JPS62189825A - Satellite data relay system - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、衛星通信の衛星データ中継方式に関する。特
に、周波数変換型データ中継衛星ですべてのユーザ衛星
に対して効率的にデータを中継する衛星データ中継方式
に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a satellite data relay system for satellite communications. In particular, the present invention relates to a satellite data relay system that efficiently relays data to all user satellites using a frequency conversion type data relay satellite.
本発明は、周波数変換型データ中継衛星の衛星データ中
継方式において、
各ユーザ衛星のデータ伝送速度に対応して地球局からの
指令で、データ中継衛星の中継器の中継帯域幅および送
信電力を最適に設定することにより・
ユーザ衛星の実効等方放射出力を最小になるようにした
ものである。The present invention optimizes the relay bandwidth and transmission power of the data relay satellite's repeater based on commands from the earth station in accordance with the data transmission speed of each user satellite in a satellite data relay system for a frequency conversion type data relay satellite. By setting this, the effective isotropic radiation output of the user satellite is minimized.
第２図は従来例の衛星データ中継装置のブロック構成図
である。第２図において、Ａはユーザ衛星、Ｂ′はデー
タ中継衛星、Ｃは地球局、１は符号器、２は変調器、３
は送信器、４．１９．２０はアンテナ、５は追尾アンテ
ナ、６は低雑音増幅器、７．１３．２２は周波数変換器
、９は広帯域フィルタ、１２はハードリミッタ、１４は
前置増幅器、１６は高出力送信機、２１は低雑音増幅器
、２３は復調器および２４は復号器である。FIG. 2 is a block diagram of a conventional satellite data relay device. In Figure 2, A is a user satellite, B' is a data relay satellite, C is an earth station, 1 is an encoder, 2 is a modulator, 3 is a
is a transmitter, 4.19.20 is an antenna, 5 is a tracking antenna, 6 is a low noise amplifier, 7.13.22 is a frequency converter, 9 is a wideband filter, 12 is a hard limiter, 14 is a preamplifier, 16 is a high power transmitter, 21 is a low noise amplifier, 23 is a demodulator and 24 is a decoder.
第３図は従来例の衛星データ中継装置の相互変調積のス
ペクトラム図である。第４図は衛星データ中継装置のハ
ードリミッタの入力の搬送波対雑音比と出力の搬送波対
雑音比との関係を示す図である。FIG. 3 is a spectrum diagram of intermodulation products of a conventional satellite data relay device. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the input carrier-to-noise ratio and the output carrier-to-noise ratio of the hard limiter of the satellite data relay device.
従来、衛星データ中継方式は第２図に示すように、不特
定多数のユーザ衛星のデータ伝送速度や送信電力に無関
係に、データ中継衛星の中継器の対域幅や送信電力は一
定であった。これは、従来の技術としてユーザ衛星に対
するデータ伝送サービスが、最大データ伝送速度を有す
るユーザ衛星を対象としてデータ中継衛星の中継器が設
計されているためである。Conventionally, in the satellite data relay system, as shown in Figure 2, the coverage area and transmission power of the data relay satellite's repeater remained constant, regardless of the data transmission speed and transmission power of an unspecified number of user satellites. . This is because, as a conventional technology, in data transmission services for user satellites, repeaters of data relay satellites are designed for user satellites having the maximum data transmission rate.
しかし、このような従来例の衛星データ中継装置では最
大データ伝送速度を有するユーザ衛星に対して要求され
る実効等方放射電力（ｅｆｆｃｃＬｉｖｅｉｓｏｔｒｏ
ｐｉｃａｌｌｙ ｒａｄｉａｔｅｄ ｐＯＷｅｒ％ Ｅ
Ｉ ＲＰ ）の負担を最小にする設計となっているの
で、そのデータ伝送速度以下のユーザ衛星に対しては、
その実効等方放射電力が最適化されていない欠点があっ
た。さらにユーザ衛星の大半はそのデータ伝送速度が低
く、かつその実効等方放射電力はできるだけ低くするこ
とが望まれており、これによりユーザ衛星の規模も小さ
くて済むことも考えられる。However, in such conventional satellite data relay devices, the effective isotropic radiation power (effccLiveisotro) required for the user satellite with the maximum data transmission rate is
pically radiated pOWer%E
Since the design minimizes the burden on IRP, for user satellites whose data transmission speed is lower than that,
There was a drawback that the effective isotropic radiation power was not optimized. Furthermore, most of the user satellites have low data transmission speeds, and it is desired that their effective isotropically radiated power be as low as possible, so it is conceivable that the size of the user satellites can also be reduced.
たとえば、データ中継衛星の設計上仮定されたユーザ衛
星の最大データ伝送速度が１０Ｋｂｐｓとすれば、それ
以下の１０Ｋｂｐｓのデータを中継する場合には、ユー
ザ衛星の実効等方放射電力は１０Ｋｂｐｓを伝送する場
合の１／１０００で良いのであるが、以下の点から１／
１０００以上必要となる欠点があった。すなわち、
（１） データ中継衛星の中継器は一般にハードリミ
ッタを有しており、そのハードリミッタの入力の搬送波
対雑音比（以下、Ｃ／Ｎ比という。）が低いときには（
Ｃ／Ｎ≦ＯｄＢ＞、第４図に示すように、その出力Ｃ／
Ｎ比は入力Ｃ／Ｎ比よりも１ｄＢ劣化することが理論的
に示されている。For example, if the maximum data transmission rate of the user satellite assumed in the design of the data relay satellite is 10 Kbps, when relaying data of 10 Kbps below that, the effective isotropic radiation power of the user satellite will transmit 10 Kbps. 1/1000 of the case would be fine, but from the following points
There was a drawback that more than 1000 was required. That is, (1) The repeater of a data relay satellite generally has a hard limiter, and when the carrier-to-noise ratio (hereinafter referred to as C/N ratio) of the input of the hard limiter is low, (
C/N≦OdB>, as shown in Fig. 4, the output C/N is
It has been theoretically shown that the N ratio is 1 dB worse than the input C/N ratio.
そこでこの劣化を補償するためにはユーザ衛星側の実効
等方放射電力を増加させなくてはならない、
（２）またユーザ中継衛星の中継器はハードリミッタ、
進行波管（ＴＷＴ）等の非直線性増幅器を有しているこ
とから、ユーザ衛星からのデータ伝送速度が低いときに
は、第３図に示すような希望波ｒ、以外の不要波信号ｒ
、、ｒ、がデータ中継衛星の帯域内に落ち込むような場
合にその二つの周波数差ｆ、−ｆ、が希望波ｒ、の帯域
内に落ちる３次の相互変調積などにより希望信号対不要
信号比（以下、Ｄ／Ｕ比という。）が劣化する。このた
めにユーザ衛星のデータ伝送に対するビット誤り率が増
加する、
などの欠点があった。Therefore, in order to compensate for this deterioration, it is necessary to increase the effective isotropic radiation power on the user satellite side. (2) Also, the repeater of the user relay satellite has a hard limiter,
Since it has a nonlinear amplifier such as a traveling wave tube (TWT), when the data transmission rate from the user satellite is low, unnecessary wave signals r other than the desired wave r as shown in Fig. 3 are generated.
, , r, falls within the band of the data relay satellite, and the difference between the two frequencies, f, -f, falls within the band of the desired wave, r, due to third-order intermodulation products, etc. ratio (hereinafter referred to as D/U ratio) deteriorates. This resulted in drawbacks such as an increase in the bit error rate for data transmission by user satellites.
さらに、ユーザ衛星からのたとえばＳバンド（１，５Ｇ
ＩＩｚ〜５．２ＧＩＩｚ）を用いてデータ伝送するとき
のデータ伝送速度が比較的低い場合に、項目（１１、（
２）の欠点をユーザ衛星側で解決するためにはユーザ衛
星の実効等方放射電力を高くする必要がある。Furthermore, for example, S-band (1,5G
Items (11, (
In order to solve the problem of 2) on the user satellite side, it is necessary to increase the effective isotropic radiation power of the user satellite.
このためにユーザ衛星から地球表面に放射される電力束
密度も高くなる欠点があり、地球局における電力束密度
の規定値を満足させるためにはあるデータ伝送速度以下
のデータ伝送をするユーザ衛星側ではスペクトラム拡散
等を行うことが必要となり、このためユーザ衛星側の負
担が重くなる欠点があった。This has the disadvantage that the power flux density radiated from the user satellite to the earth's surface increases, and in order to satisfy the specified value of power flux density at the earth station, the user satellite must transmit data at a rate below a certain data transmission rate. In this case, it is necessary to perform spectrum spread, etc., which has the disadvantage of increasing the burden on the user satellite side.
本発明は上記の欠点を解決するもので、ユーザ衛星の実
効等方放射出力を最小にする衛星データ中継方式を提供
することを目的とする。The present invention overcomes the above-mentioned drawbacks and aims to provide a satellite data relay scheme that minimizes the effective isotropic radiation output of a user satellite.
本発明は、異なるデータ伝送速度でデータを送信する複
数のユーザ衛星と、この複数のユーザ衛星の出力をそれ
ぞれ中継する中継器を含むデータ中継衛星と、このデー
タ中継衛星の出力を受信する地球局とを備えた衛星通信
の衛星データ中継方式において、上記中継器は、上記地
球局の指令により中継帯域幅および送信電力を設定する
可変手段とを含むことを特徴とする。The present invention provides a plurality of user satellites that transmit data at different data transmission speeds, a data relay satellite including a repeater that relays the outputs of the plurality of user satellites, and an earth station that receives the outputs of the data relay satellites. In the satellite data relay system for satellite communication, the repeater includes variable means for setting the relay bandwidth and transmission power according to commands from the earth station.
地球局の指令に基づいて、データ伝送速度に従い中継器
の中継帯域幅および送信電力を最適に設定することによ
り、ユーザ衛星の実効等方放射電力を最小にすることが
できる。By optimally setting the relay bandwidth and transmission power of the repeater according to the data transmission rate based on the instructions from the earth station, the effective isotropic radiation power of the user satellite can be minimized.
本発明の実施例について図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第１図は本発明の一実施例衛星データ中継装置のブロッ
ク構成図である。第１図において、ユーザ衛Ｍへのデー
タは符号器１でディジタル化される。符号器ｌの出力は
変調器２に接続され、搬送波が変調される。変調器２の
出力は送信機３に接続される。送信機３から電力増幅さ
れた送信信号゛がアンテナ４を経由して送出される。FIG. 1 is a block diagram of a satellite data relay device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, data to a user M is digitized by an encoder 1. In FIG. The output of encoder l is connected to modulator 2, which modulates the carrier wave. The output of modulator 2 is connected to transmitter 3. A power-amplified transmission signal from the transmitter 3 is sent out via the antenna 4.
ユーザ衛星Ａから送信信号がデータ中継装置Ｂの追尾ア
ンテナ５および低雑音増幅機６を経由して周波数変換器
７に接続される。周波数変換器７では送信信号が中間周
波数に変換される。A transmission signal from user satellite A is connected to frequency converter 7 via tracking antenna 5 and low noise amplifier 6 of data relay device B. The frequency converter 7 converts the transmitted signal to an intermediate frequency.
ここで本発明の特徴とするところは、一点鎖線で囲む中
継帯域幅および送信電力可変部分である。Here, the feature of the present invention is the relay bandwidth and transmission power variable portion surrounded by a dashed line.
すなわち、データ伝送速度が高いときには、地球局Ｃか
らの指示に従って帯域幅切換スイッチ８．１１により周
波数変換器７の出力は広帯域フィルタ９を経由してハー
ドリミッタ１２に接続される。データ伝送速度が低いと
きは、地球局Ｃがらの指示に従って帯域幅切換スイッチ
８．１１により周波数変換器７の出力は狭帯域フィルタ
１ｏを経由してハードリミッタ１２に接続される。これ
によりハードリミッタ１２への入力Ｃ／Ｎ比をＯｄＢ以
上にすることができる。ハードリミッタ１２の出力は周
波数変換器１３に接続され、アップコンバートされる。That is, when the data transmission rate is high, the output of the frequency converter 7 is connected to the hard limiter 12 via the wideband filter 9 by the bandwidth changeover switch 8.11 according to an instruction from the earth station C. When the data transmission rate is low, the output of the frequency converter 7 is connected to the hard limiter 12 via the narrowband filter 1o by the bandwidth changeover switch 8.11 according to instructions from the earth station C. Thereby, the input C/N ratio to the hard limiter 12 can be made greater than OdB. The output of hard limiter 12 is connected to frequency converter 13 and up-converted.
周波数変換器１３の出力は前置増幅器１４に接続され、
増幅される。前置増幅器１４の出力は帯域幅切換スイッ
チ８．１１と連動された送信出力切換スイッチ１５．１
８により高出力送信器１６または低出力送信機１７を経
由してアンテナ１９に接続され、アンテナ１９から送出
される。これにより地表面における電力束密度の規定が
ある場合にはこの要求を満足させることができる。The output of the frequency converter 13 is connected to a preamplifier 14;
amplified. The output of the preamplifier 14 is connected to a transmission output selector switch 15.1 which is linked to a bandwidth selector switch 8.11.
8 is connected to an antenna 19 via a high-power transmitter 16 or a low-power transmitter 17, and is transmitted from the antenna 19. Thereby, if there is a regulation on the power flux density at the ground surface, this requirement can be satisfied.
データ中継装置Ｂから送信信号が地球局Ｃのアンテナ２
０および低雑音増幅器２１を経由して周波数変換器２２
に接続される。周波数変換器２２からダウンコンバート
された搬送波が復調器２３に接続され復調される。復調
器２３の出力は復号器２４に接続され、もとのユーザ衛
ＭＡからのデータが再生される。The transmission signal from data relay device B is sent to antenna 2 of earth station C.
0 and a frequency converter 22 via a low noise amplifier 21
connected to. The down-converted carrier wave from the frequency converter 22 is connected to the demodulator 23 and demodulated. The output of demodulator 23 is connected to decoder 24 to reproduce the data from the original user MA.
このような構成のデータ中継装置の動作について説明す
る。第１図において、ユーザ衛星Ａのデータは符号器ｌ
でディジタル化され、変調器２で搬送波へ変調がかけら
れ、送信機３で電力増幅された信号はアンテナ４から送
信される。The operation of the data relay device having such a configuration will be explained. In Fig. 1, the data of user satellite A is encoded by l
The signal is digitized, modulated onto a carrier wave by a modulator 2, and power amplified by a transmitter 3, and then transmitted from an antenna 4.
送信信号はデータ中継衛星Ｂの追尾アンテナ５で受信さ
れ、その後低雑音増幅器６および周波数変換器７を経て
中間周波数に変換される。ここで帯域幅切換スイッチ８
．１１はユーザ衛星Ａのデータ伝送速度が高いときには
、広帯域フィルタ９側に接続される。反対にユーザ衛星
Ａのデータ伝送速度が低いときには、狭帯域フィルタ１
０側に接続されることにより、ハードリミッタ１２への
入′７７ｃ／Ｎ比をＯｄＢ以上とすることが可能となる
。その後アップコンバートのため周波数変換器１３を通
り前置増幅器１４へ入力される。送信出力切換スイッチ
１５．１８は帯域幅切換スイッチ８．１１と連動されて
いるのでデータ伝送速度が低いときには、高出力送信機
１６から低出力送信機１７側へ切換えられることにより
、地表面における電力束密度の規定がある場合にはこの
要求を満足させることが可能となる。その後その信号は
ダウンリンク回線を達成するためのアンテナ１９を通り
地球局Ｃのアンテナ２０により受信される。The transmitted signal is received by the tracking antenna 5 of the data relay satellite B, and is then converted to an intermediate frequency via a low noise amplifier 6 and a frequency converter 7. Here, the bandwidth selector switch 8
．． 11 is connected to the broadband filter 9 side when the data transmission rate of the user satellite A is high. On the other hand, when the data transmission rate of user satellite A is low, narrowband filter 1
By connecting to the 0 side, it is possible to make the input '77c/N ratio to the hard limiter 12 more than OdB. The signal then passes through a frequency converter 13 and is input to a preamplifier 14 for upconversion. Since the transmission output selector switch 15.18 is linked to the bandwidth selector switch 8.11, when the data transmission rate is low, the power on the ground surface is changed by switching from the high output transmitter 16 to the low output transmitter 17. This requirement can be satisfied if the flux density is specified. The signal is then received by antenna 20 of earth station C through antenna 19 for achieving a downlink link.
地球局Ｃではユーザ衛星Ａからの信号を低雑音増幅器２
１により増幅し、周波数変換器２２によりダウンコンバ
ートされた搬送波から復調器２３により復調し、復号器
２４でもとのユーザ衛星Ａからのデータが再生される。At earth station C, the signal from user satellite A is transmitted to low noise amplifier 2.
1 and down-converted by the frequency converter 22, the demodulator 23 demodulates the carrier wave, and the decoder 24 reproduces the original data from the user satellite A.
上述のように本実施例は、ユーザ衛星のデータ伝送速度
に対応して中継器の帯域幅および送信電力を可変にする
ことにより、ユーザ衛星の実効放射電力を最小にするこ
とができる。As described above, in this embodiment, the effective radiated power of the user satellite can be minimized by making the bandwidth and transmission power of the repeater variable in accordance with the data transmission rate of the user satellite.
この改善度は第４図に示すハードリミッタの入力Ｃ／Ｎ
比対出力Ｃ／Ｎ比カーブから明らかなように最大４ｄＢ
および干渉による所要Ｄ／Ｕ比低下分が相当する。これ
はデータ伝送速度の低いユーザ衛星にとってたとえば送
信出力が従来の方式の場合にＪＯＷ必要であったものは
本実施例より４Ｗで良いことになり、ユーザ衛星の太陽
電池パネル面積の低減化や全体重量の低減化が可能にな
る効果がある。The degree of improvement is shown in Figure 4, which shows the input C/N of the hard limiter.
Maximum 4dB as seen from the ratio versus output C/N ratio curve
and the required D/U ratio decrease due to interference. This means that for user satellites with low data transmission speeds, for example, the transmission output that required JOW in the conventional method can be reduced to 4W compared to this example, reducing the area of the user satellite's solar panel and overall This has the effect of making it possible to reduce weight.
ここで帯域切換スイッチ８．１１は電気的スイッチ、ま
たは機械的スイッチのいずれでも良く、広帯域フィルタ
９と狭帯域フィルタ１０は２個以上で構成されても良く
また連続的に可変できるものであっても良い。さらに、
低電力送信機１７の出力は連続的に可変できるものであ
っても良くまたバイパス機能のみであっても良い。Here, the band selection switch 8.11 may be either an electrical switch or a mechanical switch, and the broadband filter 9 and the narrow band filter 10 may be composed of two or more filters, and may be continuously variable. Also good. moreover,
The output of the low power transmitter 17 may be continuously variable or may only have a bypass function.
以上説明したように、本発明は、ユーザ衛星のデータ伝
送速度に対応してデータ中継衛星の中継器の（；）域幅
を可変し、かつ送信出力を可変することにより、ユーザ
衛星の実効等方放射電力を最小にできる優れた効果があ
る。したがって、ユーザ衛星の規模を必要最小限にする
ことが可能となる利点がある。As explained above, the present invention varies the bandwidth of the repeater of the data relay satellite in accordance with the data transmission speed of the user satellite, and also varies the transmission output, thereby improving the effective performance of the user satellite. This has the excellent effect of minimizing radiated power. Therefore, there is an advantage that the scale of the user satellite can be minimized.
またデータ中継衛星の送信出力低下による効果と−して
データ中継衛星が日食中であり、太陽電池パネルからの
電力供給がないときでもデータ伝送速度の低いユーザ衛
星に対するデータ伝送サービスが可能となる。In addition, the effect of lowering the transmission output of the data relay satellite is that it is possible to provide data transmission services to user satellites with low data transmission speeds even when the data relay satellite is undergoing solar eclipse and there is no power supply from the solar panel. .
第１図は本発明一実施例衛星データ中継装置のブロック
構成図。
第２図は従来例の衛星データ中継装置のブロック構成図
。
第３図は従来例の衛星データ中継装置の相互変調積のス
ペクトラム図。
第４図は衛星データ中継装置のハードリミッタの入出力
Ｃ／Ｎ比の理論値を示す図。
１・・・符号器、２・・・変調器、３・・・送信機、４
．１９．２０・・・アンテナ、５・・・追尾アンテナ、
６・・・低雑音増幅器、７．１３．２２・・・周波数変
換器、８．１１・・・帯域幅切換スイッチ、９・・・広
帯域フィルタ、ｌＯ・・・狭帯域フィルタ、１２・・・
ハードリミッタ、１４・・・前置増幅器、１５．１８・
・・送信出力切換スイッチ、１６・・・高出力送信機、
１７・・・低出力送信機、２１・・・低雑音増幅器、２
３・・・復調器、２４・・・復号器、Ａ・・・ユーザ衛
星、Ｂ・・・データ中継衛星、Ｃ・・・地球局。FIG. 1 is a block diagram of a satellite data relay device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram of a conventional satellite data relay device. FIG. 3 is a spectrum diagram of intermodulation products of a conventional satellite data relay device. FIG. 4 is a diagram showing theoretical values of the input/output C/N ratio of the hard limiter of the satellite data relay device. 1... Encoder, 2... Modulator, 3... Transmitter, 4
．． 19.20... Antenna, 5... Tracking antenna,
6...Low noise amplifier, 7.13.22...Frequency converter, 8.11...Bandwidth selector switch, 9...Wide band filter, lO...Narrow band filter, 12...
Hard limiter, 14... Preamplifier, 15.18.
...Transmission output selector switch, 16...High output transmitter,
17...Low output transmitter, 21...Low noise amplifier, 2
3... Demodulator, 24... Decoder, A... User satellite, B... Data relay satellite, C... Earth station.
Claims (1)
ユーザ衛星と、 この複数のユーザ衛星の出力をそれぞれ中継する中継器
を含むデータ中継衛星と、 このデータ中継衛星の出力を受信する地球局とを備えた
衛星通信の衛星データ中継方式において、 上記中継器は、 上記地球局の指令により中継帯域幅および送信電力を設
定する可変手段と、 を含むことを特徴とする衛星データ中継方式。(1) A plurality of user satellites that transmit data at different data transmission speeds, a data relay satellite that includes a repeater that relays the output of each of the plurality of user satellites, and an earth station that receives the output of the data relay satellite. A satellite data relay system for satellite communication comprising: the repeater comprising variable means for setting relay bandwidth and transmission power according to commands from the earth station;
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3227786A JPS62189825A (en) | 1986-02-17 | 1986-02-17 | Satellite data relay system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3227786A JPS62189825A (en) | 1986-02-17 | 1986-02-17 | Satellite data relay system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62189825A true JPS62189825A (en) | 1987-08-19 |
Family
ID=12354482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3227786A Pending JPS62189825A (en) | 1986-02-17 | 1986-02-17 | Satellite data relay system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62189825A (en) |
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