JPS60236526A - 搬送波ホッピング機能を有するｔｄｍａ衛星通信システムの基準局交代方式 - 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】 （発明の技術分野） −この発明は、複数の搬送波を用いる大型のネットワー
クへの拡張を考慮した時分割多元接続（Ｔｉｍｅ　Ｄｉ
ｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ　：以
下ＴＤＭＡという）衛星通信システムの基準局交代方式
に関するものである。

（技術の背景） ＴＤＭＡ衛星通信システムは複数の地球局が同一の周波
数の搬送波を使用し、衛星中継器（トランスポンダ）の
対応する周波数帯域を時分割的に共同利用することによ
り相互に通信するシステムである。

第１図はこの様ｆｉＴＤＭＡシステムの説明図である。

このシステムにはＡ、Ｂ、Ｃおよび・Ｄの４つの地球局
が参加していると仮定している。

それぞれの局は、送信すべきトラヒックデータを１．２
．３および４で示した様に時間的に圧縮されたパース）
　（Ｂｕｒｓｔ　）の形状で送信し、ＴＤＭＡフレーム
と呼ばれる１つのフレーム構成を作り、これを周期的に
繰り返す。これらのバーストはトランスポンダ上で相互
に重なり合わぬ様に制御されねｄならない。このため各
バーストには１０．２０、′３０および４０で示された
同期信号を含み、各バーストの位置を識別するために用
いられ、また各バーストに含まれるデータの始点を示す
ためにも用いられる。

これらの同期信号の１つ、例えば１０は、他のバースト
の同期信号とは異なるものとして識別され、フレーム同
期信号として用いられる。

フレーム同期信号を含むバーストを送信している局、す
なわちＡ局、紘基準局と呼ばれる。

各局から送信されたバーストはトランスポンダーを経由
して各局で受信される。各局は先ず受信されたフレーム
同期信号を用いてフレーム同期を確立する。すなわち、
ＴＤＭＡフレー”ム内の各バーストを受信するための時
間基準を確立する。更に自局が送信したバーストを受信
し、その同期信号を検出し、これを上述、受信のための
時間基準上で、前もって定められた位置と比較して、差
異を測定し、この結果を用いて自局のパース、トの送信
夕”イミノジを修正し、ＴＤＭＡフレニム内で自局のバ
ーストを前もって定められた位置に保持するバースト同
期を行なう。

この様なＴＤＭＡシステムにおいて、各局は、１つの受
信機でＴＤＭＡフレーム内のすべての信号を受信出来る
ため、各局の通信容量は対応するバーストの幅を変える
ことによシ容易に変更出来る。従ってＴＤＭＡシステム
は非常に７レキシプルなネットワークを構築出来ると云
う利点があり、最近国際通信分野のみならず、国内通信
あるいは所謂ビジネス通信の分野でも広く用いられよう
としている。

さて、ＴＤＭＡシステムを維持する最も重要な機能の１
つは「同期」である。この同期には、先に述べたフレー
ム同期とバースト同期か含まれる。

第１図に戻って、この同期の問題について述べる。

第１図においてはＡ局が基準局となりフレーム同期信号
１０を含むバーストを送信し、各局はこれを受信してフ
レーム同期を確立する。従ってもしＡ局に障害が発生し
、バーストを送信出来なくなるとシステム全体が崩壊し
てしまう。

これを救う１つの方法はＡ局に障害が発生した場合、Ｂ
局が代りに基準局の役割を行なうことが考えられる。こ
れを基準局交代と呼ぶ。たとえばＡ局が障害の場合、Ｂ
局は自局の送信するバースト２に含まれる同期信号２０
をフレーム同期信号に変更し、各局はこの新らしいフレ
ーム同期信号に対して同期をと９直す。この様な技術の
１例は１９７５年４月１５日に公告された米国特許第３
，８７８，３３９号（／、　ａ、　Ｍａｉｌｌｅｔゝゝ
Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　５ｔａｔｉｏｎ　Ｆａｉｌｕｒ＠
ｉｎ　ａ　Ｔ　ＤＭＡ　Ｓｙｓ−ｔｅｍ“）に述べられ
ている。

しかし、この方法では基準局交代の度にフレーム同期信
号の位置が変ってしまう欠点がある。

この欠点を改善するには、基準局が、フレーム同期信号
を含み、ただしトラヒックデータを含まぬ特別なバース
トを第１図に破線１１で示し九ｍに’ｒｎＭＡフレーム
の先頭に送出すれば良い。この場合、この特別なノ（−
ストを基準）（−ストと呼び、他のトラヒックデータを
含む）く−ストをデータバーストと呼ぶ。これは１９７
４年９月２４日に公告された米国特許第３，８３８，２
１１号（Ｗ、　Ｇ、　８ｃｈｍｉｄｔ　ｅｔ　ａｌ　’
Ｔ　ＤＭＡ　ＳａｔｅｌｌｉｔｅＣｏｍｍｕｎｌｃａｔ
ｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｈａｖｉｎｇ　５ｐｅｃｉａｌ
　Ｒｅｆｅｒｅｎｃ＠Ｂｕｒｓｔ　’　）に述べられて
おり、ＩＮ置ＳＡＴがＴＤＭＡ方式の国際通信への適応
の可能性を調べるために計画したプロトタイプＴＤＭＡ
システムの仕様書ＢＧ　１　１８Ｅ（Ｒｅｖ、２）２０
Ｍａｒｃｈ１９７４東ＳＹＳＴＥＭ　５ＰＥＣＩＦＩＣ
ＡＴＩＯＮ　０ＦＴＨＥ　ＩＮ置ＳＡＴ　ＰＲＯＴＯＴ
ＹＰＥ　ＴＤＭＡＳＹＳＴＥＭ＃にも採用された。この
方式で基準局交代を行なう場合には、あらかじめ決めら
れている予備基準局が、先に基準局が基準バーストを送
出していたと同一のＴＤＭＡフレーム上の位置に、新ら
たに基準バーストを送出することになる。

次に第２図でバースト同期の問題を述べる。

同図の（ｂｌはＢ局における受信フレームであり差信 準局から送和されたフレーム同期信号ｌＯを含むバース
ト１は完全に受信されているが自局から送信したバース
ト２．２′、２“・・・はいずれも受信して居ず従って
同期信号２０も受信していない。従って、前述のバース
ト同期を行なうためには、少なくとも自局の同期信号を
含む特別なバースト２１を送信し、衛星経由受信する必
要がある。このバーストをＢ局の同期バーストと呼ぶ。

もし１つの搬送波を複数の局が共用する場合。

そのＴＤＭＡフレーム内には複数の同期バーストが含ま
れることになる。

第３図は前述の基準パース）１１と同一搬送波を利用す
る局の同期パース）２１，３１および４１を含むＴＤＭ
Ａフレームの構成を示す。

この方法により同期に関係する部分とトラヒックデータ
の伝送に関する部分とを分離することが出来、ＴＤＭＡ
システムのフレキシブルな性質を十分に生かすことが出
来る。この方法は昭和５５年（１９８０）１２月２日公
告の特公昭５５−４７７８１（渡辺、他「時分割多元接
続通信方式」特開昭５ｌ−５９１４）に述べられている
。

また、この場合、予備基準局（例えばＢ局）の同期バー
スト２１も送信されているから、基準バーストが障害に
゛より喪失した場合に他の局は直ちに予備基準局のバー
スト内の同期信号をフレーム同期信号として利用し、同
期を維持することが出来る。この方法が前述の基準局交
代方法より優れている点は、先ず予備基準局の同期バー
スト（あるいは予備基準バースト）のフレーム上の位置
があらかじめ決められており、各局は、その受信装置に
おいてフレーム同期の回路をこのフレーム構成に合わせ
て設計しておくことが可能であること、すなわち基準パ
ース可能である。次の利点は、前述の基準バーストがフ
レームの先頭に１つだけ在る方式では正規の基準バース
トの喪失後、予備基準局が代りの基準バーストを送出す
るのに数秒程度の時間がかかり、その間他の局は基準バ
ースト無しで動作せねばならぬのに対し、この方式はそ
の様な問題が全く存在しないことである。

この方式は１９７５年１１月１１〜１３日に京都で行な
われた３ｒｄ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｌｏｎａｌ　Ｃｏｎｆ
ｅｒｅｎｃｅｏｎ　Ｄｉｇｉｔａｌ　５ａｔｅｌｌｉｔ
ｅ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓに渡辺、他により’
Ａ　Ｎｅｗ　ＴＤＭＡ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　Ｄｏｍ
ｅｓｔｉｃＳｅｒｖｉｃｅ　ａｎｄ　ｌｔｓ　Ｈｉｇｈ
　５ｐｅｅｄ　ＰＳＫ　Ｍｏｄｅｍ’として報告されて
おり、現在日本の実用通信衛・星［さくら２号Ｊ（Ｃ８
−２）を用いだＴ　ＤＭＡシステムとして、日本電信電
話公社の回線に実用ｉれている。

なお、基準バーストと予備基準バーストを同一フレーム
上に並べる方法は１９７７年１０月１８日公告された米
国特許第４，０５４，７５３号（ｐ。

Ｋａｕｌ　ａｔ、　ａｌ’Ｄｏｕｂｌｅ　５ｙｎｅ　Ｂ
ｕｒｓｔ　ＴＤＭＡ　Ｓｙｓ−ｔｅｍ　）にも述べられ
ている。

第３図の様に関係する地球局の全てが毎フレーム同期バ
ーストを送信する方式は局の数が増えた時に、フレーム
効率、すなわち、ＴＤＭＡフレーム中でトラヒックデー
タの伝送に使用出来る部分の割合が減ってしまう点で問
題がある。

一方、バースト同期を行なう目的だけならば、同期バー
ストを毎フレーム送信する必要はない。

この様な理由から、幾つかのＴＤＭＡフレームでマルチ
フレームを構成し、同期バーストはマルチフレーム周期
で送信することが出来る。この様な方式の１つの例は１
９８０年度ＡＩＡＡ（Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｉｎ５ｔｉｔ
ｕｔｅ　ｏｆ　Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ　ａｎｄＡｓｔ
ｒｏｎａｕｔｉｃｓ　）の資料Ａ　８０−６４８９　（
Ｋ、　Ｋｏ−ｈｉｙａｍａ、　ｅｔ　ａｌ　’Ｄｅｍａ
ｎｄ　Ａｓｓｉｇｎｅｄ　ＴＤＭＡ　５ｙａ−１＠ｍ　
ｆｏｒ’Ｄｉｇ１ｔａｌ″ｌｙ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ
　Ｓｅｒｖｌｃｅｇ　Ｎｅｔ−ｗｏｒｋ’）に報告され
ている。

また複数の基準局がマルチフレームラ用いて順ぐりに基
準バーストを送信する方法が１９７７年１月１８日公告
の米国特許第４，００４，２５５号（Ｈ，Ｇ”ａｎｇｓ
ｍａｎｔｅｌ　’Ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　Ｓｙｎｃｈｒ
ｏｎｉｚｉｎｇｔｈｅ　Ｐｕ１ｓｅ　Ｆｒａｍｅｓ　ｉ
ｎ　Ｔｉｍｅ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ　ＰａｔａＴｒａｎ
ｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｖｉａ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏ
ｎ　５ａｔｅｌｌｉｔｅｓ　’　）に述べられている。

この様にＴＤＭ４方式の同期、あるいは基準局交代方式
は、ＴＤＭＡ方式の実用化の進展に伴ない種々の改良が
加えられて来た。しかし、残された問題の−っは運用に
おけるシステムの信頼性の向上である。

あることは前に述べた通りであシ、この特徴がＴＤＭＡ
方式の最大の利点であるが、一方、同じ特徴が最大の弱
点にもなっている。すなわち、すべての局が共通の搬送
波を用いているため、システム内の一局が障害を起こし
、バースト同期の機能を失ったままで自局のバーストを
送信し続ける様な事態になると、他のバーストと時間的
に１畳し、重大な干渉を与えることになる。

特に、この様なバーストか基準バーストに１畳するとす
べての局で基準バーストの受信が不可能となるためシス
テムが崩壊してしまう。この様な障害に対しては予備基
準バーストを基準バーストに隣接して配置しておくと両
方共同時に干渉を受ける可能性が大きい。

このため最新のＴＤＭＡ方式の１つであるＩＮ置ＳＡＴ
のシステム（ＢＧ−４２−６５Ｅ（Ｒｅｖ、　２　）　
２３　Ｊｕｎ＠１９８３、ＩＮ置ＳＡＴＴＤＭＡ／ＤＳ
Ｉ　ＳＹＳＴＥＭ　５ＰＥＣＩＦＩＣＡＴＩＯＮ）では
バースト同期はもち論信号の送信、停止に至る迄、各局
の全ての制御を基準局からの指令により行なう様にする
外、ＴＤＭＡフレーム上のバースト配置においても基準
バーストと予備基準バーストを故意に離して配置し、両
省の間に通常のデ゛−タバー、ストが存在しても良いこ
とにしている。しかし、この結果基準局の設備は複雑に
なり、またシステムに参加出来る局の数も基準局の制御
能力で制限されてしまう他、上述の様なＴＤＭＡフレー
ム構成のため切角のＴＤＭＡ方式のフレキシビリティ−
が損われ“る結果となった。

（発明の目的） 本発明は複数の搬送波を用いる大型のネットワークへの
拡張を考慮して搬送波ホッピングを利用した基準局交代
方式をＴＤＭＡシステムに適用し、以上述べた諸問題を
すべて解決することを目的としたものである。

なお、ここで述べる搬送波ホッピングには２つの場合、
即ち、トランスポンダホッピングと周波数ホッピング、
がある。トランスポンダホッピングは第１図のＴＤＭＡ
システムが、例えば５　Ｑ　Ｍｂｐ＠と云った伝送速度
を用いており、１つのトランスポンダの全帯域または全
電力を利用している場合に用いられる技術であり、複数
の搬送波を得るには同一衛星内の複数のトランスポンダ
を利用する必要がある。周波数ホッピングは、言葉自体
は広い意味を持つ様に見えるが、通常、例えばｌ　ＯＭ
ｂｐｓと云った低速度で、１つのトランスポンダの帯域
および電力の一部のみを用いているＴＤＭＡシステムが
、同一トランスポンダ内で複数の搬送波を用いて規模を
拡張する場合の技術を指す。

本発明は、この両方の場合に適用出来るので、まとめて
搬送波ホッピングと呼んでいる。ただし説明を簡単にす
るため、以後トランスポンダホッピングの場合の例を述
べることにする。

（発明の構成及び作用） 本発明は上記の目的を達成するために次のような構成を
有する。

即ち、１つの衛星と複数の地球局とを含み、Ｍ波（但し
Ｍ）２）の利用可能な搬送波を有するシステムであり、 前記地球局の１つが基準局として選ばれ、前記搬送波の
少なくとも１波を用いて基準バーストを周期的に送信す
ることにより該システムにおけるＴＤＭＡフレームを定
義し、更に該ＴＤＭＡフレームのｎ倍（但しｎ　〉２　
）の周期で、他と区別出来る基準バーストを送信するこ
とによりマルチフレームを定義し、 前記地球局の各々は伝送すべきデータを含む少なくとも
１個のデータバーストを前記ＴＤＭＡフレーム周期で送
信し、また１つの同期バーストを前記マルチフレーム周
期で送信するＴＤＭＡ衛星通信システムにおいて、 前記基準局を除く前記地球局の少なくとも１つが予備基
準局として選ばれ、前記ＴＤＭＡフレーム上の前記基準
バーストと同一の時間位置に、前記基準バーストの送信
に使用されなかった搬送波の内の少なくとも１波を用い
て前記基準バーストの機能を代行し得る予備基準バース
トを送信し、 前記地球局の少なくとも一部が、受信側に少々くとも１
つの前記基準バースト、基準局の同期バースト、１つの
予備差率バーストおよび予備基準局の同期バーストに関
係する複数の搬送波に対して動作する搬送波ホッピング
手段と、前記基準バーストが利用出来るか否かを判定す
る判定手段と、 前記予備基準バーストが利用出来るか否かを判定する判
定手段とを有し１、 前記２つの判定手段の判定結果に基づいて、前＠ｉ：　
Ｔ　Ｄ　Ｍ　Ａフレーム上の前記基準ノく−スト（受信
時間位置に対応する前記搬送波ホッピング動作の変更す
ることにより、前記基準）く−ストに関連する搬送波か
前記予備基準ノ（−ストに関　′達する搬送波かのいず
れかを選択して受信することにより基準バースト又は予
備基糸）く−ストのいずれかを利用する搬送波ホッピン
グ機能を有するＴＤＭＡ衛星通信システムの基準局交代
方式である。

前記基量バーストが利用出来るか否かを判定する手段と
しては、 前記地球局の少なくとも１つにおいて、該地球局が前記
予備基準バーストを受信し利用している際に、前記基準
局の同期バーストの受信時間位置において該同期バース
トが関係する搬送波を受信しており、該同期バーストが
正常であることにより前記基準バーストが利用出来る状
態にあると判定する方法が考えられる。

また、前記予備基準バーストが利用できるか否かを判定
する手段としては、 前記地球局の少なくとも１つにおいて、該地球局が前記
基準バーストを受信し利用している際に、前記予備基準
局の同期バーストの受信時間位置において該同期バース
トが関係する搬送波を受信しており、該同期バーストが
、正常であることにより前記予備基準バーストが利用出
来る状態にあると判定する方法が考えられる。

本発明において、基準局は周期的に基準バーストを送信
することによシシステムのＴＤＭＡＤＭＡフレームラ１
またｎ（ｎ〉２）フレーム周期で他と区別出来る基準バ
ーストを送信することによタシステムのマルチフレーム
を定義する。

システムに参加している地球局は、それぞれＴＤＭＡフ
レーム毎にデータバーストを送信し、一方ブルチフレー
ム周期で同期バーストを送信する。本発明では、予備基
準局はもち論、基準局も、それぞれ同期バーストを送信
する。

予備基準局はＴＤＭＡフレーム上で、基準バーストと同
一時間位置で、ただし異った搬送波を用いて予備基準バ
ーストを送信する。

各局は、少なくとも受信側に搬送波ホッピング機能を有
し、少なくとも基準バースト、自局同期バースト、上述
予備基準バーストに関係する搬送波を受信用能であり、
基準局が正常に動作している時は、基準バーストと自局
同期バーストを受信してフレーム同期とバースト同期を
維持する。

もし、基準局に障害が発生し、基準バーストが喪失する
事態が発生した場合には、各局は搬送波ホッピングの制
御を変更して、ＴＤＭＡフレーム上の基亀バーストの位
置で、予備基準バーストに関連する搬送波を選択するこ
とにより、予備基準バーストを受信し、フレーム同期や
バースト同期を引き続き支障なく行なうことが出来る。

本発明では、いずれの局も基準バーストと予備基準バー
ストを同一フレーム上で同時に受信することは出来ない
。しかし、基準局と予備基準局が送信する同期バースト
は常に受信することが出来るので、基準バーストや予備
基準バーストが正常に存在するか否かの判定に使用する
ことが出来る。

本発明によれば、システム内の一局の障害によって基準
バーストと予備基準バーストが同時に干渉を受けること
は有り得ず、また、トランスポンダホッピングを用いて
いる場合は、基準局が関係しているトランスポンダに障
害が起っても、それ以外のトランスポンダを使用してい
る通信に影響を与えることがない等、システムの信頼性
を著しく改善出来る。

また、予備基準バーストは常時送信されているため、基
準局交代に伴なう各局間の制御信号や状態信号のやりと
りは全く必要ない。

各局は独自の判断で任意に予備基準バーストを選択出来
るから基準バーストも予備基準バーストも共に存在しな
い状態に堪える必要はない。

更に予備基準バーストは通常、どの局も受信しない領域
に送信しており、これを基準バーストと同一フレーム上
に配列する方式と較べてフレーム効率を改善する効果が
ある。

（発明の実施例） 第４図は本発明が想定しているネットワークの構成図で
ある。図の様に本システムは１つの衛星ｉｏｏと、多数
の地球局１０２．１０４．１０６．１０８、・・・とか
ら成る。それぞれの地球局は地上回線１５２．１５４．
１５６．１５８、・・・とインターフェースし、衛星１
００を介して相互にトラヒックデータを交信している。

各局は基本的には無人局であシ、各局の動作状態やアラ
ーム信号等はあらかじめ定められたチャネルを用いて衛
星経由基準局に送られる。

地球局１０２は基準局、地球局１０４は予備基準局であ
り他の局と類似の局構成を有するが、有人であり、ネッ
トワーク制御装置１１２．１１４をそれぞれ有し、各局
から送られた動作状態やアラーム信号を監視し表示する
と共に必要に応じて各局を遠隔制御するためのコマンド
信号を送る。

大きなシステムに於いては、基準局または、基準局に近
い都市に中央ネットワーク制御設備１２０を置き、ネッ
トワーク制御装置１１２及１１４に代って、またはこれ
らと並行してネットワークを統合的に監視制御する。

中央ネットワーク制御設備は基準局、予備基準局と地上
回線１６２．１６４で結ばれており両局の状態を直接監
視することが出来、また、必要に応じてどちらの局を通
じてでもネットワーク内の局にコマンドを送ることが出
来る。また衛星回線の立上りの時期や、障害時には地上
の公衆通信網１７０を用いて任意の局の動作状態を監視
することや制御することも可能である。

第５図はトランスポンダホッピングによる搬送波ホッピ
ング機能を持つ地球局の構成の一例であり、送信側、受
信側共４つの搬送波ｆａ、ｆｂ、ｆｃ％ｆｄおよびＦａ
、　Ｆｂ％Ｆｃ％Ｆｄに対してホッピング機能を備えて
いる場合を示す。

地上回線からのトラヒック人力１５０は多重制御回路２
０２により時分割多重の形にまとめられ送信タイミング
制御回路２０４から送られるタイミング信号２５４に応
じてバーストの形で出力され変調器２０６に加えられる
。ＴＤＭＡ方式では変調は通常４相Ｐ　Ｓ　Ｋ　（Ｑｕ
ａｄｒｕｔｕｒｅＰｈａｓｅ　５ｈｉｆｔ　Ｋｅｙｉｎ
ｇ：　Ｑ　Ｐ　Ｓ　Ｋ　）が用いられる。

変調器２０６の出力は７０　ＭＨｚまたは１４０　ＭＨ
ｚの中間周波（ＩＦ）帯の信号であり、ハイブリッド回
路２０８．２０８′により分岐されダイオードスイッチ
２１０を経てアップコンバーター２１２に供給される。

４つのアップコンバーターが４つの搬送波に対応して準
備され、それぞれアップリンク周波数ｆａ％ｆｂ１ｆｃ
およびｆｄの出力を有する。

アップコンバーター２１２の出力は合成器２１４によシ
１つのＲＦ出力にまとめられ大電力増幅器２１６を経て
、アンテナ２４２よシ衛星に向けて送信される。

送信タイミング制御回路２０４はまたスイッチ制御回路
２１８に制御信号を送シダイオードスイッチ２１０を制
御する。例えば送信タイミング制御回路２０４はＴＤＭ
Ａフレームの内部を幾つかのタイムスロットに区切り、
各タイムスロット毎に２ビツトの制御信号を発生しスイ
ッチ制御回路２１８に送る。スイッチ制御回路２１８は
この信号をデコードし、デコードした内容０〜３に対応
して４つのダイオードスイッチの１つだけをオンとし、
そのタイムスロットに存在するＩＦ帯倍信号出力対応す
る・アップコンバーターに供給する。すなわち、この様
なダイオードスイッチと制御装置の組合せにより大電力
増幅器２１６の出力は４つの周波数ｆａ、ｆｂ％ｆｃお
よびｆｄの間で気ホッピング〃することが可能となる。

衛星から受信される信号は、衛星上で周波数変換を受け
ているため、送信側のｆ＆、ｆｂ、　ｆｃおよびｆｄの
周波数はそれぞれＦａｌＦｂ、　ＦｃおよびＦｄに変換
されている。これらの信号は低雑音増幅器２３６を経て
分配器２３４によシ分岐され、４つの搬送波に対応して
準備された４つのダウンコンバーター２３２に供給され
、ＩＦ帯の信号に変換される。各ＩＦ比出力ダイオード
スイッチ２３０、ハイブリッド回路２２８′、２２８を
経て復調器２２６に供給されるが、この過程で送信側と
同様に受信タイミング制御口オンとなる様にホッピング
制御が行なわれるため１つのタイムスロットには１つの
ＩＦ帯信号於いて受信タイミング制御回路２２４からの
ンイミング信号２６４の制御によシ必要な出力信号１５
１を分離し、地上回線へ出力する。

前述受信タイミング制御回路２２４は基準局から送られ
る基準バーストを受信して、フレーム同期を行なうこと
によりＴＤＭＡフレームおよびマルチフレームの時間基
準を確立している。

すなわちＴＤＭＡフレーム上に配列された形で受信され
る各種信号を識別するためのタイミング信号を発生する
ことが出来る。

同期制御回路２４０は受信タイミング制御回路２２４よ
ジ自局の送信した同期バーストの受信位置を識別する信
号を供給され、これと実際に受信されたバーストの位置
とを比較してその差、すなわち送信タイミングの誤差を
検出して送信タイミング制御回路２０４の動作を制御し
、バースト同期を確立、維持する。

フレーム同期とバースト同期は公知の技術であり、例え
ば前述の米国特許第３，８３８，２２１号等に詳しく述
べられているのでこれ以上の説明は省略する。

第５図では、送信側と受信側に同じ様な搬送波ホッピン
グ機能を持った構成を示したが、一般には一方のみ有れ
は地球局とトランスポンダの間の相互接続性は満足され
る。

通常、アップリンクはダウンリンクに較べて周波数安定
度、出力レベル安定度等の点で条件が厳しい。また大電
力増幅器も安価で効率の良いクライストロンは帯域が狭
く、広帯域にするには高価な進行波管（ＴＷＴ　）を用
いねばならぬ等の問題がある。従って受信側に利用出来
る搬送波の数Ｍに対応したホッピング機能を持つことが
推奨される。一方送催促はＭ個の搬送波のどれか１つに
信号を送信することになる。しかし、Ｍ個の搬送波のそ
れぞれが扱うトラヒックの量をバランスさせたシ、 特定の搬送波に対応するトランスポンダが障害となった
場合を考えると、送信側にも少なくとも２つまたはそれ
以上の搬送波に対するホッピング機能を持つことが推奨
される。しかし、簡単のため、以下の説明では、送信側
は１つの搬送波のみ使用し、受信側はＭ個の搬送波のす
べてをホッピングにより受信出来るものと仮定する。

第６図はＴＤＭＡシそテムに使用される各種バーストの
フレーム上の位置と構成を示す。図の（ａ）はフレーム
構成の一例を示し、フレームの先頭に基準局が送出する
基準パース）１１があシ、フレーム同期信号１０を含む
。

次に、この搬送波を用いて信号を送信しているｍ、個の
局が順次送信する同期パース）　ｍｌがある。同期バー
ストはｎフレームの周期を持つマルチフレームの周期で
送信されるので、もしｍ　）　ｎならば、同期バースト
は同一フレームに対し２ケ又はそれ以上送出されること
になり第３図の様に並列に配列される。

次に各局がフレーム毎に送出するデータバースト１．２
．３・・・があらかじめ割り当てられたタイムスロット
に配列される。

図の（ｂ）は基準バースト１１の構成の一例を拡大して
示す図であり、図（ｅ）は同期パース）　ｍｌの構成の
一例を拡大して示す図であり、図の（ｄ）はデータバー
ス）１，２．３、・・・の構成の一例を拡大して示す図
である。

基準バースト１１は先頭に受信復藺器の搬送波とビット
タイミングの再生を容易にするためのＣ／ＢＴＲパター
ンを有し、次いでフレーム同期信号がある。この同期信
号はランダムな符号列の中に在ってもユニークに見つけ
られると云う意味でユニークワード（ＵＷ）と呼ばれる
。

次いで送信局や運用の状況の識別符号（ＩＤ）があシ、 次いで基準局が各局を制御するために使用する制御デー
タチャネル（ＣＤＣ）がある。そのあとに場合によって
はオーダーワイヤーチャネルや、各種のネットワーク制
御用データチャネルが配置される。

バーストをＴＤＭＡフレーム上に配列する時、相互の重
畳を避けるためバースト間にスペースを明けておくこと
が必要であるが、図では各バーストの前方にガードタイ
ム（ＧＴ）として確保しである。

同期パース）ｍｌは基準パース）１１に類似しているが
、ＣＤＣの代りに局の状態の報告や、基準局からのコマ
ンドの応答に使用するサービスチャネルがある。同期バ
ーストはコマンドは送らないが、ＩＤ等を利用して自局
の状態を表示することにより、相手局に期待する動作を
行なわせることが出来る。

データバースト１．２．３、・・・は、前部は他のバー
ストと同じだが（これをプレアンブル部と呼ぶ）そのあ
とにトラヒックデータを伝送するためのサブバーストが
必要な長さだけつけ加えられる。

図においてフレーム同期（ｉ号も、その他の同期信号も
すべてＵＷとして示しであるが、実際には幾つかのＵＷ
を作り、これを目的に応じて割り振ることになる。例え
ば４種類のＵＷを作り、これを、（１）基準バーストの
内、ｎ７レームに一度送信されてマルチフレームを定義
するＵＷｌ（基準４マルチ・フレーム・マーカー）、（
２）予備基準局が送信する同期バーストに用いるＵＷ２
、（３１の他のバーストがマルチフレームに同期してい
ることを示すＵＷ３　（−股間マルチフレームマーカー
）　、（４）七の他の同期信号を示すＵＷＯｌと云う様
に割り振る仁とが出来る。

従って、予備基準局の同期バーストを各局かマルチフレ
ームマーカ　を送信ｆｂフｖ−Ａ、すなわちマルチフレ
ームの最初のＴＤＭＡフレームに送信したとすると、こ
の第１フレーム上にはＵＷＩ、ＵＷ２、ＵＷ３の同期信
号が並び、それ以外のフレームはフレーム同期信号も含
めて全てＵＷＯが用いられることになる。

なおＵＷの発生をも含め、第６図に示した各種バースト
は第５図の多重制御回路２０２で公知の方法により発生
または形成される。

第７図は本発明の谷バーストの配置と基準局交代方式の
一例を示す。図の（＆ｌはＭ＝４の場合にトランスポン
ダ入力で見たそれぞれのフレーム構成を示す。すなわち
アップリンクで４つの搬送波ｆａ、　ｆｂ、　ｆｃおよ
びｆｄが利用出来る場合を示し、各地球局は、この４つ
の搬送波の内のどれか１つを用いて送信する。ここでは
基準局はｆ＆を用い、予備基準局はｆｂを用いるとする
。また、この図（ａ）はマルチフレームの第１フレーム
を示すものとする。搬送波ｆａの７レーム上では、基準
局はマルチフレームマーカーＵＷ１を含む基準パース）
ｌｌ’ｔ−フレームの先頭に送信し、また一般バースト
のマルチフレームマーカーＵＷ３を含む同期パース）１
２をも送信している。更に一般バーストのマルチフレー
ムマーカーＵＷ３を含むデータバースト１も送信してい
る。マルチフレームの第２からｉｎフレームでは、基準
パース）１１とデータバーストＩｆ′１ＵＷＯを含み、
また同期バースト１２の位置にはＵＷＯを含んだ他の局
の同期バーストが送信される。

搬送波ｆｂＯフレーム上では予備基準局がＵＷｚを含む
同期バースト２１を送信している他、本発明の特徴であ
り、基準バーストと同形でやはりＵＷＩを含む予備基準
バースト２２をフレームの先頭に送信している。予備基
準局のデータバーストもｆｂＯフレーム上のと仁かに送
信されている。

搬送波ｆｃ、ｆｄＯフレーム上では、関係する地球局が
それぞれのデータバーストの他にマルチフレーム周期で
同期パース）３１．４１を順次送−信している。

同期バーストを送信するフレーム上の位置は搬送波毎に
ずれている。従って受信側の搬送波ホッピング機能によ
り、これを図の（ｂ）の様な配列で復調器に供給するこ
とが出来る。この場合、基準バーストが正常である時は
フレームの先頭ａ には搬送波ｆａから変換された軸のフレーム上の基準パ
ース）１１が選択される。図の破線はホッピングが行な
われるべき時間位置を示している。

図（ｅ）は、基準局に障害が発生し、基準バーストが喪
失した場合を示す。すなわち各局はフレームｏ先頭の基
準バーストの位置のタイムスロ、トにおけるホッピング
制御を変更することによＪ）ＦａＯ代９　ＫＦｂを受信
し、予備基準バースト２２を用いることによりシステム
の同期を維持する。描然、それ以後は予備基ｆｆｉ局の
制御に従うことになる。仁の図はマルチフレームの第１
フレームを示しているので、基準局の送出するデータバ
ース）１と共に同期バースト１２もやはり消失している
。

なお、ここで述べたホッピング制御の変更は、第５図で
受信タイミング制御回路２２４が発生する２ピツトのス
イッチ制御信号の内、フレームの最初のタイムスロット
に対応する信号だけを変更することによシ実現される。

この部分に関連する装置の具体例は本出願と同時に別途
出願された「ＴＤＭＡＤＭＡ衛星搬信用搬送波ホッピン
グ制御装置細に述べられている。

なお、図の（ｂ）と（ｅ）では全ての局の同期バースト
が受信出来る様に示しであるが、これは、基準局や予備
基準局の様に、同期バーストを介して全システムを監視
する場合には必要であるが、一般の局では必らずしも必
要ではない。従って一般局、基準局、予備基準局の別に
よって基準局交代の手順に差があるし、基準局と予備基
準局が独立の判断で運用されるか、第４図の様に中央ネ
ットワーク制御設備１２０で統合的に運用されるかによ
っても違いが生じる。

その幾つかの例を次に挙ける。

（１）−股間に於いて、基準ノ（−ストと自局同期バー
ストのみを監視している場合。

この場合は基準バースト１１の喪失を検出すると無条件
でホッピング制御を変更し、予備基準バースト２２を受
信する。

この逆方向への遷移は予備基準）く−ストが障害で喪失
するか、または予備基準ノク−ストテ送うれた制御コマ
ンドによることになる。

（２）　−股間に於いて基準バーストと自局同期ノく一
ストの他に基準局同期パース）１２をも受信監視してい
る場合。

この場合基剤バーストの喪失による動作は（１１と同じ
であるがこの逆方向への遷移は基準局同期バーストの指
示によることが出来る。

すなわち、基準局が障害から回復し、基準バーストと同
期バーストを正常に送信出来る様になった時点で、基準
局は同期バースト上の例えばＩＤのタイムスロットを用
いて自局が正常であること金地に知らせることが出来る
。

他の局は基準局同期バースト上の「正常」の表示を見て
正規のホッピング状態に戻る。

（３）　−股間に於いて基準バーストと自局同期バース
トの他に予備基準局の同期バースト２１をも受信監視し
ている場合。

この場合、基準バーストの喪失を検出したあと予備基準
局の同期バーストの例えばＩＤのタイムスロットに示さ
れた「基準局として動作している」ことを示す表示を見
て始めてホッピング制御を変更し、予備基準バーストを
選択する。

逆方向への遷移も同じく予備基準局の同期バースト上で
の表示に従うことが出来る。

この場合、しばらくの間、基準バーストを受信しない状
態で同期を維持する必要があるが、本出願と同時に別途
出願された「ＴＤＭＡ衛星通信システムの基準局交代方
式」で述べられた技術、すなわち、予備基準局同期バー
ストを暫定的にフレーム同期に用いる方法により解決す
る。

（４）予備基準局の場合 予備基準局は通常は一般局と同様、基準局の送信する基
準バーストに従属しているが、基準局が障害を起した場
合は今迄の従属的なモードから独立のモード、すなわち
自局の持つタイミング源（地上同期網のタイミングまた
は周波数標準等の高安定発振器出力）に従ってバースト
の送信を行なう必要がある。この判断は重要であるので
、基準バーストが一喪＼失した場合、自局の送信した同
期バーストはもち論のこと、少なくとも他の１局の同期
バーストが正常に受信出来ることを条件として独立のモ
ードに移る必要がある。これは、自局の障害により基準
バーストを見失っている可能性を除くためである。

予備基準局が中央ネットワーク制御設備１２０から制御
を受ける場合にはこの心配がない。

（５）基準局の場合、 基準局が障害から回復した場合は、先ず予備基準バース
トを用いて一般局と同様の方法で各種同期を確立し、最
後に基準ノく−ストを送信し、正常に榎帰したことを宣
言することになる。

（発明の効果） 以上述べたように、本発明は、もし、基準局に障害が発
生し、基準バーストが喪失する事態が発生した場合には
、各局は搬送波ホッピングの制御を変更して、ＴＤＭＡ
フレーム上の基準バーストの位置で、予備基準バースト
に関連する搬送波を選択することにより予備基準ノ（−
ストを受信し、フレーム同期やバースト同期を引き続き
支障なく行なうことが出来る。

本発明では、いずれの局も基準バーストと予備基準バー
ストを同一フレーム上で同時に受信することは出来ない
、しかし、基準局と予備基準局が送信する同期バースト
は常に受信することが出来るので、基準バーストや予備
基準バーストが正常に存在するか否かの判定に使用する
ことが出来る。

本発明によれば、システム内の一局の障害によって基準
バーストと予備基準バーストが同時に干渉を受けること
は有り得ず、またトランスポンダホッピングを用いてい
る場合は、基準局が関係しているトランスポンダに障害
が起っても、それ以外のトランスポンダを使用している
通信に影響を与えることがない等、システムの信頼性を
著しく改善出来る。

また、予備基準バーストは常時送信されているため、基
準局交代に伴なう各局間の制御信号や状態信号のやりと
りは全く必要ない。各局は独自の判断で任意に予備基準
バーストを選択出来るから基準バーストも予備基準バー
ストも共に存在しない状態に堪える必要はない。

更に予備基準バーストは通常、どの局も受信しない領域
に送信しており、これを基準バーストと同一フレーム上
に配列する方式と較べてフレーム効率を改善する効果が
ある。

以上詳述した様に本発明は、複数の搬送波とホッピング
技術を用いるＴＤＭＡ衛星システムにおいて、基準局交
代に関連する従来の問題点を全て解決し、信頼性の高い
ネットワークを提供するものであり、国内通信網あるい
はビジネス通信線に適用して効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は単一搬送波を用いたＴＤＭＡシステムの説明図
、 第２図は複数の搬送波を用いたＴＤＭＡシステムの説明
図、 第３図は基準バーストと同期バーストを有するＴＤＭＡ
フレームの構成を示す図、 第４図は本発明が想定しているネットワーク構成図、 第５図はトランスポンダホッピングによる搬送波ホッピ
ング機能を持つ地球局の構成の一例を示す図、 第６図はＴＤＭＡシステムに使用する各種バーストのフ
レーム上の位置と構成を示す図、第７図は本発明の基準
局交代方式における各バーストを示す図である。 １、　ｌ’、　ｌ”・・・Ａ局からのバースト、２．２
’。 ２“・・・Ｂ局からのバースト、３．３’、　３“・・
・０局カラのパース）、４．　４’、　４”・・・Ｄ局
からのバースト、１０．１０’、１０“・・・Ａ局の同
期信号、１１・・・基準バースト、２０・・・Ｂ局の同
期信号、２１・・・Ｂ局の同期バースト、３０・・・０
局の同期信号、３１・・・０局の同期バースト、４０・
・・Ｄ局のＩＷＩ期信号、４１・・・Ｄ局の同期バース
ト、１００・・・衛星、１０２，１０４，１０６゜１０
８・・・地球局、１１２，１１４・・・ネットワーク制
御装置、１２０・・・中央ネットワーク制御設備、１５
０・・・トラヒック入力、１５１・・・出力信号、１５
２，１５４，１５６，１５８゜１６２．１６４・・・地
上回線、１７０・・・地上の公衆回線網、　２０２・・
・多重制御回路、　２０４・・・送信タイミング制御回
路、２０６・・・変調器、２０８．２０８’・・・ハイ
ブリッド回路、２１０・・・ダイオードスイッチ、２１
２・・・アップコンバータ、２１４・・・合成器、２１
６・・・大電力増幅器、２１８・・・スイッチ制御回路
、　２２２・・・分離制御回路、２２４・・・受信タイ
ミング制御回路、２２６・・・復調器、　２２８，２２
８’・・・ハイブリッド回路、２３２・・・ダウンコン
ノ（−タ、２３４・・・分配器、　２３６・・・低雑音
増幅器、２３８・・・スイッチ制御回路、２４０・・・
同期制御回路、　２４２・・・アンテナ、　２５４゜２
６４・・・タイミング信号 代理人弁理士　八　幡　義　博 第１図 （ｅ〕 （ｂ）　時開 第　３　図 第４図 第す図 σ７ 第７図 （々）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）１つの衛星と複数の地球局とを含み、Ｍ波（但し
   Ｍ〉２）の利用可能な搬送波を有するシステムであり、 前記地球局の１つが基準局として選ばれ、前記搬送波の
   少なくとも１波を用いて基準バーストを周期的に送信す
   ることにより該システムにおけるＴＤＭＡフレームを定
   義し、更に該ＴＤＭＡフレームのｎ倍（但しｎ〉２）の
   周期で、他と区別出来る基準バーストを送信することに
   よりマルチフレームを定義し、前記地球局の各々は伝送
   すべきデータを含む少なくとも１個のデータバーストを
   前記ＴＤＭＡフレーム周期で送信し、また１つの同期バ
   ーストを前記マルチフレーム周期で送信するＴＤＭＡ衛
   星通信システムにおいて、前記基準局を除く前記地球局
   の少なくとも１つが予備基準局として選ばれ、前記ＴＤ
   ＭＡフレーム上の前記基準バーストと同一の時間位置に
   、前記基準バーストの送信に使用されなかった搬送波の
   内の少なくとも１波を用いて前記基準バーストの機能を
   代行し得る予備基準バーストを送信し、 前記地球局の少なくとも一部が、受信側に。 少なくとも１つの前記基準バースト、基準局の同期バー
   スト、１つの予備基準バーストおよび予備基準局の同期
   バーストに関係する複数の搬送波に対して動作する搬送
   波ホッピング手段と、 前記基準バーストが利用出来るか否かを判定する判定手
   段と、 前記予備基準バーストが利用出来るか否かを判定する判
   定手段とを有し、 前記２つの判定手段の判定結果に基づいて、前記ＴＤＭ
   Ａフレーム上の前記基準バーストの受信時間位置に対応
   する前゛記搬送波ホッピング動作を変更することにより
   、前記基準ノく−ストに関連する搬送波か前記予備基準
   ノ（−ストに関連する搬送波かのいずれかを選択して受
   信することによシ基準バースト又は予備基準バーストの
   いずれかを利用することを特徴とする搬送波ホッピング
   機能を有するＴＤＭＡ衛星通信システムの基準局交代方
   式。
2. （２）前記地球局の少なくとも１つにおいて、該地球局
   が前記予備基準バーストを受信し利用している際に、前
   記基準局の同期ノ（−ストの受信時間位置において該同
   期バーストが関係する搬送波を受信しておシ、該同期）
   く−ストが正常であることによシ判定手段が前記基準バ
   ーストが利用出来る状態にあると判定することを特徴と
   する特許請求の範囲第（１）項記載の搬送波ホッピング
   機能を有するＴＤＭＡ衛星通信システムの基準局交代方
   式。
3. （３）　前記地球局の少なくとも１つにおいて、該地球
   局が前記基準バーストを受信し利用している際に、前記
   予備基準局の同期バーストの受信時間位置において該同
   期バーストが関係する搬送波を受信しておシ、該同期バ
   ーストが正常であることによシ判定手段が前記予備基準
   バーストが利用出来る状態にあると判定することを特徴
   とする特許請求の範囲第（１）項記載の搬送波ホウピン
   ク機能を有するＴＤＭＡ衛星通信システムの基準局交代
   方式。