JPS63276927A - Ｆｄｍ／ｔｄｍ変換再生中継衛星通信方式 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、主として多数の小型局の間で通信衛星を介し
て相互通信を行うＦＤＭ／ＴＤＭ変換再生中継方式に関
する。

〔従来の技術〕

通信衛星を介して小−形−地球局相互間で通信を行う小
形局通信システムが有望になっている。小形局通信シス
テムに於ては装置の簡単さから５ＣＰＣディジタル変調
信変調層波数分割多重（ＦＤＭ　）　して送受信する５
ＣＰＣ／ＦＤＭ方式が支配的である。しかしながら、　
５ＣＰＣ／ＦＤＭ方式では、衛星上のトランスポンダに
於て多数のキャリヤを共通増幅する際、増幅器の非線形
歪によって生じる混変調干渉を低減するために十分な７
Ｘ１１ツクオフｔ−とって動作点を設定する必要がある
。それ故、出力・ぐツクオフの分だけ下り回線の信号電
力に損失を生じる。

この点を改善するための有力な方法として、衛星上でＦ
ＤＭ／ＴＤＭ変換を行い、更にＴＤＭ変換された各チャ
ネルの信号を多重化復調回路によって復調する方法が検
討されている。この方法は１例えば「チャープ変換を用
いた周波数多重化ＰＳＫ信号同時復調法の検討」電子通
信学会　衛星通信部会ＳＡＴ　８４−４０　　Ｐ　１７
〜Ｐ２４．郡武治（以下１文献ｌと呼ぶ）に示されてい
る。ここでは、衛星上で信号再生を行うと、上り回線と
下り回線とが分離され、上下回線のノイズ相加が抑圧さ
れるので、それだけで相当のＢＥＲ改善が図られること
を示している。

文献１の方法を実施する構成例を第９図に示す。

ｌは衛星アンテナ、２は分波器、３はＬＮＡ及びダウン
コンバータを含む受信装置、９０はチャープフィルタ、
９１はチャープ信号発生器、９２はミキサ、９３は多重
化復調回路、７は変調回路、８はアップコ／パータ及び
Ｉ（ＰＡを含む送信装置である。一方、１０は地球局、
１１は地上局アンテナ。

１２は分波器、１３は受信装置、１４は復調器。

°　１５は受信ベースバンド信号処理回路、１６はクロ
ック発生／同期回路、１７は送信ベース・ぐンド信号処
理回路、１８は変調器、１９は送信装置であるＯ 第１０図はチャープ変換回路の基本構成を示す。チャー
ジ２変換法は１文献１に詳述されている様に、高速でフ
ーリエ変換を行う有力な手法であり、　ＦＤＭ信号が自
然に・ぞルス圧縮されて、第１２図（、）に示すように
ｓｉｎ　ｘ　／　ｘ形の信号に変換される。圧縮パルス
は一定時間間隔毎にＯとなるので。

そこに他チャネルのノヤルスが出現するようにシステム
設計を行えば、チャネル間干渉熱しでＦＩ％／ｆ’ＤＭ
変換を行う事ができる。

但し、そのためには、第１１図（ｂ）に示す衛星のチャ
ープ信号の掃引タイミングに、第１１図（、）に示す各
チャネルのデータの区切シタイミングが一致していなく
てはならない。もし上のタイミングに誤差がある場合に
は、パルス波形はＳｉｎ　Ｘ　／　Ｘ形からくずれてチ
ャネル間の干−渉が発生する。特に。

タイミング位相誤差がπの時には、第１２図（ｂ）に示
すように１本来の時間位置に信号が現われないばかシで
なく、隣接のチャネルに最大量の干渉を与える事になる
。従って、チャネル間干渉を防ぐためには、衛星上のチ
ャープ信号の周波数掃引タイミングに対して各地球局の
送信クロックタイミングを完全に位相同期させる必要が
ある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

、クロック同期の方法は文献１に詳述されているが、ク
ロック位相誤差は直ちにチャネル間干渉を生じるので、
極めて高精度のクロック同期を達成しなくてはならない
。

又、チャープフィルタとしては、　ＳＡＷ素子を用いる
のが一般的であり、チャープフィルタのチャーブ率のバ
ラツキ、周波数の温度変動等の問題も重大である。

更に、小形局通信システムに於ては、電力及び周波数帯
域上の制限から、狭帯域通信を行うのが普通であるが、
第１１図から明らかなようにチャープフィルタは、デー
タ周期の少くとも２倍の最大遅延を持つ必要があるので
、よシ狭帯域の信号に対しては・２回路の実現性が困難
になる。

本発明は上述の欠点を克服し、クロック位相誤差に起因
するチャネル間干渉が無く、全ディジタル構成で安定な
特性を実現するＦＤＭ／ＴＤＭ変換再生中継衛星通信方
式を実現することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、複数の地球局からＳＣＰＣデイジタル変調さ
れ、　ＦＤＭ多重された信号を受けこれを処理するため
に衛星に搭載される手段として、　ＦＤＭクロックにも
とづいてＦＤＭ分離を行うトランスマルチプレクサ型分
波回路（以下、　ＴＭＵＸと呼ぶ）と、前記ＦＤＭクロ
ックとＴＤＭ用クコクロック位相差を検出し、該検出位
相差にもとづいて前記ＴＭＵＸの各出力チャネルに対し
て前記ＴＤＭクロックタイミングでの信号内挿値（識別
信号）を算出すると共に、前記ＴＤＭクロックの中間タ
イミング（逆相ＴＤＭクロックタイミング）での信号内
挿値（ゼロ交叉信号）を算出する一内挿回路と、該内挿
回路からの前記識別信号についてデータ再生を行なって
出力すると共に、該再生データと前記ゼロ交叉信号から
前記各地球局の送信信号の送信クロックの前記ＴＤＭク
ロックに対する位相誤差を検出し該検出位相誤差を平均
化して出力するクロック位相誤差検出回路を有するディ
ジタル復調回路と、該ディジタル復調回路からの各チャ
ネルの復調信号（再生データ及びクロック位相誤差デー
タ）を、前記再生データについてはチャネルによって定
まる時間位置にフレーム毎に、前記クロック位相誤差に
ついては所定の時間位置に一定数フレーム（超フレーム
）毎にチャネルによシ定まる順番でそれぞれ時分割多重
するＴＤＭ回路とを有して、該ＴＤＭ回路の出力によっ
て衛星上の共通搬送波を変調して下シ回線に送出し、各
地球局では前記時分割多重信号を再生してフレーム及び
超フレーム同期を確立すると共に、自局の送信クロック
位相誤差データを再生し、更に、前記位相誤差にもとづ
いて自局の送信クロック位相を制御し、衛星までの往復
路を含むループでクロック同期を確立することにより、
衛星上でＦＤＭ／ＴＤＭ変換及び信号再生を行うことを
特徴とするＦＤＭ／ＴＤＭ変換再生中継衛星通信方式で
ある。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図に示す。第９図と同一部分に
は同番号を付している。衛星９に搭載された４　ハＴＭ
ＵＸ　（）ランスマルチプレクサ）型分波回路、５は信
号内挿／復調回路、６は時間多重（ＴＤＭ　）回路、１
０は地球局である。

第２図は本発明による衛星搭載回路の詳細を示す。２０
は局部発振器、２１はπ／２移相器、２２゜２３はミキ
サ、２４，２５はサンプラの機能を持３０はラッチ回路
、３１−１〜３１−Ｎは内挿回路、３２はＴＤＭクロッ
ク源発振器、３３は分周器。

３４−１〜３４−Ｎは復調回路、３５は時間多重回路、
３６は４相変調回路、３７はキャリヤ発振器である。

第３図はＴ■■のディジタル部を示す。４０は直→並列
変換回路、４１−１〜４１−Ｎはディジタルフィルタ、
４２はＦＦＴ　（高速フーリエ変換）回路である。

第４図は内挿回路３１の詳細を示す。５ｏはシフトレジ
スタ、５１．５２はフィルタのタッグ係数を格納するＲ
ＯＭ　、　５３はラッチ回路、５４は乗算器、５５は加
算器である。

第５図は、内挿動作に於るデータ及びクロック位相誤差
信号のサンプルタイミングを示す。

−ゾフィルタ、６３はキャリヤ位相誤差検出部。

６４はクロック位相誤差検出部を示す。６５は乗算器、
６６．６７は加算器、６８．６９はそれぞれコサイン信
号、サイン信号発生用のＲＯＭ　、　７０は１ビツト遅
延メモリ、７１は加算器、７２は定数乗算器、７３は加
算器、７４は乗算器、７５は加算器、７６はデータ識別
器、７７は排他的論理和ダート、７８は変化点検出回路
、７９はディジタルＬＰＦ　、　８０は加算器である。

第７図は下９回線化号フレーム構成を示す。

本発明の回路の動作を以下に説明する。まず第２図に於
て受信ＩＦ　ＦＤＭ信号は、　ＴＭＵＸ　２９出力に於
てチャネル毎に分離されＯＨｚ帯に周波数変換され。

更にＦＤＭクロック（分周器２８出力）でサンプリング
された形で出力される。Ｔ■ＪＸ　２９の動作は。

［ＴＤＭ−ＦＤＭ　Ｔｒａｎｓｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ
：Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｐｏ１ｙｐｈａｓｅａｎｄ　ＦＦＴ
　Ｊ　（ＩＥＥＥ　ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮ　ＯＮ　Ｃ
ＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ、ＶＯＬ　。

ＣＯＭ−２２、Ａ９　ＳＥＰＴＥＭＢＥＲ１９７４）に
示されており、説明は省略する。ＴＭＵＸは本質的には
複素信号処理であシ、各チャネル出力は実部及び虚部信
号より成る。

一般に各チャネルのデータ速度と、　ＦＤＭクロックは
周波数的にも位相的にも非同期の関係にある。

従って、　ＦＤＭ／ＴＤＭ変換を行うためには、データ
速度に一致したＴＤＭクロックでサンプルしなおさなく
てはならない。即ち、信号内挿を行う事が必要である。

信号内挿を行うためには、内挿すべきタイミング、即ち
第２図に於るＴＤＭクロック（クロック発振器３２の出
力）と、　ＴＭＵＸ　２９の出力データ列のタイミング
、即ちＦＤＭクロック（分周器２８出力）とのタイミン
グ差を知る事が必要である。このタイミング差は分周器
２８及び２７の内容をランチ回路３０を用いてＴＤＭク
ロックでラッチする事によって簡単に検出できる。

信号内挿の原理は、信号をＦＩＲ型フィルタに通すこと
であり、第４図のシフトレジスタ５０．ラッチ回路５３
１乗算器５４．加算器５５がＦＩＲフィルタを構成して
いる。簡単のため１図では３タツプのＦＩＲ型フィルタ
を示すが、一般にはもっとタッグ数を多くする場合もあ
る。第４図において。

ＲＯＭ　５１　、５２は各々、　ＴＤＭクロックの立ち
上がりタイミング、及び立ち下がシタイミングに於る信
号内挿値を得るだめのタップ係数を格納するＲＯＭでる
り　、　ＦＤＭクロックとＴＤＭクロックのタイミング
差（Ｔａ）情報、即ち第２図のラッチ回路３０の出力に
よってアドレスされる。

信号内挿の様子は第５図に示されており、同図に於て、
Δ印はＴＭＵＸ　２９からのデータ出力、即ちＦＤＭク
ロックタイミングｔ、○はＴＤＭクロック立ち上がりタ
イミングを、×はＴＤＭクロック立ち下がシタイミング
を示す。第５図に示すようにクロック位相誤差を正しく
検出する為には、信号の変化の方向を知る事が必要であ
る。

第６図はディジタル復調回路の構成を示す。複素乗算器
６０　、　ＶＣＯ６１、ループフィルタ６２゜キャリヤ
位相誤差検出部６３から成る回路は１通常の同期検波Ｑ
ＰＳＫ復調回路を構成している。クロック位相誤差検出
は排他的論理和ｒ　−）　７７によって変化点の有無信
号を発生し、変化点検出回路７８に於て、データに変化
点の無い場合には、出力を０にし、変化点のある場合に
は、データによって乗算器６５に於て極性の補正を行い
、　ＬＰＦ７９に於て十分平均化してクロック位相誤差
を出力する。

第７図は、第２図の時間多重回路３５の出力に於ける信
号のフレーム構成を示す。フレームの始まりを示すため
の興αユニークワード）と、超フレームＯ始”！　り？
、示ｆＳＦ（スーパーフレーム）ピット及びクロック位
相誤差を示すＴ、　Ｅ、部とＬチャネルの信号とを多重
するデータ部よシ成る。ＳＦは一定数の７ル−ム毎に変
化して超フレームの始まシを示し、予め定った順番で各
チャネルの送信クロック位相誤差をＴ、　Ｅ、部に時間
多重する。

各地球局は、受信信号を復調再生して、第７図のフレー
ム信号を再生し、フレーム同期及び超フレーム同期を確
立する。これは第１図の受信Ｒ−スパント信号処理回路
１５に於て行われる。各地球局は自局が送出したチャネ
ルのクロック位相誤差情報を選択し、それによって送信
クロック発生回路１６に於て送信クロックを位相制御す
る。

第８図は、衛星搭載回路の他の例を示し、第２図の回路
に於いて１時間長重回路３５と復調回路３４−１〜３４
−Ｎの順序を入れ換えたものを示す。即ち、信号は先に
時間多重され、復調は多重化復調回路９３によって行わ
れる。多重化復調回路９３の動作は各チャネルについて
は、第６図に示す個別復調回路と同様であるが２時間長
重された多チヤネル信号に対して１時分割で信号処理を
行う点が異る。即ち、第６図に於る１ビツト遅延メモリ
７０はＲＡＭで置き換えられ、各チャネル毎にアドレス
を切シ換えて多重化復調を行う。

第８図のような多重化ＤＥＭ方式は、ハードは少くてす
むが、高速動作を行う必要がある。一方。

第２図のような個別ＤＥＭ方式は全体としてハードは大
きいが、各復調回路の動作は低速であり。

ＣＭＯ８技術によってＶＬＳ　Ｉ化するのが容易である
。

以上説明したように本発明は、チャネルのクロック位相
誤差によってチャネル間干渉を発生する事はなく、全デ
ィジタル回路構成なので高安定かつＶＬＳＩ化により小
型化する事が可能である。また。

ＦＤＭ／ＴＤＭ変換によって、トランスポンダを飽和点
で動作させる事ができるばかりでなく、キャリヤクロッ
クが共通なので地球局に於てはただ一個の復調器で全チ
ャネルの信号を再生する事ができる。

〔発明の効果〕

下り回線が分離され、　ＢＥＲ特性を改善する事ができ
る。

（２）　ＦＩ５Ｍ／ＴＤＭ変換によりトランスポンダを
最高出力で使う事ができ、下り回線のＣ／Ｎが改善され
。

小形局同士の直接通信が可能となる。

（３）従来のＦＤＭ／ＴＤＭ変換方式に比べて１本発明
の方式は全ディジタル回路であり、高品質かつ高信頼性
でしかもＶＬＳＩ技術により大幅な小型化が可能である
。

（４）　ＴＭＵＸは、狭帯域なチャネル分割も容易に実
現で・きるので、特に小形局向けのシステムに好適であ
る。

（５）以上の理由により本発明はこれからの小形局通信
システムに広汎な応用が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるＦＤＭ／ＴＤＭ変換再生中継衛星
通信方式の構成を示す。第２図は本発明の衛星上の回路
構成（ＩＦ’部）を示し、第３図はトランスマルチプレ
クサのディジタル部を示し、第４図はディジタル内挿回
路を示し、第５図は信号内挿の動作を説明するだめの図
で、第６図はディジタル復調回路の構成を示す。第７図
は下シ回線信号のフレーム構成を示し、第８図は本発明
の衛星上の回路構成の他の例を示す。第９図は従来の回
路を示し、第１０図はチャーブ２変換の原理を説明する
ための図、第１１図は、チャーｆＺ変換の基本動作を説
明するための図、第１２図はチャープ２変換法の困難な
問題を説明するための図。 図中、９は衛星、１０は地球局、２０は局部発振器、２
２．２３はミキサ、２４．２５はサングラ機能を有する
Ａ／Ｄ変換器、２６はＴＭＵＸ用クロック源、３２は多
重クロック源、３７はキャリヤ発振器。 第３図 （ｅ）ＴＤＭフロック　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｆ第１１図 ｆ 第１Ｚ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の地球局からＳＣＰＣデジタル変調され、ＦＤ
   Ｍ多重された信号を受けこれを処理するために衛星に搭
   載される手段として、 ＦＤＭクロックにもとづいてＦＤＭ分離を行うトランス
   マルチプレクサ型分波回路（以下、ＴＭＵＸと呼ぶ）と
   、 前記ＦＤＭクロックとＴＤＭ用クロックとの位相差を検
   出し、該検出位相差にもとづいて前記ＴＭＵＸの各出力
   チャネルに対して前記ＴＤＭクロックタイミングでの信
   号内挿値（識別信号）を算出すると共に、前記ＴＤＭク
   ロックの中間タイミング（逆相ＴＤＭクロックタイミン
   グ）での信号内挿値（ゼロ交叉信号）を算出する内挿回
   路と、 該内挿回路からの前記識別信号についてデータ再生を行
   なって出力すると共に、該再生データと前記ゼロ交叉信
   号から前記各地球局の送信信号の送信クロックの前記Ｔ
   ＤＭクロックに対する位相誤差を検出し該検出位相誤差
   を平均化して出力するクロック位相誤差検出回路を有す
   るディジタル復調回路と、 該ディジタル復調回路からの各チャネルの復調信号（再
   生データ及びクロック位相誤差データ）を、前記再生デ
   ータについてはチャネルによって定まる時間位置にフレ
   ーム毎に、前記クロック位相誤差については所定の時間
   位置に一定数フレーム（超フレーム）毎にチャネルによ
   り定まる順番でそれぞれ時分割多重するＴＤＭ回路とを
   有して、該ＴＤＭ回路の出力によって衛星上の共通搬送
   波を変調して下り回線に送出し、 各地球局では前記時分割多重信号を再生してフレーム及
   び超フレーム同期を確立すると共に、自局の送信クロッ
   ク位相誤差データを再生し、更に、前記位相誤差にもと
   づいて自局の送信クロック位相を制御し、衛星までの往
   復路を含むループでクロック同期を確立することにより
   、衛星上でＦＤＭ／ＴＤＭ変換及び信号再生を行うこと
   を特徴とするＦＤＭ／ＴＤＭ変換再生中継衛星通信方式
   。