JPS6151453B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はSS−TDMA方式（Stellite−Switched
Time Division Multiple Access方式）に使用す
る、複数個のスポツトビームアンテナとスイツチ
マトリクスを持つ通信衛星に関するものであり、
特にスイツチングのシーケンスを全局一斉に更新
する手段に関する。

SS・TDMA方式は、複数個のスポツトビーム
アンテナを持つ衛星を用い、各ビームの地球局か
ら送信されたTDMA信号を衛星上のスイツチマ
トリクス（時分割スイツチ）により切りかえて相
互に回線を設定する通信方式である。

このようなSS・TDMA方式はスポツトビーム
アンテナを用いるため、周波数の再利用ができ、
かつアンテナ利得を高くすることができるため衛
星の実効放射電力を増すことができる。またそれ
ぞれのスポツトビームから送受信する信号の時分
割交換を行なうため、通信容量の設定に柔軟性を
持たせることができる。以上の理由により、非常
に有利な通信方式として注目されている。

SS・TDMA方式一般については、電子通信学
会論文誌’78／2Vol.J61−Ｂ No.２ P98〜105伊
藤氏等の「SS・TDMA方式におけるタイムロツ
トの最適割当て」に記述されており、SS・
TDMA方式に用いる同期装置については、「FUJ
−ITSU」Vol25 No.４（1974）P59〜80浅原氏等
の「SDMA衛星通信用同期装置」に記述されてい
るのでここでは詳述しない。

第１図は従来SS・TDMA方式で用いられる通
信衛星の系統図である。第１図において１〜４は
スポツトビームアンテナ、５〜８はダイプレク
サ、９〜１２は受信器、１３〜１６は送信器、１
７はスイツチマトリクス、１８は接続制御部、１
９はデータ・コマンド受信器、２０はデータ・コ
マンド受信用アンテナを示す。

この通信衛星の動作の概要は次の通りである。
スポツトビームアンテナ１〜４から受信された信
号はダイプレクサ５〜８を通つて受信器９〜１２
に供給される。受信器９〜１２の出力はスイツチ
マトリクス１７に入力され、接続制御部１８のメ
モリに書き込まれたデータにより適当な送信器１
３〜１６に時分割的に接続される。送信器１３〜
１６の出力はダイプレクサ５〜８を通つてスポツ
トビームアンテナ１〜４に供給され、地上に送り
返される。

接続制御部１８のメモリは地上から送られるデ
ータとコマンドにより書き換える事ができる。こ
のデータとコマンドはデータ・コマンド受信用ア
ンテナ２０及びデータ・コマンド受信器１９を通
して受信され、接続制御部１８に供給される。

通常、接続制御部１８には、メモリが２組以上
置かれ、このうち現用に指定されたメモリに書き
込まれているスイツチングデータに基づいて、ス
イツチマトリクス１７が制御され、スイツチマト
リクスの制御に用いられていない予備のメモリは
地上からの新しいデータをコマンドにより書き直
すことができる。また、スイツチマトリクスを制
御するメモリは、コマンドにより現用と予備を切
り換える事ができる。こうして、接続制御部１８
内のメモリにビーム間の通信容量に対応した新し
い接続状態を規定するデータを書き込み、コマン
ドにより現用と予備のメモリを切り換えることに
より、スポツトビーム間のスイツチングシーケン
スフオーマツトを瞬時に変えることができる。

スポツトビーム間の通信容量に変化が生じ、こ
れに対応してスイツチングシーケンスフオーマツ
トを変更する場合、中継中の信号に瞬断を起こす
ことなしにフオーマツトを変更するためには、地
球局の送受信フオーマツトも衛星のスイツチング
シーケンスフオーマツト変更に同期して、適当に
変更する必要がある。各地球局と衛星との間の遅
延時間に変化がないならばこの遅延時間を考慮し
て予め時間補正を行うことも可能であろう。しか
しながら実際の衛星通信系では各地球局間および
衛星間には極めて大きな遅延時間と、衛星の静止
度に応じた遅延時間の変動があり、衛星と地球局
とが同期してフオーマツトを変更することは著し
く困難であつた。

本発明は各地球局と衛星とが同期してフオーマ
ツト変更を行うことにより情報信号の無瞬断切換
を可能とする手段を経済的に提供することを目的
とする。

本発明は、スイツチマトリクスの切りかえ周期
（フレーム）を計数して、フレームの整数倍の周
期を持つ超フレームを発生する超フレームカウン
タと、送信器の入力を全ての信号源から切り離す
手段とを衛星上に備え、超フレーム周期ごとに地
球局が送信する同期信号を送り返さない事によつ
て、衛星上で定義される超フレームのタイミング
情報を、地球局に伝達し、スイツチングシーケン
スフオーマツトの変更をこの超フレームに同期し
て行なうことを特徴とする。

スイツチングシーケンス周期は通常数100μsec
ないし数msecであり、一方地球局と衛星との間
の遅延時間は数100msecになる。したがつて超フ
レームとしては衛星を含む全局の分解能が十分に
満足できるような長い周期とし、かつスイツチン
グシーケンス周期の整数倍に選ばれる。

フオーマツト変更をこの衛星上で定義される超
フレームに同期して行なう事により、全ての地球
局のフオーマツト変更を、信号が衛星を通過する
時を基準にして、同時に行なう事ができるため、
中継中の信号に、瞬断を起こす事なく、フオーマ
ツト変更を行なうことができる。

第２図に用い本発明の一実施例を説明する。

第２図でＡは衛星上で定義される前述の超フレ
ームTsfを示しａは同期ウインドウを閉じて地球
局から送られた同期バーストを送り返さないタイ
イミングを示し、ｂは地球局から送られた同期バ
ーストを地球局に送り返すタイミングを示す。第
２図でＢは、一つの地球局の送信側で定義される
超フレームを示し、ｃは超フレームの先頭特有の
情報を持つた同期バーストを示し、ｄはこの情報
を持たない同期バーストを示す。

第２図でＣは、同じ地球局の受信側で定義され
る超フレームを示しｅは同期バーストが受信され
ない事を示し、ｆは同期バーストが受信される事
を示す。

SS・TDMA方式においてTDMA信号は、衛星
上の同期ウインドウを検出し、ここに同期信号と
切りかえタイミング測定信号を含む同期バースト
を送信して、スイツチマトリクスの切りかえ同期
Tf（フレーム）と同期してTDMA信号を送信す
る。

衛星では、第２図Ａに示す様に、超フレーム先
頭の同期ウインドウに相当するタイミングで、送
信器の入力を切り離し、同期バーストを送り返さ
ない。地球局ではこのため第２図Ｃに示すように
同期バースト、即ち同期信号が超フレーム周期で
抜けた形で受信されることになる。

従つて、TDMA装置受信側の超フレームカウ
ンタを、同期信号が検出出来なかつたタイミング
で超フレームの先頭を表わす値にリセツトし、こ
の後超フレームの先頭では連続して同期信号が検
出出来ない事を監視すれば、TDMA装置受信側
の超フレームカウンタを衛星上で定義される超フ
レームに同期させることができる。

一方TDMA装置の送信側では送信側超フレー
ムカウンタの定義する超フレームの先頭で同期信
号（UW）を例えば反転して送出する。この反転
された同期信号が受信されるタイミングと、前述
の受信超フレームカウンタの先頭のタイミングを
比較し、両者が一致する様に送信側超フレームカ
ウンタの位相を制御すれば、送信超フレームカウ
ンタを衛星上で定義される超フレームに同期させ
ることができる。

このようにして衛星の超フレーム毎の特異性と
TDMA装置の超フレーム毎の特異性とが一定の
関係となるように制御し、監視することができ
る。こうして、TDMA装置送信側・衛星・
TDMA装置受信側の超フレームを同期させスイ
ツチングシーケンスフオーマツトの変更を行なう
ときTDMA装置、送信側、受信側及び衛星上
で、超フレームの先頭のフレームに同期してフオ
ーマツトを変更すれば無瞬断で、この通信系全体
のフオーマツトを変更することができる。

ここで、この通信系全体のフオーマツトを管理
する局を一つ想定し、この局を回線統制局と呼
ぶ。ここで、各地球局のTDMA装置は送信、受
信フオーマツトを記憶するメモリを２組持ち、現
用に指定されたメモリのデータに基づいて信号の
送受信を行ない、予備側に指定されたメモリは
TDMA通信系の制御用データ回線を通して書き
かえられるものとする。また、衛星のスイツチン
グシーケンスを記憶するメモリは少なくとも２組
あるものとする。

先ず、回線統制局は、TDMA通信系の制御用
データ回線を使つて、各地球局のTDMA装置の
予備側のメモリに新しいフオーマツトを書き込
む。また、コマンドとデータにより衛星の接続制
御部の予備側メモリにも新らしいスイツチングシ
ーケンスフオーマツトを書き込む。この後、超フ
レームの先頭直後、即ち第２図タイミングｃで各
球局のTDMA装置及び衛星にメモリ切り換えの
コマンドを、送出する。

ここで、TDMA装置は、メモリ切り換えのコ
マンドを受信した直後の送信超フレームの先頭で
送信側のメモリを切り換え、受信超フレームの先
頭で受信側のメモリを切り換える。また、衛星も
同様にメモリ切り換えのコマンドを受信した直後
の超フレームの先頭でメモリを切り換えるものと
する。こうすると、メモリ切り換えのタイミング
はTDMA装置の送信側ではタイミングc′となり、
受信側ではタイミングe′となる。また衛星上では
タイミングa′となり、無瞬断でフオーマツトを変
更することができる。

次に第３図を用い、本発明を実施した衛星の動
作を説明する。第３図において、１〜４は、スポ
ツトビームアンテナ、５〜８はダイプレクサ、９
〜１２は受信器、１３〜１６は送信器、１７はス
イツチマトリクス、１８は接続制御部、１９はデ
ータ・コマンド受信器、２０はデータ・コマンド
受信用アンテナ、２１は終端器を示す。

スポツトビームアンテナ１〜４から受信された
信号はダイプレクサ５〜８を通つて、受信器９〜
１２に供給される。受信器９〜１２の出力はスイ
ツチマトリクス１７に入力され接続制御部１８の
メモリに書き込まれたデータにより適当な送信器
１３〜１６に時分割的に接続され同期バーストを
伝送する同期ウインドウ及びデータバーストを伝
送するデータウインドウが形成される。接続制御
部１８は内部に持つ超フレームカウンタを参照し
て超フレームの先頭涛に相当するるフレームでは
同期ウインドウに相朝当するタイミングは送信器
１３〜１６の入力には終端器２１を接続するよう
に制御し受信した信号を切り離すことによりこの
タイミングで信号を地球局に送出しないように制
御することによつてこのとき受信される信号を地
球局に送り返さないようにする。送信器１３〜１
６の出力は、ダイプレクサ５〜８を通つて、スポ
ツトビームアンテナ１〜４に供給される。

接続制御部１８には、２組のメモリが置かれ、
このメモリは地上から送られるデータとコマンド
により書き換えることができる。また、コマンド
により、２組のメモリのどちらの内容を用いてス
イツチマトリクス１７を制御する切りかえること
ができる。このメモリ切り換えコマンドが受信さ
れたとき直後の超フレームの先頭で実際のメモリ
切り換えが行なわれる。一方回線統制局は制御用
データ回線を用いて各地球局に衛星のメモリ切り
換えが行われることを事前に通達し、衛星での切
換と各地球局の切換えが同一超フレームで行われ
るように制御信号を送出する。

コマンドは、データ・コマンド受信用アンテナ
２０及びデータ・コマンド受信器１９を通して受
信され接続制御部１８に供給される。

次に第４図を用い第３図で１８に示した接続制
御部の一実施例の動作を説明する。

第４図において２０１は発振器、２０２はフレ
ームカウンタ、２０３は超フレームカウンタ、２
０４，２０５はメモリ、２０６はデータセレク
タ、２０７はＤタイプフリツプフロツプを示す。

発振器２０１の出力５１は、クロツクとしてフ
レームカウンタ２０２に入力される。フレームカ
ウンタ２０２は、フレーム周期を周期とするフラ
イホイールカウンタでこの出力５２は、メモリ２
０４，２０５のアドレスの下位ビツトに接続され
る。また、フレームカウンタ２０２のターミナル
カウント出力５９は、超フレームカウンタ２０３
にクロツクとして入力される。超フレームカウン
タ２０３のターミナルカウンタ出力６０は、超フ
レーム信号で、Ｄタイプフリツプフロツプ２０７
にクロツクとして入力されると共にメモリ２０
４，２０５のアドレス入力の最上位ビツトに接続
される。フリツプフロツプ２０７は、接続制御信
号５６を超フレーム信号６０でリタイミングす
る。この出力５７は、データセレクタ２０６に接
続される。メモリ２０４，２０５はスイツチング
データを記憶しNORM入力が「０」の場合、
ADR入力により指定されるスイツチングデータ
を出力Ｑに出力し、NORM入力が「１」の場合
バスを通じて内容を書き込え読み出すことができ
る。バス５８はデータ・コマンド受信器に接続さ
れ、予備側のメモリ書きかえに用いられる。デー
タセレクタ２０６は、SEL入力が「１」の場合入
力Ａのデータを出力Ｑに出力し、SEL入力が
「０」の場合、入力Ｂのデータを出力Ｑに出力す
る。データセレクタ２０６の出力Ｑ、即ち５５
は、スイツチマトリクスに接続される。

データ・コマンド受信器から入力する接続情報
５６が「１」の場合、フリツプフロツプ２０７の
出力５７も「１」となり、メモリ２０４の接続デ
ータ５３がデータセレタ２０６を通つて接続デー
タ５５としてスイツチマトリクスに出力される。
このとき、メモリ２０５はバス５８を通じて内容
を書きかえることができる。

接続情報５６が「１」から「０」に変化すると
フリツプフロツプ２０７の出力５７は、超フレー
ム信号６０の立ち上り、即ち、次の超フレームの
先頭で「１」から「０」に変化する。こうして、
メモリ２０５の接続データ５４がデータセレクタ
２０６を通つて接続データ５５としてスイツチマ
トリクスに出力されるようになる。これ以降メモ
リ２０４は予備系となりバス５８を通して内容を
書きかえることができる。

またメモリ２０４，２０５のアドレス
（ADR）の最上位ビツトには、超フレームカウン
タ２０３のターミナルカウント６０が接続されて
いる。仮に受信器を16語の容量持つものとする
と、アドレスは４ビツトとなるが、超フレームの
先頭のフレーム即ち６０が「１」の場合、超フレ
ームカウンタ２０２の表わすタイミングに応じて
アドレス1000〜1111に記憶されたデータが出力さ
れ超フレームの先頭以外のフレーム即ち６０が
「０」の場合、フレームカウンタ２０２の表わす
タイミングに応じて、アドレス0000〜0111に記憶
されたデータが出力される。こうして超フレーム
の先頭フレームとその他のフレームを区別するこ
とができる。超フレームの先頭フレームに使用さ
れる部分には、同期ウインドウに相当する語のデ
ータは、送信器１３〜１９の入力は、終端器２１
に接続する情報が書き込まれ、超フレームの先頭
フレーム以外のフレームで使用される同期ウイン
ドウに相当する語のデータは、同じ売アンテナに
接続される受信器の出力を送信器の入力に接続す
る情報が書き込まれることになる。

こうすることにより、超フレームの先頭フレー
ム以外のフレームで使用される同期ウインドウで
は地球局から受信した信号をそのまま折り返して
送信し、超フレームの先頭フレームの同期ウイン
ドウでは、送信器に終端器が接続されるため、信
号を送出せず、地球局から受信した信号を折り返
さないようにすることができる。

同期ウインドウ以外のタイミングに相当するデ
ータは、超フレームの先頭フレームと、その他の
フレームとで同じ内容が書き込まれる。

以上説明を容易にするため超フレームの先頭を
表わす信号６０をメモリ２０４，２０５のアドレ
スの最上位ビツトに接続する方式を用いたが、メ
モリのアドレス入力に適当な符号器を入れること
により、同期ウインドウ以外のタイミングに相当
するデータは、超フレームの先頭フレームとその
他のフレームとの間で区別をつけず、１つのアド
レスが割り当てられるようにすることもできる。

また以上の説明ではスイツチマトリクスの入力
側がいずれの場合もどこかに接続される形式のも
のとして説明したが、スイツチマトリクスのスイ
ツチのタイプによつては超フレームの当該フレー
ムにおいては全ての接点がオフとなることにより
いかなる受信信号も出力側に現われないようにす
ることにより全く同様の効果を得ることができ
る。この場合は終端器２１を必要としない。

以上実施例では、地球局靴における超フレーム
を同期信号（UW）の反転によつて定義する方法
で説明したが、超フレームとは別に同期信号に
UW，，UW，と変調を行ない超フレーム
は更にこのシーケンスに対しUW，，UW，
，UW，と変調を行なうなど更に複雑な
変調を行なうことにより定義する事もできる。

また単に反転ではなく、複数のUWパタンを用
い、超フレーム周期に同期してちがつたパターン
のUWを含んだ同期バーストを順番に送出して超
フレームを定義する事も可能である。更にUWと
は別に同期バースト中に超フレームを定義するビ
ツトを加える方法もある。

また、実施例では、スポツトビームに対し、受
信器、送信器が１対１で対応する例を説明した
が、ここに冗長性を持たせ信頼性を増すこともで
きる。また、基準バースト発生回路、スイツチマ
トリクス、接続制御部など各回路を複数個持つ構
成を考える事もできる。また本発明には、必ずし
も必要ではないので説明を省略したが、接続制御
部の予備側の受信器をパラメータ送信器に結びメ
モリの内容を地上から読める様にすることもでき
る。

またメモリの切換えを超フレームの先頭フレー
ムとして説明したが、超フレームの中の同番目の
フレームということで実施することが可能であ
る。

また、メモリ切換時点をコマンド受信後和の超
フレーム周期。整数倍に定義して実施することも
できる。さらにメモリ切換のコマンドはデータ・
コマンド受信器で受信される方式として説明した
が、TDMA通信系の制御用データ回線の受信器
を搭載すればメモリ切換のコマンドを制御用回線
から取出す形で実施することもできる。

本発明は以上説明したように、これまで不可能
であつた、信号に瞬断を与えないでフオーマツト
変更を行なうことを可能としてSS−TDMA方式
の回線設定の柔軟性を更に増加する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来方式の系統図、第２図は本発明
によるスイツチングシーケンスフオーマツト変更
を説明するタイミング図、第３図は本発明による
SS−TDMA用通信衛星の系統図、第４図は本発
明による接続制御部の系統図を示す。 図において、１〜４……スポツトビームアンテ
ナ、５〜８……ダイプレクサ、９〜１２……受信
器、１３〜１６……送信器、１７……スイツチマ
トリクス、１８……接続制御部、１９……デー
タ・コマンド受信器、２０……データ・コマンド
受信用アンテナ、２１……終端器である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の送信器と、複数の受信器と、メモリに
   書き込まれたデータに応じて受信器の出力を送信
   器の入力に切りかえ接続するスイツチマトリクス
   と、このスイツチマトリクスを制御する複数のメ
   モリとを含む衛星と、送信バーストフオーマツト
   を制御する複数のメモリを含む地球局とからなる
   衛星通信方式において、前記衛星が、前記スイツ
   チマトリクスの切りかえ周期（フレーム）を計数
   してフレームの整数倍の周期を持つ超フレームを
   発生する超フレームカウンタと前記メモリの切り
   かえを前記超フレームに同期して行なう手段とを
   備え、前記送信器の全ての入力を前記受信器の全
   てから切り離して前記地球局から送信される同期
   信号を前記超フレームに同期して返送しないこと
   かつ前記超フレームに同期して送信バーストフオ
   ーマツトを制御するメモリの切りかえを行なうこ
   とを特徴とする衛星通信方式。 ２ 複数の送信器と、複数の受信器と、あるデー
   タに応じて前記受信器の出力を前記送信器の入力
   に切りかえ接続するスイツチマトリクスと、前記
   スイツチマトリクスを制御する複数のメモリと前
   記スイツチマトリクスの切りかえ周期（フレー
   ム）を計数して、このフレームの整数倍の周期を
   持つ超フレームを発生する超フレームカウンタと
   前記スイツチマトリクスを制御するメモリの切り
   換えを前記超フレームに同期して行なう手段と、
   前記送信器の入力を前記受信器の全てから同時に
   切り離す手段とを備えたことを特徴とする通信衛
   星装置。