JPWO2016170617A1 - 衛星通信システムおよび衛星通信地上装置 - Google Patents

Abstract

ダウンリンク回線で受信した誤り検出符号で符号化されたデータを復号し、当該復号により誤りを検出したデータについて再送を要求する複数の衛星通信地上装置と、ダウンリンク回線の電波を照射して、当該ダウンリンク回線により、衛星通信地上装置にデータを送信し、衛星軌道上のあらかじめ定められた特定の位置を移動する時間帯に集約して衛星通信地上装置から再送を要求されたデータを再送する非静止衛星と、を備える衛星通信システム。

Description

この発明は、衛星通信におけるダイバーシチ技術に関する。

従来の衛星通信システムにおいては、衛星と地球局の間の無線通信回線が降雨等の影響により品質が低下した場合に通信品質を改善する方式として、降雨等影響を受けた地球局と有線回線で接続された代替地球局と衛星とが通信することで通信品質の低下を回避または低減するサイトダイバーシチ方式が一般的である(特許文献1)。

特開昭６３−１７９６２９（図１）

しかしながら、上述の従来のサイトダイバーシチ方式を非静止衛星による衛星通信に適用する場合には、非静止衛星が地球局と通信する場合に代替地球局が必要なことから同時に複数の地球局が非静止衛星と通信可能となるように地上局を整備する必要があり、地球局の設置数が増大してしまうという問題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、非静止衛星と通信可能な地球局が同時に複数存在するように整備することなく、ダイバーシチ効果を得て通信品質を改善することが可能な衛星通信システムおよび衛星通信地上装置（地上局）を得ることを目的とする。

この発明の衛星通信システムは、ダウンリンク回線で受信した誤り検出符号で符号化されたデータを復号し、当該復号により誤りを検出したデータについて再送を要求する複数の衛星通信地上装置と、ダウンリンク回線の電波を照射して、当該ダウンリンク回線により、衛星通信地上装置にデータを送信し、衛星軌道上のあらかじめ定められた特定の位置を移動する時間帯に集約して衛星通信地上装置から再送を要求されたデータを再送する非静止衛星と、を備えるようにしたものである。

この発明の衛星通信地上局は、ダウンリンク回線の電波を照射して、当該ダウンリンク回線により、誤り検出符号で符号化されたデータを送信し、衛星軌道上のあらかじめ定められた特定の位置に対応する時間帯に集約して再送を要求されたデータを再送する非静止衛星を含む衛星通信システムで用いられる衛星通信地上装置であって、ダウンリンク回線の電波を受信するアンテナと、アンテナで受信した信号を復調する復調器と、復調器で復調した信号について前記誤り検出符号の復号をする復号器と、復号器で復号した結果、誤りを検出した前記データについて前記再送要求を生成する制御部と、を備えるようにしたものである。

この発明の衛星通信システムによれば、ダウンリンク回線で受信した誤り検出符号で符号化されたデータを復号し、当該復号により誤りを検出したデータについて再送要求を送信する複数の衛星通信地上装置と、ダウンリンク回線の電波を照射し、当該ダウンリンク回線で衛星通信地上装置にデータを送信し、再送要求を受けたデータをあらかじめ定められた衛星軌道上の特定の位置を移動する時間帯に集約して再送する非静止衛星と、を備えるようにしたので、非静止衛星が衛星軌道上の特定の位置にある時間帯に再送を行うことで、非静止衛星と同時に複数の地上通信局が通信可能となるように地上通信局を整備することなく、再送によるサイトダイバーシチ効果を得ることが可能になる。

この発明の衛星通信地上局によれば、ダウンリンク回線の電波を受信するアンテナと、アンテナで受信した信号を復調する復調器と、復調器で復調した信号について誤り検出符号の復号をする復号器と、復号器で復号した結果、誤りを検出したデータについて再送要求を生成する制御部と、を備えて、非静止衛星がダウンリンク回線により送信した誤り検出符号で符号化されたデータを受信して、当該データの誤りの有無を検出し、誤りが発生した場合には当該データの再送を要求して、当該再送要求に応じて非静止衛星があらかじめ定められた衛星軌道上の特定の位置を移動する時間帯に集約して送信した再送のデータを受信することができ、非静止衛星と通信可能な衛星通信地上装置が同時に複数存在するように整備することなく、ダイバーシチ効果を得ることができる。

この発明の実施の形態1に係る衛星通信システムの構成の一例を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１に係る衛星通信システムの非静止衛星と地上通信局の位置関係の一例を示す模式図である。 この発明の実施の形態１に係る衛星通信システムの再送動作の一例を示す模式図である。 この発明の実施の形態１に係る衛星通信システムの再送動作の一例を示す模式図である。 この発明の実施の形態２に係る衛星通信システムの再送動作の一例を示す模式図である。 この発明の衛星通信ステムの構成の変形例を示すブロック図である。

以下に、この発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下で参照する図面においては、同一もしくは相当する部分に対して同じ符号を付している。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る地球局（衛星通信地上装置）２００の機能構成の一例を示すとともに、地球局２００を用いて構成されたこの実施の形態に係る衛星通信システムの構成例を示すブロック図である。図１に示す衛星通信システムは、非静止衛星１００、地球局２００（２００ａ、２００ｂ）、管制局３００、静止衛星４００を備えている。図１では説明を簡略にするために２個の地球局を示しているが、非静止衛星４００が通信を行う地球上の定められた範囲に３個以上の地球局を備えても良い。なお、図１において非静止衛星１００は地球局２００ａから地球局２００ｂの方向に移動するものとする。

また、図１においてダウンリンク回線５０１は非静止衛星１００が地球局２００に対してデータを無線信号で送信する衛星通信回線である。また、制御回線５０２は管制局３００が静止衛星４００を介して非静止衛星１００と通信する制御用の衛星通信回線である。なお、静止衛星４００は制御局３００と常に通信可能な状態にあるものとする。また、非静止衛星１００がいずれかの地球局２００と通信可能な範囲にあるとき、静止衛星４００は非静止衛星１００と通信可能であるものとする。なお、この例では管制局３００は静止衛星４００を中継衛星として非静止衛星１００を制御する構成としているが、制御回線を管制局３００と非静止衛星１００との間に設けて直接制御するようにすることも可能である。

また、地上回線６０１は、地球局２００ａ、地球局２００ｂ、管制局３００を相互に接続する地上通信回線である。ここでは、地上回線６０１は有線通信回線とし、ＩＰ（Internet Protocol）通信網あるいは専用線網などの既存の通信技術を適用した通信回線とする。なお、地上回線６０１は既存の地上無線通信技術を適用した無線通信回線としてもよい。

非静止衛星１００は、ダウンリンク回線５０１によりデータ（送信データ）を地球局２００に伝送する。地球局２００ａ、２００ｂがダウンリンク回線５０１の無線信号（電波）の照射範囲内にある場合、ダウンリンク回線５０１の無線信号は地球局２００ａと地球局２００ｂで受信される。なお、降雨減衰などの影響で地球局２００が照射範囲内にあってもダウンリンク５０１の無線信号を正常に受信できない場合があるし、また、衛星の位置によっては地球局２００ａ、２００ｂの一方のみがダウンリンク５０１の無線信号を受信可能な場合もある。

後者については、非静止衛星１００が上述のように地球局２００ａから地球局２００ｂの方向に移動している場合、非静止衛星１００の移動に伴ってまず地球局２００ａがダウンリンク回線５０１の電波の照射範囲に入って地球局２００ａのみがダウンリンク回線５０１の無線信号を受信可能となる。そして、時間の経過とともに地球局２００ｂがダウンリンク回線５０１の電波の照射範囲に入ると地球局２００ｂもダウンリンク回線５０１の無線信号を受信可能となる。さらに時間が経過して、地球局２００ａがダウンリンク回線５０１の電波の照射範囲から外れるとダウンリンク回線５０１の無線信号は地球局２００ｂでのみ受信可能となり、やがて、地球局２００ａと２００ｂがともにダウンリンク回線５０１の電波の照射範囲から外れてダウンリンク回線５０１の無線信号は地球局２００で受信できなくなる。

非静止衛星１００は、地球局２００への送信データを誤り検出符号を用いて符号化し、符号化したデータ（符号化データ）を位相変調や直交位相振幅変調などの既存の変調技術を用いて変調し、変調したデータ（変調データ）をダウンリンク回線５０１の無線信号により送信する。ここで誤り検出符号は誤り訂正符号を含み、この実施の形態では誤り訂正符号であるＬＤＰＣ（Low-Density Parity Check）符号を用いることとする。なお、この発明は特定の符号化方式に限定するものでなく、例えばターボ符号やリードソロモン符号などその他の符号化方式を用いてもよい。また、非静止衛星１００は送信データの受信側から通知される再送の要求に従って、送信データを再送する機能を有し、定められた特定のタイミング（時間帯）で再送を実施する。この発明は、非静止衛星１００が備える再送の方式を特定の方式に限定するものではない。Ｃｈａｓｅ ＣｏｍｂｉｎｉｎｇやＩｎｃｒｅｍｅｎｔａｌ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ等の一般的な再送方式を適用すればよい。

なお、非静止衛星１００が地球局２００に対して送信するデータは、非静止衛星１００が通信衛星であれば地球局２００から受信したデータであるし、非静止衛星１００が観測衛星であれば非静止衛星１００が備えるセンサから得られる観測データである。図１には地球局から非静止衛星１００へのアップリンク回線とアップリンク回線でデータを送信する構成、あるいは観測データを得るための観測用センサ等の構成を図示しないが、これらの構成は既存の衛星通信方式を非静止衛星１００および地球局２００に適用して実現することが可能であるし、また、既存の観測用センサ（例えばカメラなど）を非静止衛星１００が搭載すればよい。

図１に示すように地球局２００は、アンテナ２０１、復調器２０２、復号器２０３、データ蓄積部（メモリ）２０４、制御部２０６、地上回線通信器２０７を備えている。なお、図１には２個の地球局２００（２００ａ、２００ｂ）を図示しているが、それぞれが備えるアンテナ２０１等を区別するために、アンテナ２０１ａ、２０１ｂというように示すこととする。

地球局２００のアンテナ２０１は非静止衛星１００が送信したダウンリンク回線５０１の無線信号を受信する。復調器２０２はアンテナ２０１が受信した信号（受信信号）を非静止衛星１００が送信時に行った変調方式に応じた復調方式で復調する。復号器２０３は、復調器２０２が復調したデータ（復調データ）について非静止衛星１００が送信時に行った符号化に応じた復号をして、非静止衛星１００が送信したデータを取得する。上述のようにＬＤＰＣ符号で符号化されている場合には既知のＳｕｍ Ｐｒｏｄｕｃｔ法により復号することができる。

復号器２０３は復調器２０２が復調したデータの復号において誤りを検出した場合には、復調データの軟判定値をデータ蓄積部２０４に記憶させるとともに、制御部２０６に対して誤りの発生を通知する。なお、誤り訂正符号が用いられている場合には、復号後に残留誤りがある場合を誤りの発生とする。制御部２０６は非静止衛星１００あての誤りの発生した送信データの再送要求を地上回線通信器２０７に送る。地上回線通信器２０７は受け取った非静止衛星１００への再送要求を地上回線６０１により管制局３００に送信する。管制局３００は受信した再送の要求を静止衛星４００経由で非静止衛星１００に伝える。

管制局３００は非静止衛星１００の制御を行う地上装置であり、中継衛星として用いる静止衛星４００を経由する制御回線５０２により、制御用のデータを非静止衛星１００に送信する。地球局２００から受信する再送要求を管制局３００は非静止衛星１００に対して送信する。なお、非静止衛星１００は、受信した再送要求に応じて送信データの再送を行う。非静止衛星１００が再送した送信データは初回の送信時と同様に地球局２００で受信されることになる。このとき復号器２０３は、データ蓄積部２０４に蓄積された初回の復調データの軟判定値（復号前のデータ）と再送の復調データの軟判定値を合成して復号を行うことができる。

次に、動作を説明する。非静止衛星１００は送信データを上述のように符号化および変調してダウンリンク回線５０１により地球局２００に対して送信する。ダウンリンク５０１の電波の照射範囲に地球局２００ａ、２００ｂがあるとき、ダウンリンク回線５０１の無線信号を地球局２００ａのアンテナ２０１ａと地球局２００ｂのアンテナ２０１ｂが受信する。アンテナ２０１ａ、２０１ｂの受信信号をそれぞれ復調器２０２ａ、２０２ｂが復調し、さらに復調器２０２ａ、２０２ｂが復調した復調データを復号器２０３ａ、２０３ｂが復号する。そして復号器２０３ａ、２０３ｂは復号結果をそれぞれ制御部２０６ａ、２０６ｂに送る。ここで復号結果とは、使用する再送方法に応じた再送単位のデータ毎に付される識別情報と、正常に復号できた場合には復号後のデータ、正常に復号できなかった場合には誤りの通知である。なお、復号に失敗した場合には復調データの軟判定値を合わせて通知してもよい。また、復号器２０３ａ、２０３ｂは復調データの軟判定値をデータ蓄積部２０４ａ、２０４ｂに記憶させる。

さらに、地球局２００ａと地球局２００ｂの制御部２０６ａ、２０６ｂはそれぞれ復号器２０３ａ、２０３ｂから受け取った再送単位毎の識別情報と当該識別情報に対応する復号後のデータまたは誤りの通知を、地上回線通信器２０７ａ、２０７ｂを介して地上回線６０１により交換もしくは一方から他方に転送する。例えば地上回線６０１がＩＰ網であれば、互いのＩＰアドレスを事前に記憶しておくことで地球局２００ａと地球局２００ｂの地上回線通信器２０７ａ、２０７ｂが通信を行うことは容易に実現可能である。ここでは、地球局２００ａから地球局２００ｂに対して復号後のデータまたは誤りの通知が転送されるものとする。地球局２００ａから地球局２００ｂに伝送された情報は、地上回線通信器２０７ｂを経由して制御部２０６ｂに渡される。

制御部２０６ｂは、地球局２００ａから受け取った地球局２００ａの再送単位毎の識別情報と当該識別情報に対応する復調後のデータまたは誤りの通知と、復号器２０３ｂから受け取った自装置における受信結果である再送単位毎の識別情報と当該識別情報に対応する復調後のデータまたは誤りの通知とから、再送の必要な送信データを再送単位で特定する。ここで再送の必要な送信データとは、地球項２００ａと２００ｂの双方で誤りが発生し、正常に受信できなかった非静止衛星１００の送信データである。そして、制御部２０６ｂは、再送の必要な送信データの再送要求を、地上回線通信器２０７ｂを介して地上回線６０１により管制局３００に送信する。なお、地球局２００ｂと管制局３００の通信については、地球局２００ａと２００ｂ間の通信と同様に公知の技術で容易に行うことが可能である。

なお、地球局２００ａから地球局２００ｂに対して軟判定値が転送される場合には、制御部２０６ｂは復号器２０３ｂに当該軟判定値を送り、データ蓄積部２０４ｂに記憶させた軟判定値と合成して復号を行うようにして、合成処理の結果正常受信されなかった送信データについて再送を要求するようにしてもよい。

管制局３００は地上局２００ｂから受信した再送要求を、静止衛星４００を経由して非静止衛星１００に送信する。非静止衛星１００は、受信した再送要求に対応して再送を要求された送信データを再送する。なお、上述のように静止衛星４００を用いず、管制局３００から非静止衛星１００に直接再送の要求を通知するようにしてもよい。あるいは、管制局３００を経由せずに地球局２００が直接静止衛星１００に再送の要求を行うようにしてもよい。地球局２００から非静止衛星１００に対しての再送の要求は、既存の衛星通信技術におけるアップリンク（地上側から衛星側へのリンク）通信の技術を適用すればよい。

例えば、ある送信データについて地球局２００ｂが正常受信に失敗し、地球局２００ａが正常受信に成功した場合、地球局２００ａで正常に受信されたデータが地球局２００ｂに地上回線６０１経由で転送されれば、地球局２００ｂは当該データの再送を要求する必要がなくなる。このように地上回線６０１を介して正常受信した受信データを交互に交換することで、いずれかの地球局２００で正常に受信することができれば非静止衛星１００に再送を要求することに無く正常に受信したものとして処理することが可能になる。また、地球局２００ａと地球局２００ｂの双方で受信に失敗した非静止衛星１００の送信データについても、当該データの軟判定値を例えば地球局２００ａから地球局２００ｂに転送し、地球局２００ｂで双方の地球局２００の軟判定値を合成して復調または復号することで正常な受信データを得ることができ、誤りの発生を回避または低減することができる。

静止衛星１００は、受信した再送要求に応じて指定された送信データを再送する。再送された信号は地球局２００ａと２００ｂの双方、または一方が受信する。再送の受信信号の復号は初回の送信時と同様に単に復号する方法や、初回送信時の軟判定値と合成して復号する方法等が考えられる。後者の場合、初回送信時の軟判定値を地球局２００が保持しておく必要があるが、これは上述の通りデータ蓄積部２０４で行うことができる。

なお、地球局２００ａと地球局２００ｂ間で受信結果を交換する場合には、双方の地球局２００から再送を要求するようにしてもよい。この場合、非静止衛星１００は両方の再送要求に対応して再送してもよいし、共通して再送を要求された送信データのみを再送するようにしてもよい。

一般に衛星からのデータ伝送おいて再送制御を行う場合、送信側の衛星に対して再送要求を送信する頻度や、制御ループの時間遅延等が問題となる。この実施の形態に係る衛星通信システムの非静止衛星１００は、非静止衛星１００は再送要求で指定された送信データを再送するタイミングが特定のタイミングとなるように制御する。ここで特定のタイミングは衛星軌道の位置に基づいて決定されるタイミングである。非静止衛星１００が特定の位置に達する時刻は事前に求めることが可能であるので、非静止衛星１００は再送のタイミングを判断することが可能であるし、また、地球局２００は再送が行われるタイミングに再送されるデータを待ち受けして、受信した再送データを受信済のデータと合わせたり、または初送時の信号と合成して復調または復号したりすることができる。

また、再送を要求する地球局２００や、中継する管制局３００が再送のタイミングを決定するようにしてもよい。その場合は、再送の要求にタイミング情報（例えば絶対もしくは相対時刻）を付して非静止衛星１００に再送を要求するようにすればよい。なお、管制局３００が再送のタイミングを決定する場合には、地上回線６０１を経由して地球局２００に非静止衛星１００が再送を行うタイミングが通知されるようにすればよい。あるいは、再送のタイミングが定められた特定のタイミングとなるように、地球局２００、管制局３００等が非静止衛星１００に対して再送要求を送信するタイミングを調整するようにしてもよい。

図２、図３を用いて、非静止衛星１００が再送を特定にタイミングにまとめて行う動作の一例を具体的に説明する。図２は非静止衛星１００と地球局２００の位置関係の例を示す模式図である。ここでは図２に示す位置関係を前提として動作を説明する。図２において非静止衛星１００は衛星軌道７００を矢印の方向に移動する。非静止衛星１００は、図２の左側から地球局２００ａに徐々に近づき、時刻ｔ１になると非静止衛星１００と地球局２００ａは通信可能となる。そして時刻ｔ２になると、非静止衛星１００は地球局２００ｂとも通信可能となる。さらに時間が経過して時刻ｔ３になると、非静止衛星１００は地球局１００ａとの通信ができなくなる。そして、時刻ｔ４になると非静止衛星１００は地球局２００ｂとも通信できなくなる。

図２に示す時刻ｔ１から時刻ｔ４の間において、非静止衛星１００がダウンリンク回線５０１で送信した送信データと地球局２００ａおよび地球局２００ｂにおける当該送信信号の受信状態（受信結果）の一例を図３に示す。図３において時刻ｔ１から時刻ｔ３は地球局２００ａがダウンリンク回線５０１の無線信号を受信可能な時間帯であり、また時刻ｔ２から時刻ｔ４は地球局２００ｂがダウンリンク回線５０１の無線信号を受信可能な時間帯である。非静止衛星１００は、時刻ｔ１からt4の間にダウンリンク回線５０１で送信データを送信する。図３ではこの通信システムで用いる再送方式の再送単位のデータ（以降パケットと称す）を１つの四角で示している。地球局２００の受信結果では、受信誤りの生じたデータに「×」を付して表している。また、非静止衛星１００の送信データでは、ハッチングをした四角は再送対象の送信データの初回の送信とその再送を表している。

時刻ｔ１から時刻ｔ３の間は地球局２００ａがダウンリンク回線５０１の無線信号を受信可能である。このうち時刻ｔ１から時刻ｔ２の間は、地球局２００ａのみがダウンリンク回線５０１の無線信号を受信可能であるので、この間に地球局２００ａで受信誤りが発生したパケットは再送が必要なパケットとして地球局２００ａの制御部２０６ａが管理する。具体的には、当該パケットに付されるパケット識別の情報（例えば識別番号）を再送が必要なパケットの識別情報として保持する。

次に時刻ｔ２から時刻ｔ３の間は地球局２００ａと地球局２００ｂの双方でダウンリンク回線５０１の無線信号を受信可能なので、どちらか一方で誤り無く受信できたパケットは再送が不要である。したがって、地球局２００ａは双方の地球局２００で受信誤りの発生したパケットのみを再送が必要なパケットとして管理すればよい。これは地球局２００ａが地上回線６０１経由で地球局２００ｂからパケットの受信状態の通知を受けることで可能である。なお、地球局２００ｂからのパケットの受信状態の通知は地球局２００ｂが自発的に行ってもよいし、地球局２００ａが問い合わせして地球局２００ｂが応答を返すようにしてもよい。このような動作は地球局２００ａ、２００ｂの受信結果の選択ダイバーシチに相当する。なお、上述のように地球局２００ｂから誤りの生じたパケットの軟判定値を転送して地球局２００ａで合成する最大比合成ダイバーシチを用いてもよい。

時刻ｔ１から時刻ｔ３の間に誤りの発生により基地局２００ａ、２００ｂの両方で正常に受信されなかったパケットは、地球局２００ａで識別番号が集計され、管制局３００、静止衛星４００を経由で非静止衛星１００に再送を要求する。非静止衛星１００は再送要求を受けたパケットについて再送の準備を開始する。

時刻ｔ３から時刻ｔ４は地球局２００ｂのみがダウンリンク回線５０１の無線信号を受信可能である。この時間帯で非静止衛星１００は再送を要求されたパケットの再送を行う。図３の例では、非静止衛星１００は再送パケットの送信を時刻ｔ３から時刻ｔ４の時間帯において、時間方向で後ろ詰めに配置して行っている。再送するパケット数が時刻ｔ３から時刻ｔ４に送信できるパケットの数よりも少なく、再送パケットの送信に要する時間を残して再送要求が非静止衛星１００に届いた場合には全ての再送パケットを時刻ｔ３から時刻ｔ４の時間帯で送信することが可能である。なお、そうでない場合には、地球局２００ａは、１回の再送要求で再送を要求するパケット数を制限し、再送を要求できなかったパケットは次回に非静止衛星１００との通信が可能となるまで待って再送を要求してもよい。また、地球局２００ａは再送要求を複数回にわけて非静止衛星１００に送信するようにしてもよい。

非静止衛星１００が周回する衛星軌道７００は決まっており、また周回する周期も決まっている。したがって、非静止衛星１００が衛星軌道７００のどの位置をどの時刻に通過するかはあらかじめ計算により取得することは容易であり、非静止衛星が再送パケットを送信するタイミングが特定のタイミングとなるように制御することが可能である。非静止衛星１００が再送パケットを送信するタイミングを地球局２００ｂがあらかじめ知っておくことも可能であり、地球局２００ｂは再送が行われるタイミングに再送されるデータを待ち受けすることが可能である。また、受信した再送データを受信済のデータと合わせる選択合成をしたり、または初送時の信号と合成して復調または復号したりすることも可能である。

なお、再送のタイミングは再送要求を中継する管制局３００が制御するようにしてもよいし、非静止衛星１００が再送の開始タイミングを判断するようにしてもよい。また、再送要求に再送のタイミング情報（例えば絶対もしくは相対時刻）を付して非静止衛星１００に再送を要求するようにしてもよい。なお、管制局３００が再送のタイミングを決定する場合には、地上回線６０１を経由して地球局２００に非静止衛星１００が再送を行うタイミングが通知されるようにすればよい。

図３において、時刻ｔ１から時刻ｔ２、時刻ｔ３から時刻ｔ４の時間帯は受信可能な地球局２００がそれぞれ１局のみであり、なおかつ非静止衛星の仰角が小さいことから、時刻ｔ２からｔ３の時間帯に比べてパケット誤りが発生しやすいと考えられる。この実施の形態に係る衛星通信システムは、１局の地球局２００としか通信のできない時刻ｔ１から時刻ｔ２の時間帯に送出されたパケットに対して、他の１つの地球局としか通信のできない時刻ｔ３から時刻ｔ４の時間帯でサイトダイバーシチを適用していることなる。

また、この実施の形態では地球局２００が２局の衛星通信システムを例に説明したが、地球局２００が３局以上であっても同様の効果が得られる。さらには３局以上の地球局２００のなかから、地球局２００の位置情報や地球局２００の周囲の地形情報、地球局２００の周辺の天候情報や上空の電離層情報、衛星軌道情報等から適切な地球局２００の組み合わせを選定してもよい。このように選定することで、１回の衛星通過におけるデータ伝送の効率化を図ることが可能となる。

なお、図３では時刻ｔ３から時刻ｔ４の時間帯に後ろ詰めで再送が行われる例を示したが、これは必ずしもそのようにする必要はなく、再送制御の効率化のために再送が行われる時間帯がブロック化されていれば、その時間帯の始まりと終りの時刻に制約はない。さらには、図３では再送が行われる時間帯のブロック数が１個の例を示したが、これも１個に限定する必要はなく複数個あってもよい。再送が行われる時間帯のブロック数やブロックの時刻は再送制御の複雑度や制御情報の伝送速度や遅延時間、または衛星軌道と地球局配置、地形情報、電離層情報、天候情報などを考慮して、効率的な伝送が実現できるように適宜設定すればよい。

また、図３において複数の地球局が同時に受信できる時間帯があるものとして説明したが、この時間帯が無くてもこの実施の形態に係る無線通信システムは適用可能である。この場合は、図３において時刻ｔ２からｔ３の間の動作を省略した動作となる。

また、図３の例では再送対象のパケットの管理と再送要求の生成を、非静止衛星１００と最初に通信をはじめる地球局２００が行う場合の例を説明したが、必ずしも地球局２００ａが行う必要はなく、地上回線６０１で相互に接続されている地球局２００であればどの地球局２００が行ってもよい。さらには非静止衛星１００向けの再送要求を管制局３００が生成するようにしてもよい。また、管制局３００から非静止衛星１００に対して再送要求を送信する経路として、静止衛星４００が中継する例を示したが、これは管制局３００から非静止衛星１００に直接送信する形態も可能である。

次に図４を参照して非静止衛星１００が行う再送動作の別の具体例に説明する。図４の例では、地球局２００は受信誤りの発生したパケットに対応する復調データの軟判定値を保持する。なお、軟判定値の保持は地球局２００が備えるデータ蓄積部２０４が行う。時刻ｔ１から時刻ｔ２は地球局２００ａのみがダウンリンク回線５０１の無線信号を受信できるので、受信誤りが発生したパケットの軟判定値は地球局２００ａが保持する。パケットの再送は上述の図３の例と同様に時刻ｔ３から時刻ｔ４の時間帯に非静止衛星１００が行うので地球局２００ｂのみが受信する。地球局２００ａの制御部２０６ａは時刻ｔ１からｔ２の誤りが生じたパケットの復調データの軟判定値を、非静止衛星１００が再送を行う前にデータ蓄積部２０４ａから取得して地上回線６０１経由で地球局２００ｂに転送する。地球局２００ｂの制御部２０６ｂは受信した軟判定値をデータ蓄積部２０４ｂに記憶させる。

時刻ｔ２から時刻ｔ３の間は、地球局２００ａと地球局２００ｂの双方で受信誤りの発生したパケットの復調データの軟判定値は、再送パケットを受信する地球局２００ｂにおける軟判定値を地球局２００ｂが保持したほうが、地上回線６０１の通信帯域を軟判定値データの転送で消費することがなく効率的である。地球局２００ｂは自装置で受信誤りとなったパケットの軟判定値を保持する。なお、地上回線６０１の通信速度が十分早ければ地球局２００ａの軟判定値を地球局２００ｂに転送するようにしてもよいし、さらには転送された地球局２００ａの軟判定値と地球局２００ｂの軟判定値を合成して再度復号し、誤りの残留したパケットのみを再送の対象にして、当該パケットの軟判定値を保持するといった処理を行っても良い。

非静止衛星１００への再送要求の生成は図３の例と同様である。時刻ｔ３から時刻ｔ４で非静止衛星１００は図３の例と同様に再送要求で指定されたパケットを再送する。この例では地球局２００ｂにおける再送パケットの受信方法が図３の例と異なる。この例では、初回送信時のパケットの軟判定値を地球局２００ｂが保持しており、再送されたパケットの軟判定値と合成してから復号する。これによりこと図３の例に比べて再送パケットの通信品質を向上させることが可能となる。

以上のようにこの実施の形態の上述の衛星通信システムによれば、ダウンリンク回線で受信した誤り検出符号で符号化されたデータを復号し、当該復号により誤りを検出したデータについて再送要求を送信する複数の地球局と、ダウンリンク回線の電波を照射し、当該ダウンリンク回線で地球局にデータを送信し、再送要求を受けたデータをあらかじめ定められた衛星軌道上の特定の位置を移動する時間帯に集約して再送する非静止衛星と、を備えるようにしたので、非静止衛星が衛星軌道上の特定の位置にある時間帯に再送を行うことで、非静止衛星と同時に複数の地上通信局が通信可能となるように地上通信局を整備することなく、再送によるサイトダイバーシチ効果を得ることが可能になる。

また、非静止衛星が衛星軌道上の特定の位置にある時間帯を、非静止衛星の移動にともなってダウンリンク回線の電波の照射範囲から最後に外れる地球局が当該照射範囲にある時間帯の少なくとも一部を含むようにすることで、再送が間に合わなくなるなどの衛星通信地上局での誤りの検出から非静止衛星の再送実施までの制御ループの遅延時間に起因する問題の発生を防ぐことができる。
また、地球局から衛星を見た場合の仰角が小さく通信品質が低いと考えられる時間帯を再送に割り当てるので、非静止衛星が地球局と通信可能な時間の利用効率の向上に有効である。

また、地球局が、誤りを検出したデータの復号前のデータを非静止衛星からの再送を受信する他の地球局に転送し、復号前のデータを受信した地球局が当該復号前のデータと再送されたデータを合成して復号することで誤り訂正符号の誤り訂正可能性を向上することができ、通信効率を向上することができる。

実施の形態２．
次に図５を参照して、この発明の実施の形態２に係る衛星通信システムを説明する。この実施の形態の衛星通信システムの構成は図１に示した実施の形態１と同様である。また、基本的な動作も実施の形態１と同様である。実施の形態１と異なる点は、再送対象のパケットがあらかじめ時刻ｔ１からｔ２の間に送信されるパケットに定められている点である。これにより、地球局２００から静止衛星１００に再送要求を送信する必要がなくなる。時刻ｔ１から時刻ｔ２および時刻ｔ３からｔ４は、時刻ｔ２から時刻ｔ３とは異なり受信可能な地球局２００が１局しかないが、この動作により時間的に離れてはいるが２つの地球局２００で受信ダイバーシチが適用可能となる。また、初回送信と再送の時間が離れているので、地球局２００を結ぶ地上回線６０１の通信速度が遅い場合でも、再送までに初送の軟判定値を転送すればよく、転送が容易となる。

以上のようにこの実施の形態によれば、再送対象のパケットをあらかじめ定めることにより地球局から再送要求を非静止衛星に送り必要がなくなるので、非静止衛星に対する制御を簡略化することが可能となる。

以上の説明では、なお、再送パケットの送信においては、変調方式を初回送信時と変えるようにしてもよい。例えば再送をする時間帯（図３では時刻ｔ３から時刻ｔ４）の時間長に対して再送パケット数が少ない場合には、変調多値数を低くするなどして通信回線の品質を向上させてもよい。
また、再送のパケットを初送のパケットと合成する際には、初送パケットおよび再送パケットの信号電力対雑音電力比等の受信品質情報を用いて重み付け合成してもよいし、あらかじめ軟判定値の生成時に信号電力対雑音電力比を反映させておいて、単純に軟判定値同士を合成するようにしてもよい。

また、以上の説明では、軟判定値を利用する場合に復号前の軟判定値を用いて合成する方法を説明したが、これはもちろん復調前のシンボル値を合成する方法でもよい。この合成においては、前述のように受信品質情報を用いて重み付け合成してもよい。例えば初送と再送の受信シンボル値を合成する場合は、それぞれの信号電力対雑音電力値で重み付けした上で、同一位相で合成する最大比合成を用いてもよい。

また、以上の説明では非静止衛星からダウンリンク回線で送信された信号の地球局における受信結果を合成する例を示したが、図６に示すように非静止衛星１００と地球局２００間を中継衛星９００で接続する中継回線８００がある場合には、中継衛星９００を経由して地球局２００が受信したパケット伝送の結果を含めて合成してもよい。この場合は、通常のダウンリンク回線と同様に中継回線８００でパケットを送信して、中継衛星９００と接続される地球局２００でこのパケットを受信してもよいし、あるいは再送パケットのみを中継回線８００で送ってもよい。後者の例は、中継回線８００のデータ伝送速度がダウンリンク回線５０１のよりも低い場合に有用である。

以上のように、この発明の衛星通信システムは、非静止衛星と通信可能な地球局が同時に複数の存在するように整備することなく、ダイバーシチ効果を得て通信品質を改善することが可能であり、効率のよい衛星通信環境を構築することができる。

１００ 非静止衛星、２００、２００ａ、２００ｂ 地球局（衛星通信地上装置）、２０１、２０１ａ、２０１ｂ アンテナ、２０２、２０２ａ、２０２ｂ 復調器、２０３、２０３ａ、２０３ｂ 復号器、２０４、２０４ａ、２０４ｂ データ蓄積部（メモリ）、２０６、２０６ａ、２０６ｂ 制御部、２０７、２０７ａ、２０７ｂ 地上回線通信器、３００ 管制局、４００ 静止衛星、５０１ ダウンリンク回線、５０２ 制御回線、６０１ 地上回線、７００ 衛星軌道、８００中継回線、９００ 中継衛星。

時刻ｔ１から時刻ｔ３の間に誤りの発生により地球局２００ａ、２００ｂの両方で正常に受信されなかったパケットは、地球局２００ａで識別番号が集計され、管制局３００、静止衛星４００を経由で非静止衛星１００に再送を要求する。非静止衛星１００は再送要求を受けたパケットについて再送の準備を開始する。

Claims (11)

1. ダウンリンク回線で受信した誤り検出符号で符号化されたデータを復号し、当該復号により誤りを検出した前記データについて再送を要求する複数の衛星通信地上装置と、
   前記ダウンリンク回線の電波を照射して、当該ダウンリンク回線により、前記衛星通信地上装置に前記データを送信し、衛星軌道上のあらかじめ定められた特定の位置を移動する時間帯に集約して前記衛星通信地上装置から再送を要求された前記データを再送する非静止衛星と、
   を備えることを特徴とする衛星通信システム。
2. 前記複数の衛星通信地上装置は、いずれかの前記衛星通信地上装置に誤りを検出した前記データの識別情報を転送し、
   前記誤りを検出したデータの識別情報の転送を受けた前記衛星通信地上装置は、いずれかの前記衛星値通信地球局で正常に受信されたデータを再送の対象から除外して再送を要求することを特徴とする請求項１に記載の衛星通信システム。
3. 前記複数の衛星通信地上装置は、前記誤りを検出したデータについて前記誤り検出符号の復号前のデータを、前記非静止衛星が再送を行う時間帯に前記ダウンリンク回線の電波の照射範囲にある前記衛星通信基地局に転送し、
   前記復号前のデータを受信した前記衛星通信基地局は、前記静止衛星が再送したデータの受信時に前記復号前のデータと合成して処理すること特徴とする請求項１に記載の衛星通信システム。
4. 前記複数の衛星通信地上装置は、前記誤りを検出したデータについて前記識別情報とともに当該誤りを検出したデータの復号前のデータを転送し、
   前記誤りを検出したデータの識別情報の転送を受けた前記衛星通信地上装置は、転送された前記復号前のデータと自装置が受信した復号前のデータと合成して再度前記誤り検出符号の復号をして、当該復号処理後に誤りのあるデータを対象にして再送を要求することを特徴とする請求項２に記載の衛星通信システム。
5. 前記誤りを検出したデータの識別情報の転送を受ける前記衛星通信地上装置は、前記非静止衛星の前記衛星軌道上の移動にともなって最初に前記ダウンリンク回線の電波の照射範囲に入る衛星通信地上装置であることを特徴とする請求項２に記載の衛星通信システム。
6. 前記非静止衛星が再送を行う前記時間帯は、前記ダウンリンク回線の電波の照射範囲に最初に入った前記衛星通信基地局が当該照射範囲から外れる時刻から、前記複数の衛星通信基地局の全てが前記照射範囲から外れる時刻の間にあることを特徴とする請求項１に記載の衛星通信システム。
7. 前記非静止衛星が再送をする前記時間帯は、前記非静止衛星の移動にともなって前記ダウンリンク回線の電波の照射範囲から最後に外れる前記衛星通信地上装置が当該照射範囲にある時間帯の少なくとも一部を含むことを特徴とする請求項1に記載の衛星通信システム。
8. 前記非静止衛星が、少なくとも１つの衛星通信地上装置が前記ダウリンクの電波の照射範囲に入ってからすべての前記衛星通信地上装置が前記照射範囲から外れるまでに送信するデータのうち再送対象のデータがあらかじめ定められ、前記衛星通信地上装置からの再送の要求なしに前記非静止衛星が再送を行うことを特徴とする請求項１の衛星通信システム。
9. 前記再送対象のデータは、前記非静止衛星の移動にともなって１つの前記衛星通信基地局が前記照射範囲に入ってから当該照射範囲に２つ以上の前記衛星通信基地局が入るまでの時間帯に前記非静止衛星から送信されたデータであることを特徴とする請求項８に記載の衛星通信システム。
10. 前記非静止衛星と前記衛星通信地上装置は、前記ダウンリンク回線に加え、中継衛星を経由する前記非静止衛星から前記衛星通信地上装置への中継回線を用いてデータを送信することを特徴とする前記請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の衛星通信システム。
11. ダウンリンク回線の電波を照射して、当該ダウンリンク回線により、誤り検出符号で符号化されたデータを送信し、衛星軌道上のあらかじめ定められた特定の位置に対応する時間帯に集約して再送を要求された前記データを再送する非静止衛星を含む衛星通信システムで用いられる衛星通信地上装置であって、
    前記ダウンリンク回線の電波を受信するアンテナと、
    前記アンテナで受信した信号を復調する復調器と、
    前記復調器で復調した信号について前記誤り検出符号の復号をする復号器と、
    前記復号器で復号した結果、誤りを検出した前記データについて前記再送要求を生成する制御部と、
    を備えることを特徴とする衛星通信地上装置。

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