JPS6322693B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） この発明は高利得の衛星アンテナを用いて衛星
と地上との間の通信を効率よく行う衛星通信方式
に関するものである。

衛星通信を効率よく行ううえで最も有効な方法
は衛星アンテナの利得を増大させることである。
しかしアンテナ利得を大きくすることはアンテナ
ビームの照射する区域が狭くなる、つまりアンテ
ナビーム幅が小さくなることと等価である。従つ
て広い地域を対象とした通信のためには多数のビ
ームを同時に使用することが必要となる（第１
図）。この様な通信方式では従来、特定の地点又
は特定の区域に対しては特定の衛星ビームを割り
当てて通信を行うとしている。この場合、衛星の
ビーム方向には衛星の姿勢変動、アンテナ取付け
角度誤差、温度変動によるアンテナ構造の変形、
等による一定の、または時間的に変動する誤差を
生じるため、ある１つのビームで常に通信が可能
な区域はそのビームが照射する面積より小さな面
積を有する区域となる欠点を有する。この関係を
第２図について説明すると、ビーム幅θのアンテ
ナビーム１に対し、ビーム方向誤差があらゆる方
向にΔとすると、通信可能区域は衛星を頂点とし
たθ―Δの頂角の円錐の内部となる。ビーム１の
周囲においてビーム２が接している場合について
も斜線の区域３では常時通信を行うことはできな
い。またΔがθより大であるときは常時通信を行
うことのできる地点はなくなる。

以上の説明で明らかなように、この種の衛星通
信方式では衛星アンテナの利得を大きくすればす
る程、効率良く通信ができるという原理にもかか
わらず、その反面でビーム方向の誤差のために、
通信可能な時間が極めて短くなるという欠点を有
していた。

（発明の課題） 本発明はこのような欠点を解決するため、特定
地点又は特定区域に特定のビームを割り当てず、
地球局にて自局を照射しているビームを識別し、
そのビームによつて通信できるようにしたもの
で、その特徴は、地球上の一定の地域に対して複
数のアンテナビームを放射し、かつそれぞれのビ
ームが当該地域内の異なる区域を照射する衛星を
介して、当該地域内の任意の地点の地球局の間で
通信を行う衛星通信方式において、少くとも照射
区域が相隣接するビームではビーム毎に異なるア
ツプリンク用とダウンリンク用の無線周波数を使
用し、各地球局は照射される可能性のある複数ビ
ームの全てのダウンリンク周波数を受信可能な受
信機を具備し、この受信機によつてそれらダウン
リンク周波数の受信状況を監視することによつて
該地球局照射ビーム方向の変化に追従して送受信
周波数を切換える機能を地球局に具備し、また、
各地球局における照射ビーム変化情報を各地球局
に共通の回線制御局で収集することによつて、各
地球局への衛星回線割当てをビーム方向に変化に
追従して再編成するごとき衛星通信方式にある。

（発明の構成及び作用） 第３図は本発明の実施例であつて、４は高利得
の複数ビームアンテナを搭載した通信衛星、５は
各ビームが照射するゾーン、６は地球局、７は回
線制御局、８は各地球局と回線制御局を結ぶデー
タ回線である。各ビームではそれぞれ相異する無
線周波数を用いて通信する。例えば、時分割多元
接続にて本図の地球局６―２と６―５の間で通信
を行うときは、６―２が位置するゾーン５ｂのビ
ームに対応したアツプリンク周波数F_bで６―２
に割当てられたタイムスロツト（時分割多元接続
の場合、割当てられた衛星回線に相当する）に通
信用データバーストを送信し、４に搭載されたビ
ーム間接続装置及び周波数変換器により６―５が
位置するゾーン５ｃのビームに対応したダウンリ
ンク周波数_cに変換し送信することより６―５に
受信される。同様に６―５からは６―５に割当て
られたタイムスロツトにてF_cでデータバーストを
送信し、４を経由して_bにより６―２で受信され
る。また、ビーム数が多く、ゾーン間の地理的距
離が十分にあり、同一周波数干渉が発生しない複
数のビーム間では同一の無線周波数を使用可能で
ある。

さて、ビーム方向が変動し、第３図の破線で示
したようにゾーンが移動したとする。この場合、
従来の方式ではF_b、_bの送受信機を具備した地球
局６―２では通信ができなくなる。本発明では、
各地球局にて少くとも自局を照射する可能性のあ
るビームに対応した複数の無線周波数を送受信で
きる通信用送受信機とそれらダウンリンク周波数
を受信できる監視用受信機を設備する。例えば第
３図において、地球局６―２ではゾーンの移動と
共に、監視用受信機により_bの受信電界強度の低
下と_aの受信電界強度の増大が検出される。この
情報はデータリンク８を介して回線制御局７へ伝
送され、７では地球局６―２のゾーン５ｂから５
a′へ移動したと判断し、その条件のもとで各地球
局へのタイムスロツトの割当てを再度行い、この
結果を８を介して地球局６―２及びこのタイムス
ロツト割当て、変更に関係するその他の全地球局
へ通知する。地球局６―２ではこれによつて通信
用送受信機の送受信周波数をこれまでのF_b、_bか
らF_a、_aに変更すると共に、新しく割当てられた
タイムスロツトで通信を継続する。

第４図は本発明を実施した地球局装置の構成例
である。９は公知の構成より成る時分割多元接続
通信装置であり、割当てタイムスロツトを記憶し
ておくメモリ１０の内容に従つてデータバースト
を変調器１１、送信周波数変換器１２、電力増幅
器１３、送受共用器１４を介してアンテナ１５か
ら通信衛星へ送信する。通信衛星からの信号は、
１５，１４を経て、受信増幅器１６、分配器１
７、受信周波数変換器１８及び復調器１９を介し
て９に受信される。本発明の特微であるダウンリ
ンク周波数の監視は、１７からの分配信号を監視
周波数選択回路２０に入力し、検出器２１によつ
て受信信号の電界強度を検出し、その結果は制御
回路２２で判断される。２３は監視用局部発振器
であつて、２２から指定された監視用局部発振周
波数を２０へ供給する。２３の発振周波数を切替
えることによつて複数のダウンリンク周波数の監
視が可能である。例えば第３図の地球局６―２の
場合は、通信中のダウンリンク周波数_bの電界強
度低下を２２が判断すると、２３を制御してその
他の十分な電界強度が得られるダウンリンク周波
数を探索し、この例では_aが新しいダウンリンク
周波数だと判断する。２２はデータ送受信機より
回線制御局７へ_bの低下と新しい周波数_aの情報
を送信する。次に回線制御局７からの_aへの変更
指令を２３で受信すると、新しく割当てられたタ
イムスロツトを１０へ書き込むと共に、通信用局
部発振器２４を制御して送受信周波数をF_b、_bか
らF_a、_aへ切換える。

次に通信衛星４のビーム間接続装置におけるア
ツプリンクビームとダウンリンクビームの接続切
替動作例を示す第５図と、回線制御局７における
衛星回線管理テーブルの例を示す第６図を用い
て、ビーム方向が変化した場合の衛星回線再割当
ての動作例を原理的に説明する。ビーム間接続装
置では各アツプリンクビームと各ダウンリンクビ
ームを、一定のフレーム周期を単位として時分割
的に切替接続する。第５図１はアツプリンクビー
ムに着目したときの接続切替動作例、第５図２は
これと反対にダウンリンクビームに着目したとき
の接続切替動作例である。第５図において、ビー
ム番号のａ，ｂ，ｃ，ｄはそれぞれ第３図におけ
る５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄに対応するものであ
る。今、第３図で示した地球局の配置で、ビーム
方向は同図の実線で示した状態にあるとする。地
球局６―１は６―４と、６―２は６―５と、６―
３は６―６とそれぞれ対向して双方向の同時通信
を行つていると仮定する。この状態での回線制御
局７における衛星回線管理テーブルの内容例を第
６図１に示す。例えば地球局番号２の局（第３図
の地球局６―２に相当）はビーム番号ｂのビーム
（第３図のビーム５ｂに相当）に照射されており、
対向する地球局番号は５、対向局が照射されてい
るビーム番号はｃである。この場合、地球局番号
２の局からデータバーストを送信すべきタイムス
ロツトは、ｂのアツプリンクビームとｃのダウン
リンクビームが通信衛星にて接続されているタイ
ミングであり、第５図１により番号がTB２の送
信タイムスロツトである。同様に該局が受信すべ
きタイムスロツトは第５図２により番号がRB４
の受信タイムスロツトである。

さて、第３図の破線で示したようにビーム方向
が変化したとする。この場合、前述したように地
球局６―２の他、６―４でもダウンリンク周波数
の受信電界強度が低下し、新しく電界強度が良好
となつたダウンリンク周波数として、それぞれ
_a、_bの情報を回線制御局７へ送信する。これら
を受信した７ではまず第６図２で示したように地
球局番号２に対応するビーム番号をｂからａへ、
地球局番号４に対応するビーム番号をｃからｂに
書換える。続いて地球局番号１に対応する対向ビ
ーム番号をｃからｂへ、地球局番号５に対応する
対向ビーム番号をｂからａへ書換える。７ではこ
の新しい地球局とビームの関係をもとにして、第
５図で示したビーム間接続動作の内容を記憶して
いるメモリを参照しながら、各地球局へ割当てる
べき送信タイムスロツト番号及び受信タイムスロ
ツト番号を求め、衛星回線割当ての再編成を行つ
て第６図２を完成させる。最後に、７は地球局６
―２と６―４へ周波数変更指令と新しい割当てタ
イムスロツト番号を、地球局６―１と６―５へは
新しい割当てタイムスロツト番号のみをデータリ
ンク８を介して送信する。これらを受信した各地
球局では一斉に周波数の切換えと割当てタイムス
ロツト番号を変更して通信を継続する。このよう
に回線制御局７では、あらかじめ定められた通信
衛星４におけるビーム間接続切替動作データを記
憶するメモリと、第６図に示した衛星回線管理用
テーブルとして使用するメモリ、および回線割当
てを編成するための演算処理を行う処理装置を中
心として構成可能である。なお、ここでは各地球
局と回線制御局を結ぶデータ回線として、通信用
衛星回線の一部を使用する例を示したが、通信用
回線とは独立の衛星回線を設ける方法、地上回線
を使用する方法など考えられる。また、ダウンリ
ンク周波数の監視法として電界強度を監視する方
法について述べたが、ビームを識別できる特殊な
信号を衛星から送信し、これを地球局にて監視す
る方法も本発明から容易に類推可能である。さら
に、本発明は時分割多元接続のみならず周波数分
割多元接続においても適用可能である。

（発明の効果） 以上説明したように、通信衛星からのビーム方
向の変動に地球局送受信周波数を追従させること
によつて、ビーム方向の変動による通信断を防ぐ
ことができ、ビーム方向を一定に保つための高度
なビーム方向制御装置を衛星に具備することな
く、高利得衛星アンテナを用いた効率の良い衛星
通信方式が実現可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は一定地域を多数のビームで照射する通
信方式の例、第２図は衛星のビーム方向に誤差を
生じる場合の効果を説明する図、第３図は本発明
の方式構成例、第４図は本発明における地球局装
置構成例、第５図１及び第５図２は通信衛星にお
けるビーム間接続動作例を説明する図、第６図１
及び第６図２は回線制御局における衛星回線管理
を示す図の例である。 １…衛星アンテナビーム、２…１に隣接する衛
星アンテナビーム、３…通信不能の区域、４…通
信衛星、５…ゾーン、６…地球局、７…回線制御
局、８…データ回線、９…時分割多元接続通信装
置、１０…メモリ、１１…変調器、１２…送信周
波数変換器、１３…電力増幅器、１４…送受共用
器、１５…アンテナ、１６…受信増幅器、１７…
分配器、１８…受信周波数変換器、１９…復調
器、２０…監視周波数選択回路、２１…検出器、
２２…制御回路、２３…監視用局部発振器、２４
…通信用局部発振器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 地球上の一定の地域に対して複数のアンテナ
   ビームを放射し、かつそれぞれのビームが当該地
   域内の異なる区域を照射する衛星を介して、当該
   地域内の任意の地点の地球局の間で通信を行う衛
   星通信方式において、少くとも照射区域が相隣接
   するビームではビーム毎に異なるアツプリンク用
   とダウンリンク用の無線周波数を使用し、各地球
   局は照射される可能性のある複数ビームの全ての
   ダウンリンク周波数を受信可能な受信機を具備
   し、この受信機によつてそれらダウンリンク周波
   数の受信状況を監視することによつて該地球局照
   射ビーム方向の変化に追従して送受信周波数を切
   換える機能を地球局に具備し、また、各地球局に
   おける照射ビーム変化情報を各地球局に共通の回
   線制御局で収集することによつて、各地球局への
   衛星回線割当てをビーム方向に変化に追従して再
   編成することを特徴とする衛星通信方式。