された予約申請信号が前記情報ノ９ケットの搬送
   波と同一の周波数の搬送波を変調することによシ送信さ
   れ、且つ該予約申請信号の送信電力が前記情報・ぐケラ
   トの伝送に重大な干渉を与えぬ程度に低いことを特徴と
   する衛星・ぐケラト通信方式。