JPS6356024A - 同期バ−スト送信位相制御方式 - 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〕 本発明は同期バースト送信位相制御方式に関し。

特に通信衛星を介してＳＳ／ＴＤＭＡ　（サテライトス
イッチング時分割多元接続）方式による通信を行う複数
の地球局間のＴＤＭＡフレームを確立し、維持するだめ
の同期バースト送信位相制御方式に関する。

〔従来の技術〕

最近、大容量の通信衛生を用いて複数の地球局間で通信
を行う衛星通信方式の一つとして、　ＳＳ／ＴＤＭＡ方
式が期待されている。まずｔ　ＳＳ／’ｒＤＭＡ方式に
ついて簡単に説明する。

第２図はＳＳ／ＴＤＭＡ方式の原理図であシ２通信衛星
内部の中継器の構成と、これに対応する地球局の関係を
示している。図において、２００は衛星に搭載されたス
ポットビームアンテナを示し、−例として４個の送受共
用アンテナを持つ場合を示している。各アンテナは細い
スポットビーム２０１を発生し、限定された地上のスポ
ット領域２０２（Ａ、Ｂ、ＣおよびＤ）を照射する。逆
に、各アンテナは、領域Ａ、Ｂ、ＣおよびＤにある地球
局２０３から放射された電波をそれぞれ受信する。

ＳＳ、／’ｒＤＭＡ方式は、このようにスポットビーム
を用いることによう衛星アンテナの利得が高まり。

実効放射電力を著しく増大出来る。また、十分に分離さ
れたスポット領域に対し、同一の周波数を使用すること
により９周波数再利用の点でも理想的な通信係を構築出
来ることが大きな特徴である。

地球局から衛星に向うルートをアップリンク。

その逆をダウンリンクというが、アンテナ２００をアッ
プリンクとダウンリンクとで独立させ、−方を細いスポ
ットビームに、他方をもっと広いビームにする組合せも
可能である。

ここでは簡単化のため、第２図に示した構成を例として
説明を続ける。

図において、各領域には地球局２０３が１つずつしか示
されていないが、実際には各領域に複数の地球局を含む
ことが可能である。領域Ａ、Ｂ。

Ｃ，Ｄ内の地球局から放射された電波は、それぞれ対応
するアンテナ２００により受信され、　ＲＡ。

ＲＢ、ＲＣ，ＲＤとして示した受信器２０４により増幅
される。一方、アンテナ２００から各領域に照射すべき
電力はＴＡ、ＴＢ、ＴＣ，ＴＤとして示した送信器２０
５より、それぞれ供給される。

アップリンクとダウンリンクを結びつけるだめにマトリ
クススイッチ２０６が設けられ、マトリクススイッチ制
御回路２０７により制御される。

マトリクススイッチの動きは、どのアップリンクとどの
ダウンリンクとを結びつけるかの組合せを示す接続モー
ドにより定められる。マトリクススイッチは幾つかの接
続モードを定められた時間的スケジュールにより切換え
ることにより、任意のアップリンクとダウンリンクとを
周期的に結合する。これらの接続モードの中には、一般
に、１つのアップリンクの信号が全てのダウンリンクに
接続される放送モードも存在する。接続モードの組合せ
の例を第３図に示す。

図では５つの接続モート°Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖ
が周期的に繰り返される場合を示す。イ）はアップリン
クの受信器ＲＡ、ＲＢ、ＲＣ，ＲＤから見てそれぞれの
領域からの信号が、どの領域に対応するダウンリンクに
接続されるかを示す。口）は見方を変えてダウンリンク
の送信器ＴＡ、ＴＢ、ＴＣ。

ＴＤから見て、それぞれの領域に放射すべき信号が、ど
の領域に対応するアップリンクから供給されるかを示す
。

従って各領域は２周期的、かつ間欠的に接続されること
になる。このような通信衛星を介して行う通信方式はＴ
ＤｈｉＡ方式に限定されることとなり。

前述の接続モードの繰り返し周期がＴＤＭＡのフレーム
周期と対応することになる。

一般に、　ＴＩＷＩＡ通信方弐では、参加地球局の１つ
が基準局となり、基準局は自局の持つタイミング基準に
従って基準バーストと呼ばれる信号をＴＩ］ｔ４Ａフレ
ーム周期で送信し、これを参加各局が受信することによ
り通信系としてのタイミング基準を確立する。

しかし、　ＳＳ／ＴＤＭＡの場合、前述接続モードの切
換えは、第２図に示し、だマトリクススイッチ制御回路
２０７に内蔵されたタイミング基準に従って行われる。

このため、先ず基準局が自局のタイミング基準を衛星上
のタイミング基準に同期させる必要がある。勿論、衛星
と基準局との間の距離は。

静止衛星を用いた場合にも時々刻々変動する。それ故、
上記の「同期」の意味は、基準局において自局のタイミ
ング基準に従って送信した信号が。

衛星上で衛星のタイミング基準と同期するように自局の
タイミング基準を制御するという意味である。

この対応策として、　ＳＳ／’ｒＤＭＡ方式におけるＴ
ＤＭＡフレームを確立し、維持するための手段として。

同期バースト送信位相制御方式が考えられている。

第３図に示した接続モードのうち、基準局が自局のタイ
ミング基準を衛星のタイミング基準に同期させるために
は、自局の送信した同期バーストが自局の領域で受信で
きる接続モードを用いる。

第４図は従来の方式における関連主要部のみを示す概念
的システムブロック図である。第４図において、地球上
の基準局には、同期バースト発生手段４００．変調送信
系４０１．受信復調系４０２゜位相誤差検出手段４０３
．およびメトリックノやターン位相制御手段４０４が備
えられておシ９通信衛星４０５の内部には９等価ダート
手段４０６が備えられている。まだ９図において、アラ
グリ／りおよびダウンリンクに対応する伝ばん路に対し
て、それぞれ等価遅延線路４０７および４０８が示され
ている。

第４図において、同期バースト発生手段４００からは、
基準局内の基準時間信号をベースとして生成される所定
の同期バースト信号が出力され、変調送信系４０１およ
び等価遅延線路４０７を経由して等価ダート手段４０６
に入力される。等価ダート手段４０６においては９通信
衛星内の基準時間信号をベースとして生成されて入力さ
れる同期ウィンドウにより、前記同期バースト信号にダ
ートがかけられ９等価遅延線路４０８を経由して基準局
に返送される。同期バースト信号は、−例として第５図
（、）に示されるように、よく用いられるＰＳＫ（Ｐｈ
ａｓｅ　５ｈｉｆｔ　Ｋｅｙｉｎｇ　）変調方式等を搬
送波に対する変調方式として適用する場合、同期バース
ト信号の前縁部にはプレアンブルを備えている。このプ
レアンブルは、受信側における搬送波抽出用として作用
する無変調の搬送波部分（ＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＷａｖ
ｅ：　ＣＷと略記）と、クロックパルス抽出用として作
用する所定の符号時系列信号（Ｂｉｔ　ＴｉｍｔｎｇＲ
ｅｃｏｖｅｒｙ　：　ＢＴＲと略記）により変調されて
いる部分とよシ成る。次いで、所定の同期信号（Ｕｎｉ
ｑｕｅＷｏｒｄ　：　ＵＷと略記）によシ変調されてい
る部分と。

通信衛星内の時間基準に対する時間位相誤差計測用とし
て用いられる所定の符号時系列信号より成るメトリック
パターン（Ｍｅ−ｔｒｉｃ　Ｐａｔｔｅｒｎ　：ＭＥＴ
ＲＩｃと略記）とによる変調部分が続いている。

前記同期バースト送信位相制御方式が正常な動作状態に
ある場合には、前述のように９等価遅延伝送路４０８を
経由して所定の基準局に返送されてくる同期バースト信
号は、第５図（ｂ）に示される通信衛星内の時間基準を
ベースとして生成される同期ウィンドウの後縁部５００
を境界として、前記メトリックパターンの後半部をケ９
−トオフされた形で受信復調系４０２に入力される。こ
の同期バースト信号は、受信復調系４０２において２相
または４相、もしくは多相のＰＳＫ位相復調作用を介し
て復調される。そして、第５図（Ｃ）に実線にて示され
るユニーク・ワード（ＵＷ）と、後半部を時間位置５０
１においてゲートオフされたメトリック・ぞターン（Ｍ
ＥＴＲＩＣ）とにより形成される同期バースト信号が生
成されて９位相誤差検出手段４０３に送られる。

位相誤差検出手段４０３にお込ては、第５図（ｂ）にお
ける同期ウィンドウの後縁部５００と、この後縁部５０
０に対応する第５図（ｃ）に示される同期バースト信号
のメトリックパターン（ＭＥＴＲＩＣ）のゲートオフさ
れた後縁部の時間位置５０１を検出して、メトリックパ
ターン（ＭＥＴＲＩＣ）の中心時間位置に設定される基
準時間位置との時間差異を抽出し、同期バースト送信位
相制御方式における位相誤差信号として出力する。この
位相誤差信号は。

メトリックパターン位相制御手段４０４を介して同期バ
ースト発生手段４００に送られ、同期バースト発生手段
４００において生成される同期バースト信号の位相を制
御する。

以後の動作については、前述した通りで、第４図に示さ
れる閉ループによシ形成される同期バースト送信位相制
御方式（どこより２位相誤差検出手段４０３から出力さ
れる前記位相誤差信号が零となるように同期バースト信
号の位相が制御調整されて９通信衛星内の同期ウィンド
ウに同期したｍフレームが確立され、且つ維持される。

なお、同期バースト発生手段４００における位相制御方
法としては９例えば電圧制御発掘器や分周器を用いるこ
とも考えられる。、 上述の同期バースト送信位相制御方式の具体的な内容に
おいては９文献Ｒ、Ａ　、　ＲＡＰＵＡＮＯ。

ＡＮＤ　Ｎ　、　ＳＨＩＭＡＳＡＫＩ、　”　５ＹＮＣ
ＨＲＯＮＩＺ−ＡＴＩＯＮ　０ＦＥＡＲＴＨ５ＴＡＴＩ
ＯＮＳ　Ｔｏ　ＳＡ置ＬＩＴＥ−８ＷＩＴＣＨＥＤ　５
ＥＱＵＥＮＣＥＳ　、　”　ＡＩＡＡ　４ＴＨＣＯＭＭ
ＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ　ＳＡ置ＬＩＴＥＳＹＳＴＥＭＳ
　Ｃ０ＮＦＥＲ−ＥＮＣＥ、　ＡＰＲＩＬ　１９７２．
に記載されている。七ころで、前記計測用メトリックパ
ターン（ＭＥＴＰ、ＩＣ）におけるゲートオフ後縁部の
時間位ｉｔ　５０１を検出する場合には、アップリンク
およびダウンリンクを含む伝送系における信号対雑音比
および同期ウィンドウ後縁部５００（第５図（ｂ））に
おける波形特性等に起因する誤差要因によシ。

検出されるメトリックパターン（ＭＥＴＲＩＣ）後縁部
の時間位置に不確定な時間領域を生じる。

メトリックノやターンの後半が同期ウィンドウにより失
なわれた場合、復調器出力には、理想的にはランダムな
ノぐター／が、また一般的には復調器の調整状態により
０００・・・または１１１・・・などのノぐターンが現
われる。従って、メトリック領域の特定パターンは、上
記・ぐター／と容易に区別出来るノ？ターンを使用する
必要がある。通常、このメトリックパターンは、実験等
によシー義的に選定される。前述の同期ウィンドウ後縁
部５００（第５図（ｂ））における位置不確定性をとり
除く目的で、同ポルごとに所定のメトリックパターンと
比較照合し、この比較照合結果をシンボルごとに単純に
積算したり、或は伝送路の誤シ発生特性を補正するため
所定の重み係数に変換した後積算して、このシンボルご
との積算値を所定の基準レベル値と比較照合する事によ
り、正しく受信されたメトリック・パターンのシンプル
長を求める方法がとられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが上述した従来の方式では、同期・マースト中の
メトリックパターンを一義的に選定しているため、復調
器の調整状態によっては最適なメトリックノやターンで
はないという欠点かある。特に。

ＳＳ／ＴＤＭＡ衛星通信方式の基準局の様に、特に高い
信頼性を必要とする装置においては、二重化構成のとら
れる事が一般的である。その場合、各々の装置における
復調器の調整状態が同じという事は考えにくい。また、
保守のため復調器が交換された場合においても、使用さ
れているメトリックパターンに対して最適な調整状態に
設定されている保障は無い。このため、現実の運用に用
いるには。

復調器の調整状態等の外部要因によるメトリック・パタ
ーンの不適性を少しでも軽減するための機構が必要とな
る重大な欠点がある。この欠点はＳＳ／ＴＤＭＡ衛星通
信方式における克服すべき最大の技術的問題点である。

〔問題点を解決するだめの手段〕

本発明による同期バースト送信位相制御方式は。

同期バーストに含１れるノ）　ＩＪツク・ぐターンを切
り換える事により、復調器の調整状態等、外部要因に依
存する事無くその時点における最高の同期精度を実現す
るメトリック・セターンを選択する事を特徴とする。す
なわち９本発明では、同期バーストに含まれるメトリッ
クパターンとして一方のパターン（これを・ぐターン■
とする。）を用いて同期制御動作を行なった場合に、同
期維持のために必要とされる送信位相修正値を、所定の
時間にわたり平均し、これをパターンＩにおける同期精
度として求め、メトリックパターンを他方のパターン（
これをパターン■とする。）において同様処理を行なっ
て得られるパターンＨにおける同期精度と比較し、同期
精度が高い方のパターンを最適メトリックパターンとし
て選択する手段と、所定の周期によシ現在の同期精度が
所定のしきい値として定義された同期精度より劣化した
かどうかを判定する手段を含み、常時、最近の切換え直
１ｓｉｆ【（おける同期精度と現在の同期（青変とを比
較し。

同期精度が現在使用中のメトリックパターンでないもう
一方のパターンを用いた方が高いと判定される場合には
ｉ？ターンを切り換え、現在の同期精度が所定のしきい
値としての同期精度よシ劣化した場合は、メトリック・
パターンＩ及び■における同期精度比較を行ない、より
高い同期精度が得られるパターンを選択する事により、
常にその時点における最高の同期精度を得られるメトリ
ックパターンを選択する事を特徴とする。

〔実施例〕

次に本発明について図面を参照して説明する。

第１図に本発明の一実施例として、基準局における同期
制御部の機能ブロック図を示す。受信復調された同期バ
ースト信号１は９位置誤差検出回路１００にＴＤＭＡフ
レーム毎に供給される。位置誤差検出回路１００におい
て位置誤差が検出され。

位置誤差検出不確定性を軽減する処理が加えられた後、
同期バーストの送信位相を補正する目的で。

システムクロック２をクロック入力としてＴＤＭＡフレ
ームの計数動作を行なっている送信フレームカウンタ１
０１に位相補正情報３が供給される。送信フレームカウ
ンタ１０１は同期バースト発生回路１０２に対して同期
バースト発生タイミング信号４を供給する。同期バース
ト発生回路１０２は、この同期バースト発生タイミング
信号４に同期して送信同期バースト信号５を発生し、こ
の送信同期バースト信号５が変調器に供給され、同期バ
ーストとして送信される。位相補正情報３は同期精度測
定回路１０３へも供給され、所定の周期毎に同期精度情
報６がゲート１０４及びゲート１０５に供給される。

レジスタ１０６は、同期バーストに含まれるメトリック
パターンとして一方のＡ’ターンＩを用いた時に得られ
る同期精度情報７を格納するレジスタである。一方、レ
ジスタ１０７は他方のパターン■を用いた時に得られる
同期精度情報８を格納するレジスタである。従って、＆
”−ト１０４゜１０５は同期精度情報６をパターン■及
び■の各々の場合に選択する働きをする。レジスタ１０
６及び１０７の出力９，１０は比較器１０８に供給され
、・母ターン■を用いた時の同期精度値９がパターン■
を用いた時の同期精度値１０よシ低い時。

比較器１０８の出力１１が論理“ｔ　Ｏｎとなる。

初期状態において、レジスタ１０６及び１０７は各々の
レジスタに対する初期化信号１２．１３により所定のし
きい値として定義される同期精度値に初期化される。そ
の状態ではレジスタ１０６゜１０７の出力９，１０は等
しい値を示しており。

比較器１０８の出力１１は論理“°１＃を示している。

この出力１１は、リタイミング用のフリップフロップ（
以下、　Ｆ／Ｆと呼ぶ）１０９，１１０のデータ入力端
子に供給されている。Ｆ’／Ｆ　１０９のクロック入力
端子には所定のＴＤＭＡフレームの整数倍の周期を持つ
送信制御フレームタイミング信号１４が、　Ｆ／Ｆ　１
１０のクロック入力端子には相当する受信制御フレーム
タイミング信号１５がそれぞれ供給される。従って、初
期状態において町Ａ１０９．１１０の出力１６，１７は
論理°゛１′″となる。出力１６については、メトリッ
クノぐターンＩ情報１８及びメ）　ＩＪツクパターン■
情報１９が供給されているノにターン選択用のＦ”−）
１１１及び１１２へ供給されてメトＩＪツクパター／Ｉ
情報１８が選択され、オアケ゛−４１１３を通って同期
バースト発生回路１０２に、送信する同期バースト信号
５に含ませるメトリックｉｅターン情報信号２０として
供給される。出力１７については、同期精度情報６を選
択するケ゛−ト１０４，１０５に供給され、この場合、
同期精度情報６はレジスタ１０６に供給される。つまシ
、初期状態においてはメトリックノ母ターンＩ情報１８
が同期バーストに含まれるメトリック・ぞターンとして
用いられる。

このメ）　ＩＪツクパターン■を用いて所定の期間。

同期制御を行なった結果である同期精度情報７がメトリ
ック・ぞターン■の同期粘度値格納用レジスタ１０６に
格納される事は、先に述べた通りである。この状態でレ
ジスタ１０７には所定のしきい値としての同期精度値が
格納されており、もしメトリック・パターン■を用いて
同期制御を行なった結果である同期精度値がしきい値よ
りも高ければ。

比較器１０８の出力１１は論理１（Ｉ　１１を保ち続け
。

メトリックｉ４ターンＩが使われ続ける。もし、その値
がしきい値よシも低ければ比較器１０８の出力１１は論
理″′０”となり、送信制御フレームに同期して送信同
期バーストに含まれるメ）　ＩＪックノ臂ターンは、メ
トリックＡ？ターン■情報１９に切り換わる。

同様に、同期精度情報選択ダート１０４　、１０５に供
給されているダート信号Ｉ７も、メ）　＋７ツク・ぐタ
ーン■を用いた場合の同期精度値８をレジスタ１０７に
供給するために、受信制御フレームタイミングに同期し
て論理ｔｔ　Ｏ”に切シ換わる。そして、メトリックパ
ターン■を用いた場合の同期精度値８がレジスタ１０７
に入力され、メトリック・パターンが切りかえられる直
前の、すなわちメトリックパターン■を用いた場合の同
期精度値９と比較される事になシ、もし高ければ比較器
１０８の出力１１は論理“０″に保持される。同期精度
は先にも述べた様に所定の周期で測定されておシ。

結果がメトリックパターンＩを用いて同期制御した同期
精度よシ低くなるか、所定の時間が経過するまでは同じ
モードで動作する。もし、所定の時間が経過するまでに
、メトリックノぞター／■を用いて同期制御した同期精
度よシ低くなった場合には、前述した場合と同様にメト
リックパターンが切シか見られ再び比較が行なわれる。

メトリックノにターン■を用いて同期制御した結果であ
る同期精度が、最近のメトリックパターン切換え直前の
パターン、すなわちこの場合、メトリックパターン■を
使用して同期制御した結果である同期精度より、所定の
時間にわたり高い状態が続いた場合は、レジスタ１０７
が初期化信号１３により所定のしきい値として定義され
た同期精度値に初期化される。そして、メトリックパタ
ーンＩを用いて同期制御した時の同期精度が所定のしき
い値として定義された同期精度と再び比較器１０８で比
較される。比較の結果メトリック・母ターンＩを用いて
同期制御した時の同規精度が、所定のしきい値として定
義された同期精度よシ高ければ、ノドリックパターンＩ
が使われ続け、低ければメ）　ＩＪツクパターン■に切
シ換えられ、メトリック・パターン■が使われた場合の
同期精度がメ）　ＩＪツクパターン■が使われた場合の
同期精度と比較され、同期精度が高い方のメトリックパ
ターンが使用される事になる。

メトリック・パターン■が使われている場合も同様で、
所定の時間毎に初期化信号１２がレジスタ１０６に供給
され、レジスタ１０６の値が所定のしきい値として定め
られた同期精度値に初期化され、メ）　ＩＪツク・ぐ夕
〜ン■が使われた場合の同期′　精度が所定のしきい値
として定められた同期精度よシ高い限シはメｌ−ＩＪツ
クパターン■が使ワれ続け、低い場合は同期バーストに
含まれるメ）　ＩＪソックターンはパターンＩＫ切シ換
えられる。その結果の同期精度がメトリック・パターン
■を使った場合の同期精度と比較器１０８において比較
され。

もしメトリック・パターンＩを使った場合の同期精度の
方が高ければ、メトリックｉ４ターンが切す［見られる
。なお実施例では）・−ドウエアの概念で説明したが、
マイクロプロセッサを用いると容易にソフトウェアにて
実現可能である。

〔発明の効果〕

以上説明した様に本発明は、同期バーストに含まれるメ
トリックパターンを、同期精度に応じて最適となる様切
り換える事により、復調器の調整状態等の外部要因によ
るメトリックノやターンの不適性を除く７事が出来、そ
の時点における最も高い同期精度を実現するメトリック
・パターンを選択できる効果がある。特に、現在使用し
ているメ）　ＩＪツクｉＲターンによる同期精度が、所
定のしきい値として定義された同期精度と周期的に比較
される事により、常に最適のメトリックパターンが選択
され、二重化切り換えや、保守のために復調器の交換等
が行なわれても高い同期精度を維持できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の同期バースト送信位相制御方式の実施
例である基準局における同期制御部の機能ブロック図、
第２図はＳＳ／ＴＤＭＡ方式の原理図。 第３図は衛星スイッチの接続モードを示す図、第４図は
従来の同期バースト送信位相制御方式の概念システム・
ブロック図、第５図は送信時の同期バースト、同期ウィ
ンドウおよび受信復調時の同期／Ｊ−ストの波形概念図
を示す。 １００は位置誤差検出回路、１０１は送信フレームカウ
ンタ、１０２は同期バースト発生回路。 １０３は同期精度測定回路、ｔ０６，１０７はレジスタ
、１０８は比較器、１０９，１１０はフリップフロップ
。 第２図 第３図 第４図 町い　　１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、アップリンクとダウンリンクの少なくとも一方に複
   数のスポットビームを含み、アップリンクとダウンリン
   クとの間の接続を衛星スイッチによりあらかじめ定めら
   れた接続モードに従って順次切換え、これを衛星上のタ
   イミング基準に従って一定のフレーム周期で繰り返す通
   信衛星を介して時分割多元接続方式による通信を行う衛
   星通信方式において、複数の異なるスポット領域に対応
   する地球局間のＴＤＭＡフレームを確立し、維持する所
   定の衛星通信基準局において、前記通信衛星に対し前記
   ＴＤＭＡフレームに対応する周期を基準として送出され
   、前記通信衛星内の所定の基準時間をペースとして生成
   されるＴＤＭＡフレーム規制用の同期ウィンドウにより
   ゲートオフされて返送されてくる所定の同期バーストに
   含まれるメトリックパターンを切換える手段と、第１の
   メトリック・パターンを用いて同期制御動作を行なった
   場合に、同期維持のために必要とされる送信位相修正値
   を所定の時間にわたり平均して第１のメトリックパター
   ンについての同期精度を求める手段と、第２のメトリッ
   クパターンを用いて同期制御動作を行なった場合に、同
   期維持のために必要とされる送信位相修正値を所定の時
   間にわたり平均して第２のメトリックパターンについて
   の同期精度を求める手段と、該同期精度と所定の同期精
   度とを所定の周期により比較する手段とを備え、常に、
   その時点における最高の同期精度を得られるメトリック
   パターンを選択することを特徴とする同期バースト送信
   位相制御方式。