JPS62285532A - 衛星通信システム - 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】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は衛星通信システムに関し、特に降雨減衰が問題
となる準ミ’ｌＪ波帯の周波数を用い、複数の地球局間
でパケット伝送方式で相互にデータの伝達を行う衛星通
信システムに関する。

〔従来の技術〕

準ミリ波帯（Ｋｕバンド、Ｋａバンド）を用いた衛星通
信においては、降雨による電波の減衰（降雨減衰）が大
きいため、信頼性の高い通信回線を構築するためには何
らかの降雨減衰対策としては、ダウンリンクに対しては
地球局の受信性能指数Ｇ／Ｔに余裕を持たせ、アップリ
ンクに対しては必要あれば降雨減衰を受けた地球局の送
信電力を増加させる送信′ｉｋ力制御を行うのが一般的
であり、このため各地球局でアップリンクの降雨減衰を
検知し送信電力制御を行う各種の方法が提案されている
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、送信電力制御を行うためには各地球局に
降雨減衰を検出する検出手段と送信電力を制御する制御
手段が必要であり、各地球局の構成が複雑となシ価格も
嵩むという問題点がある。

又、地球局のＧ／Ｔを高くすることは当然ながら高価格
化につながるので、ダウンリンクの降雨減衰に対して十
分な余裕を持たせることにも問題がある。一方、準ミリ
波帯を用いた衛星通信回線の信頼度は、降雨減衰によシ
回線が不通となる年間の時間率（不稼働率）で支配され
る。従って１地球局当りの通信量が少ない多数の小型地
球局で構成されるパケット伝送方式の信頼度の高い衛星
通信システムを、準ミ’）波帯で経済的に構成するため
には問題点が多い。

本発明の目的は、各地球局は送信電力制御を行わないＧ
／Ｔの低い簡易な構成とし、蓄積交換装置を有するＧ／
Ｔの高い中央監視局でデータの中継転送を行うことによ
シ上述の問題点を除去し、地球局の構成が簡単で且つ信
頼度の高い準ミリ波帯を用いたパケット伝送方式の衛星
通信システムを提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の衛星通信システムは、同一周波数を複数の地球
局で時分割で使用し相互にデータの伝達を行うパケット
伝送方式の衛星通信システムにおいて、前記地球局に比
し受信性能指数が高くデータの蓄積交換装置を有する中
央監視局を備え、この中央監視局が前記各地球局が送信
する信号を受信監視して前記蓄積交換装置に一時記憶さ
せ、第１の地球局から第２の地球局に向けて送信された
パケットを受信した後、前記第２の地球局で前記パケッ
トが正常に受信されたことを示す受信確認信号を受信し
たとき、前記蓄積交換装置に一時蓄積された前記パケッ
トを消去し、前記パケットを受信した後一定の時間内に
前記受信確認信号が受信できなかったとき、前記蓄積交
換装置に一時記憶された前記パケットを衛星からの実効
等方耐電力が前記各地球局から正常時に送信したときの
基準値よ）もあらかじめ定められた値だけ高くなるよう
に送信するように構成されている。

〔作　用〕

次に図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図（ａ）及び（ｂ）は本発明の基本技術思想を説明
するための通信量１ｍｊｆ／を成因であシ、第１図（ａ
）は正常時における通信回線の構成を、第１図（ｂ）は
一方の地球局が降雨減衰または太陽雑音妨害を受けたと
きの通信回線の構成をそれぞれ示す。第１図（ａ）及び
（ｂ）において、ｌは通信衛星、２はデータの蓄積交換
装置を有し各地球局の送信信号を受信監視するＵ／Ｔの
高い中央監視局、３はバケｙ　）Ｐｔ送信するＧ／Ｔの
低い第１の地球局、４はパケットＰを受信する（ｊ／Ｔ
の低い第２の地球局である。

第１図（ａ）において、地球局３から周波数ｆで送信（
実線で示す）されたパケットＰは通信衛星１を介して直
接地球局４に伝達されるが、中央監視局２はこれを受信
監視しており、受信したパケットＰを蓄積交換装置（図
示せず）に一時記憶させる。

地球局４は地球局３から自局あてに送信されたバケツ）
Ｐを正常に受信すると、受信確認信号Ａを同じ周波数ｆ
で返送（破線で示す）する。中央監視局２はこの受信確
認信号Ａを受信してパケットＰの伝送が正常に行われた
ことを知ると、先に蓄積交換装置に記憶させたパケット
Ｐを消去する。

一方、地球局３はこの受信確認信号Ａを受信することに
よりパケットＰが目的の地球局４に伝達されたことを確
認し、パケットＰの送信動作が完了する。すなわち、パ
ケットＰの伝送は直接地球局３及び４の間で行われ、中
央監視局２はこれを受信監視しているのみでパケットＰ
の伝送には全く関与しない。

一方、第１図（ｂ）のように着信側の地球局４に一定値
を越える降雨減衰があった場合、あるいは衛星と太陽の
方向が一致して太陽雑音妨害を受けた場合には、地球局
４は地球局３から送出したパケットＰを直接受信するこ
とはできず、従って地球局４から受信確認信号Ａは戻っ
てこ々い。そこで中央監視局２は蓄積交換装置に記憶さ
れたパケットＰを、通信衛星１からのｅｉｒｐが基準値
（各地球局から正常に送信されたときの衛星ｅｉｒｐ　
）よシもαｄＢ（例えば１０ｄＢ）高くなるような送信
電力でパケットＰｃとして送信（一点鎖線で示す）する
。中央監視局２から送信されるこのパケットＰｃは、衛
星ｅｉｒｐが高いから降雨減衰があっても地球局４で受
信することができる。パケットＰＣ金受信した地球局４
は受信確認信号Ａｃを送出するが、この受信確認信号Ａ
（は降雨減衰を受けるため地球局３では受信不可能であ
る。しかしながら、地球局に比べて大型のアンテナを備
えＧ／Ｔがはるかに高い中央監視局２では受信可能であ
り、受信確認信号Ａｃを受信すると中央監視局２は蓄積
交換装置に記憶されたパケットＰを消去し、パケットＰ
の転送が完了する。発信側の地球局３は地球局４からの
受信確認信号Ａｃは受信できないが、中央監視局２から
送信されるバケッｌＰｃを受信すると、地球局４からの
受信確認信号と同等に処理してパケットＰの送信動作を
完了させる。

すなわち、降雨減衰等によシ地球局間でパケットの直接
伝送ができない場合には、中央監視局２を中継局として
パケットを中継転送することＫよシ地球局間のデータの
伝達が行われることとなる。

発信側の地球局３に降雨減衰が生じた場合も同様にして
中継転送が行われる。地球局３から送信されたパケット
Ｐは降雨減衰を受け、衛星ｅｉｒｐが低下するため地球
局４では受信できなくなるが、地球局より大型のアンテ
ナを備えＧ／Ｔがはるかに高い中央監視局２ではこのパ
ケットＰを受信でき、これを蓄積交換装置に一時記憶さ
せる。このとき地球局４からは受信確認信号が送出され
ないので、中央監視局２は蓄積交換装置に蓄積されたパ
ケットＰを正常時よりαｄＢ高い衛ＪｉＬ　ｅｉｒｐと
なるような送信電力でパケットＰＣとして送信する。

この転送さｎたバケッ）Ｐｃは地球局４で受信され、必
要なデータが目的の地球局に伝達されると共に、地球局
３に対しては受信確認信号の機能を゛　果たし、パケッ
トＰの送信動作を完了させる。

以上説明したように、各地球局は送信電力制御を行わず
に一定の電力で送信するのみであり、Ｇ／Ｔも低くダウ
ンリンクの降雨減衰に対するレインマージンも少なく設
定されているが、各地球局の降雨減衰がレインマージン
を越す場合には、中央監視局２を中継してデータを転送
することにより地球局間のデータ伝送が可能となシ、信
頼度の高いパケット通信網を経済的に構成することがで
きる。

上述の構成において、地球局３から送出するパケットＰ
が他の地球局から送出したパケットと衝突した場合には
、地球局４及び中央監視局２０両者とも正常に受信する
ことができない。従って、地球局４からは受信確認信号
が送出されず、中央監視局２ではバケツ）Ｐの一時記憶
もその転送も行われない。すなわち、地球局３は受信確
認が全く得られないのでパケットＰの再送信を行うこと
となる。

上述した本発明の衛星通信システムを構成した場合、中
央監視局２によるパケット転送で救済可能となる降雨減
衰の範凹は、中央監視局２のＧ／Ｔと衛星ｅｉｒｐの増
加量αｄＢとによることはもちろんであるが、各地球局
からの送信電力も重要な要因となる。すなわち、各地球
局からの送信電力は、アップリンクの降雨減衰により送
信波が減衰し、これによシ通信衛星１からのｅｉｒｐが
低下してＧ／Ｔの低い地球局で゛は受信不能となった場
合でも、地球局に比べてＧ／Ｔの高い中央監視局２では
受信可能となるように、アップリンクの雑音寄与を考慮
して決めて置くことが必要である。なお、中央監視局２
から送信する衛星ｅｉｒｐの高いパケットＰＣは、各地
球局が送信するパケットと同一の周波数ｆで送信するよ
うに構成することもできるが、別の周波数Ｆを使用する
ように構成することも可能である。以下、実施例につい
て更に詳しく説明する。

〔実施例〕

第２図は本発明の一実施例のシステム構成を示す概念図
で、Ｋｕバンド（アップリンク１４．５ＧＨｚ帯、ダウ
ンリンク１２．５Ｇｈｌｚ帯）の各１周波数（ｆ、ｆ／
）のみを使用する場合を示す。第２図において各地球局
３　ａ　、　４　ａ　−−−は直径１．２ｍのアンテナ
を備えた受信システム雑音温度２７０にの地球局で、ス
ロットアロハ方式のパケット通信を行うように構成され
、中央監視局２ａは直径９．６ｍのアンテナと１００に
のシステム雑音温度を有し、タイムスロットの基準とな
る基準バースト信号を常時送出しているものとする。各
地球局３ａ　、４ａは、アワプリンタ雑音の寄与分２０
Ｋを含み８章受信状態で受信ｅ／Ｔ　（搬送波電力対等
価雑音温度比）　Ｋ　６　ｄＢの余裕があると仮定する
。

いま地球局３ａに降雨があった場合を想定すると、アッ
プリンクの降雨減衰はそのまま衛星ｅｉｒｐの低下とな
り雑音温度の変化は無視できるから、地球局３ａに６ｄ
Ｂを越すアップリンク降雨減衰があると、地球局４ａは
地球局３ａからの信号を受信できなくなる。準ミリ波帯
を用いた衛星通信システムの計画に必要な降雨減衰は、
国内各地につき１０年間の降雨データに基づいて必要な
推定値が求められるようになってお）（研実報、第２８
巻。

第８号、１６６７〜１６７６頁参照）、通常この推定値
を用いて回線設計が行われている。上記資料によれば、
６ｄＢのアップリンク減衰に対応するダウンリンクの降
雨減衰はほぼ周波数の自乗に比例して４．６５　ｄＢと
なるが、降雨減衰に伴う１．２５ｄＢの天空雑音温度の
増加があるのでほぼ同等の降雨量で地球局３ａでも地球
局４ａからの信号の受信が不能となる。アップリンクの
降雨減衰６ｄＢは東経１３００の赤道上に打上げられた
衛星を対象とした場合、降雨量の多い福岡地区における
１０年平均の時間率０．２％の降雨減衰に相当する。

これに対して、直径９，６ｍのアンテナを備えたシステ
ム雑音温度１００にの中央監視局２ａで受信する場合は
、アンテナ利得の増加によ多信号レベルが１８ｄＢ（電
力比で６４倍）改善されるが、衛星から送出されるアッ
プリンクの雑音寄与分も信号と同様に増幅されるため、
等価雑音温度は２０Ｘ６４＋１００＝１３８０（ｆ（）
となシ、２７０＋２０＝２９０（Ｋ）に比し６．８　ｄ
Ｂ増加するので、受信Ｃ／Ｔの余裕度は地球局よりも１
８−６．８＝ｘ１．２（ｄＢ）改善されて１７．２ｄＢ
となる。すなわち、地球局３ａのアップリンク降雨減衰
が１７，２ｄＢとなるまでは、中央監視局２ａにおいて
地球局３ａからの信号の受信が可能となる。アップリン
クの降雨減衰１７．２ｄＢに対応するダウンリンクの降
雨減衰は１３．３ｄＢとなるが、雑音温度の増加が２９
曲あシ受信Ｃ／Ｔの劣化は１６．２ｄＢとなる。

従って、中央監視局２ａの送信電力を衛星ｅｉｒρの増
加αがα＝１０．５（ｄＢ）となるように設定しておけ
ば、地球局３ａで中央監視局２ａからの信号を受信でき
ることとなる。すなわち、中央監視局２ａによる地球局
３ａからのパケットの中継転送と、地球局３ａによる転
送の確認とが行えることになる。この降雨減衰の発生す
る確率は、前述と同じ福岡地区において１０年平均の時
間率０．０１５チに相当し、１桁以上の信頼度の改善が
見込まれる。なお、中央監視局２ａは送信電力制御を行
っており、中央監視局２ａの降雨減衰に関係なく一定の
衛星ｅｉｒｐに保たれるよう構成されている。

第３図は第２図のシステムにおける各信号の時間関係を
示すタイミング図である。第３図に示すように、中央監
視局２ａから送出される基準バースト信号３間の時間Ｔ
はＮ個のタイムスロットに分割され、Ｎ個のタイムスロ
ットのうち基準バースト信号Ｂに続く第１のタイムスロ
ットは中央監視局２ａから送信される衛星ｅｉｒｐの高
い転送バケツ）Ｐｃ用に固定的に割当てられ、最後のＮ
番目のタイムスロットは各タイムスロットに対応する受
信確認信号の返送用に使用される。従って、上記を除く
第２から第Ｎ−１までのタイムスロットに対して、各地
球局はランダムに固定長のバケットを送信する。このよ
うな構成とすれば、各地球局は一組の送受信装置のみを
備えればよく、各地球局からの送信パケット同士の衝突
は回避できないが、中央監視局２ａからの転送パケット
と衝突することなく、受信確認信号は衝突することなく
確実に返送される。

第４図は本発明の他の実施例のシステム構成を示す概念
図で、複数の周波数を使用する場合を示す。第４図に示
すように、地球局はｆｌを送信する地球局３ｂと、ｆ、
を送信する地球局４ｂと、ｆｌを送信する地球局５ｂと
の３群に分かれ、各地球局はこれらの送信周波数に対応
する３受信周波数ｆｌＺ’２′、ｆ３’と、中央監視局
２ｂの送信周波数Ｆに対応する受信周波数Ｆ′とを受信
するように構成されている。中央監視局２ｂは各地球局
から送信されるｆｌ＋　ｆ２ｔ　ｆｌのすべての信号を
受信監視して蓄積交換装置に一時記憶させ、受信確認信
号の得られないパケットは別の周波数Ｆで転送する。各
地球局からのパケット及び受信確認信号の送出は、タイ
ムスロットを設けない完全ランダムアクセスの純アロハ
方式で行われ、パケット長も固定されない。この方式で
は着信側の地球局でパケットが正常に受信さｎたにもか
かわらず受信確認信号が衝突のため返送されない事態が
発生するが、この場合は中央監視局２ｂから同一内容の
パケットが転送されることとなる。

上述した単一周波数を使用する第２図の実施例では、ス
ロットアロハ方式ではあるが中央監視局からの送信パケ
ットは特定のタイムスロットを専有するものとして説明
したが、特定のタイムスロットに固定せず任意のタイム
スロットで送信するようにしてもよく、タイムスロット
を固定するが転送するパケット数が多いときは他のタイ
ムスロットも併用するようにしてもよい。又、第４図の
複数の周波数を使用する実施例はタイムスロットを設け
ない純アロハ方式として説明したが、タイムスロットヲ
設定するスロットアロハ方式としてもよく、逆に第２図
の実施例に純アロハ方式を使用することも差支えない。

以上の説明は主として降雨減衰を対象として行ったが、
降雨減衰と共に問題となる自然現象に太陽雑音妨害があ
る。これは地球局と太陽との間に衛星が入り地球局から
見ると衛星の背後を太陽が通過するため、太陽が発生す
る強い雑音を地球局で受信して回線の品質が悪化する現
象であり、準ミリ波帯以上のみならずマイクロ波帯の衛
星回線でも発生し、北半球の地球局では春分の日の前お
よび秋分の日の後に発生する。これを防止する対策には
衛星のｅｉｒｐを大きくし、太陽雑音を受信した状態で
も必要なＣ／Ｔが得られるようにすることである。本発
明の方法では中央監視局の送信する信号は衛星ｅｉｒｐ
が正常受信状態よりも約１０ｄＢも高いから、太陽雑音
妨害対策としても有効なことは明らかである。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように、本発明の衛星通信システム
によれば、各地球局は送信電力制御を行わない（）／Ｔ
の低い簡易な構成としても、Ｇ／Ｔの高い中央監視局で
必要なパケットを中継転送することにより、降雨時でも
データの伝達が可能となる効果がある。従って、降雨減
衰の大きい準ミリ波帯の周波数を用いて、信頼度の高い
パケット伝送方式の衛星通信システムを経済的に構成で
きる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本技術思想を説明するための通信回
線構成図、第２図は本発明の一実施例のシステム構成を
示す概念図、第３図は第２図のシステムの各信号の関係
を示すタイミング図、第４図は本発明の他の実施例のシ
ステム構成を示す概念図である。　　゛ ｌ・・・・・・通信衛星、２，２ａ、２ｂ・・・・・・
中央監視局、３．３ａ　、３ｂ　＋４．４ａ　、４ｂ　
、５ｂ・−・−・・地球局、Ｐ、Ｐｃ・・・・・・パケ
ット、Ａ　、　Ａ　ｃ・・・・・・受信確認信号。 代理人　弁理士　　内　原　　　晋 嶋　Ｉ　図 （ｂ） 躬　Ｚ　図 第　３　図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）同一周波数を複数の地球局で時分割で使用し相互
   にデータの伝達を行うパケット伝送方式の衛星通信シス
   テムにおいて、前記地球局に比し受信性能指数が高くデ
   ータの蓄積交換装置を有する中央監視局を備え、この中
   央監視局が前記各地球局が送信する信号を受信監視して
   前記蓄積交換装置に一時記憶させ、第１の地球局から第
   ２の地球局に向けて送信されたパケットを受信した後、
   前記第２の地球局で前記パケットが正常に受信されたこ
   とを示す受信確認信号を受信したとき、前記蓄積交換装
   置に一時記憶された前記パケットを消去し、前記パケッ
   トを受信した後一定の時間内に前記受信確認信号が受信
   できなかったとき、前記蓄積交換装置に一時記憶された
   前記パケットを衛星からの実効等方射電力が前記各地球
   局から正常に送信したときの基準値よりもあらかじめ定
   められた値だけ高くなるように送信することを特徴とす
   る衛星通信システム。
2. （２）前記中央監視局が送信する信号は前記各地球局が
   送信する周波数と同一周波数であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の衛星通信システム。
3. （３）前記中央監視局が送信する信号は前記各地球局が
   送信する周波数とは異なる他の周波数であり、前記各地
   球局は前記他の周波数の受信設備を有することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の衛星通信システム。