JPS6340503B2 - - Google Patents

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JPS6340503B2
JPS6340503B2 JP3055582A JP3055582A JPS6340503B2 JP S6340503 B2 JPS6340503 B2 JP S6340503B2 JP 3055582 A JP3055582 A JP 3055582A JP 3055582 A JP3055582 A JP 3055582A JP S6340503 B2 JPS6340503 B2 JP S6340503B2
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JP
Japan
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satellite
clock frequency
onboard
ground station
frequency
Prior art date
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Expired
Application number
JP3055582A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS58148536A (en
Inventor
Hitoshi Komagata
Akio Saburi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp, Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP3055582A priority Critical patent/JPS58148536A/en
Publication of JPS58148536A publication Critical patent/JPS58148536A/en
Publication of JPS6340503B2 publication Critical patent/JPS6340503B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14Relay systems
    • H04B7/15Active relay systems
    • H04B7/204Multiple access
    • H04B7/2046SS-TDMA, TDMA satellite switching

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明はSS―TDMA(Satellite Switched―
Time Division Maltiple Access)衛星通信方
式において、衛星搭載の電圧制御水晶発振器
(VCXO)の地上局での監視方法に関するもので
ある。
[Detailed Description of the Invention] (Technical Field) The present invention relates to SS-TDMA (Satellite Switched-
In the Time Division Multiple Access (Time Division Multiple Access) satellite communication system, this relates to a method for monitoring the voltage-controlled crystal oscillator (VCXO) mounted on the satellite at the ground station.

(背景技術) デジタル通信網のSS―TDMA衛星通信方式で
は、衛星搭載クロツク周波数を地上デジタル網に
従属的に同期させることが重要である。そのため
には長期に高安定な発振器を搭載することがのぞ
ましいが、厳しい環境条件下にある衛星搭載クロ
ツク周波数の長期安定度は悪いことが予想され
る。従つて、搭載クロツク周波数を地上局で常時
監視し、予め定めた閾値をこえたとき衛星搭載ク
ロツク周波数を衛星地上局から制御するか、ある
いは地上局の信号送出用クロツク周波数を衛星搭
載クロツク周波数に同期させるように制御する方
法などが知られている。そのための衛星搭載クロ
ツク周波数の監視方法として、SS―TDMA衛星
通信方式では同期保持用の信号による位相差を監
視する方法が提案されている。それは地上局が衛
星搭載のマイクロ波切換スイツチマトリクス
(MSM)の切替タイミングを検出し、初期アク
ジシヨンにより同期用ウインドウを検出した後、
MSMの同期ウインドウに同期用バースト信号を
送出する。同期用バースト信号は同期ワード、ユ
ニクワード、および位相差測定のためのメトリツ
クワードなどから構成されている。同期用バース
ト信号はメトリツクワードが同期ウインドウの立
ち下り領域に時間的に重なるように地上局から送
出し、同期ウインドウ内にあるメトリツクビツト
数と同期ウインドウ外にあるメトリツクビツト数
の測定を行い、常にその量が等しくなるように送
信の位相を制御して同期を確立する。同期を確立
した後は位相を常時監視し短時間の変動は送信の
位相制御で対処し、長期の変動に対してはある時
間監視した位相誤差を蓄積し、その位相誤差が閾
値以上になつた時には地上局のクロツク周波数を
制御して同期を保持する。このような搭載クロツ
ク周波数の監視方法および制御方法はSS―
TDMA衛星通信方式のみで構成される通信網を
考えた場合であるが、SS―TDMA衛星通信方式
を地上デジタル網も含めたデジタル通信網への利
用を考えた場合、高安定なクロツク周波数で完全
同期の網を構成している地上デジタル網のPCM
信号をSS―TDMA衛星通信回線で不都合なく送
受信するためにはSS―TDMA衛星回線の衛星搭
載クロツク周波数を地上デジタル網に従属的に同
期させなければならない。
(Background Art) In the SS-TDMA satellite communication system of the digital communication network, it is important to synchronize the satellite onboard clock frequency with the terrestrial digital network. To this end, it is desirable to mount an oscillator that is highly stable over a long period of time, but it is expected that the long-term stability of the clock frequency onboard the satellite will be poor under harsh environmental conditions. Therefore, the onboard clock frequency is constantly monitored by the ground station, and when it exceeds a predetermined threshold, the satellite onboard clock frequency is controlled from the satellite ground station, or the ground station's signal transmission clock frequency is changed to the satellite onboard clock frequency. There are known methods of controlling to synchronize them. As a method for monitoring the on-board clock frequency for this purpose, a method has been proposed for the SS-TDMA satellite communication system that monitors the phase difference using a signal for maintaining synchronization. After the ground station detects the switching timing of the microwave switching matrix (MSM) onboard the satellite and detects the synchronization window by the initial acquisition,
Sends a synchronization burst signal to the MSM synchronization window. The synchronization burst signal is composed of a synchronization word, a unique word, a metric word for measuring a phase difference, and the like. The synchronization burst signal is transmitted from the ground station so that the metric word temporally overlaps with the falling region of the synchronization window, and the number of metric bits within the synchronization window and the number of metric bits outside the synchronization window are measured, and the number of metric bits outside the synchronization window is always measured. Synchronization is established by controlling the phase of transmission so that the amounts are equal. After synchronization is established, the phase is constantly monitored, short-term fluctuations are dealt with by phase control of transmission, and long-term fluctuations are handled by accumulating the phase error that has been monitored for a certain period of time, and when the phase error exceeds a threshold value. Sometimes it controls the ground station's clock frequency to maintain synchronization. This on-board clock frequency monitoring and control method is described in SS-
This is when considering a communication network consisting only of TDMA satellite communication systems, but when considering the use of SS-TDMA satellite communication systems in digital communication networks including terrestrial digital networks, it is possible to completely PCM of the digital terrestrial network that makes up the synchronization network
In order to transmit and receive signals over the SS-TDMA satellite communication line without any inconvenience, the satellite clock frequency of the SS-TDMA satellite line must be synchronized subordinately to the digital terrestrial network.

第1図はSS―TDMA衛星通信方式を用いたデ
ジタル通信網の方式構成図である。地上デジタル
網1のPCM信号は2の同期多重変換装置を介し
て3a,3bの衛星地上端局装置へ送受信され
る。衛星地上端局装置ではPCM信号から抽出し
た高安定なクロツク信号でバツフアメモリ6への
書き込み、バツフアメモリからの読出しを行う。
バツフアメモリの信号は7の無線回線ではSS―
TDMA方式に適した信号速度、フレーム構成で
搭載クロツク周波数の接続モードに同期して、マ
ルチビームアンテナ9、トランスポンダ11、
MSM12を有した衛星10を中継して伝送され
る。SS―TDMA衛星通信方式のクロツク周波数
の変動要因は衛星搭載クロツク周波数のように長
期間なものと、衛星と地上局間の距離の変動によ
るドツプラ周波数など短期的なものがある。短期
的変動に対してはバツフアメモリにより吸収でき
るが、搭載クロツクの長期的に変動に対しては従
来の監視方法および制御方法ではバツフアメモリ
からPCM信号があふれたり、なくなつたりする
場合が発生し、通信が中断する欠点があつた。
Figure 1 is a system configuration diagram of a digital communication network using the SS-TDMA satellite communication system. The PCM signal of the digital terrestrial network 1 is transmitted and received to the satellite ground terminal equipment 3a and 3b via the synchronous multiplex converter 2. In the satellite ground terminal equipment, writing to and reading from the buffer memory 6 is performed using a highly stable clock signal extracted from the PCM signal.
The buffer memory signal is SS- on the wireless line 7.
The multi-beam antenna 9, transponder 11,
It is transmitted via a satellite 10 having an MSM 12. There are two types of clock frequency fluctuation factors in the SS-TDMA satellite communication system: long-term factors such as the clock frequency onboard the satellite, and short-term factors such as the Doppler frequency due to changes in the distance between the satellite and the ground station. Short-term fluctuations can be absorbed by the buffer memory, but with conventional monitoring and control methods, PCM signals may overflow or disappear from the buffer memory when dealing with long-term fluctuations in the on-board clock. There was a drawback that it was interrupted.

(発明の課題) 本発明はこのような欠点を解決するために、地
上網のPCM信号より抽出した高安定なクロツク
周波数を利用した、衛星搭載クロツク周波数の監
視および制御に関するもので、その特徴は、電圧
制御水晶発振器により発生されるクロツク周波数
で制御されるマイクロ波切換スイツチマトリクス
を衛星に搭載し、複数のスポツトビーム間をあら
かじめ定められた接続モードに同期して、バース
ト的に信号を送受信するSS―TDMA衛星通信方
式を、高安定なクロツク周波数で完全同期してい
る地上デジタル網に従属的に同期して構成する通
信網において、衛星地上局で地上デジタル網の
PCM信号から抽出した高安定なクロツク信号か
ら衛星回線の送信フレーム周期と同一周期の測定
用基準パルスを発生し、衛星上のマイクロ波切換
スイツチマトリクスの接続モードに対応した地上
局の送信フレームパルスと前記基準パルスの時間
差(1)及び受信フレームパルスと前記基準パルスと
の時間差(2)を測定し、前記時間差(1)及び前記時間
差(2)の和を取ることにより衛星の位置変動による
ドツプラ周波数の影響を消し、この測定を所定の
間隔で繰り返し、この間における前記時間差の和
の変化率と衛星搭載クロツク周波数の公称値から
搭載クロツク周波数の変動周波数を求めることに
より衛星搭載クロツク周波数を地上局で監視し、
衛星搭載クロツク周波数が所定の閾値以上ずれた
場合地上局からのコマンドで搭載電圧制御水晶発
振器を制御することにより、搭載クロツク周波数
がずれても地上デジタル網に従属的に衛星クロツ
ク周波数を同期せしめるごときSS―TDMA衛星
通信方式にある。
(Problems to be solved by the invention) In order to solve these drawbacks, the present invention relates to monitoring and controlling the clock frequency onboard a satellite using a highly stable clock frequency extracted from the PCM signal of the terrestrial network. A microwave switching matrix controlled by a clock frequency generated by a voltage-controlled crystal oscillator is mounted on the satellite, and signals are transmitted and received in bursts between multiple spot beams in synchronization with a predetermined connection mode. In a communication network in which the SS-TDMA satellite communication system is synchronized subordinately to the digital terrestrial network, which is fully synchronized with a highly stable clock frequency, the satellite ground station
A measurement reference pulse with the same period as the transmission frame period of the satellite line is generated from a highly stable clock signal extracted from the PCM signal, and the transmission frame pulse of the ground station corresponding to the connection mode of the microwave switching matrix on the satellite is generated. By measuring the time difference (1) of the reference pulse and the time difference (2) between the received frame pulse and the reference pulse, and calculating the sum of the time difference (1) and the time difference (2), the Doppler frequency due to the satellite position fluctuation is calculated. This measurement is repeated at predetermined intervals, and the fluctuation frequency of the onboard clock frequency is determined from the rate of change of the sum of the time differences during this period and the nominal value of the onboard clock frequency. monitor,
If the onboard clock frequency deviates by more than a predetermined threshold, the onboard voltage-controlled crystal oscillator is controlled by commands from the ground station to synchronize the satellite clock frequency dependently on the terrestrial digital network even if the onboard clock frequency deviates. SS - Located in TDMA satellite communication system.

(発明の構成および作用) 第2図は本発明の実施例であつて、先に述べた
衛星搭載MSMの同期ウインドウに同期用バース
トを送出する機能を有する局の構成を示してあ
る。同図において、16はデジタル網のPCM信
号、17はPCM信号クロツク抽出回路、18は
衛星搭載クロツク周波数測定用基準パルスPs発生
回路、19は多重化されたPCM信号を所定のチ
ヤネル数単位に分離する回路、20は衛星回線の
バースト信号をデジタル網のPCM信号に変換す
る回路、21は衛星搭載クロツク周波数監視部、
6aは送信バツフア回路、6bは受信バツフア回
路、24は衛星回線に適したフレーム構成に変換
する回路、25は衛星回線のTDM信号を所定の
チヤネル数に分離する回路、26は送信データ送
出タイミングおよび送出パルスPt発生回路、27
は受信パルス発生回路、28は8ビツトの並列信
号をTDMの直列信号に変換する回路、29は衛
星回線のTDM直列信号を8ビツト単位の並列信
号に変換する回路、30は受信パルスから送信タ
イミングを決定する回路、31は衛星回線の信号
送受信用クロツク信号発生回路、32は変復調
器、33は衛星搭載クロツク周波数の表示および
制御データ発生回路である。同期が保持されてい
る状態ではデジタル網の16のPCM信号はPCM
信号から、抽出した高安定なクロツク信号で受信
し、19でPCM多重信号を所定のチヤネル数、
たとえば6チヤネル単位に分離し6aの送信局毎
に設置された送信バツフア回路に書き込む。6a
のデータは26の送信タイミング発生回路の制御
信号により該当の送信バツフア回路よりデータを
読み出し、24の送信データ合成制御回路で衛星
回線に適した信号フオマツトに変換後28の並列
直列変換回路で直列に変換し、衛星のMSMに同
期して変復調器より送出される。衛星からの信号
は32の変復調器で復調した後、直列並列変換回
路で8ビツト単位の並列信号に変換した後25の
受信データ分配制御回路で27の受信タイミング
発生回路からの制御信号により6チヤネル単位に
分配され該当の受信バツフア回路に書き込まれ
る。20の多重制御回路で受信バツフア回路のデ
ータを読み出し、デジタル網のPCM多重信号に
変換後PCM信号から抽出した高安定なクロツク
信号でデジタル網に同期して送出する。27の受
信タイミング発生回路では衛星からの受信信号か
ら受信タイミング信号を発生させて制御信号とし
て受信データ分配制御回路25の動作を助ける。
また、自局が送出した同期用バーストを受信して
受信フレームパルスPrを発生し、21の衛星搭載
クロツク周波数監視部、30の送信タイミング制
御部へ送出する。30の送信タイミング制御部で
は前述の初期アクジシヨン時に26の送信タイミ
ング発生回路からの送信フレームパルスPtを受
け、受信フレームパルスPrとの時間的関係を検出
して記憶している。従つて、衛星と地上局間の距
離が一定ならば、送信タイミング制御部は最新の
受信フレームパルスPrから正しい送信フレームパ
ルスPtを再現できることになる。しかし、衛星と
地上局間の距離は常時変化しているのでこれを補
正する機能が必要である。
(Structure and operation of the invention) FIG. 2 is an embodiment of the present invention, and shows the structure of a station having the function of transmitting a synchronization burst to the synchronization window of the above-mentioned satellite-mounted MSM. In the figure, 16 is a PCM signal of a digital network, 17 is a PCM signal clock extraction circuit, 18 is a reference pulse P s generation circuit for measuring the onboard clock frequency, and 19 is a multiplexed PCM signal in units of a predetermined number of channels. 20 is a circuit for converting the satellite line burst signal into a digital network PCM signal; 21 is a satellite onboard clock frequency monitoring unit;
6a is a transmitting buffer circuit, 6b is a receiving buffer circuit, 24 is a circuit for converting into a frame structure suitable for the satellite line, 25 is a circuit for separating the TDM signal of the satellite line into a predetermined number of channels, 26 is a transmitting data transmission timing and Sending pulse Pt generation circuit, 27
28 is a circuit that converts an 8-bit parallel signal into a TDM serial signal. 29 is a circuit that converts a TDM serial signal of the satellite line into a parallel signal of 8 bits. 30 is a transmission timing from the received pulse. 31 is a clock signal generation circuit for transmitting and receiving signals on the satellite line, 32 is a modulator/demodulator, and 33 is a satellite onboard clock frequency display and control data generation circuit. When synchronization is maintained, the 16 PCM signals of the digital network are PCM
The highly stable clock signal extracted from the signal is received, and the PCM multiplexed signal is sent to a predetermined number of channels at 19.
For example, the data is separated into 6 channels and written to a transmission buffer circuit installed at each transmitting station 6a. 6a
The data is read out from the corresponding transmission buffer circuit by the control signal of the 26 transmission timing generation circuits, converted into a signal format suitable for the satellite line by the 24 transmission data synthesis control circuits, and serialized by the 28 parallel-serial conversion circuits. It is converted and sent out from a modem in synchronization with the satellite's MSM. The signals from the satellite are demodulated by 32 modulators, converted to parallel signals in 8-bit units by a serial-to-parallel conversion circuit, and then converted into 6 channels by 25 reception data distribution control circuits using control signals from 27 reception timing generation circuits. It is distributed into units and written to the corresponding receiving buffer circuit. 20 multiplex control circuits read out the data in the reception buffer circuit, convert it into a PCM multiplex signal of the digital network, and then send it out in synchronization with the digital network using a highly stable clock signal extracted from the PCM signal. The reception timing generation circuit 27 generates a reception timing signal from the reception signal from the satellite and assists the operation of the reception data distribution control circuit 25 as a control signal.
It also receives the synchronization burst sent by its own station, generates a reception frame pulse Pr , and sends it to the satellite-mounted clock frequency monitoring section 21 and the transmission timing control section 30. The transmission timing control section 30 receives the transmission frame pulse P t from the transmission timing generation circuit 26 at the time of the above-mentioned initial acquisition, detects and stores the temporal relationship with the reception frame pulse Pr . Therefore, if the distance between the satellite and the ground station is constant, the transmission timing control section can reproduce the correct transmission frame pulse P t from the latest reception frame pulse P r . However, since the distance between the satellite and the ground station is constantly changing, a function to correct this is required.

すなわち、受信タイミング制御部では、前述の
ように衛星搭載のMSMの同期ウインドウを通過
して受信されたメトリツクビツト数を調べ、その
結果から同期用バーストの送信タイミングの誤差
を知り、既知のPrとPtとの差に補正することで、
送信フレームパルスの時間的位置が所定の位置に
常にあるように制御を行なう。
That is, the reception timing control unit checks the number of metric bits received after passing through the synchronization window of the MSM onboard the satellite as described above, learns the error in the transmission timing of the synchronization burst from the result, and calculates the error between the known Pr and the synchronization burst transmission timing. By correcting the difference from P t ,
Control is performed so that the temporal position of the transmission frame pulse is always at a predetermined position.

今、仮に衛星と地上局間の距離が一定と仮定す
ると、送信タイミング制御部により送信パルスと
受信パルスの時間的位置関係は送信データの送出
タイミングを進めたり、遅らせるなどの制御を行
うことにより一定に保たれる。しかし、6a,6
bの送受信バツフア回路には地上デジタル網に完
全同期したクロツク信号で書き込み、読出しが行
われている。従つて、21の衛星搭載クロツク周
波数監視部ではデジタル地上網のPCM信号から
17のクロツク抽出回路により抽出した±1×
10-11の高安定なクロツク信号とそのクロツク信
号より発生した測定用パルスPsを基準として、Ps
とPtおよびPsとPr間の時間差を抽出したクロツク
信号で測定する。測定した時間差から搭載クロツ
ク周波数の変化率dを測定するには測定した時間
差の経時変化を調べれば良く、この場合Pt−Ps
あるいはPr−Psのいずれの時間差を用いても結果
は同じである。その結果を33の衛星搭載クロツ
ク周波数表示・制御部ではdに搭載クロツク周波
数の公称値sを掛けることにより変動周波数が求
まり、この結果を表示する。このようにして測定
した変化率dには、実際には衛星の位置変動によ
るドツプラ周波数の影響が含まれるので、この影
響を消す対策が必要である。
Now, assuming that the distance between the satellite and the ground station is constant, the temporal positional relationship between the transmitted pulse and the received pulse is kept constant by controlling the transmission timing by advancing or delaying the transmission timing of the transmitted data. is maintained. However, 6a, 6
Writing and reading are performed in the transmitting/receiving buffer circuit b using a clock signal completely synchronized with the digital terrestrial network. Therefore, 21 on-board clock frequency monitoring units extract ±1
Based on the highly stable clock signal of 10 -11 and the measurement pulse P s generated from that clock signal, P s
The time difference between P t and P s and P r is measured using the extracted clock signal. To measure the rate of change d of the on-board clock frequency from the measured time difference, it is sufficient to examine the change in the measured time difference over time; in this case, P t −P s ,
Alternatively, the result is the same no matter which time difference P r −P s is used. The on-board clock frequency display/control unit 33 multiplies the result by the nominal value s of the on-board clock frequency to determine the fluctuating frequency, and displays this result. Since the rate of change d measured in this way actually includes the influence of the Doppler frequency due to positional fluctuations of the satellite, it is necessary to take measures to eliminate this influence.

次に、衛星搭載クロツク周波数は厳密に地上の
クロツク周波数と同期しており、衛星と地上局間
の距離のみが一方向に変化する場合を考える。こ
の場合Pt−Psの時間差も一方向に変化し、その変
化の大きさは衛星と地上局間の距離の変化による
伝播時間の変化と一致する。一方、Pr−Psはこれ
とは逆方向に変化し、その変化の大きさはPt−Ps
の場合と同一である。従つて、Pt−PsとPrs
各時間差の和を取ることで、衛星と地上局間の距
離の変動の影響を打ち消すことが可能である。
Next, consider the case where the on-board clock frequency on the satellite is strictly synchronized with the clock frequency on the ground, and only the distance between the satellite and the ground station changes in one direction. In this case, the time difference P t −P s also changes in one direction, and the magnitude of the change matches the change in propagation time due to a change in the distance between the satellite and the ground station. On the other hand, P r −P s changes in the opposite direction, and the magnitude of the change is P t −P s
This is the same as in the case of . Therefore, by calculating the sum of the time differences of P t -P s and P r -s , it is possible to cancel the influence of the variation in the distance between the satellite and the ground station.

第3図は衛星搭載クロツク周波数測定方法のブ
ロツク図で地上デジタル網のPCM信号より抽出
した高安定なクロツク信号(CLK)34を用い、
送信フレーム周期と同一周期のPs35を発生させ
る。また送信タイミング発生回路からは送信フレ
ーム周期に一致した送信パルス36のPtを受信タ
イミング発生回路では受信フレーム周期に一致し
た受信パルス37のPrを発生する。
Figure 3 is a block diagram of the satellite onboard clock frequency measurement method, which uses a highly stable clock signal (CLK) 34 extracted from the PCM signal of the terrestrial digital network.
A P s 35 having the same period as the transmission frame period is generated. Further, the transmission timing generation circuit generates a transmission pulse 36 P t that matches the transmission frame cycle, and the reception timing generation circuit generates a reception pulse 37 P r that matches the reception frame cycle.

ある時刻Tに於いてPsとPtの時間差Tt、Ps
Prの時間差Trをそれぞれ測定する。次にT+ΔT
に於いて再び同じ測定を行い、Tt′,Tr′を測定
する。その結果衛星の変動によるドツプラ周波数
の影響がない場合、搭載クロツク周波数の変動に
よる時間差は Tt−Tt′=Δt ……(1) Tr−Tr′=Δt ……(2) となる。しかし、実際はドツプラ周波数の影響を
受ける。すなわち衛星がΔTの時間に(4)の衛星地
上局よりΔRだけ遠ざかつたとすると衛星地上局
では同期を維持するためΔR/C(Cは光速)=
ΔDだけ早く送信する必要があり、送信フレーム
パルスPtの発生位置はΔDだけ早まり同様に受信
フレームパルスの発生位置はΔDだけ遅れること
になり、次式のごとくなる。
At a certain time T, the time difference T t between P s and P t , P s and
Measure the time difference T r of P r . Then T + ΔT
The same measurement is performed again at , and T t ′ and T r ′ are measured. As a result, if there is no influence on the Doppler frequency due to satellite fluctuations, the time difference due to fluctuations in the onboard clock frequency is T t −T t ′=Δt ……(1) T r −T r ′=Δt ……(2) . However, it is actually affected by the Doppler frequency. In other words, if the satellite moves away from the satellite ground station in (4) by ΔR at time ΔT, in order to maintain synchronization at the satellite ground station, ΔR/C (C is the speed of light) =
It is necessary to transmit earlier by ΔD, and the generation position of the transmission frame pulse Pt is advanced by ΔD, and similarly, the generation position of the reception frame pulse is delayed by ΔD, as shown in the following equation.

Tt−Tt′=Δt+ΔD ……(3) Tr−Tr′=Δt−ΔD ……(4) (3)式と(4)式の和をとると (Tt−Tt′)+(Tr−Tr′)/2=Δt……(5) となりドツプラの影響は消え、搭載クロツク周波
数の変動による時間的変化のみとなる。今ΔTの
間の変化率をdとすると d=Δt/ΔT=(Tt−Tt′)+(Tr−Tr′)/2ΔT…
…(6) となり、変化率dに衛星搭載クロツクの公称周波
数を掛けることにより変動周波数が33に表示さ
れる。測定値が所定の閾値以上ずれた場合33の
制御回路より周波制御情報を5の地上テレメー
タ/コマンド制御装置、8のテレメータ/コマン
ド回線を介して14の衛星搭載テレメータ/コマ
ンド回路へ伝送し、13のVCXOの発振周波数
を所定の値になるように制御する。
T t −T t ′=Δt+ΔD ……(3) T r −T r ′=Δt−ΔD ……(4) Taking the sum of equations (3) and (4), (T t −T t ′) +(T r −T r ′)/2=Δt (5), so the influence of Doppler disappears, and only the temporal changes due to fluctuations in the on-board clock frequency occur. Now, if the rate of change during ΔT is d, then d=Δt/ΔT=(T t −T t ′)+(T r −T r ′)/2ΔT…
...(6), and the fluctuation frequency is displayed in 33 by multiplying the rate of change d by the nominal frequency of the satellite onboard clock. If the measured value deviates by more than a predetermined threshold, frequency control information is transmitted from the control circuit 33 to the ground telemeter/command control device 5 and the telemeter/command circuit 14 onboard the satellite via the telemeter/command line 8. The oscillation frequency of the VCXO is controlled to a predetermined value.

このように地上デジタル網のPCM信号から抽
出したクロツク信号を基準とし、衛星搭載クロツ
ク周波数の変動を時間的な変化率として測定し、
制御することにより地上局デジタル網に従属的に
同期せしめることが可能となる。なお、31の衛
星地上局のバースト信号送受信用のクロツク周波
数安定度は搭載クロツク周波数に比してシステム
上問題とならない、高い安定度の発振器が使用さ
れる。
Using the clock signal extracted from the PCM signal of the digital terrestrial network as a reference, we measured the fluctuation of the clock frequency onboard the satellite as a temporal rate of change.
By controlling it, it becomes possible to synchronize dependently with the ground station digital network. Incidentally, the clock frequency stability for transmitting and receiving burst signals of the 31 satellite ground stations uses a highly stable oscillator that does not pose a system problem compared to the onboard clock frequency.

(発明の効果) 以上説明したように地上デジタル網のPCM信
号から抽出した高安定なクロツク周波数から発生
したパルスPsを基準とし、衛星回線のクロツク周
波数変動に追従して時間的に位置が変わる送信フ
レームパルスPtと受信フレームパルスPrのPsに対
する時間差をそれぞれ測定し、それらの和を取る
ことによりドツプラ周波数の影響を消去し、ΔT
の間隔をおいて測定することにより所定の精度
で、衛星搭載クロツク周波数の長期的変動に着目
した測定が可能となる。
(Effect of the invention) As explained above, the position changes over time by following the clock frequency fluctuation of the satellite line, using the pulse P s generated from the highly stable clock frequency extracted from the PCM signal of the terrestrial digital network as the reference. The time difference between the transmitted frame pulse P t and the received frame pulse P r with respect to P s is measured, and the influence of the Doppler frequency is eliminated by summing them, and ΔT
By measuring at intervals of , it becomes possible to measure with a predetermined accuracy focusing on long-term fluctuations in the onboard clock frequency.

またデジタル網は高安定クロツクを利用した監
視方法を採用することによりSS―TDMA方式の
衛星回線を地上デジタル網に従属同期した回線と
して使用できるとともに衛星地上局に測定用の高
安定発振器が不要となる。そして測定した変化率
dに衛星搭載クロツク周波数の公称周波数を掛け
ることによる搭載クロツク周波数が衛星地上局で
直視することができるなどの利点を有している。
Furthermore, by adopting a monitoring method that uses a highly stable clock for digital networks, it is possible to use the SS-TDMA satellite line as a line synchronized with the terrestrial digital network, and there is no need for a highly stable oscillator for measurement at the satellite ground station. Become. It has the advantage that the onboard clock frequency, which is obtained by multiplying the measured rate of change d by the nominal frequency of the onboard clock frequency, can be directly observed at the satellite ground station.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はSS―TDMA衛星通信方式をデジタル
網に利用した場合の方式構成図、第2図は衛星地
上局TDMA装置の構成図、第3図は本発明によ
る衛星搭載クロツク周波数監視法のブロツク図で
ある。 1は地上デジタル網、2は地上デジタル網の同
期多重変換装置、3は衛星地上局装置、4は衛星
地上監視局、5は地上テレメータ/コマンド制御
装置、6はバツフアメモリ、7は無線回線、8は
テレメータ/コマンド回線、9はマルチビームア
ンテナ、10は衛星、11はトランスポンダ、1
2はMSM、13はVCXO、14は搭載テレメー
タ/コマンド回路、15は制御信号線、16は
PCM信号、17はクロツク抽出回路、18はク
ロツク制御回路、19は分離制御回路、20は多
重制御回路、21は衛星搭載クロツク周波数監視
回路、24は送信データ合成制御回路、25は受
信データ分配制御回路、26は送信タイミング発
生回路、27は受信タイミング発生回路、28は
並列直列変換回路、29は直列並列変換回路、3
0は送信タイミング制御回路、31はクロツク周
波数、32は変復調器、33は衛星搭載クロツク
周波数、表示、制御回路、34はCLK(クロツ
ク)、35は基準パルスPs、36は送信フレーム
パルスPt、37は受信フレームパルスPrである。
Figure 1 is a system configuration diagram when the SS-TDMA satellite communication system is used in a digital network, Figure 2 is a configuration diagram of a satellite ground station TDMA device, and Figure 3 is a block diagram of the satellite onboard clock frequency monitoring method according to the present invention. It is a diagram. 1 is a terrestrial digital network, 2 is a synchronous multiplex converter for the terrestrial digital network, 3 is a satellite ground station device, 4 is a satellite ground monitoring station, 5 is a ground telemeter/command control device, 6 is a buffer memory, 7 is a wireless line, 8 is a telemeter/command line, 9 is a multi-beam antenna, 10 is a satellite, 11 is a transponder, 1
2 is MSM, 13 is VCXO, 14 is on-board telemeter/command circuit, 15 is control signal line, 16 is
PCM signal, 17 is a clock extraction circuit, 18 is a clock control circuit, 19 is a separation control circuit, 20 is a multiplex control circuit, 21 is a satellite onboard clock frequency monitoring circuit, 24 is a transmission data synthesis control circuit, 25 is a reception data distribution control circuit circuit, 26 is a transmission timing generation circuit, 27 is a reception timing generation circuit, 28 is a parallel-to-serial conversion circuit, 29 is a series-to-parallel conversion circuit, 3
0 is a transmission timing control circuit, 31 is a clock frequency, 32 is a modem, 33 is a satellite onboard clock frequency, display and control circuit, 34 is CLK (clock), 35 is a reference pulse P s , 36 is a transmission frame pulse P t , 37 is a received frame pulse P r .

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 電圧制御水晶発振器により発生されるクロツ
ク周波数で制御されるマイクロ波切換スイツチマ
トリクスを衛星に搭載し、複数のスポツトビーム
間をあらかじめ定められた接続モードに同期し
て、バースト的に信号を送受信するSS―TDMA
衛星通信方式を、高安定なクロツク周波数で完全
同期している地上デジタル網に従属的に同期して
構成する通信網において、衛星地上局で地上デジ
タル網のPCM信号から抽出した高安定なクロツ
ク信号から衛星回線のフレーム周期と同一周期の
測定用基準パルスを発生し、衛星上のマイクロ波
切換スイツチマトリクスの接続モードに対応した
地上局の送信フレームパルスと前記基準パルスの
時間差(1)及び受信フレームパルスと前記基準パル
スとの時間差(2)を測定し、前記時間差(1)及び前記
時間差(2)の和を取ることにより衛星の位置変動に
よるドツプラ周波数の影響を消し、この測定を所
定の間隔で繰り返し、この間における前記時間差
の和の変化率と衛星搭載クロツク周波数の公称値
から搭載クロツク周波数の変動周波数を求めるこ
とにより衛星搭載クロツク周波数を地上局で監視
し、衛星搭載クロツク周波数が所定の閾値以上ず
れた場合地上局からのコマンドで搭載電圧制御水
晶発振器を制御することにより、搭載クロツク周
波数がずれても地上デジタル網に従属的に衛星ク
ロツク周波数を同期せしめることを特徴とする
SS―TDMA衛星通信方式。
1. A microwave switching matrix controlled by a clock frequency generated by a voltage-controlled crystal oscillator is mounted on the satellite, and signals are transmitted and received in bursts between multiple spot beams in synchronization with a predetermined connection mode. SS-TDMA
In a communication network in which the satellite communication system is subordinately synchronized with a digital terrestrial network that is fully synchronized with a highly stable clock frequency, a highly stable clock signal extracted from the PCM signal of the digital terrestrial network at a satellite ground station. Generates a reference pulse for measurement with the same period as the frame period of the satellite line from By measuring the time difference (2) between the pulse and the reference pulse, and taking the sum of the time difference (1) and the time difference (2), the influence of the Doppler frequency due to the satellite position fluctuation is canceled, and this measurement is carried out at a predetermined interval. The onboard clock frequency is monitored by the ground station by repeatedly determining the fluctuation frequency of the onboard clock frequency from the rate of change of the sum of the time differences and the nominal value of the onboard clock frequency during this period, and the onboard clock frequency is monitored at the ground station until the onboard clock frequency reaches a predetermined threshold. Even if the onboard clock frequency deviates, the satellite clock frequency can be synchronized subordinately to the terrestrial digital network by controlling the onboard voltage-controlled crystal oscillator with a command from the ground station.
SS - TDMA satellite communication system.
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