JPWO2014041932A1 - 中継装置および衛星中継装置 - Google Patents

Abstract

受信信号を狭い帯域の分波信号に分波する分波部５−１〜５−３と、入力された信号を合波して合波信号を生成する合波部７−１〜７−４と、合波部７−１〜７−３により生成された合波信号を送信する送信アンテナ１１−１〜１１−３と、合波部７−４により生成された合波信号に復調処理を実施して得られる情報系列を変調して変調信号を生成する再生中継部１０２と、変調信号を受信信号より狭い帯域の分波信号に分波する分波部５−４と、分波部５−１〜５−３により分波された分波信号を合波部７−１〜７−４へ入力し、分波部５−４により分波された分波信号を合波部７−１〜７−３へ入力するスイッチ部６と、を備える。

Description

本発明は、中継装置、衛星中継装置および衛星中継方法に関する。

従来の衛星搭載再生中継交換機は、チャネライザにて分波されたサブチャネル単位で再生中継を行うものであり、音声通信等の同一サービスの再生中継に特化した構成となっていた（例えば非特許文献１）。

橋本、"音声通信用搭載交換機，"通信総合研究所季報 Vol．49 Nos． ３／４ pp． ７３−８１，２００３年

しかしながら、上記従来の衛星搭載再生中継交換機は、音声通信等の同一サービスの再生中継に特化した構成となっているため、マルチビーム衛星等の送受信性能の異なる多種多様な端末の収容が期待される中継衛星において、個々の端末が送受信する無線信号の占有帯域や周波数割当てに依存しない形で再生中継と非再生中継の混在中継を実現することができないとの課題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、再生中継信号と非再生中継信号の混在中継を実現することができる中継装置、衛星中継装置および衛星中継方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、受信信号を分波して前記受信信号より狭い帯域の分波信号を生成する第１の分波部と、入力された信号を合波して合波信号を生成する第１および第２の合波部と、前記第１の合波部により生成された前記合波信号を送信する送信アンテナと、前記第２の合波部により生成された前記合波信号に復調処理を実施し、前記復調処理により得られる情報系列を変調して変調信号を生成する再生中継部と、前記変調信号を分波して前記受信信号より狭い帯域の分波信号を生成する第２の分波部と、前記第１の分波部により生成された前記分波信号を前記第１の合波部または前記第２の合波部へ入力し、前記第２の分波部により生成された前記分波信号を前記第１の合波部へ入力するスイッチ部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、マルチビーム通信衛星において再生中継信号と非再生中継信号の混在中継を実現することができるという効果を奏する。

図１は、実施の形態１の衛星中継装置の機能構成例を示す図である。 図２は、実施の形態１の衛星中継装置における信号処理過程の一例を示す図である。 図３は、実施の形態２の衛星中継装置の機能構成例を示す図である。 図４は、実施の形態２の衛星中継装置における信号処理過程の一例を示す図である。

以下に、本発明にかかる中継装置、衛星中継装置および衛星中継方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかる衛星中継装置の実施の形態１の機能構成例を示す図である。図１に示すように、本実施の形態は、衛星中継装置は、受信アンテナ１−１〜１−３と、ＲＦ（Radio Frequency）受信部２−１〜２−３と、Ａ／Ｄ（Analog／Digital）変換部３−１〜３−３と、直交検波部４−１〜４−３と、分波部５−１〜５−４と、スイッチ部６と、合波部７−１〜７−４と、直交変調部８−１〜８−３と、Ｄ／Ａ（Digital／Analog）変換部９−１〜９−３と、ＲＦ送信部１０−１〜１０−３と、送信アンテナ１１−１〜１１−３と、復調部１２と、バッファ部１３と、変調部１４と、制御部１０３とを備える。

分波部５−１〜５−４とスイッチ部６と合波部７−１〜７−４とは、チャネライザ１０１を構成し、復調部１２とバッファ部１３と変調部１４とは再生中継部１０２を構成する。

本実施の形態の衛星中継装置は、例えば人工衛星等に搭載される中継装置であり、端末等から送信されたＲＦ信号を受信し、当該信号を宛先の端末等に中継する装置である。なお、ここでは、衛星中継装置を例に説明するが、衛星中継装置以外の中継装置にも適用可能である。

次に、本実施の形態の動作を説明する。受信アンテナ１−ｉ（ｉ＝１，２，３）に接続されたＲＦ受信部２−ｉは、受信アンテナ１−ｉにて受信されたＲＦ信号（受信信号）に対してフィルタ処理、増幅処理、周波数変換処理などのアナログ信号処理を実施することにより、ＲＦ信号をＩＦ（Intermediate Frequency）信号に変換する。

Ａ／Ｄ変換部３−ｉは、ＲＦ受信部２−ｉから出力されるＩＦ信号をデジタル信号に標本化する。分波部５−ｉ（第１の分波部）は、このデジタル信号を、複数の帯域（サブチャネル）に細分化(分波)し、入力されたデジタル信号より狭い帯域のサブチャネル信号を出力する。また、受信アンテナのかわりに再生中継部１０２に接続されている分波部５−４（第２の分波部）も、他の分波部５−１〜５−３と同様に入力信号を複数の帯域（サブチャネル）に細分化する。

分波部５−１〜５−４は、細分化した複数の分波信号（サブチャネル信号）を、それぞれスイッチ部６へ出力する。スイッチ部６は、分波部５−１〜５−４から入力されるサブチャネル信号を、制御部１０３の指示に基づいてそれぞれ所望の合波部７−１〜７−４の所望のサブチャネル帯域にルーティングする。

ここで、合波部７−１〜７−３（第１の合波部）は出力信号がそれぞれ送信アンテナ１１−１〜１１−３の系（以降、非再生中継系という）に接続されており、一方で合波部７−４（第２の合波部）は再生中継系である再生中継部１０２に接続されている。このようにスイッチ部６には出力側の接続先の系が異なる分波部が接続されているが、スイッチ部６からみた分波部インタフェースであるサブチャネル信号の形式には差異が無い。そのため、スイッチ部６における入力サブチャネルと出力サブチャネルの対応付け（ルーティング）は、再生中継系（分波部５−４、合波部７−４を含む）と非再生中継系（分波部５−１〜５−３、合波部７−１〜７−３を含む）の差異を特に意識する必要は無い。

合波部７−１〜７−４は、スイッチ部６から出力される複数のサブチャネル信号を周波数軸上に配置して、サブチャネルよりも広帯域な信号に合成して出力する。合波部７−ｊ（ｊ＝１，２，３）の出力信号は、直交変調部８−ｊに入力される。直交変調部８−ｊは、入力された信号をデジタルＩＦ信号に変換してＤ／Ａ変換部９−ｊへ出力する。Ｄ／Ａ変換部９−ｊは、デジタルＩＦ信号をアナログ信号に変換し、ＲＦ送信部１０−ｊへ出力する。ＲＦ送信部１０−ｊは、入力されたアナログ信号に対してアナログ信号処理を実施してＲＦ信号に変換し、送信アンテナ１１−ｊから送信する。

一方、合波部７−４の出力信号は再生中継部１０２へ入力される。再生中継部１０２では、復調部１２が、合波部７−４からの出力信号に含まれる再生中継回線信号に対して復調処理を行う。この復調処理の復調結果は一旦バッファ部１３に蓄えられた後、所望の送信タイミングで変調部１４に入力される。送信タイミングは制御部１０３により制御される。復調部１２の復調処理には誤り訂正復号処理を含めてもよい。変調部１４は、入力された信号を変調し、分波部５−４に出力される。この変調処理には誤り訂正符号化処理を含めてもよい。分波部５−４に入力される信号は、分波部５−１〜５−３に入力される信号と同等の（形式等が同一の）信号となるので、チャネライザ１０１は、再生中継信号と非再生中継信号を統一的に扱うことが可能となる。

なお、再生中継信号に複数の種類の信号が含まれる場合、種類ごとに異なる復調処理および変調処理を実施してもよい。また、受信した再生中継信号に施された変調方式（すなわち復調部１２が実施する復調処理に対応する変調処理）と異なる変調方式、送信タイミング、順序で変調処理を実施してもよい。

また、合波部７−４の出力に複数の再生中継回線信号が周波数多重入力さている場合は、復調部１２に個々の信号を抽出するフィルタ部を設けてもよいが、合波部７−４の合波過程で途中の信号を抜き出して復調部１２に出力するようにしてもよい。このように構成することで、復調部１２側の抽出フィルタの役割を合波部７−４が実施することにより構成を簡略化できる。また、分波部５−４についても同様に、分波過程の途中の信号を復調部１２に入力することで、変調部１４において複数の変調出力から分波入力を作成するための合成フィルタを簡略化できる。このような分波および合波の途中過程を出力可能な分波部および合波部の実現方法については、例えば国際公開第２０１１／０６５２８７号に開示された方法を利用できる。

図２は、本実施の形態の衛星中継装置における信号処理過程の一例を示す図である。以下、図２を用いて本実施の形態の衛星中継装置における信号処理過程の詳細を説明する。図２に示すように、直交検波部４−１〜４−３の出力信号は、それぞれ分波部５−１〜５−３にて個々のサブチャネル信号に分解（分波）される。図２では、直交検波部４−１〜４−３の出力をそれぞれ８個のサブチャネルに分波する場合の例を示しているが、図２は一例であり分波するサブチャネル数は８個に限定されない。図２において、分波部５−１〜５−３のぞれぞれの枠内の上段に図示されている周波数スペクトラムが各分波部５−１〜５−３への入力信号を示している。これらの入力信号が分波部５−１〜５−３により、分波部５−１〜５−３それぞれの枠内の下段に図示したように個別のサブチャネルに分波される。なお、図２では信号の存在しないサブチャネルについては表記を省略している。

分波部５−１〜５−３により分波されたサブチャネルは、スイッチ部６において、所望の合波部７−１〜７−４に入力される。ここで、合波部７−１〜７−４に入力される際には、サブチャネルが配置される合波部のサブチャネル周波数まで指定される。合波部７−１〜７−４は、入力された複数のサブチャネル信号を、個々のサブチャネルが指定された周波数となるように合波する。図２からわかるように、スイッチ部６の入出力インタフェースはサブチャネル単位となる。なお、各サブチャネルの出力側の分波部および周波数配置は、図１中の制御部１０３からスイッチ部６に指示される。この指示は、例えば入力と出力の間のルーティングテーブルといった形式を取ることもできる。

合波部７−１〜７−４のうち、直交変調部８−１〜８−３に接続される合波部７−１〜７−３に入力されるサブチャネル信号は非再生中継信号であり、合波された後に直交変調部８−１〜８−３に出力され、最終的に送信アンテナ１１−１〜１１−３より送信される。

一方、合波部７−４に入力されるサブチャネル信号は再生中継信号であり、合波された後に、再生中継部１０２の入力信号となる。図２の例では、合波後の周波数スペクトラム（図２において合波部７−４の枠内の下段に示したもの）において、ハッチングの異なる２種類の信号が再生中継部１０２の入力となる。これらの信号は再生中継部１０２において復調されて情報系列となったのち、再び変調され、再度、チャネライザ１０１に入力される。再生中継部１０２を経由してチャネライザ１０１に入力された信号は、分波部５−４によりサブチャネルに分解された後、スイッチ部６にて合波部７−１〜７−３に入力される。そして、この入力信号は合波部７−１〜７−３により非再生中継信号と同様に合波され、最終的に送信アンテナ１１−１〜１１−３より送信される。なお、図２では再生中継信号が合波部７−３のみに入力される例を示しているが、再生中継信号の入力先は合波部７−１〜７−３のうち１つ以上であればよい。以上の説明から明らかなように、本実施の形態の衛星中継装置では、再生中継信号と非再生中継信号が混在した状態で合波し、同一の送信アンテナから両者が混在した波形を送信することが可能である。

また、上記動作説明から明らかなように、本実施の形態では、再生中継用信号がチャネライザを２回通過するような構成としている。これにより、スイッチ部６は再生中継信号用と非再生信号用で共通化され、かつサブチャネル信号のルーティングも共通化される。すなわち、本実施の形態の衛星中継装置では、再生中継用に非再生中継用とは異なる特別なスイッチ部を持つ必要が無い。

さらに、上述したとおり、分波部５−１〜５−４および合波部７−１〜７−４を、分波および合波の途中段階の信号の入出力が可能な構成とすることで、再生中継部１０２において合波部７−４の出力信号を更に分波して個々の再生中継用信号を抽出したり、分波部５−４に対して個々の再生中継用信号を変調部１４内であらかじめ合波したりといった処理を実施する必要が無い。これは分波部５−１〜５−４および合波部７−１〜７−４の内部の構成を共通化可能であること、つまりは再生中継用に特別な分波部を用意する必要の無いことを意味する。この特長により、チャネライザを含む衛星中継器において、チャネライザに接続する再生中継部の数や処理能力を変えることによって、同一のチャネライザであっても非再生中継帯域と再生中継帯域の比率を柔軟に変更することが可能となる。

なお、図１では説明を簡略化するために送受信のアンテナ数がともに３の場合の構成図を示しているが、本発明は送信アンテナおよび受信アンテナの数はこれらに限定されず、さらには送信アンテナと受信アンテナの本数が異なる構成にも適用できる。

また、図１では、単一の受信アンテナ（例えば受信アンテナ１−１）からの入力信号が単一の分波部（例えば分波部５−１）に入力され、また単一の合波部（例えば合波部７−１）の出力が単一の送信アンテナ（例えば送信アンテナ１１−１）に出力される場合の構成を示しているが、衛星上にて複数のアンテナを用いてビームを形成するビームフォーミング（アナログ方式またはデジタル方式あるいはそれらのハイブリッド方式）を実施する場合にも本発明は適用可能である。チャネライザ１０１の入力をビームとする場合は、ビームフォーミングにて形成される個々のビームがチャネライザ１０１の分波部５−１〜５−３および合波部７−１〜７−３の入出力となる。もちろん、送信側と、受信側で異なるビームフォーミング方式（ビームフォーミングを用いない場合も含めて）を適用してもよい。

さらには、本発明は、分波出力および合波入力のサブチャネル単位でデジタルビームフォーミングを行う方式にも適用可能である。サブチャネル単位で受信デジタルビームフォーミングを行う場合は、複数の分波部から出力される複数のサブチャネル信号からなる受信信号ベクトルと、受信ビームを形成するアンテナウェイトベクトルの内積を取ったもの（受信デジタルビームフォーミング出力）をスイッチ部６の入力とする。また、サブチャネル単位で送信デジタルビームフォーミングを行う場合は、スイッチ部６より出力されるサブチャネル信号に対して送信ビームを形成するアンテナウェイトベクトルを乗算した結果のベクトルの各要素を合波部７−１〜７−３に入力する。受信デジタルビームフォーミングの結果、合波部７−１〜７−３において、ある特定のサブチャネル入力に複数の入力信号が存在する場合が生じ得るが、その場合はそれらの複数の入力信号を加算したものを、合波部７−１〜７−３の入力とする。加算の際は、加算前の個々の入力信号にある重み係数を乗算してから加算してもよい。なお、これらのウェイトベクトル、重み係数やサブチャネル割当て等の設定値は、制御部１０３によって制御される。また、ビームフォーミング方式の際の重み係数の乗算をルーティング時に行ってもよい（すなわちチャネライザ１０１がビームフォーミング方式の重み係数の乗算を行ってもよい）。

また、図１の構成は、全ての受信アンテナ１−１〜１−３および送信アンテナ１１−１〜１１−３がチャネライザ１０１に接続される構成となっているが、送信帯域および受信帯域の一部ないし全部を別系統のベントパイプ系（チャネライザを通らず、入力と出力の中心周波数をアナログ的に変換して中継する系）に接続するような構成としてもよい。またその場合はチャネライザ１０１が処理可能な送信帯域および受信帯域と、ベントパイプ系が処理可能な送信帯域および受信帯域は、一部あるいは全部が重複していてもよいし、全く重ならないような構成としてもよい。

また、図１の構成では、Ａ／Ｄ変換部３−１〜３−３、Ｄ／Ａ変換部９−１〜９−３とチャネライザ１０１の間に直交検波部４−１〜４−３および直交変調部８−１〜８−３を配置し、Ａ／Ｄ変換およびＤ／Ａ変換をＩＦサンプリング動作とした構成を示しているが、この構成に限らず、Ａ／Ｄ変換とＤ／Ａ変換の双方または一方を複素ベースバンドサンプリングとする構成としてもよい。

また、図１の構成では、チャネライザ１０１に接続される再生中継部１０２が１系のみの構成を示しているが、再生中継部１０２が複数接続されるような構成としてもよい。その場合は、再生中継部１０２と接続される分波部および合波部を再生中継部１０２の数分用意する方法でもよいし、一式の分波部および合波部に複数の再生中継部が接続するような方法を取ることもできる。

以上に示したように、本実施の形態の衛星中継装置は、チャネライザ１０１の出力のうちのを再生中継部１０２へ入力し、再生中継部１０２による処理後の信号を再びチャネライザ１０１へ入力するようにした。このため、チャネライザ１０１のスイッチ部６は再生中継と非再生中継を区別することなくサブチャネルのルーティングを行うことが可能となるため、再生中継と非再生中継が混在する中継器を簡易に実現できるという効果が得られる。

さらには、本実施の形態の衛星中継装置によれば、チャネライザ１０１を構成する分波部５−１〜５−４および合波部７−１〜７−４を再生中継系と非再生中継系で共通な回路構成とすることができるので、共通化による装置の低コスト化といった効果が得られる。

さらには、本実施の形態の衛星中継装置によれば、スイッチ方式や分波・合波方式が再生中継と非再生中継で共通化されるので、用途に応じて再生中継帯域と非再生中継帯域の比率を自由に設定可能な中継器が実現できるという効果が得られる。

実施の形態２．
図３は、本発明にかかる衛星中継装置の実施の形態２の機能構成例を示す図である。図３に示すように、本実施の形態は、衛星中継装置は、受信アンテナ１−１〜１−３と、ＲＦ受信部２−１〜２−３と、Ａ／Ｄ変換部３−１〜３−３と、直交検波部４−１〜４−３と、分波部５−１〜５−３，２３と、スイッチ部２２と、合波部７−１〜７−３，２１と、直交変調部８−１〜８−３と、Ｄ／Ａ変換部９−１〜９−３と、ＲＦ送信部１０−１〜１０−３と、送信アンテナ１１−１〜１１−３と、復調部２４と、バッファ部２５と、変調部２６と、制御部２０３とを備える。

分波部５−１〜５−３，２３とスイッチ部２２と合波部７−１〜７−３，２１とは、チャネライザ２０１を構成し、復調部２４とバッファ部２５と変調部２６とは再生中継部２０２を構成する。

本実施の形態の衛星中継装置は、分波部５−４，合波部７−４，再生中継部１０２，スイッチ部６，制御部１０３の替わりに、合波部２１，分波部２３，再生中継部２０２，スイッチ部２２，制御部２０３を備える以外は、実施の形態１の衛星中継装置と同様である。実施の形態１と同様の機能を有する構成要素は実施の形態１と同一の符号を付して重複する説明を省略する。

本実施の形態では、再生中継部２０２の入力（復調部２４）側に分波部２３が接続され、再生中継部２０２の出力（変調部２６）に合波部２１が接続されている点が実施の形態１と異なる。

次に本実施の形態の動作を説明する。なお、実施の形態１と同様の動作を行う箇所については説明を省略し、実施の形態１と異なる部分を説明する。分波部５−１〜５−３において分波されたサブチャネル信号（第１の分波信号）はスイッチ部２２において、制御部２０３によって指定される所望の合波部７−１〜７−３または分波部２３（第２の分波部）の所望の周波数にルーティングされる。なお、スイッチ部２２におけるルーティングの際は、通常の１対１接続の他、入力されるサブチャネル信号入力を複製して複数のサブチャネル信号出力とする１対Ｎ（Ｎは２以上の整数）接続、複数のサブチャネル信号入力を加算して１つのサブチャネル信号出力とするＮ対１接続等として構成してもよい。入力されるサブチャネル信号入力を複製して複数のサブチャネル信号を出力する場合、出力信号ごとに異なる重み係数を乗算してもよい。また、ルーティングの際に、入力のサブチャネル信号に実数または複素数の重み係数を乗算してもよい。さらに実数または複素数の重み係数を乗算後のサブチャネル信号を加算してもよい。重み係数乗算は、分波部内、合波部内、スイッチ部内のいずれに実装しても同様の効果が得られる。分波部５−１〜５−３の出力のうち、再生中継用信号を含むサブチャネル信号が分波部２３に入力される。実施の形態１のスイッチ部６も同様に、１対１接続、Ｎ対１接続、１対Ｎ接続のいずれでもよく、サブチャネル信号に実数または複素数の重み係数を乗算してもよい。

分波部２３は、入力されたサブチャネル信号を更に狭帯域のサブチャネルに分波して再生中継部２０２に出力する。分波部２３は、分波部５−１〜５−３とは異なり、複数のサブチャネル信号を入力信号としている。この場合の分波部２３の構成は、実施の形態１にて説明したような、分波の途中経過における信号を入力とする分波部の構成と同等となる。

分波部２３より出力された狭帯域のサブチャネル信号（第２の分波信号）は、再生中継部２０２の復調部２４に入力される。復調部２４は、入力された狭帯域のサブチャネル信号を復調して復調結果として情報系列をバッファ部２５へ格納する。変調部２６は、バッファ部２５から読み出された情報系列を変調し、合波部２１（第２の合波部）に出力する。合波部２１の入力信号の周波数分解能は分波部２３が出力する狭帯域のサブチャネル信号と同等である。合波部２１は、入力された狭帯域のサブチャネル信号を合波して出力する。合波部２１の出力信号の周波数分解能は、分波部５−１〜５−３が出力するサブチャネル信号と同等とする。ただし、合波部２１の入力側については、合波部２１の合波処理の途中段階から入力することで、分波部２３の出力よりも大きな周波数分解能の信号とすることができる。

スイッチ部２２と接続される合波部２１の出力、分波部２３の入力は、それぞれ分波部５−１〜５−３の出力、合波部７−１〜７−３と同等となるので、スイッチ部２２は再生中継系と非再生中継を区別することなく、両者の混在中継を実現可能となる。また、分波部５−１〜５−３にて分波されたサブチャネル信号をスイッチ部２２を介して分波部２３において更に細かく分波することで、再生中継部２０２側では、複数の再生中継信号が周波数多重された信号から個々の再生中継信号を抽出するフィルタの設置等が不要となる。

図４は、本実施の形態の衛星中継装置における信号処理過程の一例を示す図である。以下、図４を用いて本実施の形態の衛星中継装置における信号処理過程の詳細を説明する。

分波部２３に入力されたサブチャネル信号は、さらに細かく狭帯域のサブチャネル信号に分波された後、再生中継部２０２に出力される。図４では、分波部２３において、スイッチ部２２から出力されるサブチャネル２個分の信号をさらに４倍の周波数分解能で分波する例を示しているが、入力帯域、分波後の周波数分解能はこれらの値に限定されない。再生中継部２０２は、分波部２３から出力される狭帯域のサブチャネル信号から、再生中継用信号を抽出して、抽出した信号を復調した後に、変調して合波部２１に出力する。再生中継部２０２の変調処理の変調方式や送信タイミング等の設定は復調信号の入力と異なるものとしてもよい。これらの設定は制御部２０３によってなされる。

なお、再生中継部２０２において、入力信号の変調および復調を行わずに、サブチャネル単位の利得制御を行うような処理を追加すると、分波部５−１〜５−３のサブチャネルの分解能よりも狭帯域なノッチフィルタや、より細かい粒度で周波数特性を調整するフィルタといった機能が実現できる。

なお、図３では説明を簡略化するために送受信のアンテナ数が３の場合の構成図を示しているが、実施の形態１で述べたように、本発明は送受信のアンテナ数がこれら以外の場合にも適用できる。

また、実施の形態１で述べたように、ビームフォーミングを行う場合にも本発明は適用できる。さらに、本発明は、分波出力および合波入力のサブチャネル単位でデジタルビームフォーミングを行う方式にも適用可能である。この場合、ウェイトベクトル、重み係数やサブチャネル割当て等の設定値は、制御部２０３によって制御される。

また、ここでは、全ての送信アンテナ１−１〜１−３および受信アンテナ１１−１〜１１−３がチャネライザ２０１に接続される構成となっているが、実施の形態１で述べたように、送信帯域および受信帯域の一部ないし全部を別系統のベントパイプ系に接続するような構成としてもよい。また、Ａ／Ｄ変換とＤ／Ａ変換の双方または一方を複素ベースバンドサンプリングとする構成としてもよい。

また、図３の構成では、チャネライザ２０１に接続される再生中継部２０２が１系のみの構成を示しているが、再生中継部２０２が複数接続されるような構成としてもよい。その場合は、再生中継部２０２と接続される分波部および合波部を再生中継部２０２の数分用意する方法でもよいし、一式の分波部および合波部に複数の再生中継部２０２が接続するような方法を取ることができる。

このように、本実施の形態では、スイッチ部２２が再生中継用信号を含むサブチャネル信号を分波部２３へ入力し、分波部２３は入力されたサブチャネル信号をさらに狭帯域のサブチャネル信号に分波して再生中継部２０２に入力するようにした。そして、再生中継部２０２の出力を合波部２１へ入力し、合波部２１は、入力された狭帯域のサブチャネル信号を分波部５−１〜５−３が出力するサブチャネル信号と同等の周波数分解能の信号に合波してスイッチ部２２へ入力するようにした。このため、実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、非再生中継系のサブチャネル帯域幅よりも細い帯域を持つ無線信号を再生中継する場合に、再生中継部内で分波および合波処理を実施しなくて済むため、再生中継部の回路規模削減や低コスト化といった効果が得られる。

以上のように、本発明にかかる中継装置、衛星中継装置および衛星中継方法は、マルチビーム通信衛星に有用であり、特に、再生中継と非再生中継の両方を実施する衛星中継装置に適している。

１−１〜１−３ 受信アンテナ、２−１〜２−３ ＲＦ受信部、３−１〜３−３ Ａ／Ｄ変換部、４−１〜４−３ 直交検波部、５−１〜５−４，２３ 分波部、６，２２ スイッチ部、７−１〜７−４，２１ 合波部、８−１〜８−３ 直交変調部、９−１〜９−３ Ｄ／Ａ変換部、１０−１〜１０−３ ＲＦ送信部、１１−１〜１１−３ 送信アンテナ、１２，２４ 復調部、１３，２５ バッファ部、１４，２６ 変調部、１０１，２０１ チャネライザ、１０２，２０２ 再生中継部、１０３，２０３ 制御部。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、受信信号を分波して前記受信信号より狭い帯域の分波信号を生成する第１の分波部と、入力された信号を合波して合波信号を生成する第１および第２の合波部と、前記第１の合波部により生成された前記合波信号を送信する送信アンテナと、前記第２の合波部により生成された前記合波信号に復調処理を実施し、前記復調処理により得られる情報系列を変調して変調信号を生成する再生中継部と、前記変調信号を分波して前記受信信号より狭い帯域の分波信号を生成する第２の分波部と、前記第１の分波部により生成された前記分波信号を前記第１の合波部または前記第２の合波部へ入力し、前記第２の分波部により生成された前記分波信号を前記第１の合波部へ入力する１つのスイッチ部と、を備えることを特徴とする。

一方、合波部７−４の出力信号は再生中継部１０２へ入力される。再生中継部１０２では、復調部１２が、合波部７−４からの出力信号に含まれる再生中継回線信号に対して復調処理を行う。この復調処理の復調結果は一旦バッファ部１３に蓄えられた後、所望の送信タイミングで変調部１４に入力される。送信タイミングは制御部１０３により制御される。復調部１２の復調処理には誤り訂正復号処理を含めてもよい。変調部１４は、入力された信号を変調し、分波部５−４に出力する。この変調処理には誤り訂正符号化処理を含めてもよい。分波部５−４に入力される信号は、分波部５−１〜５−３に入力される信号と同等の（形式等が同一の）信号となるので、チャネライザ１０１は、再生中継信号と非再生中継信号を統一的に扱うことが可能となる。

また、合波部７−４の出力に複数の再生中継回線信号が周波数多重入力されている場合は、復調部１２に個々の信号を抽出するフィルタ部を設けてもよいが、合波部７−４の合波過程で途中の信号を抜き出して復調部１２に出力するようにしてもよい。このように構成することで、復調部１２側の抽出フィルタの役割を合波部７−４が実施することにより構成を簡略化できる。また、分波部５−４についても同様に、分波過程の途中の信号を復調部１２に入力することで、変調部１４において複数の変調出力から分波入力を作成するための合成フィルタを簡略化できる。このような分波および合波の途中過程を出力可能な分波部および合波部の実現方法については、例えば国際公開第２０１１／０６５２８７号に開示された方法を利用できる。

分波部５−１〜５−３により分波されたサブチャネルは、スイッチ部６において、所望の合波部７−１〜７−４に入力される。ここで、合波部７−１〜７−４に入力される際には、サブチャネルが配置される合波部のサブチャネル周波数まで指定される。合波部７−１〜７−４は、入力された複数のサブチャネル信号を、個々のサブチャネルが指定された周波数となるように合波する。図２からわかるように、スイッチ部６の入出力インタフェースはサブチャネル単位で行われる。なお、各サブチャネルの出力側の分波部および周波数配置は、図１中の制御部１０３からスイッチ部６に指示される。この指示は、例えば入力と出力の間のルーティングテーブルといった形式を取ることもできる。

以上に示したように、本実施の形態の衛星中継装置は、チャネライザ１０１の出力のうちの一部を再生中継部１０２へ入力し、再生中継部１０２による処理後の信号を再びチャネライザ１０１へ入力するようにした。このため、チャネライザ１０１のスイッチ部６は再生中継と非再生中継を区別することなくサブチャネルのルーティングを行うことが可能となるため、再生中継と非再生中継が混在する中継器を簡易に実現できるという効果が得られる。

次に本実施の形態の動作を説明する。なお、実施の形態１と同様の動作を行う箇所については説明を省略し、実施の形態１と異なる部分を説明する。分波部５−１〜５−３において分波されたサブチャネル信号（第１の分波信号）はスイッチ部２２において、制御部２０３によって指定される所望の合波部７−１〜７−３または分波部２３（第２の分波部）の所望の周波数にルーティングされる。なお、スイッチ部２２におけるルーティングの際は、通常の１対１接続の他、サブチャネル信号入力を複製して複数のサブチャネル信号出力とする１対Ｎ（Ｎは２以上の整数）接続、複数のサブチャネル信号入力を加算して１つのサブチャネル信号出力とするＮ対１接続等として構成してもよい。入力されるサブチャネル信号入力を複製して複数のサブチャネル信号を出力する場合、出力信号ごとに異なる重み係数を乗算してもよい。また、ルーティングの際に、入力のサブチャネル信号に実数または複素数の重み係数を乗算してもよい。さらに実数または複素数の重み係数を乗算後のサブチャネル信号を加算してもよい。重み係数乗算は、分波部内、合波部内、スイッチ部内のいずれに実装しても同様の効果が得られる。分波部５−１〜５−３の出力のうち、再生中継用信号を含むサブチャネル信号が分波部２３に入力される。実施の形態１のスイッチ部６も同様に、１対１接続、Ｎ対１接続、１対Ｎ接続のいずれでもよく、サブチャネル信号に実数または複素数の重み係数を乗算してもよい。

また、ここでは、全ての受信アンテナ１−１〜１−３および送信アンテナ１１−１〜１１−３がチャネライザ２０１に接続される構成となっているが、実施の形態１で述べたように、送信帯域および受信帯域の一部ないし全部を別系統のベントパイプ系に接続するような構成としてもよい。また、Ａ／Ｄ変換とＤ／Ａ変換の双方または一方を複素ベースバンドサンプリングとする構成としてもよい。

Claims (17)

1. 受信信号を分波して前記受信信号より狭い帯域の分波信号を生成する第１の分波部と、
   入力された信号を合波して合波信号を生成する第１および第２の合波部と、
   前記第１の合波部により生成された前記合波信号を送信する送信アンテナと、
   前記第２の合波部により生成された前記合波信号に復調処理を実施し、前記復調処理により得られる情報系列を変調して変調信号を生成する再生中継部と、
   前記変調信号を分波して前記受信信号より狭い帯域の分波信号を生成する第２の分波部と、
   前記第１の分波部により生成された前記分波信号を前記第１の合波部または前記第２の合波部へ入力し、前記第２の分波部により生成された前記分波信号を前記第１の合波部へ入力するスイッチ部と、
   を備えることを特徴とする中継装置。
2. 受信信号を分波して前記受信信号より狭い帯域の第１の分波信号を生成する第１の分波部と、
   入力された信号を合波して合波信号を生成する第１の合波部と、
   前記第１の合波部により生成された前記合波信号を送信する送信アンテナと、
   入力された信号を分波して前記第１の分波信号より狭い帯域の第２の分波信号を生成する第２の分波部と、
   前記第２の分波信号に復調処理を実施し、前記復調処理により得られる情報系列に変調処理を施して変調信号を生成する再生中継部と、
   前記変調信号を合波して合波信号を生成する第２の合波部と、
   前記第１の分波信号を前記第１の合波部または前記第２の分波部へ入力し、前記第２の合波部により合波された前記合波信号を前記第１の合波部へ入力するスイッチ部と、
   を備えることを特徴とする中継装置。
3. 前記再生中継部は、入力された信号に対して前記復調処理および前記変調処理を行わずに出力する機能を有することを特徴とする請求項２に記載の中継装置。
4. 前記再生中継部は、前記分波信号の種類ごとに異なる復調方式で前記復調処理を実施することを特徴とする請求項１、２または３に記載の中継装置。
5. 前記復調処理は、誤り訂正復号処理を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の中継装置。
6. 前記再生中継部は、前記変調処理を、前記復調処理に入力された信号に施された変調処理と異なる変調方式により実施することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の中継装置。
7. 前記変調処理は、誤り訂正符号化処理を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の中継装置。
8. 前記スイッチ部は、入力信号と出力信号を１対１に接続する機能を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の中継装置。
9. 前記スイッチ部は、入力信号と出力信号を１対Ｎ（Ｎは２以上の整数）に接続する機能を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の中継装置。
10. 前記スイッチ部は、入力信号を複製してＮ個の出力信号を生成し、出力信号ごとに重み係数を乗算することを特徴とする請求項９に記載の中継装置。
11. 前記スイッチ部は、入力信号と出力信号をＮ（Ｎは２以上の整数）対１に接続する機能を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の中継装置。
12. 前記スイッチ部は、入力信号に対してそれぞれ個別に重み係数を乗算した上で、出力側へ出力する機能を有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載の中継装置。
13. 前記スイッチ部は、入力信号に対してそれぞれ個別に重み係数を乗算した乗算結果を加算して出力側へ出力する機能を有することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載の中継装置。
14. 人工衛星に搭載される衛星中継装置であって、
    受信信号を分波して前記受信信号より狭い帯域の分波信号を生成する第１の分波部と、
    入力された信号を合波して合波信号を生成する第１および第２の合波部と、
    前記第１の合波部により生成された前記合波信号を送信する送信アンテナと、
    前記第２の合波部により生成された前記合波信号に復調処理を実施し、前記復調処理により得られる情報系列を変調して変調信号を生成する再生中継部と、
    前記変調信号を分波して前記受信信号より狭い帯域の分波信号を生成する第２の分波部と、
    前記第１の分波部により生成された前記分波信号を前記第１の合波部または前記第２の合波部へ入力し、前記第２の分波部により生成された前記分波信号を前記第１の合波部へ入力するスイッチ部と、
    を備えることを特徴とする衛星中継装置。
15. 受信信号を分波して前記受信信号より狭い帯域の第１の分波信号を生成する第１の分波部と、
    入力された信号を合波して合波信号を生成する第１の合波部と、
    前記第１の合波部により生成された前記合波信号を送信する送信アンテナと、
    入力された信号を分波して前記第１の分波信号より狭い帯域の第２の分波信号を生成する第２の分波部と、
    前記第２の分波信号に復調処理を実施し、前記復調処理により得られる情報系列に変調処理を施して変調信号を生成する再生中継部と、
    前記変調信号を合波して合波信号を生成する第２の合波部と、
    前記第１の分波信号を前記第１の合波部または前記第２の分波部へ入力し、前記第２の合波部により合波された前記合波信号を前記第１の合波部へ入力するスイッチ部と、
    を備えることを特徴とする衛星中継装置。
16. 衛星中継装置における衛星中継方法であって、
    受信信号を分波して前記受信信号より狭い帯域の分波信号を生成する第１の分波ステップと、
    入力された信号を合波して合波信号を生成する第１および第２の合波ステップと、
    前記第１の合波ステップにより生成された前記合波信号を送信する送信ステップと、
    前記第２の合波ステップにより生成された前記合波信号に復調処理を実施し、前記復調処理により得られる情報系列を変調して変調信号を生成する再生中継ステップと、
    前記変調信号を分波して前記受信信号より狭い帯域の分波信号を生成する第２の分波ステップと、
    前記第１の分波ステップで生成された前記分波信号を前記第１の合波ステップまたは前記第２の合波ステップの入力信号とし、前記第２の分波ステップで生成された前記分波信号を前記第１の合波ステップへの入力信号とするスイッチステップと、
    を含むことを特徴とする衛星中継方法。
17. 衛星中継装置における衛星中継方法であって、
    受信信号を分波して前記受信信号より狭い帯域の第１の分波信号を生成する第１の分波ステップと、
    入力された信号を合波して合波信号を生成する第１の合波ステップと、
    前記第１の合波ステップにより生成された前記合波信号を送信する送信ステップと、
    入力された信号を分波して前記第１の分波信号より狭い帯域の第２の分波信号を生成する第２の分波ステップと、
    前記第２の分波信号に復調処理を実施し、前記復調処理により得られる情報系列に変調処理を施して変調信号を生成する再生中継ステップと、
    前記変調信号を合波して合波信号を生成する第２の合波ステップと、
    前記第１の分波信号を前記第１の合波ステップまたは前記第２の分波ステップの入力信号とし、前記第２の合波ステップにより合波された前記合波信号を前記第１の合波ステップの入力信号とするスイッチステップと、
    を含むことを特徴とする衛星中継方法。

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