JPWO2017150624A1 - マルチビーム衛星通信システム - Google Patents

Abstract

中継側受信部（９３１）は中継信号（９９）を受信し、アナログ中継部（９３２）は周波数帯域幅の制御された中継信号（９９）をアナログ処理で出力し、デジタル中継部（９３３）は周波数帯域幅の制御された中継信号（９９）をデジタル処理で出力する。中継側送信部（９３４）はアナログ中継部（９３２）、デジタル中継部（９３３）の出力する中継信号（９９）を送信する。中継側制御部（９３５）は、中継信号（９９）の周波数帯域を指示するアナログ中継部制御信号（９４１Ａ）、デジタル中継部制御信号（９４１Ｄ）に従って、アナログ中継部（９３２）、デジタル中継部（９３３）を制御する。

Description

本発明は、マルチビーム衛星通信システム、中継装置及び管制装置に関する。

近年、広帯域なＫａ帯を利用したマルチビーム衛星通信システムでは、ベントパイプ型のＨＴＳ（Ｈｉｇｈ Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ）を用いた衛星通信システムが実用化されている。但し、ベントパイプ型の中継衛星では、予め各ビームエリアに割り振る周波数帯域幅が固定化されるため、衛星打ち上げ後、地上側の通信需要の変化に応じて、各ビームエリアに割り振った周波数帯域幅を変えたい要求が発生しても、変えることは出来ない。これが原因で、ベントパイプ型の中継衛星の場合、周波数利用効率やシステムスループットの低下が生じ得る。

これに対して、チャネライザを搭載する中継衛星は、各ビームエリアに割り振る周波数帯域幅を、衛星打ち上げ後も変える事が可能であり、地上側の通信需要の変化に応じた柔軟性を有する。よって、チャネライザを用いることで、衛星打上げ直後から、衛星の寿命が尽きる十数年先にわたり、衛星通信システムの高スループット化の維持が可能となる。
このチャネライザの種別に関しては、アナログタイプとデジタルタイプの２つに大別される。
アナログタイプのチャネライザ（アナログチャネライザ）は、各ビームエリアに割り振る帯域可変をアナログ回路で実現する方式であり、例えば下記特許文献１、特許文献２において開示されている。
一方、デジタルタイプのチャネライザ（デジタルチャネライザ）は、各ビームエリアに割り振る帯域可変をデジタル回路で実現する方式であり、例えば下記特許文献３において開示されている。

国際公開第２００６／０４３１１５号パンフレット 米国特許第４２２８４０１号明細書 特許第４６６７３６４号公報

前記特許文献１，２のアナログチャネライザは、デジタルチャネライザのように、信号をサンプリングする必要がないため、処理帯域が仮に数ＧＨｚに増加しても、消費電力が増えることなく対応可能な反面、以下の課題を有する。

（Ａ１）帯域可変をアナログバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）で実現するため、アナログＢＰＦの遷移帯域に相当する周波数帯域には、通信キャリアを配置することが出来ず、この遷移帯域を、ガードバンドとして空けておく必要がある。仮にガードバンド内に通信キャリアを配置すると、その通信キャリアはＢＰＦ遷移領域のｆ特性の影響を受けて、送信レベルや通信品質が低下してしまう等の問題が発生する。このガードバンド帯域幅は、前記の通り、アナログＢＰＦの遷移帯域に相当するため、状況によって変化することなく、一定の値をとる。よって、あるビームエリアに割り振る信号帯域幅が狭くなるに従い、ガードバンドが占める率が増加し、周波数利用効率が低下する。

（Ａ２）各ビームエリアに割り振った信号帯域幅を、地上側の通信需要の変化に応じて変更する場合、一旦、該当する信号帯域を利用している各ユーザーの通信を中断する必要がある。仮に、通信中に帯域変更処理を行うと、帯域変更時に各通信キャリアの周波数揺らぎが発生し、これを起因とする通信断が発生し得る。本アナログ回路を用いた帯域可変は、複数の周波数変換用ローカル信号の周波数を同時に変更することで行われるが、実際は、過渡応答時間も含めて、各ローカル信号の周波数変更時に時間差が生じ得る。このような時間差が発生すると、キャリアの周波数揺らぎにつながる。

（Ａ３）デジタルチャネライザのように、中継する信号帯域幅の一部（特定のサブバンド）だけを、衛星上で増幅、あるいは減衰させることは出来ない。よって、複数のアップリンク信号中継時に、一部の信号の受信電力密度が、他の信号と比較して低い場合、衛星の最終段の増幅器において、相互変調ひずみ干渉の影響を受けて、受信電力密度が低い信号の通信品質が劣化する。また中継する信号帯域幅の中に不要な干渉波が混在する場合、干渉波が混在するサブバンドのみ減衰させて、不要な信号の中継だけを阻止することが出来ず、衛星の送信電力リソースを、不要な信号の中継に奪われてしまうことになる。

次に、前記特許文献３のデジタルチャネライザは、受信信号帯域を複数のサブバンドに分波するデジタル分波回路、デジタルスイッチマトリックス回路、及び前記デジタルスイッチマトリックスでルーティングされた複数のサブバンドを合波するデジタル合波回路で構成される。
よって、デジタルチャネライザを適用する場合、ガードバンドは、サブバンドにおける遷移域に応じて決定されるため、前記アナログチャネライザのガードバンドと比較すると、１／１００未満等、はるかに小さな帯域幅で実現できるため、周波数利用効率は高くなる。
またデジタルチャネライザは、中継する信号のフィルタリングやルーティングの各処理を、全てデジタル信号処理で行うため、各ビームに割り振った周波数帯域幅を変更する際も、前記アナログチャネライザで生じるようなキャリアの周波数揺らぎは生じない。即ち、デジタルチャネライザでは、各ビームに割り振った周波数帯域幅を変更する際も、該当の周波数帯域を利用している各ユーザーの通信を中断させる必要はなく、各ユーザーの通信が流れている中で、動的に周波数帯域幅を変更することが可能となる。
更にデジタルチャネライザは、特開２０１４−１８７６８８号公報に記載の通り、複数のアップリンク信号中継時に、一部の信号の受信電力密度が、他の信号と比較して低い場合、中継時にサブバンド単位で増幅できる。このため、衛星の最終段の増幅器において加わる相互変調ひずみ干渉の影響を軽減でき、高い通信品質を保持することが出来る。また、特許第５４３０７３７号に記載の通り、デジタルチャネライザは、中継する信号帯域幅の中に不要な干渉波が混在する場合、干渉波が混在するサブバンドのみ減衰させることが出来るため、不要な信号の中継を阻止することが出来るため、中継時の無駄な消費電力を抑制することができる。

一方、デジタルチャネライザの課題として、以下が挙げられる。
（Ｂ１）信号帯域幅の増加に伴い、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ），Ｄ／Ａ（Ｄｉｇｉｔａｌ ｔｏ Ａｎａｌｏｇ））のサンプリング速度や、デジタル回路を駆動させるクロック速度も増加するため、消費電力や発熱量が増加する。発熱量が高くなると、排熱が厳しくなり、実現性が損なわれていく。
（Ｂ２）Ａ／Ｄ，Ｄ／Ａの最大サンプリング速度によって、処理可能な信号帯域幅の上限が決定されるため、広帯域化が制限される。特に、放射線耐性を有する宇宙用のＡ／Ｄ，Ｄ／Ａデバイスは、地上のＡ／Ｄ，Ｄ／Ａデバイスと比較してサンプリング速度の上限は低く、信号帯域幅が１ＧＨｚ近くなると、１つのＡ／Ｄデバイス、あるいは１つのＤ／Ａデバイスでサンプリングすることが厳しくなってくる。

本発明は、チャネライザを用いた中継衛星の広帯域化、低消費電力化を実現し、かつ本中継衛星を用いた衛星通信システムにおいて、高い周波数利用効率と、運用中の動的な周波数変更を実現することを目的とする。

この発明のマルチビーム衛星通信システムは、
人工衛星に搭載され複数のビームエリアの各ビームエリアに存在する通信装置の通信を中継する中継装置と、前記中継装置を制御する管制装置とを備えるマルチビーム衛星通信システムにおいて、
前記中継装置は、
中継すべき中継信号を受信する中継側受信部と、
前記中継信号の周波数帯域幅を制御するアナログ回路を有し、周波数帯域幅の制御された前記中継信号を出力するアナログ中継部と、
前記中継信号の周波数帯域幅を制御するデジタル回路を有し、周波数帯域幅の制御された前記中継信号を出力するデジタル中継部と、
出力された前記中継信号を送信する中継側送信部と、
前記アナログ中継部が中継すべき前記中継信号の周波数帯域を指示するアナログ中継部制御信号と、前記デジタル中継部が中継すべき前記中継信号の周波数帯域を指示するデジタル中継部制御信号とに従って、前記中継信号を前記アナログ中継部と前記デジタル中継部とに出力させる中継側制御部と
を備え、
前記管制装置は、
管制側通信部と
前記アナログ中継部制御信号と前記デジタル中継部制御信号とを生成し、前記管制側通信部を介して前記中継装置に送信する管制側制御部と
を備えることを特徴とする。

本発明にかかる中継衛星、中継装置およびマルチビーム衛星通信システムは、高い周波数利用効率や中継衛星の低消費電力化を保持しながら、広帯域な信号中継や、運用中の動的な周波数変更を実現できるという効果を奏する。

実施の形態１の図で、マルチビーム衛星通信システム９５のシステム構成図。 実施の形態１の図で、管制装置９４のブロック図。 実施の形態１の図で、管制装置９４のハードウエア構成図。 実施の形態１の図で、図１に示すフィーダリンク（フォワード上り）における各周波数配置を示す図。 実施の形態１の図で、中継装置のフォワードリンク側の構成を示す図。 実施の形態１の図で、アナログチャネライザ５Ａの処理のフローチャート。 実施の形態１の図で、デジタルチャネライザ５Ｄの処理のフローチャート。 実施の形態１の図で、＃Ａ〜♯Ｈまでの８つのビームエリアに対するユーザーリンク側の定常時における各信号帯域の周波数配置を示す図。 実施の形態１の図で、信号帯域Ａ’Ｂ’Ｃ’をデジタルチャネライザ５Ｄが処理する場合のフローチャート。 実施の形態１の図で、帯域信号Ａ’，Ｂ’，Ｃ’を追加で割当てた場合の、ユーザーリンク（下り）における周波数配置を示す図。 実施の形態１の図で、アナログチャネライザ５Ａの信号帯域を拡大する場合の処理のフローチャート。 実施の形態２の図で、新たに信号帯域Ｇ’，Ｈ’を追加配置した場合の周波数配置を示す図。 実施の形態２の図で、中継装置の構成を示す図。 実施の形態２の図で、信号帯域Ｇ’Ｈ’をデジタルチャネライザ５Ｄが処理する場合のフローチャート。 実施の形態３の図で、マルチビーム衛星通信システム９５のリターンリンク側の流れを示す図。 実施の形態３の図で、リターンリンク側の周波数配置を示す図。 実施の形態３の図で、リターンリンク側の中継装置の構成を示す図。 実施の形態４の図で、衛星通信の５つのビームエリア（♯Ｐ〜♯Ｔ）間接続を示す図。 実施の形態４の図で、ビームエリア＃Ｓとビームエリア＃Ｒとの間の通信トラフィックが一時的に急増する状態を示す図。 実施の形態４の図で、中継装置の構成を示す図。 実施の形態６の図で、アナログチャネライザとデジタルチャネライザとの使い分けを示す図。 実施の形態６の図で、上りの周波数プランを示す図。 実施の形態６の図で、下りの周波数プランを示す図。 実施の形態６の図で、上りの周波数プランを示す図。 実施の形態６の図で、下りの周波数プランを示す図。 実施の形態６の図で、中継装置の構成を示す図。 実施の形態６の図で、スター型におけるフォワードリンク及びリターンリンクを示す図。 実施の形態６の図で、メッシュ型の通信を示す図。 実施の形態６の図で、ゲートウエイ装置を示す図。

（１）以下の実施の形態１から実施の形態５はマルチビーム衛星通信システム９５に関するものであり、人工衛星である中継装置９３は、アナログチャネライザとデジタルチャネライザとの２つを搭載するハイブリッド構成である。中継装置９３は中継衛星０５に搭載されている。
（２）本発明にかかるマルチビーム衛星通信システム９５では、管制局０９がトラフィック要求や通信要求に応じて、各キャリア信号の中継を、アナログチャネライザ経由とするか、デジタルチャネライザ経由とするかを判断し、周波数アサインやチャネライザ制御を行う。これによって、「高い周波数利用効率」や「中継衛星の低消費電力化」を保持しながら、広帯域な信号中継や、運用中の動的な周波数変更を実現する。
（３）以下の実施の形態では、中継衛星の動作を説明する場合があるが、中継衛星の動作は実際には中継装置の動作である。同様に、中継衛星に対する制御は、中継装置に対する制御である。
（４）以下の実施の形態では、管制局の動作を説明する場合があるが、管制局の動作は、実際には管制側制御部の動作である。
以下に図面を用いて実施の形態を説明する。

実施の形態１．
＜＊＊＊構成の説明＊＊＊＞
図１は、実施の形態１におけるマルチビーム衛星通信システム９５の構成を示す。図１に示す通り、実施の形態１におけるネットワーク構成はスター型である。図１のマルチビーム衛星通信システム９５の場合は、地上網０１と接続されるゲートウエイ（ＧＷ）局０２が、サービスエリアに相当する８つのビームエリア０８（♯Ａ〜♯Ｈ）に存在する通信装置９２である複数のユーザー端末に向けて、各信号を中継装置９３を経由して送信する場合のシステム構成を示している。

中継装置９３は人工衛星９１である中継衛星０５に搭載され、複数のビームエリア＃Ａ〜＃Ｈの各ビームエリアに存在する通信装置９２の通信を中継する。管制局０９は管制装置９４を備えている。管制局０９の構成は図２、図３を用いて後述する。

図１において、０３はフィーダリンク（上り）、０７はユーザーリンク（下り）である。中継装置９３は、ＧＷ局からの複数のアップリンク信号をフィーダリンク用受信アンテナ０４で受信後、８つのビームエリア宛てに分波、周波数変換を行った上で、ユーザーリンク用送信アンテナ０６から、８つのビームエリア０８（♯Ａ〜♯Ｈ）に向けて送信する。また図１中の管制局０９は、中継装置９３への各指令やモニタ（テレメトリ）、及び８つのビームエリア０８（♯Ａ〜♯Ｈ）に存在する複数のユーザー端末の周波数アサインなど、ネットワーク指令・制御まで行うものとする。

管制局０９は、フォワードリンク、及びリターンリンクの双方における各キャリアの周波数利用状況、通信トラフック量を常に把握、管理しており、地上網やビームエリアから、新たな通信要求が発生した場合の周波数アサインや、中継装置９３に対する指令を行う。
管制局０９は、地上網に存在する複数のユーザー端末やビームエリア０８（♯Ａ〜♯Ｈ）に存在する各ユーザー端末からの通信要求を、地上網を経由あるいはリターンリンクから｛ＧＷ局，地上網｝を経由して受信する。そして、管制局０９は、それぞれの端末に対して、各キャリア信号の送信許可や、その際の周波数アサインを行い、通信リンクを確立していく。また管制局０９は、コマンド／テレメトリ回線を用いて、適宜、中継装置９３を制御する。中継装置９３は、コマンド／テレメトリ用アンテナ１０を介して受信される管制局０９からのコマンド信号を元に、中継装置９３内部の信号処理が決定されていく。本信号処理は、大きくアナログチャネライザ処理とデジタルチャネライザ処理の２つに大別され、前記コマンド信号によって、各キャリア信号を、アナログチャネライザ５Ａ経由で中継するか、デジタルチャネライザ経由で中継するか、決定される。

図２、図３を参照して管制局０９の備える管制装置９４を説明する。
図２は、管制装置９４の機能ブロック図を示す。
図３は、管制装置９４のハードウエア構成を示す。管制装置９４は管制側制御部９４１、管制側通信部９４２を備えている。管制側制御部９４１は、後述するアナログ中継部制御信号９４１Ａ、デジタル中継部制御信号９４１Ｄ、変更制御信号９４１Ｃ等を生成し、管制側通信部９４２を介してこれらの信号を中継装置９３に送信する。管制側通信部９４２は、アナログ中継部制御信号９４１Ａ、デジタル中継部制御信号９４１Ｄ、変更制御信号９４１Ｃ等を管制用アンテナ９４３から送信する。
後述する各周波数変換量（ΔＦＤＡ，ΔＦＤＢ，ΔＦＤＣ）（図６のステップＳ０１）のもとになる信号、及び周波数変換量ΔＦＤＤ（図７のステップＳ０１１）のもとになる信号は、管制装置９４から送信される。各周波数変換量（ΔＦＤＡ，ΔＦＤＢ，ΔＦＤＣ）の元になる信号はアナログ中継部制御信号９４１Ａの例であり、周波数変換量ΔＦＤＤ（ステップＳ０１）の元になる信号はデジタル中継部制御信号９４１Ｄの例である。また変更制御信号９４１Ｃは、後述の図１１のステップＳ０３３において管制側制御部９４１が生成している。

図３に示すように、管制装置９４はコンピュータであり、プロセッサ８１、メモリ８２、通信装置８３、ディスプレイ８４を備える。プロセッサ８１は、プログラムを実行する。メモリ８２には、図２に示す管制側制御部９４１の機能を実現するプログラムが記憶されている。そして、プロセッサ８１がプログラムを実行して、管制側制御部９４１の動作を実行する。通信装置８３は管制側通信部９４２を実現する。プロセッサ８１は、プロセッシングを行うＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）である。プロセッサ８１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等である。図３に示すメモリ８２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等である。メモリ８２には、管制側制御部９４１を実現するプログラムの他にＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）も記憶されている。そして、ＯＳの少なくとも一部がプロセッサ８１により実行される。図３では１つのプロセッサが図示されているが複数のプロセッサを備えていてもよい。管制側制御部９４１の処理の結果を示す情報やデータや信号値や変数値が、メモリ１２、又は、プロセッサ１１内のレジスタ又はキャッシュメモリに記憶される。

管制側制御部９４１の「部」を、「回路」又は「工程」又は「手順」又は「処理」に読み替えてもよい。また、管制側制御部９４１は、ロジックＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＧＡ（Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）といった電子回路により実現されてもよい。なお、プロセッサ及び上記の電子回路を総称してプロセッシングサーキットリーともいう。

図１に示す８つのビームエリア０８（♯Ａ〜♯Ｈ）の内、｛＃Ａ，＃Ｂ，＃Ｃ｝は、人口が集中する首都圏、主要都市などを含み、ユーザー端末が多く、定常的な通信トラフィックが多いビームエリアとしている。一方、その他のビームエリア｛＃Ｄ，＃Ｅ，＃Ｆ，＃Ｇ，＃Ｈ｝は、地方や小さな島々など、ユーザー端末が少なく、定常的な通信トラフィックが少ないビームエリアとしている。このような条件下で、アナログチャネライザ５Ａだけを用いて周波数配置する場合の例を図４の（Ａ）に、実施の形態１で周波数配置する場合の例を図４の（Ｂ），（Ｃ）に、それぞれ示す。図４の（Ｂ）は通常時を示し、図４の（Ｃ）はトラフィック集中時を示す。

図４は、図１に示すフィーダリンク（フォワード上り）における各周波数配置を示しており、図４の（Ａ）が一般的な場合の技術を適用した場合、図４の（Ｂ），（Ｃ）が、本発明における実施の形態１で周波数配置する場合の例をそれぞれ示している。図４中、各エリアに割当てる信号帯域幅を各四角で示しており、四角の中に記載しているアルファベット（Ａ〜Ｈ）が、対応するビームエリア（＃Ａ〜♯Ｈ）に対して割当てた信号帯域幅に相当する。また、図４の（Ｃ）において四角の中に記載しているアルファベット｛Ａ’，Ｂ’，Ｃ’｝は、ビームエリア｛＃Ａ，♯Ｂ，♯Ｃ｝それぞれに対して、追加で割当てた信号帯域幅に相当する。

このように割当てた帯域幅の中で、ＧＷ局０２から、複数のキャリアが各ビームエリアに対して送信される。例えば図４の（Ａ）中、Ａの割当て帯域内に示される０３１は、ＧＷ局０２からビームエリア＃Ａに対して送信される複数のキャリア、Ｂの割当て帯域内に示される０３２は、ＧＷ局０２からビームエリア＃Ｂに対して送信される複数のキャリア、Ｃの割当て帯域内に示される０３３は、ＧＷ局０２からビームエリア＃Ｃに対して送信される複数のキャリアを、それぞれ示している。同様に、その他の割当て帯域内（Ｄ〜Ｈ）にも、このようなキャリアが存在し得る。また図４の（Ｂ）や図４の（Ｃ）でも同様に、各割当て帯域内（Ｄ〜Ｈ）に、複数のキャリアが存在し得るが、本図では表記を割愛する。
アナログチャネライザ５Ａは、前記課題（Ａ１）で示した通り、アナログＢＰＦの遷移帯域に相当する周波数帯域をガードバンドとして設ける必要があるが、このアナログチャネライザ５Ａで必要となるガードバンド幅を、図４の中に“ＧＢ”として示している。

ここで、チャネライザ機能を用いることで、ユーザー端末が多く、定常的な通信トラフィックが多いビームエリア（♯Ａ，♯Ｂ，♯Ｃ）には割当て帯域幅を広く与える。一方、ユーザー端末が少なく定常的な通信トラフィックが少ないビームエリア（♯Ｄ，♯Ｅ，♯Ｆ，＃Ｇ，♯Ｈ）には、割当て帯域幅を狭く与えることが可能である。図４の（Ａ）、図４の（Ｂ）ともに、このような通信トラフィックに応じた帯域割当ての様子を図示している。

以降、図４の（Ａ）と、図４の（Ｂ）の違いについて説明する。図４の（Ａ）に示す通り、アナログチャネライザ５Ａだけを用いて周波数配置する場合、割当て帯域幅を少なくしているビームエリア｛＃Ｄ，＃Ｅ，＃Ｆ，＃Ｇ，＃Ｈ｝に対しても、前記ガードバンド（ＧＷ）に相当する幅だけ、間隔を空ける配置が必要となる。この場合、図４の（Ａ）に示す通り、割当て帯域幅を広く確保しているビームエリア＃Ａ，＃Ｂ，＃Ｃに対するガードバンド（ＧＷ）の割合は少ない。しかし、その他の割当て帯域幅を狭く設定しているビームエリア＃Ｄ，＃Ｅ，＃Ｆ，＃Ｇ，＃Ｈに対するガードバンド（ＧＷ）の割合は多くなる。このため、「アナログチャネライザ５Ａだけ」を用いて周波数配置する場合、実施の形態１のケースでは、全体的な周波数利用効率は低下することになる。

一方、図４の（Ｂ）に示す通り、実施の形態１におけるマルチビーム衛星通信システム９５では、ユーザー数が多く存在し、定常的な通信トラフィックが多いビームエリア＃Ａ，＃Ｂ，＃Ｃへの各信号中継は、アナログチャネライザ５Ａが担当する。また、ユーザー数が少なく、定常的な通信トラフィックが少ないビームエリア＃Ｄ，＃Ｅ，＃Ｆ，＃Ｇ，＃Ｈへの各信号中継は、デジタルチャネライザ５Ｄが担当する。デジタルチャネライザは、前記の通り、アナログチャネライザ５Ａと比較して、ガードバンドを１／１００未満等の小さな値に設定することが可能である。よって、通信トラフィックが少なく、割当て帯域幅が狭いビームエリア＃Ｄ，＃Ｅ，＃Ｆ，＃Ｇ，＃Ｈへの各信号中継を、デジタルチャネライザが行うことで、図４の（Ｂ）に示す通り図４の（Ａ）と同じ中継量を保持しながら、ビームエリア＃Ｄ，＃Ｅ，＃Ｆ，＃Ｇ，＃Ｈの各割当て帯域の間隔を狭めることが出来る。このため、その結果、フィーダリンクに必要な周波数帯域幅を、図４の（Ａ）と比較して削減することが出来る。

このようなアナログとデジタルの２種類のチャネライザを、定常的な通信トラフィック量に応じて使い分ける中継制御は、図１中の管制局０９によって行われる。
なお、ビームエリア＃Ａ，＃Ｂ，＃Ｃへの各信号中継も含めて、全てデジタルチャネライザが中継処理を行えば、ビームエリア＃Ａ，＃Ｂ，＃Ｃの各割当て帯域の間隔も狭めることが出来るため、フィーダリンクに必要な周波数帯域幅を更に少なくすることが可能である。一方、消費電力はデジタルチャネライザが処理する帯域幅に比例して増加するため、実現性の面で厳しくなる。

よって、実施の形態１における管制局０９は、定常的な通信トラフィックが多く、その結果、割当て帯域幅が広くなるビームエリア＃Ａ，＃Ｂ，＃Ｃへの信号中継を、広帯域化しても消費電力の増加が発生することが無いアナログチャネライザ５Ａを用いるように制御する。

つまり、デジタルチャネライザ５Ｄを介して中継信号９９が中継されるビームエリアの予め定められた測定期間Ｔ１の通信トラフィックは、アナログチャネライザ５Ａを介して中継信号９９が中継されるビームエリアにおける前記測定期間Ｔ１と同一の測定期間Ｔ２における通信トラフィックよりも少ない。具体的に説明すれば、デジタルチャネライザ５Ｄを介して中継信号９９が中継されるビームエリア＃Ｄ〜＃Ｈの予め定められた測定期間Ｔ１は９：００から１７：００とする。アナログチャネライザ５Ａを介して中継信号９９が中継されるビームエリア＃Ａ〜＃Ｃにおける測定期間Ｔ２は、測定期間Ｔ１と同一の９：００から１７：００である。この場合、測定期間Ｔ１におけるビームエリア＃Ｄ〜＃Ｈのどの通信トラフィックも、測定期間Ｔ２におけるビームエリア＃Ａ〜＃Ｃのどの通信トラフィックよりも少ない。

図５は、実施の形態１における中継装置９３のフォワードリンク側の構成例を示す。なお、後述の実施の形態３（図１７）のように、リターンリンク側の構成も図５のフォワードリンク側の構成と同じである。

中継装置９３は、中継側受信部９３１、アナログ中継部９３２、デジタル中継部９３３、中継側送信部９３４、中継側制御部９３５を備える。フォワードリンク側の構成の図５では以下のとおりである。なお後述する図１３、図１７、図２０も図５と同様の構成である。
（１）中継側受信部９３１は、フィーダリンク用受信アンテナ０４、ＢＰＦ（アナログバンドパスフィルタ）０５１、ＬＮＡ０５２（低雑音増幅器）で構成される。中継側受信部９３１は、中継すべき中継信号９９を受信する。図５では、中継信号９９はＧＷ局０２によりフォワードリンクで送信される。
（２）アナログ中継部９３２は、後述するアナログチャネライザ５Ａである。アナログチャネライザ５Ａは、中継信号９９の周波数帯域幅を制御するアナログ回路９３２Ａを有し、周波数帯域幅の制御された中継信号９９を出力する。アナログ回路９３２ＡはＶ−ＢＰＦ（アナログ帯域可変フィルタ）０５４ａ〜０５４ｃである。
（３）デジタル中継部９３３は、後述するデジタルチャネライザ５Ｄである。デジタルチャネライザ５Ｄは、中継信号９９の周波数帯域幅を制御するデジタル回路９３３Ｄを有し、周波数帯域幅の制御された中継信号９９を出力する。デジタル回路９３３Ｄは、複数のデジタル分波部５５２（ＤＭＸ）、スイッチマトリックス５５３（ＳＷ）、複数の合波部５５４（ＭＸ）等である。
（４）中継側送信部９３４は、複数のパワーアンプ０５７（ＰＡ）、複数のユーザーリンク用送信アンテナ０６で構成される。中継側送信部９３４は、アナログチャネライザ５Ａあるいはデジタルチャネライザ５Ｄから出力された中継信号９９を送信する。
（５）中継側制御部９３５は後述のチャネライザ制御部０６０である。
チャネライザ制御部０６０は、アナログ中継部制御信号９４１Ａと、デジタル中継部制御信号９４１Ｄとに従って、中継信号９９をアナログチャネライザ５Ａとデジタルチャネライザ５Ｄとに出力させる。ここで、アナログ中継部制御信号９４１Ａは、アナログチャネライザ５Ａが中継すべき中継信号９９の周波数帯域を指示する信号である。
デジタル中継部制御信号９４１Ｄは、デジタルチャネライザ５Ｄが中継すべき中継信号９９の周波数帯域を指示する信号である。アナログ中継部制御信号９４１Ａ及びデジタル中継部制御信号９４１Ｄは、後述する管制装置９４の管制側制御部９４１が生成して、管制側通信部９４２から中継衛星０５に搭載されている中継装置９３に向けて送信される。

図１と同一符号を付した図５において、
（１）ＢＰＦ０５１（アナログバンドパスフィルタ）は、フィーダリンク用受信アンテナ０４を経由して受信されるアップリンク信号（中継信号９９）から、マルチビーム衛星通信システム９５で使用される周波数帯域を抽出し、システム帯域外の不要な周波数成分を除去する。
（２）ＬＮＡ０５２（低雑音増幅器）は、ＢＰＦ０５１が抽出した信号を低雑音増幅後、後段の周波数可変ダウンコンバータ群０５３（Ｖ−Ｄ／Ｃ０５３ａ〜Ｖ−Ｄ／Ｃ０５３ｅ）に、増幅した信号を入力する。

ここで、図５において、実施の形態１におけるアナログチャネライザ５Ａは、破線で囲んだように、周波数可変ダウンコンバータ群０５３（Ｖ−Ｄ／Ｃ０５３ａ〜０５３ｃ）、アナログ帯域可変部０５４、周波数可変アップコンバータ群０５６（Ｖ−Ｕ／Ｃ０５６ａ〜０５６ｃ）の３つの機能ブロックで実現される。

同様に、実施の形態１におけるデジタルチャネライザ５Ｄは、破線で囲んだように、周波数可変ダウンコンバータ群０５３（Ｖ−Ｄ／Ｃ０５３ｄ、０５３ｅ）、デジタル帯域可変部０５５、周波数可変アップコンバータ群０５６（Ｖ−Ｕ／Ｃ０５６ｄ〜０５６ｈ，０５６ｉ〜０５６ｋ）の３つの機能ブロックで実現される。

このように、実施の形態１におけるアナログチャネライザ５Ａも、デジタルチャネライザ５Ｄも機能としては、周波数可変ダウンコンバータ群０５３と、周波数可変アップコンバータ群０５６が共通する。しかし、実際は、図５に示す接続の通り、
（１）アナログチャネライザ処理では、周波数可変ダウンコンバータ群０５３内の３つの周波数可変ダウンコンバータ０５３ａ，０５３ｂ，０５３ｃが用いられる。
（２）デジタルチャネライザ処理では、２つの周波数可変ダウンコンバータ０５３ｄ，０５３ｅが用いられる。
（３）同様に、アナログチャネライザ処理では、周波数可変アップコンバータ群０５６内の３つの周波数可変アップコンバータ０５６ａ，０５６ｂ，０５６ｃが用いられる。
（４）デジタルチャネライザ処理では、８つの周波数可変アップコンバータ０５６ｄ，０５６ｅ，０５６ｆ，０５６ｇ，０５６ｈ，０５６ｉ，０５６ｊ，０５６ｋが用いられる。（５）また、図５において、コマンドテレメトリ用トランスポンダ０５９は、コマンド／テレメトリ用アンテナ１０を経由して受信される管制局０９からの指令信号を復調・復号する。
（６）チャネライザ制御部０６０は、トランスポンダ０５９が復調・復号したコマンドデータ（管制局０９からの指令）をもとに、以下の設定をする。つまりチャネライザ制御部０６０は各周波数可変ダウンコンバータ０５３ａ〜０５３ｅの周波数変換量、アナログ帯域可変部０５４の各アナログ帯域可変フィルタ０５４ａ〜０５４ｃの通過帯域幅、デジタル帯域可変部０５５のスイッチルーティング及び各周波数可変アップコンバータ０５６ａ〜０５６ｋの周波数変換量を設定する。

このような設定を行うことで、中継装置９３は、例えば図４の（Ｂ）に示すような、アナログチャネライザ５Ａとデジタルチャネライザ５Ｄ同時利用による、フィーダリンク周波数帯域幅削減を実現する。

＜＊＊＊動作の説明＊＊＊＞
図５、図６、図７を用いて、図４の（Ｂ）を実現する中継装置９３の動作詳細を説明する。
図６は、アナログチャネライザ５Ａの動作を示すフローチャートである。
図７は、デジタルチャネライザ５Ｄの動作を示すフローチャートである。
ステップＳ０１において、周波数可変ダウンコンバータ０５３ａは、チャネライザ制御部０６０からの周波数変換量ΔＦＤＡをもとに、図４の（Ｂ）に示すフィーダリンクにおける信号Ａの信号帯域の中心（無線周波数ＦＡ）を、中間周波数ＦＩＦに変換する。
同様に、周波数可変ダウンコンバータ０５３ｂは、チャネライザ制御部０６０からの周波数変換量ΔＦＤＢをもとに、図４の（Ｂ）に示すＢの信号帯域の中心（無線周波数ＦＢ）を、中間周波数ＦＩＦに変化する。また、周波数可変ダウンコンバータ０５３ｃは、周波数変換量ΔＦＤＣをもとにＣの信号帯域の中心（無線周波数ＦＣ）を中間周波数ＦＩＦに変換する。

ここで、チャネライザ制御部０６０からの各周波数変換量（ΔＦＤＡ，ΔＦＤＢ，ΔＦＤＣ）は、各信号帯域の中心周波数（ＦＡ，ＦＢ，ＦＣ）と中間周波数（ＦＩＦ）との差に設定される。よって、各ビームエリアに割当てた信号帯域が、図４の（Ｂ）に示されるフィーダリンク帯域幅のいかなる位置にあったとしても、その中心周波数を中間周波数（ＦＩＦ）に変換することが出来る。

ステップＳ０２において、このようにして、中間周波数帯に変換された各信号の帯域幅は、まだ広い状態であるため、後段のアナログ帯域可変部０５４は、それぞれの信号に対して、アナログ回路で構成される任意な帯域幅による帯域制限を行う。このアナログ回路による帯域可変は、例えば前記特許文献２に基づく手法によって実現しても良い。

詳細には、帯域可変フィルタ０５４ａは、周波数可変ダウンコンバータ０５３ａからの信号を、図４の（Ｂ）に示すＡの幅に相当する帯域幅で帯域制限する。このＡの幅に相当する帯域幅設定に関する指令は、チャネライザ制御部０６０から送られる。このように、チャネライザ制御部０６０によって制御される帯域可変フィルタ０５４ａと、前段の周波数可変ダウンコンバータ０５３ａの組合せにより、実施の形態１の中継装置９３は、図４の（Ｂ）に示すフィーダリンク内のＡの信号帯域を、中間周波数帯に変換しながら抽出することが出来る。同様に中継装置９３は、チャネライザ制御部０６０によって制御される帯域可変フィルタ０５４ｂと、前段の周波数可変ダウンコンバータ０５３ｂの組合せにより、図４の（Ｂ）に示すＢの信号帯域を、中間周波数帯に変換しながら抽出することが出来る。また中継装置９３は、チャネライザ制御部０６０によって制御される帯域可変フィルタ０５４ｃと、前段の周波数可変ダウンコンバータ０５３ｃの組合せにより、図４の（Ｂ）に示すＣの信号帯域を中間周波数帯に変換しながら抽出することが出来る。なお図４の（Ｂ）に示す周波数配置は一例である。Ａ，Ｂ，Ｃの各信号帯域幅や、その周波数位置は、周波数可変ダウンコンバータ群０５３とアナログ帯域可変部０５４との組合せにより、中継衛星０５を打ち上げた後も、与えられたフィーダリンク帯域幅の中で自由に変えることが可能である。

ステップＳ０３において、周波数可変アップコンバータ群０５６は、アナログ帯域可変部０５４で抽出した中間周波数帯における各信号帯域｛Ａ，Ｂ，Ｃ｝を、チャネライザ制御部０６０からの各周波数変換量（ΔＦＵＡ，ΔＦＵＢ，ΔＦＵＣ）をもとに、任意の下り側（ユーザーリンク）の無線周波数に変換する。
詳細には、図５に示す周波数可変アップコンバータ０５６ａは、前段の帯域可変フィルタ０５４ａで抽出したＡの信号帯域を、任意の下り無線周波数に変換し、ステップＳ０４において、パワーアンプ（ＰＡ）０５７ａは、下り無線周波数に変換されたＡの信号帯域を高出力増幅して、ビームエリア＃Ａ（０８ａ）に送信する。

同様に、周波数可変アップコンバータ０５６ｂは、Ｂの信号帯域を任意の下り無線周波数に変換し、パワーアンプ（ＰＡ）０５７ｂは、Ｂの信号帯域を高出力増幅して、ビームエリア＃Ｂ（０８ｂ）に送信する。また周波数可変アップコンバータ０５６ｃは、Ｃの信号帯域を任意の下り無線周波数に変換し、パワーアンプ（ＰＡ）０５７ｃは、Ｃの信号帯域を高出力増幅して、ビームエリア＃Ｃ（０８ｃ）に送信する。

なお、図５に示す加算器０５８ａ，０５８ｂ，０５８ｃは、トラフィックが一時的に増加する場合に、後述するデジタル帯域可変部０５５経由で出力される追加割り当ての信号帯域を加算するものであり、トラフィックが一時的に増加しない場合は、前記各周波数可変アップコンバータの出力が、そのまま各加算器の出力となる。トラフィックが一時的に増加する場合の動作制御に関しては、後述する。

図８は、＃Ａ〜♯Ｈまでの８つのビームエリアに対するユーザーリンク側の定常時における各信号帯域の周波数配置例を示している。この内、前記一連のアナログチャネライザ処理によって各ビームエリア＃Ａ，＃Ｂ，＃Ｃに向けて抽出された各信号帯域は、図中｛Ａ，Ｂ，Ｃ｝で示している。その他の信号帯域は後述するデジタルチャネライザ処理によって中継された信号帯域である。

次に、図７を参照して実施の形態１におけるデジタルチャネライザ５Ｄの処理について説明する。

ステップＳ０１１おいて、周波数可変ダウンコンバータ０５３ｄは、チャネライザ制御部０６０からの周波数変換量ΔＦＤＤをもとに、図４の（Ｂ）に示す｛Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ｝の各信号帯域を１つの帯域信号として、まとめて扱い、その中心周波数を中間周波数ＦＩＦに変換する。次に、後段のＡＤ変換器によるサンプリング時に発生するエイリアシング成分が主信号帯域に影響を与えないよう、周波数ダウンコンバータ０５３ｄは、中間周波数ＦＩＦに変換した信号をバンドパスフィルタ等で帯域制限する。後述する周波数ダウンコンバータ０５３ｅも同様である。
ステップＳ０１２において、デジタル帯域可変部０５５内のＡＤ変換器５５１ｍは、この帯域信号｛Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ｝をサンプリングし、デジタルデータに変換する。
ステップＳ０１３において、デジタル分波部５５２ｍは、デジタルデータに変換された帯域信号｛Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ｝をベースバンド帯に変換後、複数のサブバンドに分波する。分波数は例えば１００以上に設定されるため、｛Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ｝の帯域信号は、数十個のサブバンドに分解されることになる。

なお図５中、もう一系統存在する、周波数可変ダウンコンバータ０５３ｅ、ＡＤ変換器５５１ｎ、デジタル分波部５５２ｎは、一時的なトラフィック増加時に動作する回路であり、定常時は動作を停止している。本動作制御の詳細に関しては、後述する。

ステップＳ０１４において、スイッチマトリックス５５３は、チャネライザ制御部０６０からのルーティング指令情報を元に、デジタル分波部５５２ｍが分波したサブチャネルを、後段の複数の合波部５５４ｄ〜５５４ｈに振り分ける。
具体的には、スイッチマトリックス５５３は、デジタル分波部５５２ｍが分波したサブチャネルの内、帯域信号Ｄの一部を有するサブチャネルはデジタル合波部５５４ｄに振り分け、帯域信号Ｅの一部を有するサブチャネルはデジタル合波部５５４ｅに振り分ける。また、帯域信号Ｆの一部を有するサブチャネルはデジタル合波部５５４ｆに振り分け、帯域信号Ｇの一部を有するサブチャネルはデジタル合波部５５４ｇに振り分け、帯域信号Ｈの一部を有するサブチャネルはデジタル合波部５５４ｈに振り分ける。

ステップＳ０１５において、各デジタル合波部５５４ｄ〜５５４ｈは、スイッチマトリックス５５３から送られてくる各サブチャネルをそれぞれ合波することで、所望の信号帯域を抽出後、ベースバンド帯から中間周波数帯に変換する。例えば、デジタル合波部５５４ｄは、スイッチマトリックス５５３から送られてくる各サブチャネルを合波することで、Ｄの帯域信号を再生し、中間周波数帯で出力する。同様に、デジタル合波部５５４ｅはＥの帯域信号を、デジタル合波部５５４ｆはＦの帯域信号を、デジタル合波部５５４ｇはＧの帯域信号を、デジタル合波部５５４ｈはＨの帯域信号を、それぞれ再生し、中間周波数帯で出力する。
ステップＳ０１６において、後段のＤ／Ａ変換器５５５ｄ〜５５５ｈは、これら信号Ｄ〜Ｈをそれぞれアナログ信号に変換して、デジタル帯域可変部０５５から出力する。このような、一連の処理により、デジタル帯域可変部０５５は、図４の（Ｂ）に示す１つの帯域信号｛Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ｝を、Ｄ〜Ｈの５つに分波して、抽出することが出来る。
ステップＳ０１７において、周波数可変アップコンバータ０５６ｄ〜０５６ｈは、ＤＡ変換器５５５ｄ〜５５５ｈから中間周波数として出力される各信号を、チャネライザ制御部０６０からの各周波数変換量（ΔＦＵＤ，ΔＦＵＥ，ΔＦＵＦ，ΔＦＵＧ，ΔＦＵＨ）をもとに、任意の下り側（ユーザーリンク）の無線周波数にそれぞれ変換する。
ステップＳ０１８において、最後に、各パワーアンプ０５７ｄ〜０５７ｈは、無線周波数にそれぞれ変換された各信号Ｄ〜Ｈを高出力増幅後、送信アンテナ０６ｄ〜０６ｈを介して、各ビームエリア＃Ｄ〜♯Ｈに向けて送信する。

図８に、下り無線周波数に変換された各信号Ｄ〜Ｈの周波数配置例を示す。以上のように、実施の形態１におけるマルチビーム衛星通信システム９５では、管制局０９が、通信トラフィックが多い３つのエリアへの通信にはアナログチャネライザ５Ａを用いた信号中継を行い、通信トラフィックが少ない５つのエリアへの通信にはデジタルチャネライザ５Ｄを用いた信号中継を行うように制御する。この制御によって、図４の（Ａ）と同じ総中継帯域幅を保持しながら、図４の（Ｂ）に示すように、必要なフィーダリンク帯域幅を狭め（周波数利用効率を上げ）、かつチャネライザの消費電力を全てデジタルチャネライザ５Ｄを用いて中継する場合と比較して、低減することが出来る。

次に、フィーダーリンク（上り）の周波数配置を図４の（Ｂ）、ユーザーリンク（下り）の周波数配置を図８に示す状態で運用中に、ビームエリア＃Ａ、＃Ｂ、＃Ｃへの通信トラフィック要求が増加し、図４の（Ｂ）に示すＡ，Ｂ，Ｃの帯域幅では、全ての通信キャリアを配置できないような事態が発生した場合の動作の一例について説明する。このような通信トラフィックの増加は、例えばビームエリア＃Ａ，＃Ｂ，＃Ｃで災害が発生し、発呼要求が急激に増えた場合、あるいは平常時でも、ビームエリア＃Ａ，＃Ｂ，＃Ｃのユーザー数が年々増加したり、日中だけ業務のためにユーザー数が増加する場合に発生し得る。

また発呼の頻度は定常時と変わらないが、ビームエリア＃Ａ，＃Ｂ，＃Ｃで降雨が発生すると、ＡＰＳＫ，ＱＡＭなどの多値変調から、降雨減衰に強いが所要帯域幅を多く要するＱＰＳＫ，ＢＰＳＫ変調等が選択される。その結果、１キャリア当たりの平均帯域幅が広がるため、同様に、図４の（Ｂ）に示すＡ，Ｂ，Ｃの帯域幅では、全ての通信キャリアを配置できないような事態が発生し得る。

このような事態に対して、図４の（Ａ）のように、アナログチャネライザ５Ａだけでもビームエリア＃Ａ，♯Ｂ，♯Ｃ向けの帯域幅を広げる変更は可能である。しかし、前記（Ａ２）で示した課題の通り、一旦ゲートウエイ局から、ビームエリア＃Ａ，＃Ｂ，＃Ｃ内の各ユーザーに向けた通信を全て中断してから、帯域幅を広げる変更を行う必要があり、通信サービスの面で好ましくなく、ユーザーに不便が発生する。

一方、実施の形態１におけるマルチビーム衛星通信システム９５では、アナログチャネライザ５Ａだけでなく、デジタルチャネライザ５Ｄを併用することで、このような通信断を発生させることなく、｛＃Ａ，♯Ｂ，♯Ｃ｝エリア向けの帯域幅を広げることが可能である。

このような通信トラフィック増加要求、あるいは帯域幅増加要求が発生した場合、管制局０９は、デジタルチャネライザ５Ｄ内部において定常時では使わない別系統の回路を起動させる。すなわち管制局０９は、周波数可変ダウンコンバータ０５３ｅ、ＡＤ変換器５５１ｎ、デジタル分波部５５２ｎ、デジタル合波部５５４ｉ〜５５４ｋ、ＤＡ変換器５５５ｉ〜５５５ｋ、周波数可変アップコンバータ０５６ｉ〜０５６ｋを起動させる。そして、これらを用いて、追加の帯域割当てを行う。通信トラフィックが定常状態に戻ったら、管制局０９はこれらの回路を再び停止する制御を行う。

なお以降では、このような通信トラフィック増加要求、あるいは帯域幅増加要求を、まとめて“通信トラフィック増加”と表現する。以降、詳細について説明する。

はじめに、＃Ａ，♯Ｂ，♯Ｃの各エリア向けの通信トラフィックが、数時間、あるいは数日程度、一時的に増加する場合の対応方法について説明する。この場合、追加で必要となる帯域割当てを、デジタルチャネライザ５Ｄが行う。図４の（Ｃ）に、このようなトラフィック集中時の帯域割当ての例を示す。図４の（Ｃ）中、Ａ’がビームエリア＃Ａ向けの追加割当て帯域、Ｂ’がビームエリア＃Ｂ向けの追加割当て帯域、Ｃ’がビームエリア＃Ｃ向けの追加割当て帯域であり、いずれも、中継装置９３内のデジタルチャネライザ５Ｄによって、これら追加の帯域割当てが行われる。このような追加の帯域割当ては、必要なフィーダリンク帯域をアナログチャネライザ５Ａとデジタルチャネライザ５Ｄの併用によって狭めた上（図４の（Ｂ））、狭めたことで余った帯域に｛＃Ａ，♯Ｂ，♯Ｃ｝エリア向けの帯域を追加で割当てても良い（図４の（Ｃ））。このデジタルチャネライザ５Ｄによる追加の帯域割当ても、管制局０９による中継装置９３の制御によって実現される。

以降、図５に示す中継装置９３の構成図及び図９のフローチャートを用いて、詳細を説明する。
図９は、帯域信号Ａ’，Ｂ’，Ｃ’を追加する動作のフローチャートである。

上記のような一時的なトラフィック要求が発生すると、周波数可変ダウンコンバータ０５３ｅ、ＡＤ変換器５５１ｎ、デジタル分波部５５２ｎが動作を開始する。

はじめに、ステップＳ０２１において、周波数可変ダウンコンバータ０５３ｅは、チャネライザ制御部０６０からの周波数変換量ΔＦＤＥをもとに、図４の（Ｃ）に示す｛Ａ’，Ｂ’，Ｃ’｝の各信号帯域を１つの帯域信号として、まとめて扱い、その中心周波数を中間周波数ＦＩＦに変換する。

周波数変換量ΔＦＤＥの元になる信号は、管制側制御部９４１が生成して管制側通信部９４２を介して送信したデジタル中継部制御信号９４１Ｄである。管制側制御部９４１はビームエリア＃Ａ，＃Ｂ，＃Ｃの通信可能帯域を増加させる場合、デジタルチャネライザ５Ｄが中継すべき新たな周波数帯域を指示する信号をデジタル中継部制御信号９４１Ｄ（周波数変換量ΔＦＤＥに相当）として生成し、管制側通信部９４２を介して中継装置９３に送信する。

次に、ステップＳ０２２において、デジタル帯域可変部０５５内のＡＤ変換器５５１ｎは、この帯域信号｛Ａ’，Ｂ’，Ｃ’｝をサンプリングし、デジタルデータに変換する。
ステップＳ０２３において、デジタル分波部５５２ｎは、デジタルデータに変換された帯域信号｛Ａ’，Ｂ’，Ｃ’｝をベースバンド帯に変換後、複数のサブバンドに分波する。｛Ａ’，Ｂ’，Ｃ’｝の帯域信号は、｛Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ｝と同様、数十個のサブバンドに分解される。

スイッチマトリックス５５３は、このようなトラフィック追加要求が発生する前は、前記した通り、デジタル分波部５５２ｍが分波したサブチャネルを、後段の複数の合波部５５４ｄ〜５５４ｈに振り分ける処理を行っていた。しかしこの場合は、チャネライザ制御部０６０からのルーティング指令情報を元に、デジタル分波部５５２ｎが分波したサブチャネルも、後段の複数の合波部５５４ｉ，５５４ｊ，５５４ｋに振り分ける処理を同時に行う（ステップＳ０２４）。

具体的にスイッチマトリックス５５３は、デジタル分波部５５２ｎが分波したサブチャネルの内、帯域信号Ａ’の一部を有するサブチャネルはデジタル合波部５５４ｉに、帯域信号Ｂ’の一部を有するサブチャネルはデジタル合波部５５４ｊに、帯域信号Ｃ’の一部を有するサブチャネルはデジタル合波部５５４ｋに、それぞれ振り分ける。

ステップＳ０２５において、各デジタル合波部５５４ｉ，５５４ｊ，５５４ｋは、スイッチマトリックス５５３から送られてくる各サブチャネルをそれぞれ合波することで、所望の信号帯域を抽出後、ベースバンド帯から中間周波数帯に変換する。デジタル合波部５５４ｉは、スイッチマトリックス５５３から送られてくる各サブチャネルを合波することで、Ａ’の帯域信号を再生し、中間周波数帯で出力する。同様に、デジタル合波部５５４ｊはＢ’の帯域信号を、デジタル合波部５５４ｋはＣ’の帯域信号を、それぞれ再生し、中間周波数帯で出力する。

ステップＳ０２６において、後段のＤ／Ａ変換器５５５ｉ，５５５ｊ，５５５ｋは、これら各信号Ａ’，Ｂ’，Ｃ’をそれぞれアナログ信号に変換して、デジタル帯域可変部０５５から出力する。このような一連の処理により、デジタル帯域可変部０５５は、図４の（Ｃ）に示す１つの帯域信号｛Ａ’，Ｂ’，Ｃ’｝を、Ａ’〜Ｃ’の３つに分波して、抽出することが出来る。

ステップＳ０２７において、周波数可変アップコンバータ０５６ｉ〜０５６ｋは、ＤＡ変換器５５５ｉ〜５５５ｋから、中間周波数として出力される各信号を、チャネライザ制御部０６０からの各周波数変換量（ΔＦＵＩ，ΔＦＵＪ，ΔＦＵＫ）をもとに、任意の下り側（ユーザーリンク）の無線周波数にそれぞれ変換する。

ステップＳ０２７−１において、加算器０５８ａ，０５８ｂ，０５８ｃは、これら無線周波数に変換された帯域信号Ａ’，Ｂ’，Ｃ’を、アナログチャネライザ５Ａで中継される前記帯域信号Ａ，Ｂ，Ｃに加算する。加算器０５８ａは、帯域信号Ａ’とＡを加算し、高出力増幅器０５７ａはこれら加算された帯域信号Ａ，Ａ’をまとめて増幅する（ステップＳ０２８）。増幅された信号｛Ａ，Ａ’｝は送信アンテナ０６ａを介して、ビームエリア＃Ａに送信される。
同様に、加算器０５８ｂは帯域信号Ｂ’とＢを、加算器０５８ｃは帯域信号Ｃ’とＣをそれぞれ加算し、増幅された信号｛Ｂ，Ｂ’｝は送信アンテナ０６ｂを介してビームエリア＃Ｂに、増幅された信号｛Ｃ，Ｃ’｝は送信アンテナ０６ｃを介してビームエリア＃Ｃに、それぞれ送信される。

図１０は、このような帯域信号Ａ’，Ｂ’，Ｃ’を追加で割当てた場合の、ユーザーリンク（下り）における周波数配置例を示している。本例では、予めトラフィックの一時的な増加に備えて、予備帯域をユーザーリンク帯域内に設けており、トラフックの一時的な増加が発生した場合は、この予備帯域に、帯域信号Ａ’，Ｂ’，Ｃ’を追加で割当てる制御としている。
なお、図１０に示す帯域信号Ａ’，Ｂ’，Ｃ’の位置（各中心周波数）は一例であり、チャネライザ制御部０６０から前記周波数可変アップコンバータ０５６ｉ〜０５６ｋへの各周波数変換量（ΔＦＵＩ，ΔＦＵＪ，ΔＦＵＫ）を変更することで、各位置を自由に変更することが可能である。

このように、実施の形態１におけるマルチビーム衛星通信システム９５は、アナログチャネライザ５Ａを用いた信号中継において、帯域が足りなくなるような通信トラフィックの一時的な増加が生じた場合、アナログチャネライザ５Ａの信号帯域幅の設定は保持したまま、管制局０９が、不足した帯域分をデジタルチャネライザ５Ｄが補うように信号中継する制御を行う。この制御によって、ビームエリア＃Ａ，＃Ｂ，＃Ｃ内の各ユーザーに向けた通信を中断させることなく、通信トラフィックの一時的な増加に対応することが出来る。

次に、図１１を参照して、｛＃Ａ，♯Ｂ，♯Ｃ｝エリア向けの通信トラフィックの平均値が、月単位、あるいは年単位で徐々に増加する場合の対応方法について説明する。
図１１は、アナログチャネライザ５Ａの信号帯域を拡大する処理のフローチャートである。

具体的には、フィーダーリンク（上り）の周波数配置を図４の（Ｂ）、ユーザーリンク（下り）の周波数配置を図８に示す状態で運用中に、ビームエリア＃Ａ、＃Ｂ、＃Ｃへの通信トラフィック要求が平均的に高くなり、図４の（Ｂ）に示すＡ，Ｂ，Ｃの帯域幅では、全ての通信キャリアを配置できないような事態がほぼ毎日発生する。そして、その結果デジタルチャネライザ５Ｄが不足した帯域分を補うような信号中継が、例えば日中頻繁に発生する場合の対応方法について説明する。このように日中に慢性的な帯域不足に陥るケースでも、ほとんどのユーザーが睡眠している深夜など、要求される通信トラフィックは大幅に減る時間帯が存在する。

そこで実施の形態１では、そのような通信トラフィックが大幅に減る時間帯において、ビームエリア＃Ａへの通信要求が発生したら、管制局０９は、通信キャリアの周波数アサインを、図４の（Ｃ）に示すアナログチャネライザ５Ａが処理する信号帯域Ａ内にアサインするのではなく、デジタルチャネライザ５Ｄが処理するＡ’内にアサインする制御を行う（ステップＳ０３１）。
同様に、ビームエリア＃Ｂ、あるいは♯Ｃへの通信要求が発生したら、管制局０９は、通信キャリアの周波数アサインを、図４の（Ｃ）に示すアナログチャネライザ５Ａが処理する信号帯域Ｂ内、あるいは信号帯域Ｃ内にアサインするのではなくデジタルチャネライザ５Ｄが処理する信号帯域Ｂ’内、あるいは信号帯域Ｃ’内にアサインする制御を行う。通信トラフィックが大幅に減る時間帯において、各通信キャリアを信号帯域Ａ’，Ｂ’，Ｃ’に配置する制御を管制局０９が行うため、信号帯域Ａ，Ｂ，Ｃと比較すると、帯域幅が狭いＡ’，Ｂ’，Ｃ’内でも、全ての通信キャリアを収容する事が出来る。また同時に、本制御を開始する前から信号帯域Ａ，Ｂ，Ｃ内に存在していたキャリアは、徐々に終話によって消失していくため、信号帯域Ａ，Ｂ，Ｃ内に存在するキャリアは時間の経過とともに減少し、例えば１時間後には、１つも存在しない状況になる。

このように、新たに発呼される通信キャリアを信号帯域Ａ’，Ｂ’，Ｃ’で収容し、それに伴って信号帯域Ａ，Ｂ，Ｃ内にキャリアが減少し、存在しなくなったら（ステップＳ０３２でＹＥＳ）、管制局０９は信号帯域Ａ，Ｂ，Ｃの各帯域幅を広げる制御を、中継装置９３内のアナログチャネライザ５Ａに対して行う（ステップＳ０３３）。
詳細には管制局０９は、周波数可変ダウンコンバータ群０５３、アナログ帯域可変部０５４、周波数可変アップコンバータ群０５６に対する各設定変更を指示する変更制御信号９４１Ｃを生成し中継装置９３に送信する。さらに具体的にはアナログ帯域可変部０５４は、制御により通過帯域幅が変更する３つのバンドパスフィルタ（Ｖ−ＢＰＦ０５４ａ〜０５４ｃ）からなる。この場合、通信キャリアを中継していない状態で、アナログチャネライザ５Ａが帯域幅変更を行うため、ユーザーの通信を中断させるような不都合は発生しないことになる。なお、管制側制御部９４１は中継装置９３を監視しているので、管制側制御部９４１は信号帯域Ａ，Ｂ，Ｃ内にキャリアが存在しなくなったことを検出できる。

アナログチャネライザ５Ａによる帯域幅拡大処理が完了後、ビームエリア＃Ａへの通信要求が発生したら、管制局０９は、通信キャリアの周波数アサインを、図４の（Ｃ）に示すデジタルチャネライザ５Ｄが処理する信号帯域Ａ’内にアサインするのではなく、アナログチャネライザ５Ａが処理するＡ内にアサインする制御を行う（ステップＳ０３４）。同様に、ビームエリア＃Ｂ、あるいは♯Ｃへの通信要求が発生したら、管制局０９は、通信キャリアの周波数アサインを、図４の（Ｃ）に示すデジタルチャネライザ５Ｄが処理する信号帯域Ｂ’内、あるいは信号帯域Ｃ’内にアサインするのではなく、アナログチャネライザ５Ａが処理する信号帯域Ｂ内、あるいは信号帯域Ｃ内にアサインする制御を行う。このような制御により、再び通信キャリアが、図４の（Ｃ）に示す信号帯域Ａ，Ｂ，Ｃ内に配置され始め、一方、図４の（Ｃ）に示す信号帯域Ａ’，Ｂ’，Ｃ’内に存在する通信キャリアは終話とともに消失していく。

通信キャリアが信号帯域Ａ’，Ｂ’，Ｃ’内に存在しなくなったら（ステップＳ０３５でＹＥＳ）、管制局０９は、デジタルチャネライザ５Ｄによる中継を停止する指令を中継装置９３に対して行う（ステップＳ０３６）。この指令を受けて、図５における周波数可変ダウンコンバータ０５３ｅ、ＡＤ変換器５５１ｎ、デジタル分波部５５２ｎの動作が停止する。

なお、上記は、ビームエリア＃Ａ、＃Ｂ、＃Ｃへの通信トラフィック要求が平均的に高くなり、Ａ，Ｂ，Ｃの帯域幅では、全ての通信キャリアを配置できないような事態が慢性的に発生する場合の対応方法について説明した。ビームエリア＃Ａ、＃Ｂ、＃Ｃへの通信トラフィック要求が平均的に低くなり、Ａ，Ｂ，Ｃの帯域幅では、全ての通信キャリアを配置しても、使われない空き帯域が慢性的に発生する場合も、同様の手順でＡ，Ｂ，Ｃの帯域幅を狭くすることも可能である。即ち、通信トラフィックが大幅に減る時間帯に、管制局０９は、通信キャリアをデジタルチャネライザ５Ｄが中継するように制御する。そして、管制局０９はアナログチャネライザ５Ａが中継する通信キャリアが存在しなくなったら、アナログチャネライザ５Ａが処理するＡ，Ｂ，Ｃの帯域幅を狭くする制御を行い、制御完了後、再び通信キャリアをアナログチャネライザ５Ａが中継するように戻せばよい。

以上のように図１１では、管制側制御部９４１は、アナログチャネライザ５Ａを介して中継信号９９が中継されているビームエリア＃Ａ，＃Ｂ，＃Ｃが存在する場合に、デジタルチャネライザ５Ｄが中継すべき新たな周波数帯域Ａ’、Ｂ’，Ｃ’を指示する信号をデジタル中継部制御信号９４１Ｄとして生成する。この生成によりビームエリア＃Ａ，＃Ｂ，＃Ｃの通信可能帯域を増加させる。また同時に、管制側制御部９４１は、通信可能帯域の増加した前記ビームエリア＃Ａ，＃Ｂ，＃Ｃにおけるアナログチャネライザ５Ａを介する中継信号９９がなくなった場合に、アナログチャネライザ５Ａの通過帯域を変更する変更制御信号９４１Ｃを生成し、変更制御信号９４１Ｃを管制側通信部９４２を介して中継装置９３に送信する。

図５では、加算器（０５８ａ，０５８ｂ，０５８ｃ）の出力を、高出力増幅器（０５７ａ，０５７ｂ，０５７ｃ）が増幅する流れで示しているが、加算する前の２つの信号を高出力増幅器で増幅してから、加算しても良い。例えば、周波数可変アップコンバータ０５６ａの出力を増幅する高出力増幅器と、周波数可変アップコンバータ０５６ｉの出力を増幅する高出力増幅器を設け、加算器０５８ａがこれら高出力増幅された周波数可変アップコンバータ０５６ａ，０５６ｉの出力を加算して、送信アンテナ０６ａからビームエリア＃Ａに送信する処理に変形しても良い。この場合、高出力増幅器は２倍必要となるが、ビームエリア＃Ａ、＃Ｂ、＃Ｃに送信可能な最大電力も２倍に上がるため、通信トラフィック集中時においても、送信される信号の電力密度が低下することなく、各通信キャリアのビットレートを高い状態に保つことが可能となる。

更に、アナログチャネライザ５Ａで中継された信号を増幅する高出力増幅器０５７ａ，０５７ｂ，０５７ｃは、定常的な通信トラフィックが多いビームエリアに送信するため、高い飽和出力電力が要求される。しかし、デジタルチャネライザ５Ｄで中継された信号を増幅する高出力増幅器０５７ｄ，０５７ｅ，０５７ｆ，０５７ｇ，０５７ｈは、定常的な通信トラフィックが少ないビームエリアに送信するため、必ずしも高出力増幅器０５７ａ，０５７ｂ，０５７ｃと同じ仕様とする必要はなく、より低い飽和出力電力としても良い。この場合、高出力増幅器０５７ａ，０５７ｂ，０５７ｃの小型・低消費電力化を実現し、その結果、中継装置９３の小型・軽量化や低消費電力化にも結び付く効果が得られる。同様に、前記した加算器（０５８ａ，０５８ｂ，０５８ｃ）で加算する前の２つの信号を高出力増幅器で増幅する場合は、周波数可変アップコンバータ０５６ｉ，０５６ｊ，０５６ｋの出力を増幅する３つの高出力増幅器を飽和出力電力が低い仕様とすることで、小型・低消費電力化を達成することが出来る。
なお図５では、加算器０５８ａで帯域信号Ａと帯域信号Ａ’を加算し、高出力増幅器０５７ａで増幅後、送信アンテナ０６ａで送信する動作を説明したが、別途、アンテナ指向が可変な「可動アンテナ０６ａ’」を設け、帯域信号Ａと帯域信号Ａ’を、それぞれ独立した２つの送信アンテナ｛０６ａ，０６ａ’｝で送信し、可動アンテナ０６ａ’をビームエリア＃Ａに向けることで、空間的に帯域信号Ａと帯域信号Ａ’を加算（＝合成）しても良い。
この場合、図５の周波数可変アップコンバータ（Ｖ−Ｕ／Ｃ）０５６ｉから出力される帯域信号Ａ’は、新たに設けた高出力増幅器で増幅後、可動アンテナ０６ａ’で送信される処理となるため、加算器０５８ａが不要となる反面、可動アンテナ０６ａ’が必要となるため、ハードウエア規模が小さくなることは無い。
しかしながら、可動アンテナ０６ａ’は、アンテナ指向が可変であるため、例えば帯域信号Ａ’をビームエリア＃Ａだけでなく、ビームエリア＃Ｂ〜＃Ｈのいずれか、あるいはビームエリア＃Ａ〜＃Ｈ以外の場所にも向けることが出来るため、いかなるエリアでトラフィック要求が一時的に増加したとしても、そのエリアに可動アンテナ０６ａ’を向け、帯域信号Ａ’を追加で割当てることが出来る。即ち、帯域追加割当ての空間的な自由度が高まる効果が得られる。
更に、図５の周波数可変アップコンバータ（Ｖ−Ｕ／Ｃ）０５６ｊから出力される帯域信号Ｂ’を、新たに設けた高出力増幅器で増幅後、新たに設けた可動アンテナ０６ｂ’で送信し、また図５の周波数可変アップコンバータ（Ｖ−Ｕ／Ｃ）０５６ｋから出力される帯域信号Ｃ’を、新たに設けた高出力増幅器で増幅後、新たに設けた可動アンテナ０６ｃ’で送信しても良い。この場合、加算器０５８ａ，０５８ｂ，０５８ｃは不要となり、更に可動ビームが１つから３つに増えるため、これらの可動アンテナをビームエリア＃Ａ，♯Ｂ，♯Ｃだけでなく、その他のビームエリアにも同時に向けることが出来るため、更に帯域追加割当ての空間的な自由度が高まる効果が得られる。

なお、実施の形態１では、ビームエリア数を８つ、この内アナログチャネライザ５Ａが中継するビーム数を３つ、デジタルチャネライザ５Ｄが中継するビーム数を５つで説明した。しかし、ビームエリア数は２以上であれば、幾つでもよいし、アナログチャネライザ５Ａが中継するビーム数と、デジタルチャネライザ５Ｄが中継するビーム数は、いずれも１つ以上であれば幾つでも良い。

また、実施の形態１の中継装置９３では、デジタルチャネライザ５Ｄにおいて、定常時では使わない別系統の数を、入力側１系統（周波数可変ダウンコンバータ０５３ｅ以降）、出力側３系統（周波数可変アップコンバータ０５６ｉ，０５６ｊ，０５６ｋ以前）としているが、これらの系統数は１以上であれば幾つでも良い。

実施の形態２．
実施の形態１で示した例は、アナログチャネライザが中継するビームエリア＃Ａ，♯Ｂ，♯Ｃに対する通信トラフィックが増加し、アナログチャネライザだけでは通信帯域が不足する場合に、デジタルチャネライザ５Ｄが不足した帯域分を補い、ビームエリア＃Ａ，♯Ｂ，♯Ｃに対する各帯域幅を増やすものであった。同様にデジタルチャネライザ５Ｄが中継するビームエリアに対する通信トラフィックが増加し、１つのＤ／Ａ変換器で処理可能な帯域幅を超える通信帯域の要求が生じた場合も、同様の手法で、通信帯域幅を増やすことが出来る。

図１２は、ビームエリア＃Ｇ，＃Ｈで災害等が発生し、その結果ビームエリア＃Ｇ，＃Ｈに向けた通信トラフィックが急激に増加したため、既に配置していた信号帯域Ｇ，Ｈの他、新たに信号帯域Ｇ’，Ｈ’を追加で配置した場合の周波数配置例を示している。図１２の（Ａ）がフィーダリンク（上り）、図１２の（Ｂ）がユーザーリンク（下り）の周波数配置例であり、図４の（Ｂ）、図８に示される定常時の周波数配置例と比較すると、新たに信号帯域Ｇ’，Ｈ’が追加で配置されていることが判る。図１２中、Ｇ’がビームエリア＃Ｇ向けの追加割当て帯域、Ｈ’がビームエリア＃Ｈ向けの追加割当て帯域であり、いずれも、中継装置９３内のデジタルチャネライザ５Ｄによって、これら追加の帯域割当てが行われる。

図１３は、実施の形態２における中継装置９３の構成を示したものである。図１３では図５と同一符号を付しており、実施の形態２における中継装置９３の構成を示したものである。
図１３に示すように、図５の構成と異なる点として、新たにビームエリア＃Ｄ〜♯Ｈ用の高出力増幅器０５７ｄ〜０５７ｈの前段に加算器０５８ｄ〜０５８ｈを設け、周波数可変アップコンバータ０５６ｉの出力を加算器０５８ａ、あるいは加算器０５８ｆのいずれかに接続する。そして、周波数可変アップコンバータ０５６ｊの出力を加算器０５８ｂ、あるいは加算器０５８ｄ，あるいは加算器０５８ｇのいずれかに接続し、周波数可変アップコンバータ０５６ｋの出力を加算器０５８ｃ、あるいは加算器０５８ｅ，あるいは加算器０５８ｈのいずれかに接続した点である。
なお、図１３中では、スペースの都合上、周波数可変アップコンバータ０５６ｉ，０５６ｊ，０５６ｋの出力が２分岐、あるいは３分岐して各加算器に接続される表示になっているが、実際は、同時に複数の加算器に１つの信号が入力されることは無く、チャネライザ制御部０６０の指令にもとづき、いずれか１つの加算器に接続される動作となる。

以降、図１３及び図１４を用いて実施の形態２の動作について説明する。
図１４は、デジタルチャネライザ５Ｄで中継する信号帯域Ｇ’，Ｈ’を追加する場合のフローチャートである。図１４は図９に類似であり、図９の信号帯域Ａ’，Ｂ’、Ｃ’を信号帯域Ｇ’，Ｈ’と読み替えればよい。

このような通信トラフィック増加が発生した場合、実施の形態１と同様、管制局０９は、デジタルチャネライザ５Ｄ内部において定常時では使わない別系統の回路を使用する制御を行う。即ち管制局０９は、周波数可変ダウンコンバータ０５３ｅ、ＡＤ変換器５５１ｎ、デジタル分波部５５２ｎ、デジタル合波部５５４ｉ〜５５４ｋ、ＤＡ変換器５５５ｉ〜５５５ｋ、周波数可変アップコンバータ０５６ｉ〜０５６ｋを起動させる。管制局０９はこれらを用いて、追加の帯域割当てを行う。通信トラフィックが定常状態に戻ったら、管制局０９はこれらの回路を再び停止する制御を行う。

図１２の（Ａ）に配置されたフィーダリンク（上り）の帯域信号｛Ｇ’，Ｈ’｝は、前記した図４の（Ｃ）に示す｛Ａ’，Ｂ’，Ｃ’｝と同様、図１３の周波数可変ダウンコンバータ０５３ｅ、ＡＤ変換器５５１ｎ、デジタル分波部５５２ｎで処理される（ステップＳ０４１〜Ｓ０４３）。

図１３のスイッチマトリックス５５３は、デジタル分波部５５２ｎが分波したサブチャネルの内、帯域信号Ｇ’の一部を有するサブチャネルはデジタル合波部５５４ｊに、帯域信号Ｈ’の一部を有するサブチャネルはデジタル合波部５５４ｋに、それぞれ振り分ける（ステップＳ０４４）。

各デジタル合波部５５４ｊ，５５４ｋは、スイッチマトリックス５５３から送られてくる各サブチャネルをそれぞれ合波することで、所望の信号帯域Ｇ’，Ｈ’を再生抽出後、ベースバンド帯から中間周波数帯に変換する（ステップＳ０４５）。後段のＤ／Ａ変換器５５５ｊ，５５５ｋは、これら信号Ｇ’，Ｈ’をそれぞれアナログ信号に変換して（ステップＳ０４６）、デジタル帯域可変部０５５から出力する。周波数可変アップコンバータ０５６ｊ，０５６ｋは、ＤＡ変換器５５５ｊ，５５５ｋから中間周波数として出力される信号Ｇ’，Ｈ’を、チャネライザ制御部０６０からの各周波数変換量（ΔＦＵＪ，ΔＦＵＫ）をもとに、任意の下り側（ユーザーリンク）の無線周波数にそれぞれ変換する（ステップＳ０４７）。

また図１２の（Ａ）に配置されたフィーダリンク（上り）の帯域信号（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ）は、実施の形態１で示した図４の（Ｂ）の定常時の処理と同様に処理され、図１２の（Ｂ）に示される周波数配置で各ビームエリアに送信される。
次にチャネライザ制御部０６０は、周波数可変アップコンバータ０５６ｊの出力信号Ｇ’を加算器０５８ｇに接続し、周波数可変アップコンバータ０５６ｋの出力信号Ｈ’を加算器０５８ｈに接続する指令を周波数可変アップコンバータ０５６ｊ，０５６ｋに対して行う。

加算器０５８ｇは、周波数可変アップコンバータ０５６ｊから出力される帯域信号Ｇ’と、実施の形態１と同様に信号処理によって周波数可変アップコンバータ０５６ｇから出力される帯域信号Ｇとを加算する（ステップＳ０４７−１）。高出力増幅器０５７ｇは、加算器０５８ｇの出力信号を増幅後、送信アンテナ０６ｇを経由して、ビームエリア＃Ｇに送信する（ステップＳ０４８）。

同様に、加算器０５８ｈは、周波数可変アップコンバータ０５６ｋから出力される帯域信号Ｈ’と、実施の形態１と同様に信号処理によって周波数可変アップコンバータ０５６ｈから出力される帯域信号Ｈとを加算し、高出力増幅器０５７ｈは、加算器０５８ｈの出力信号を増幅後、送信アンテナ０６ｈを経由して、ビームエリア＃Ｈに送信する。ビームエリア＃Ｇに向けたユーザーリンク側の周波数配置、ビームエリア＃Ｈに向けたユーザーリンク側の周波数配置は、図１２の（Ｂ）に示す通りであり、予備帯域も用いることで、ビームエリア＃Ｇには帯域信号ＧとＧ’が、ビームエリア＃Ｈには帯域信号ＨとＨ’が、それぞれ周波数多重されて送信される。なお、図１２の（Ｂ）に示す帯域信号Ｇ’，Ｈ’の位置（各中心周波数）は一例であり、チャネライザ制御部０６０からの各周波数変換量（ΔＦＵＪ，ΔＦＵＫ）を変更することで、各位置を自由に変更することが可能である。

このように、デジタルチャネライザ５Ｄが中継するビームエリア＃Ｇ，♯Ｈに対する通信トラフィックが増加し、１つのＤ／Ａ変換器で処理可能な帯域幅を超える通信帯域の要求が生じた場合も、デジタルチャネライザ５Ｄ内部において、定常時では使わない別系統の回路を起動させて使う。この使用によって、ビームエリア＃Ｇ，♯Ｈに対する信号帯域を増やす流れについて示した。
なお、上記例は、ビームエリア＃Ｇ、＃Ｈにおいて、通信トラフィックが急増した場合の追加帯域割当ての動作を示しているが、このような通信トラフィックの急増は、災害発生等により、ビームエリア＃Ａ〜♯Ｈのいずれかでも起こり得る。
そこで、実施の形態２の中継装置９３は、図１３に示す通り、全ての高出力増幅器０５７ａ〜０５７ｈの前段に、加算器０５８ａ〜０５８ｈを設ける構成とし、デジタルチャネライザ５Ｄ内部において、定常時では使わない別系統の回路の出力を、ビームエリア＃Ｇ、＃Ｈだけでなく、どのビームエリアに対しても加えられる構成としている。

なお、各加算器０５８ａ〜０５８ｈは、２入力１出力としている。しかし、定常時では使わない別系統の周波数可変アップコンバータの数をＭ個とすると、入力数は２以上、Ｍ＋１以下であれば幾つでも良い。別系統の各周波数可変アップコンバータ出力（図１３では０５６ｉ，０５６ｊ，０５６ｋ）を加算器０５８ａ〜０５８ｈのいずれかにも接続する構成とし、各加算器が、定常時の入力信号と合わせて計４つ加算する構成としても良い。この場合、回路規模は増えるが、特定のビームエリアに対する帯域割当てを更に増やすことが可能となる。
なお図１３では、各加算器０５８ａ〜０５８ｈを設けて、２つの帯域を加算する構成としているが、これら各加算器０５８ａ〜０５８ｈを無くし、図１３の周波数可変アップコンバータ（Ｖ−Ｕ／Ｃ）０５６ｉから出力される帯域信号を、新たに設けた高出力増幅器で増幅後、新たに設けた可動アンテナ（指向が可変なアンテナ）０６ａ’で送信し、周波数可変アップコンバータ（Ｖ−Ｕ／Ｃ）０５６ｊから出力される帯域信号を、新たに設けた高出力増幅器で増幅後、新たに設けた可動アンテナ０６ｂ’で送信し、周波数可変アップコンバータ（Ｖ−Ｕ／Ｃ）０５６ｋから出力される帯域信号を、新たに設けた高出力増幅器で増幅後、新たに設けた可動アンテナ０６ｃ’で送信する構成に変更しても良い。この場合、例えば、可動アンテナ０６ｂ’をビームエリア＃Ｇに向けて帯域信号Ｇ’を送信し、可動アンテナ０６ｃ’をビームエリア＃Ｈに向けて、帯域信号Ｈ’を送信することで、図１２に示す追加の帯域割当てを同様に実現することが出来る。このように、各加算器０５８ａ〜０５８ｈを無くし、３つの可動アンテナ０６ａ’，０６ｂ’，０６ｃ’を設けた構成にしても、前記各加算器０５８ａ〜０５８ｈを設けた場合と同様の効果を得ることが出来る。
更に、可動アンテナとしたことで、特定のビームエリアだけでなく、任意のビームエリア、あるいはビームエリア＃Ａ〜＃Ｈ以外の場所にも向けることが出来るため、いかなるエリアでトラフィック要求が一時的に増加したとしても、そのエリアに可動アンテナ０６ａ’，０６ｂ’，０６ｃ’のいずれか１つ以上を向けることが出来るため、帯域追加割当ての空間的な自由度が高まる効果も得られる。

また、実施の形態２の中継装置９３では、実施の形態１と同様、デジタルチャネライザ５Ｄにおいて、定常時では使わない別系統の数を、入力側１系統（周波数可変ダウンコンバータ０５３ｅ以降）、出力側３系統（周波数可変アップコンバータ０５６ｉ，０５６ｊ，０５６ｋ以前）としているが、これらの系統数は１以上であれば幾つでも良い。

更に、実施の形態２では、ビームエリア数を８つ、この内アナログチャネライザが中継するビーム数を３つ、デジタルチャネライザ５Ｄが中継するビーム数を５つで説明したが、ビームエリア数は２以上であれば、幾つでもよいし、アナログチャネライザが中継するビーム数と、デジタルチャネライザ５Ｄが中継するビーム数は、いずれも１つ以上であれば幾つでも良い。

また図１３では、加算器０５８ａ〜０５８ｈの出力を高出力増幅する構成としているが、実施の形態１と同様、高出力増幅器の数は２倍になるが、加算器の入力段で各信号を高出力増幅させて、各ビームエリアに送信可能な最大電力を上げる構成に変形しても良い。
更に、実施の形態１と同様、各高出力増幅器の内、アナログチャネライザで中継された信号を増幅する高出力増幅器０５７ａ，０５７ｂ，０５７ｃ以外は、低い飽和出力電力とし、中継装置９３の小型・軽量化や低消費電力化を図った構成としても良い。

実施の形態３．
実施の形態１、実施の形態２では、いずれもゲートウエイ局から各ビームエリアに存在する各ユーザー端末に向けたフォワードリンクにおける本発明の実施例を示したが、実施の形態３では、各ユーザー端末からゲートウエイ局に向けたリターンリンクにおける実施例を示す。
図１５は、マルチビーム衛星通信システム９５のリターンリンク側の流れを示す。図１５は図１と同一符号を付しており、中継装置９３の受信アンテナ１１は、ビームエリア＃Ａ〜♯Ｈに存在する複数のユーザーの通信キャリアを受信し、中継装置９３は、各アップリンク信号の信号抽出や周波数変換を行った後、中継装置９３の送信アンテナ１２から、ゲートウエイ局０２に送信する。

このようなリターンリンクにおいても、本発明がフィーダリンク帯域を削減する効果を以降で示す。
図１６は、リターンリンク側の周波数配置例を示したものである。
図１６において、通信トラフィックが平均的に多いビームエリア＃Ａ，♯Ｂ，♯Ｃからの各信号帯域（Ａ，Ｂ，Ｃ）はアナログチャネライザが中継し、通信トラフィックが平均的に少ないビームエリア＃Ｄ〜♯Ｈの各信号帯域（Ｄ〜Ｈ）は、デジタルチャネライザ５Ｄが中継する様子を示している。ビームエリア＃Ａからゲートウエイ局への通信トラフィックが一時的に増加したため、信号帯域Ａの他に、信号帯域Ａ’を追加で配置した例を示している。

また図１６の（Ａ）では、実施の形態１，２では割愛していた雑音成分について表現しており、図１６において、１３〜１７は低雑音増幅等によって各信号に加わる雑音成分を示している。

アナログチャネライザは前述の通り、（Ａ１）に示した課題を有し、デジタルチャネライザ５Ｄと比較するとフィルタの遷移域が広く、アナログＢＰＦの遷移領域に相当する帯域は、ガードバンドとして確保する必要が有る。これは、下りフィーダリンクにおいても同様である。
図１６の（Ｂ）に示す通り、アナログチャネライザで帯域信号Ａを抽出する際に、主信号成分Ａの他、図１６に示される雑音成分１３も合わせて抽出される。同様にデジタルチャネライザ５Ｄで帯域信号Ａ’を抽出する際も、主信号成分Ａ’の他、図１６に示される雑音成分１７も合わせて抽出される。ここで両者を比較して判るように、デジタルチャネライザ５Ｄは急峻なフィルタ特性を実現するため、抽出した主信号Ａ’の帯域と、雑音成分１７の帯域はほぼ同じとなるが、アナログチャネライザは、アナログＢＰＦの遷移領域に依存する緩やかなフィルタ特性となるため、抽出した主信号Ａの帯域より、雑音成分１３の帯域幅が広くなる。

同様に、図１６に示す通り、アナログチャネライザで抽出した主信号Ｂ、あるいはＣの帯域よりも、雑音成分１４、あるいは雑音成分１５の帯域幅が広くなる。よって、フィーダリンク下りの周波数帯において、これらの信号を配置する場合、図１６の（Ｂ）に示すように、自分の雑音成分が相手の主信号成分に重ならないような周波数配置が必要となる。この場合、各主信号間は、図１６の（Ｂ）に示されるガードバンド（ＧＢ）分だけ間隔を取る必要がある。仮にガードバンド未満の間隔でＡ，Ｂ，Ｃを周波数配置すると、隣接する雑音成分が、主信号帯域の一部分に重なり、その結果、マルチビーム衛星通信システム９５の通信品質低下を招いてしまう。

このような理由により、リターンリンク（フィーダリンク）下りにおいて、アナログチャネライザで全ての帯域信号（Ａ〜Ｈ）を中継することは、特に帯域幅が狭いＤ〜Ｈの中継において、ＧＢの帯域が支配的となり、図４の（Ａ）で示されるフォワードリンク（フィーダリンク）上りと同様、周波数利用効率が低下することになる。

よって、実施の形態３では、図１６の（Ｂ）に示す通り、通信トラフィックが多く、広い帯域幅が必要となるビームエリア＃Ａ，♯Ｂ，♯Ｃからの信号中継だけ、アナログチャネライザを用い、それ以外の通信トラフィックが少なく、狭い帯域幅で済まされるビームエリア＃Ｄ〜♯Ｈからの信号中継は、デジタルチャネライザ５Ｄを用いる。これによって、フィーダリンク下りで必要となる帯域幅を削減し、周波数利用効率向上を上げることが出来る。

なお、実施の形態３におけるリターンリンク側の中継衛星０５（中継装置９３）は、図１３に示すフォワードリンク側の中継装置９３と同様、
（１）周波数可変ダウンコンバータ群、
（２）アナログ帯域可変部、
（３）デジタル帯域可変部、
（４）周波数可変アップコンバータ群、
（５）チャネライザ制御部の５つを基本として構成される。
図１７は、このリターンリンク側の中継装置９３の構成を示す。図５と同様に、破線で囲んだ範囲がそれぞれアナログチャネライザ５Ａ，デジタルチャネライザ５Ｄを構成する。

この場合、周波数可変ダウンコンバータ群は、図１６の（Ａ）に示される各帯域信号（Ａ〜Ｈ，Ａ’）をそれぞれ中間周波数に変換し、アナログ帯域可変部が、帯域信号Ａ，Ｂ，Ｃをそれぞれ抽出する。またデジタル帯域可変部は、帯域信号Ｄ〜Ｈ，Ａ’の計６つの信号をそれぞれ６つのＡ／Ｄ変換器でサンプリング後、デジタル処理を経て、｛Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ｝が合波された帯域信号Ｙと、帯域信号Ａ’の２つを出力する。周波数可変アップコンバータ群は、図１６の（Ｂ）に示される周波数配置となるように、帯域信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｙ（∈｛Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ｝），Ａ’の計５つを、それぞれ中間周波数から無線周波数に変換する。最後に、実施の形態３におけるリターンリンク側の中継器は、これら５つの信号を合成後、増幅して送信アンテナ１２を経由して、ゲートウエイ局０２に送信する。またチャネライザ制御部は、フォワードリンク側の中継装置９３と同様、管制局０９からの指令にもとづき、これら周波数可変ダウンコンバータ群、アナログ帯域可変部、デジタル帯域可変部、周波数可変アップコンバータ群の各動作を制御する。本例は、ビームエリア＃Ａからの通信トラフィックが一時的に増加した場合でも、実施の形態１，２で説明したフォワードリンク側の処理と同様にして、特定のビームエリアに対する帯域の追加割当てを実現することが出来る。
なお、中継衛星０５の受信アンテナ１１の内、ビームエリア＃Ａからの帯域信号Ａ’を受信する中継衛星０５の受信アンテナを、アンテナ指向が可変な「可動アンテナ」にしても良い。この場合、例えば、一時的なトラフィック要求が、ビームエリア＃Ａではなくビームエリア＃Ｃで発生した場合でも、本可動アンテナをビームエリア＃Ｃに向けることで、ビームエリア＃Ｃからの追加の帯域信号Ｃ’を、前記したビームエリア＃Ａからの帯域信号Ａ’の追加割当てと同様に、実現することが出来る。
このように、中継衛星０５の受信アンテナ１１の内、デジタルチャネライザ５Ｄに接続されるアンテナの１つを可動アンテナとすることで、特定のビームエリアだけでなく、任意のビームエリア、あるいはビームエリア＃Ａ〜＃Ｈ以外の場所に一時的なトラフィック要求増加が発生しても、そのエリアにおける帯域の追加割当てを実現できるため、帯域追加割当ての空間的な自由度が高まる効果が得られる。
更に、このような「可動アンテナ」を１つではなく、中継衛星０５の受信アンテナ１１の内、デジタルチャネライザ５Ｄに接続されるものの中から、複数設けても良い。この場合、１箇所のエリアだけでなく、複数のエリアで同時に一時的なトラフィック要求増加が発生しても、その各エリアに可動アンテナをそれぞれ向けることが出来るため、更に帯域追加割当ての空間的な自由度が高まる効果が得られる。

なお、特定のビームエリアからの帯域拡大要求が発生しない定常時においても、アナログチャネライザだけでなくデジタルチャネライザ５Ｄを併用することで、その他の利点を得ることが出来る。

例えば、ある通信キャリアのアップリンク受信電力密度が、降雨等の影響を受けて、他の隣接するキャリアの受信電力密度と比較して低く、その結果、アナログチャネライザによる中継では、回線が成立しなくなるケースがある。具体的には、受信電力密度が低いため高出力増幅時において加わる相互変調歪み干渉の影響を大きく受け、回線が成立しなくなるケースであり、このケースではアナログチャネライザではなく、デジタルチャネライザ５Ｄを用いた中継を行う。その場合、特開２０１４−１８７６８８号公報に記載の通り、デジタルチャネライザ５Ｄで、対象とする通信キャリアを含むサブバンドだけを増幅することで、衛星の最終段の増幅器において加わる相互変調ひずみ干渉の影響を軽減し、回線成立性を高めることが出来る。

この動作は以下のようである。管制側制御部９４１は、中継装置９３の受信する中継信号９９の受信電力密度が低いと予想される場合、中継信号９９をデジタルチャネライザ５Ｄを介して中継するべき信号としてデジタル中継部制御信号９４１Ｄを生成し、管制側通信部９４２を介して中継装置９３に送信する。デジタルチャネライザ５Ｄは、チャネライザ制御部０６０から制御を受けることにより、デジタル中継部制御信号９４１Ｄに対応して、デジタル中継部制御信号９４１Ｄによって指示されている中継信号９９の電力を増幅する。

また、不要な干渉波がアップリンクの信号帯域内に複数存在する場合も、アナログチャネライザではなく、デジタルチャネライザ５Ｄを用いた中継を行うように制御する。この場合、アナログチャネライザでは、不要な干渉波まで含めて高出力増幅してしまうため、衛星の送信電力リソースを不要な信号の中継に奪われてしまうことになる。その場合、デジタルチャネライザ５Ｄは、特許第５４３０７３７号に記載の通り、干渉波が混在するサブバンドのみ減衰させる制御により、不要な信号の中継を阻止し、中継時の無駄な消費電力を抑制することができる。

この動作は以下のようである。管制側制御部９４１は、中継装置９３の受信する中継信号９９の周波数帯域幅に干渉波が混在する場合、中継信号９９をデジタルチャネライザ５Ｄを介して中継するべき信号としてデジタル中継部制御信号９４１Ｄを生成し、管制側通信部９４２を介して中継装置９３に送信する。デジタルチャネライザ５Ｄは、チャネライザ制御部０６０から制御を受けることにより、デジタル中継部制御信号９４１Ｄに対応して、デジタル中継部制御信号９４１Ｄによって指示されている中継信号９９のうち干渉波が混在するサブバンドを減衰させる。なお管制側制御部９４１は中継装置９３を監視しているので、受信電力密度、干渉波を検出できる。

実施の形態４．
実施の形態１，２，３では、スター型と称されるゲートウエイ局と、複数のビームエリアに存在するユーザー端末との衛星通信ネットワークを例に、本発明の内容と効果を説明した。実施の形態４では、メッシュ型と称される複数のビームエリア間の衛星通信ネットワークを例に説明し、本発明の内容と効果を説明していく。

実施の形態４ではアナログチャネライザは図２０に示されるアナログチャネライザ２０，２１，２２であり、デジタルチャネライザはデジタルチャネライザ２３である。

図１８は、実施の形態４における衛星通信の５つのビームエリア（♯Ｐ〜♯Ｔ）間接続を示したものである。図中の矢印は、通信の向きを示しており、中継衛星を経由して、各ビームエリア間の通信が行われる。図１８に示す通り、５対５の接続となるため、その中継数は計２５本となる。ここで、ビームエリア＃Ｒは、陸域の地方エリアであるが、地上網と接続されるゲートウエイ（ＧＷ）局が存在し、ビームエリア＃Ｑは、陸域で人口が多い都市部を含み、ビームエリア＃Ｓは陸域で地方エリアであり、ビームエリア＃Ｐ，♯Ｔは海域とする。このような条件下で通信が行われると、５対５のエリア間における通信において、通信トラフィック量に偏りが発生することが想定される。例えば、海域エリア（♯Ｐ，♯Ｔ）間の通信トラフィックは平均的に少なく、一方でユーザーが多く存在する都市部や陸域、あるいはＧＷ局が存在するエリア（♯Ｑ，♯Ｒ，♯Ｓ）間の通信トラフィックは平均的に多くなることが、運用開始前から予想される。

このような通信トラフィックが偏る性質に着目し、実施の形態４におけるマルチビーム衛星通信システム９５は、計２５本の中継の内、通信トラフィックが多く、広い信号帯域幅を必要とする９本の“実線矢印”で示される信号中継をアナログチャネライザが担当する。そして、残りの通信トラフィックが少なく、広い信号帯域幅を必要としない計１６本の“点線矢印”で示される信号中継をデジタルチャネライザが担当するように制御する。

図１９は、図１８に対して通信トラフィックが増加した場合を示す。図１９に示すように、災害等の発生により、ビームエリア＃ＳとＧＷ局が存在するビームエリア＃Ｒとの間の通信トラフィックが一時的に急増し“実線矢印”で接続されるアナログチャネライザによる信号中継では、帯域が不足する場合、次の処理とする。つまり、実施の形態１の中継器と同様、管制局０９は、デジタルチャネライザ内部において定常時では使わない別系統の回路を起動させて、これらを用いて追加の帯域割当てを行う。例えば実施の形態４では、管制局０９は、デジタルチャネライザによって、図１９中に示される太い２つの点線（１８，１９）が追加で加え、ビームエリア＃Ｓとビームエリア＃Ｒ間の中継に使われる帯域幅を増やす制御を行う。

図２０は、実施の形態４における中継装置９３の構成を示す。図２０に示す通り、図２０中に示される各“ＢＰＦ”（バンドパスフィルタ）は、各ビームエリア＃Ｐ〜♯Ｔからのアップリンク信号を帯域制限し、図２０中に示される各“ＬＮＡ”（低雑音増幅器）は、各“ＢＰＦ”の出力を増幅する。ここで図２０中、ビームエリア＃Ｑからのアップリンク信号を増幅したＬＮＡ６０２の出力は、２つに分岐され、１つはアナログチャネライザ＃１（２０）、もう一つはデジタルチャネライザ２３にそれぞれ入力される。同様に、ビームエリア＃Ｒからのアップリンク信号を増幅したＬＮＡ６０３の出力は、アナログチャネライザ＃２（２１）と、デジタルチャネライザ２３に入力される。また同様に、ビームエリア＃Ｓからのアップリンク信号を増幅したＬＮＡ６０３の出力は、アナログチャネライザ＃３（２２）と、デジタルチャネライザ２３に入力される。その他、通信トラフィックが少ないビームエリア＃Ｐ，♯Ｔからのアップリンク信号は、図２０に示す通り分岐されず、そのままデジタルチャネライザ２３に入力される。アナログチャネライザ＃１（２０），♯２（２１），♯３（２２）はいずれも同一の構成となっており、その内部構成は、アナログチャネライザ＃１（２０）で示されるように、３つの周波数可変ダウンコンバータ（Ｖ−Ｄ／Ｃ）、３つのアナログ帯域可変フィルタ（Ｖ−ＢＰＦ）、３つの周波数可変アップコンバータ（Ｖ−Ｕ／Ｃ）で構成される。

アナログチャネライザ＃１は、図２０に示される通り｛“Ｖ−Ｄ／Ｃ”⇒“Ｖ−ＢＰＦ”⇒“Ｖ−Ｕ／Ｃ”｝の流れによる処理を３つ並行して行う。アナログチャネライザ＃１は、ビームエリア＃Ｑからのアップリンク信号の内、アナログチャネライザで中継するビームエリア＃Ｑ向けの帯域信号、ビームエリア＃Ｒ向けの帯域信号、ビームエリア＃Ｓ向けの帯域信号のそれぞれ３つを同時に抽出し、ダウンリンクの無線周波数に変換して出力する。
同様にして、アナログチャネライザ＃２は、ビームエリア＃Ｒからのアップリンク信号の内、ビームエリア＃Ｑ向けの帯域信号、ビームエリア＃Ｒ向けの帯域信号、ビームエリア＃Ｓ向けの帯域信号のそれぞれ３つを同時に抽出し、ダウンリンクの無線周波数に変換して出力する。また同様にして、アナログチャネライザ＃３は、ビームエリア＃Ｓからのアップリンク信号の内、ビームエリア＃Ｑ向けの帯域信号、ビームエリア＃Ｒ向けの帯域信号、ビームエリア＃Ｓ向けの帯域信号のそれぞれ３つを同時に抽出し、ダウンリンクの無線周波数に変換して出力する。

これら各“Ｖ−Ｄ／Ｃ”，“Ｖ−Ｕ／Ｃ”における周波数変換量や“Ｖ−ＢＰＦ”の通過帯域幅の設定は、チャネライザ制御部０６０によって行われる。

後段の加算器３０１は、前記各アナログチャネライザ＃１〜♯３の出力信号の内、ビームエリア＃Ｑ向けの帯域信号（計３つ）を合成して出力する。同様に、後段の加算器３０２は、前記各アナログチャネライザ＃１〜♯３の出力信号の内、ビームエリア＃Ｒ向けの帯域信号（計３つ）を合成して出力する。また同様に、後段の加算器３０３は、前記各アナログチャネライザ＃１〜♯３の出力信号の内、ビームエリア＃Ｓ向けの帯域信号（計３つ）を合成して出力する。これら合成された信号は、図２０中の示されるＰＡ（高出力増幅器）によって増幅された後、各ビームエリアに向けて送信される。

このような一連の処理によって、通信トラフックが平均的に多く、広い帯域幅を要するビームエリア＃Ｑ，♯Ｒ，♯Ｓ間の信号中継（図１８の実線で示される中継）を、アナログチャネライザで実現することが出来る。

次にデジタルチャネライザ２３は、ビームエリア＃Ｐからのアップリンク信号を周波数可変ダウンコンバータ（Ｖ−Ｄ／Ｃ）２３１で中間周波数に変換後、デジタル帯域可変部２４０内で、実施の形態１と同じ処理によって、サブバンド単位に分波する。
同様にデジタルチャネライザ２３は、ビームエリア＃Ｑ〜♯Ｔの各アップリンク信号を周波数可変ダウンコンバータ（Ｖ−Ｄ／Ｃ）２３２〜２３５で中間周波数に変換後、デジタル帯域可変部２４０内で、それぞれサブバンド単位にデジタル分波する。

サブバンド単位に分波された各アップリンク信号は、実施の形態１のデジタル帯域可変部と同様、デジタルチャネライザ２３内部のスイッチマトリックスによって、各宛先のビームエリアごとに集められた後、デジタル合波される。周波数可変アップコンバータ（Ｖ−Ｕ／Ｃ）２５１〜２５５は、デジタル帯域可変部２４０から出力される合波後の各信号を、所望の無線周波数に変換する。これらデジタルチャネライザ２３内の各“Ｖ−Ｄ／Ｃ”，“Ｖ−Ｕ／Ｃ”における周波数変換量や、スイッチマトリックスのスイッチングの設定は、チャネライザ制御部０６０によって行われる。このようにしてデジタルチャネライザ２３で中継される各信号は、図２０中の示されるＰＡ（高出力増幅器）によって増幅された後、各ビームエリアに向けて送信される。

なお定常時において、デジタルチャネライザ２３は、ビームエリア＃Ｑ，♯Ｒ，♯Ｓからの各アップリンク信号の内、それぞれビームエリア＃Ｐとビームエリア＃Ｔ宛ての帯域信号のみ中継し、通信トラフィックの多いビームエリア＃Ｑ，♯Ｒ，♯Ｓ宛ての帯域信号は、アナログチャネライザ＃１〜♯３に委ね、デジタルチャネライザでは中継しない動作となる。

よって、定常時では、図２０中、ビームエリア＃Ｑ，♯Ｒ，♯Ｓに向けた追加帯域割当て時に動作する周波数可変アップコンバータ２５２，２５３，２５４や、その前段のデジタル帯域可変部２４０内の各Ｄ／Ａ変換器やデジタル合波部は、チャネライザ制御部０６０によって動作が停止される。

以上示した一連のデジタルチャネライザの動作によって、通信トラフックが平均的に少なく、広い帯域幅を要さないビームエリア間の信号中継（図１８の点線で示される中継）を、デジタルチャネライザで実現することが出来る。

一方、災害等の発生により、例えば前記した通り、ビームエリア＃Ｓとビームエリア＃Ｒ間の通信トラフィックが一時的に急増し、アナログチャネライザによる信号中継だけでは、帯域が不足する場合を想定する。
この場合、管制局０９からの指令を受けて、デジタルチャネライザ２３は、ビームエリア♯Ｒからのアップリンク信号の内、ビームエリア＃Ｐ，＃Ｔ向けの帯域信号だけでなく、追加で割当てられたビームエリア＃Ｓ向けの帯域信号ＲＳ’も以下のように処理する。デジタルチャネライザ２３は、サブバンド単位にデジタル分波後、定常時では使わない周波数可変アップコンバータ２５４や、その前段のデジタル帯域可変部２４０内の各Ｄ／Ａ変換器やデジタル合波部を用いて、追加で割当てた帯域信号ＲＳ’をビームエリア＃Ｓ宛てに中継する動作を行う。

同様に、デジタルチャネライザ２３は、ビームエリア♯Ｓからのアップリンク信号の内、ビームエリア＃Ｐ，＃Ｔ向けの帯域信号だけでなく、追加で割当てられたビームエリア＃Ｒ向けの帯域信号ＳＲ’も次のように処理する。デジタルチャネライザ２３は、サブバンド単位にデジタル分波後、定常時では使わない周波数可変アップコンバータ２５３や、その前段のデジタル帯域可変部２４０内の各Ｄ／Ａ変換器やデジタル合波部を用いて、追加で割当てた帯域信号ＳＲ’をビームエリア＃Ｒ宛てに中継する動作を行う。

このようにして、デジタルチャネライザで中継される帯域信号ＳＲ’，ＲＳ’は、アナログチャネライザで中継される各帯域信号と合成されてビームエリア＃Ｒ，♯Ｓに送信される。詳細には、加算器４０２は、アナログチャネライザ（加算器３０２出力）からの各帯域信号と、上記デジタルチャネライザからの追加割当て帯域信号ＳＲ’を合成し、加算器４０２で合成された信号は、図２０に示すＰＡ（高出力増幅器）で増幅後、ビームエリア＃Ｒに送信される。
同様に、加算器４０３は、アナログチャネライザ（加算器３０３出力）からの各帯域信号と、上記デジタルチャネライザからの追加割当て帯域信号ＲＳ’を合成し、加算器４０３で合成された信号は、図２０に示すＰＡ（高出力増幅器）で増幅後、ビームエリア＃Ｓに送信される。

なお図２０の中継装置９３では、ビームエリア＃Ｒ，♯Ｓだけでなく、ビームエリア＃Ｑに向けた通信トラフィックの一時的な増加にも対応させるため、加算器４０１を設ける。加算器４０１は、アナログチャネライザ（加算器３０１出力）からの各帯域信号と、上記デジタルチャネライザからの出力される追加割当て帯域信号Ｑ’を合成し、加算器４０１で合成された信号は、図２０に示すＰＡ（高出力増幅器）で増幅後、ビームエリア＃Ｑに送信可能な構成としている。

また、ビームエリア♯Ｒからのアップリンク信号は、ビームエリア＃Ｐ，＃Ｔ向けの帯域信号の他、ビームエリア＃Ｓ向けの帯域信号ＲＳ’も加わるため広帯域化する。この場合、サンプリング速度の上限制約により、デジタルチャネライザ２３内部のＡ／Ｄ変換器１個で、広帯域化したビームエリア♯Ｒの信号をサンプリングすることが厳しくなる場合も起こり得る。
この場合は、ビームエリア＃Ｒからの受信信号を中間周波数に変換する周波数可変ダウンコンバータ２３３を、もう一つ設ける。そして、ビームエリア＃Ｐ，＃Ｔ向けの帯域信号を周波数変換するＶ−Ｄ／Ｃと、帯域信号ＲＳ’を周波数変換するＶ−Ｄ／Ｃ、及びこれら中間周波数に変換された信号をサンプリングするＡ／Ｄ変換器（計２個）、及びサンプリングした信号をデジタル分波する分波部（計２個）で構成して処理すれば良い。

同様に、ビームエリア♯Ｓからのアップリンク信号も、ビームエリア＃Ｐ，＃Ｔ向けの帯域信号の他、ビームエリア＃Ｒ向けの帯域信号ＳＲ’も加わるため広帯域化する。この場合も、Ａ／Ｄ変換器１個で、広帯域化したビームエリア♯Ｓの信号をサンプリングすることが厳しくなる場合、ビームエリア＃Ｓからの受信信号を中間周波数に変換する周波数可変ダウンコンバータ２３４を、もう一つ設ける。そして、ビームエリア＃Ｐ，＃Ｔ向けの帯域信号を周波数変換するＶ−Ｄ／Ｃと、帯域信号ＳＲ’を周波数変換するＶ−Ｄ／Ｃ、及びこれら中間周波数に変換された信号をサンプリングするＡ／Ｄ変換器（計２個）、及びサンプリングした信号をデジタル分波する分波部（計２個）で構成して処理すれば良い。

この場合、デジタルチャネライザは、図２０に示される５入力５出力の構成から、７入力５出力の構成に拡張される構成となる

以上示した一連の処理によって、実施の形態４のマルチビーム衛星通信システム９５は、通信トラフックが平均的に多く、広い帯域幅を要するビームエリア＃Ｑ，♯Ｒ，♯Ｓ間の信号中継をアナログチャネライザで行うことで、全てをデジタルチャネライザで中継する方式と比較して、中継装置９３の低消費電力化を実現することが出来る。また通信トラフックが平均的に少なく、広い帯域幅を要さないビームエリア間の各信号をデジタルチャネライザで中継することで、全てをアナログチャネライザで中継する方式と比較して、実施の形態１と同様、低ガードバンド化による高い周波数利用効率を実現することが出来る。

更に、一時的な通信トラフィック増加による追加帯域割当てが発生する場合、管制局０９は、アナログチャネライザに対する帯域変更制御を行わず、デジタルチャネライザが、追加分を中継する制御を行うことで、帯域の追加割当て時に、各ユーザーの通信を中断させないようにした。

なお、実施の形態４では、ビームエリア＃Ｓに災害等が発生して通信トラフィックが増加する場合の追加の帯域割当て例に説明した。
このような一時的な通信トラフィックの増加が、ビームエリア＃Ｓだけでなく、ビームエリア＃Ｒ、ビームエリア＃Ｑなど、１つ以上のエリアで発生する場合でも、デジタルチャネライザ２３が、ビームエリア＃Ｓ，♯Ｒに帯域信号を追加で割当てる場合と同様の動作を行う。これにより、アナログチャネライザだけでは不足する帯域を中継することができる。
また、実施の形態４の場合も、実施の形態１と同様、通信トラフィックが大幅に少なくなる深夜などにおいて、一旦デジタルチャネライザが全てのビームエリア間の信号中継を行い、その間にアナログチャネライザの通過帯域幅を変更する。この変更で、チャネライザで中継する各通信を中断させることなく、アナログチャネライザの帯域可変を実現することも可能である。

なお、実施の形態４では、５対５の計２５本の信号中継を行うメッシュ型ネットワークを例に説明したが、これらの数は２以上の整数であれば幾つでもよく、各ビームエリア数に応じた中継装置９３の構成とすることで、Ｎ対Ｍ（但しＮ≧２，Ｍ≧２）の信号中継を行うマルチビーム衛星通信システム９５に対応することができる。

また実施の形態４では、５対５の計２５本の信号中継の内、アナログチャネライザが中継する信号を３対３の計９本として説明したが、これらの数もこれに限るものではなく、中継装置９３の構成を変更することで、Ｎ対Ｍの信号中継の内、アナログチャネライザがＮ’対Ｍ’（但しＮ≧Ｎ’≧２，Ｍ≧Ｍ’≧２）の信号中継を実現するような、マルチビーム衛星通信システム９５に対応することもできる。

また図２０では、加算器４０１〜４０３の出力を、それぞれＰＡで高出力増幅する構成としているが、実施の形態１と同様、高出力増幅器の数は２倍になるが、加算器４０１〜４０３の入力段で各信号を高出力増幅してから、加算する構成に変更しても良い。この場合、各ビームエリア＃Ｑ，♯Ｒ，♯Ｓに送信可能な最大電力を上げることが出来る。
更に、実施の形態１と同様、図２０の各高出力増幅器（ＰＡ）の内、デジタルチャネライザからの帯域信号を増幅する各ＰＡを、アナログチャネライザからの帯域信号を増幅する各ＰＡと比較して、その飽和出力電力を低くすることで、中継装置９３の小型・軽量化や低消費電力化を図った構成としても良い。

なお、実施の形態４でも、実施の形態３と同様、特定のビームエリアからの帯域拡大要求が発生しない定常時においても、アナログチャネライザだけでなくデジタルチャネライザを併用することで、様々な効果を得ることが出来る。

例えば、実施の形態３と同様、ある通信キャリアのアップリンク受信電力密度が、他の隣接するキャリアの受信電力密度と比較して低い場合、アナログチャネライザではなく、デジタルチャネライザで中継し、対象とする通信キャリアを含むサブバンドだけを増幅することで、衛星の最終段の増幅器において加わる相互変調ひずみ干渉の影響を軽減し、回線成立性を高めるようにしても良い。

あるいは、不要な干渉波がアップリンクの信号帯域内に複数存在する場合、実施の形態３と同様、アナログチャネライザではなく、デジタルチャネライザで中継し、デジタルチャネライザが、干渉波が混在するサブバンドのみ減衰させる制御により、不要な信号の中継を阻止し、中継時の無駄な消費電力を抑制するようにしても良い。

更に、例えば放送など、あるビームエリア（例えば＃Ｒ）から送信される１つの信号を、実施の形態４の中継装置９３を介して、同時に複数のビームエリア（例えば♯Ｐ〜♯Ｔ）に中継する場合、その信号帯域幅が、デジタルチャネライザでも十分中継できる程度の幅であれば、デジタルチャネライザを用いて中継するような制御を行ってもよい。
同時に配信するビームエリア数をＵ個とすると、アナログチャネライザを用いて、このような同報通信を中継する場合、アップリンクで受信した信号を、Ｕ個に分配する際に、信号レベルが１／Ｕ倍に減少する分配損が発生する。そのためＵの数が多くなると、アナログチャネライザは、分配損の影響を受けないよう、適宜増幅器の数を増やす設計とする等、アナログ回路の規模が増加し、アナログ回路設計が複雑化する。

一方、デジタルチャネライザでこのような同報通信を中継する場合、サブバンド単位にデジタル分波された１つの信号を、スイッチマトリックスがＵ個にコピーして、各ビームエリアに向けて配信する処理となるため、このような分配損は発生しない。

よって、このような同報通信をデジタルチャネライザが中継するように、管制局０９が制御することで、中継装置９３のアナログ回路規模増加や、アナログ回路設計の複雑化を抑制することが出来る。より具体的には以下のようである。管制側制御部４７１は、デジタルチャネライザを用いて同報通信の中継を行うべきことを指示する同報通信制御信号９４１Ｅを生成し、管制側通信部４７２を介して中継装置９３に送信する。チャネライザ制御部０６０は、同報通信制御信号９４１Ｅに従って、デジタルチャネライザを制御する。

実施の形態５．
なお、前記各実施の形態は、アナログチャネライザとデジタルチャネライザの組合せで説明したが、アナログチャネライザに帯域可変機能が無くても良い。これは、即ち帯域可変機能がないアナログ回路で構成されるベントパイプに相当するが、ベントパイプとデジタルチャネライザの組合せでも良い。

この場合、通信トラフィックが平均的に多く流れる各ビームエリアに対する通信は、アナログ回路で構成されるベントパイプが中継し、それ以外の通信トラフィックが平均的に少なく流れる各ビームエリアに対する通信や、特定ビームエリアへの一時的なトラフィック増加分の通信は、デジタルチャネライザが中継する。

実施の形態５の中継装置９３は、その他の各実施の形態で示した中継装置９３のアナログ帯域可変部（図１３の０５４）がアナログ帯域制限部に、各アナログ帯域可変フィルタ“Ｖ−ＢＰＦ”（図１３の０５４ａ〜０５４ｃ）が、単なるバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）に置き換わるだけである。本構成により、実施の形態５の中継装置９３は、打上げ後、アナログ回路による帯域変更が出来なくなる。例えば、特定のビームエリア向けの通信トラフィックの平均値が、月単位、あるいは年単位で徐々に増加し、通信トラフィックが平均的に高くなる場合は、実施の形態１で示したように、アナログチャネライザによる帯域拡大変更が出来ず、常にデジタルチャネライザが不足した帯域分を補うような信号中継が行われるようになる。

一方で、実施の形態５の中継装置９３は、アナログ帯域可変機能が不要となるため、他の実施の形態で示した中継装置９３よりも、回路の小型・軽量化を実現する効果が得られる。

以上、本発明の実施の形態１から５について説明したが、これらの実施の形態のうち、２つ以上を組み合わせて実施しても構わない。あるいは、これらの実施の形態のうち、１つを部分的に実施しても構わない。あるいは、これらの実施の形態のうち、２つ以上を部分的に組み合わせて実施しても構わない。なお、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。

実施の形態６．
実施の形態１から実施の形態３は、スター型と称される方式を説明した。スター型とは、ゲートウエイ局と、複数のビームエリアに存在するユーザー端末装置との衛星通信ネットワークに関する。また、実施の形態４は、メッシュ型と称される方式を説明した。メッシュ型とは、複数のビームエリア間の衛星通信ネットワークに関する方式である。

実施の形態６は、スター型とメッシュ型との両方が混在する衛星通信ネットワークに関する。以下に実施の形態６を説明する。

図２７は、ＧＷ局を使用するスター型を示す。図２７では簡単のため２つのビームエリア＃Ａ、＃Ｂの場合を示した。後述のように複数のビームエリアの各ビームエリアに存在するユーザー間の通信をスター型で行う場合、無線信号は、ユーザー＃Ａ→衛星→ＧＷ局→インターネット網と、伝搬される。この場合、無線信号は、図２７のように、ユーザー＃Ａ→衛星（Ｓ１１）、衛星→ＧＷ局（Ｓ１２）と伝搬される。なお図２７に示す場合では、ＧＷ局、及び第４の通信装置１１４はビームエリア＃Ｂに存在する。

図２８は、メッシュ型を示す。図２８は、簡単のため２つのビームエリア＃Ａ、＃Ｂの場合を示した。メッシュ型で各ビームエリアに存在するユーザー間の通信を行う場合は、ＧＷ局を介さず、無線信号は、ユーザー＃Ａ→衛星→ユーザー＃Ｂと、地上と衛星との間を２回伝搬されるだけである。
図２７を参照した場合、仮に２つのビームエリア間の通信をゲートウエイ局を介して行うと、以下のように伝搬されるため、ビーム間の通信はメッシュ型が望ましい。
つまり通信データは、ユーザー＃Ａ（第３の通信装置１１３）→衛星→ＧＷ局→インターネット網→第４の通信装置１１４→インターネット網→ＧＷ局→衛星→ユーザー＃Ａ（第３の通信装置１１３）と、伝搬される。図２７では、ＧＷ局からインターネット網を介する第４の通信装置１１４への経路はステップＳ１３であり、第４の通信装置１１４からインターネット網を介するＧＷ局への経路はステップＳ１４である。また、ＧＷ局から衛星への経路はステップＳ１５であり、衛星からユーザー＃Ａ（第３の通信装置１１３）への経路はステップＳ１６である。
よって、インターネット網にアクセスして動画を閲覧し、あるいはアップロードするような通信サービスは、ゲートウエイ（ＧＷ）局を介したスター型の通信網で行われ、ビーム間の通信サービスは、低遅延またはリアルタイム性も実現される、メッシュ型の通信網で行われることが望ましい。低遅延またはリアルタイム性が要求される通信サービスは、ユーザー間におけるテレビ会議または音声通信、あるいはユーザーと無人機との通信等である。

実施の形態６で説明する、スター型とメッシュ型との両方が混在する衛星通信ネットワークは、ビーム間の通信サービスと、ゲートウエイ局を介した通信サービスとを、１つの衛星通信システムで実現する場合に有効である。

ここで、背景技術において説明した通り、デジタルチャネライザは、周波数利用効率向上または動的な帯域割当て、相互変調歪みの影響緩和、不要な信号の中継阻止の利点を有する。
デジタルチャネライザは、これらの利点に加え、更に、メッシュ型の多ビーム間の中継を容易に実現する利点も有する。

例えば、実施の形態４で示した５対５の計２５本の信号中継は、アナログチャネライザを用いても実現できる範囲である。しかし、アナログチャネライザを用いて１００ビーム級のメッシュ型の信号中継、つまり、１００対１００の計１００００本の信号中継を実現することは、重量、容積、配線数の面で膨大な規模となるため、厳しい。
一方、デジタルチャネライザでは、メモリの読み書き等、デジタル回路内部で、上述の１００対１００の接続が実施されればよい。よって、デジタルチャネライザは、１００ビーム級のメッシュ型に対して、各ビーム間接続の実現性を有する。

そこで、実施の形態６では、ビーム間接続に関するデジタルチャネライザの利点に着目し、
（ａ）メッシュ型の接続はデジタルチャネライザが担当し、
（ｂ）スター型の接続はアナログチャネライザが担当する。
このような担当配分により、実施の形態１から実施の形態５で述べた効果に加え、
実施の形態６は、多ビーム、例えば１００ビーム級のメッシュ接続にも対応できる効果が得られる。具体的には、地上の管制局が、ゲートウエイ局とビームエリアとの通信要求が発生した場合、アナログチャネライザが担当するスター型の接続にこの通信要求を割当て、２つのビーム間の通信要求が発生した場合、デジタルチャネライザが担当するメッシュ型の接続にこの通信要求を割当てる。

図２１は、実施の形態６における接続を示す。図２７に、フォワードリンク及びリターンリンクと、通信における上り及び下りを示す。フォワードリンクは、ＧＷ局から各ビームへ向かう通信である。リターンリンクは、各ビームからＧＷ局へ向かう通信である。また、上りは地上から衛星に向かう方向であり、下りは衛星から地上に向かう方向である。図２１において、実線の矢印が、アナログチャネライザが担当するスター型ネットワークを示し、点線の矢印が、デジタルチャネライザが担当するメッシュ型ネットワークを示す。図２１のシステムが実施の形態４のシステムと異なる点は、メッシュ型ネットワークとは別に、明確にスター型のネットワークが独立して存在する点である。図２１におけるスター型ネットワークでは、ゲートウエイ（ＧＷ）局がビームエリア＃Ｒに存在し、ＧＷ局と、各ビームエリア（♯｛Ｒ，Ｑ，Ｐ，Ｓ，Ｔ｝）内に存在する複数の衛星通信端末装置（以下、衛星通信端末）が、このスター型ネットワークを用いて、双方向に通信を行う。複数の衛星通信端末はＶＳＡＴ（Ｖｅｒｙ Ｓｍａｌｌ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）局等である。

一方、ビームエリア＃｛Ｒ，Ｑ，Ｐ，Ｓ，Ｔ｝内に存在する、衛星通信端末装置の間の通信は、メッシュ型ネットワークを用いて行われる。図２１ではスペースの都合上、ビーム数を５つ（Ｒ，Ｑ，Ｐ，Ｓ，Ｔ）としているため、メッシュ側の接続は５ビーム対５ビーム（５対５接続）となるが、例えば１００ビーム級のシステムでは、メッシュ側の接続は、１００ビーム対１００ビーム（１００対１００接続）となる。

図２２、図２３に、実施の形態６の周波数プランの例を示す。中継装置９３−６への周波数プランの設定及び変更は、管制局０９の制御で実施する。具体的には、例えば図５に示したように、管制局０９から周波数プランの設定あるいは変更を指示する、アナログ中継部制御信号９４１Ａ及びデジタル中継部制御信号９４１Ｄを送信する。チャネライザ制御部は、これらの信号に従って、アナログチャネライザ及びデジタルチャネライザを制御することで、周波数プランの設定、変更が実行される。

図２２は上りの周波数プランを示し、図２３は下りの周波数プランを示す。各図中の四角は、接続毎の割当て周波数帯域を示しており、四角内の２文字のアルファベッツは、接続元と接続先を１文字で示したものである。
Ｇは、ゲートウエイ（ＧＷ）局、
Ｒは、ビームエリア＃Ｒ内の各衛星通信端末、
Ｑは、ビームエリア＃Ｑ内の各衛星通信端末、
Ｐは、ビームエリア＃Ｐ内の各衛星通信端末、
Ｓは、ビームエリア＃Ｓ内の各衛星通信端末、
Ｔは、ビームエリア＃Ｔ内の各衛星通信端末
を示す。
例えば、
図２２の８０１（ＲＧ）は、ビームエリア＃Ｒ内の各衛星通信端末からゲートウエイ（ＧＷ）局への通信に割当てた周波数帯域を示している。図２２の８０２（ＰＲ）は、ビームエリア＃Ｐ内の各衛星通信端末からビームエリア＃Ｒ内の各衛星通信端末への通信に割当てた周波数帯域を示している。図２２及び図２３から明らかなように、周波数プランは、アナログチャネライザが処理する周波数帯域と、デジタルチャネライザが処理する周波数帯域が、左右に分けられている。

アナログチャネライザが処理する図の左側の各周波数帯域は、ＧＷ局と各ビームエリアに存在する衛星通信端末間との通信に割当てられる。図中に示す通り、フォワード側とリターン側の２種類が存在する。フォワード側及びリターン側とは、図２７で説明したフォワードリンク及びリターンリンクである。

図２２、図２３に示す通り、Ｇ（ＧＷ局）からの通信、あるいはＧ（ＧＷ局）への通信に割当てた周波数帯域（四角）の合計は１０個であり、図２１に示す実線の本数、即ちアナログチャネライザが中継する接続本数の１０本と対応する。なお図２１では、実線１０１から実線１０５がリターンリンクを示し、実線１０６〜実線１１０がフォワードリンクを示す。また、それ以外の衛星端末間の通信に割当てた周波数帯域（四角）の合計は２５個であり、図２１の接続本数を示す点線の本数、即ちデジタルチャネライザが中継する接続本数と対応する。

図２２、図２３は、５ビーム間通信を例にしている。しかし、Ｎが６以上の場合のＮビーム間の通信で接続される本数は、アナログチャネライザが中継するスター型ネットワークで２Ｎ本、デジタルチャネライザが中継するメッシュ型ネットワークでＮ×Ｎ本である。

（１）次に、災害等によりビームエリア＃Ｓの要求トラフィック増加に対応した場合の周波数プランを図２４、図２５に示す。
図２４は、上りの周波数プランを示し、図２５は下りの周波数プランを示す。図２４、図２５に示すように、デジタルチャネライザは、必ずしも全てのビームエリア間の接続（接続数２５本）を維持する必要は無く、優先度や緊急度が高いビームエリアへの帯域幅増加を目的に、接続本数を削減しても良い。図２４、図２５において、デジタルチャネライザはビームエリア＃Ｓとの接続を優先し、それ以外のエリアとの接続を排除することで、ビームエリア＃Ｓの通信トラフィック増加を図ることができる。
（２）また、ビームエリア＃Ｓの要求トラフィック増加に対応した場合、アナログチャネライザは図２４、図２５に示すように、ビームエリア＃Ｓの帯域幅を広げ、それ以外のビームエリアの帯域幅は狭める制御を行うことで、ビームエリア＃ＳとＧＷ局間の通信トラフィックを増加させることが出来る。
（３）上記の（１）及び（２）の制御は、上記のように、アナログ中継部制御信号９４１Ａ及びデジタル中継部制御信号９４１Ｄに基づいて実行される。

図２６は、実施の形態６の、スター型ネットワークとメッシュ型ネットワークとが混在するシステム対応する中継装置９３−６の構成を示す。また図２６は、実施の形態６の動作を実現するデジタルチャネライザ及びアナログチャネライザの構成を示す。一点鎖線で囲む範囲１２１は、図２０の実施の形態４の中継装置と同じ構成である。
中継装置９３−６は、大きくは、デジタルチャネライザ２３、フォワード側のアナログチャネライザ２４、及びリターン側のアナログチャネライザ２５の３つで構成される。なお、各チャネライザの内部構成や動作原理は、基本的に実施の形態４と変わらないため説明は省略する。

図２８に示すように、デジタル中継部９３３は、いずれかのビームエリアに存在する第１の通信装置１１１と、いずれかのビームエリアに存在する第２の通信装置１１２との間の通信を直接中継する。図２８は、第１の通信装置１１１がビームエリア＃Ａに存在し、第２の通信装置１１２がビームエリア＃Ｂに存在する場合である。また、図２７に示すように、アナログチャネライザであるアナログ中継部９３２は、地上局であるＧＷ局０２と、いずれかのビームエリアに存在する第３の通信装置１１３との間の通信を中継する。図２７は、第３の通信装置１１３がビームエリア＃Ａに存在し、ＧＷ局０２がビームエリア＃Ｂに存在する場合である。

次に、各チャネライザの動作について説明する。デジタルチャネライザ２３は、チャネライザ制御部０６０によって制御される。上記のように、デジタルチャネライザ２３及びチャネライザ制御部０６０は、図２０と同じである。デジタルチャネライザ２３は、５つのビームエリア｛Ｒ，Ｑ，Ｐ，Ｓ，Ｔ｝からの各上り信号の内、メッシュ型ネットワークに割当てられた各信号帯域をデジタル分波、スイッチング及び合波し、チャネライザ制御部０６０の指令に基づいたスイッチ制御によって、５つのビームエリア｛Ｒ，Ｑ，Ｐ，Ｓ，Ｔ｝への各下り信号帯域に各信号帯域を中継する。

フォワード側のアナログチャネライザ２４は、チャネライザ制御部０６０によって制御される。アナログチャネライザ２４は、ビームエリア＃Ｒからの上り信号の内、スター型ネットワークのフォワード回線に割当てられた各ビームエリアへの信号帯域を抽出し、アナログ分波して出力する。アナログ分波された各信号は、デジタルチャネライザ２３から出力される信号と、加算器｛４１１，４１２，４１３，４１４，４１５｝にて加算される。また、これら加算された信号は、高出力増幅器（ＰＡ）で増幅され、送信される。

リターン側のアナログチャネライザ２５は、チャネライザ制御部０６０によって制御される。アナログチャネライザ２５は、各ビームエリア＃｛Ｒ，Ｑ，Ｐ，Ｓ，Ｔ｝からの上り信号の内、スター型ネットワークのリターン回線側に割当てられた各ビームエリアへの信号帯域を抽出後、指定された中心周波数にて出力する。後段の加算器２６は、アナログチャネライザ２５から出力された各信号を加算して出力する。アナログ合波されたＧＷ局向けの各リターン信号は、デジタルチャネライザから出力されるビームエリア＃Ｒとの信号と、加算器２７にて加算され、ビームエリア＃Ｒに送信される。

なお、図２６では、加算器｛４１１，４１２，４１３，４１４，４１５｝の出力が入力される５つの高出力増幅器（ＰＡ）が、各信号の加算結果を増幅する構成として示している。しかし、各々の信号を増幅させてから加算して出力しても良い。この場合、ＰＡの数は増えるが、中継装置の高出力化を実現することが出来る。

更に、実施の形態６では、ＧＷ局と複数のビーム間の通信を、スター型ネットワークとして説明したが、必ずしもＧＷ局である必要は無い。つまり、１対Ｎのスター型ネットワークであり、その総トラフィック量が、メッシュ型ネットワークの総トラフィック量と比較して大きくなるケースであれば、どのような通信システムでも良い。

また、ＧＷ局が１局だけでなく、２局以上ある衛星通信システムでは、それぞれのＧＷ局（Ａ局，Ｂ局）と、各ビームに存在する衛星通信端末とが通信することになる。このため、１対Ｎのスター型ネットワークが２方式必要となる。このように複数のＧＷ局が存在する場合、実施の形態６の中継装置９３−６は、アナログチャネライザの数を増やした構成とすれば良い。例えば、ＧＷ局が２局（Ａ局，Ｂ局）存在する場合、図２６に示す構成に対して、Ａ局と各衛星通信端末間の通信用には、フォワードの側アナログチャネライザ２４と、リターン側のアナログチャネライザ２５を用い、Ｂ局と各衛星通信端末間の通信用には、新たにフォワード側のアナログチャネライザを一式と、リターン側のアナログチャネライザを一式加えれば良い。この場合、アナログチャネライザの回路規模は２倍に増加するが、ＧＷ局２局に対応した中継装置を実現することが出来る。

実施の形態６のスター型は、ＧＷ局０２と、複数のビームエリアに存在するユーザー端末装置との衛星通信ネットワークに関する。ここでＧＷ局０２とは、実質はＧＷ局０２の備えるゲートウエイ装置０２０（以下、ＧＷ装置０２０）である。以下に、ＧＷ装置０２０の構成を説明する。
図２９は、ＧＷ局０２の有するゲートウエイ装置０２０の機能ブロック図を示す。図２９は図３の管制装置９４の構成と類似である。ゲートウエイ装置０２０は、ハードウエアとして、プロセッサ０２１、ゲートウエイ側通信装置０２２及び記憶装置０２３を備えている。プロセッサ０２１は、プログラムを実行することでゲートウエイ側制御部０２１Ａの機能を実現する。ゲートウエイ側制御部０２１Ａは、ゲートウエイ側通信装置０２２を制御することでＧＷ装置０２０の機能を実現する。プロセッサ０２１は、記憶装置０２３に格納されているプログラムを読み出して実行することで、ゲートウエイ側制御部０２１Ａを実現する。なお、ゲートウエイ側通信装置０２２は、アンテナ０２４に接続されている。

＊＊＊実施の形態６の効果＊＊＊
（１）実施の形態６のマルチビーム衛星通信システムは、スター型ネットワークで行われるＧＷ局と各衛星通信端末との通信量が、メッシュ型ネットワークで行われる各衛星通信端末間との通信量よりも相対的に多い場合、即ち割当てられる周波数帯域幅が広い場合に、特に有効である。
実施の形態６のマルチビーム衛星通信システムでは、アナログチャネライザが、ＧＷ局と各衛星通信端末との広帯域な通信を中継するように制御することで、アナログチャネライザのデメリットである広いガードバンドを必要とする課題を回避しながら、アナログチャネライザのメリットである低消費電力化を実現できる。
（２）また、実施の形態６のマルチビーム衛星通信システムでは、デジタルチャネライザが、衛星通信端末間の各狭帯域信号の通信を中継するように制御する。この制御によって、デジタルチャネライザのデメリットである広帯域化に伴う消費電力の増加の課題を回避しながら、デジタルチャネライザのメリットである、狭いガードバンドによる周波数利用効率向上や、上述の多ビーム間の接続を実現できる。特に１００ビーム級のメッシュ接続を上記スター型のネットワークと混在させる必要が有る場合に有効となる。
（３）上記（１）及び（２）のように、実施の形態６の中継装置によれば、アナログチャネライザとデジタルチャネライザとを、両方のメリットが活かされるように適切に使い分けることにより、数十ビーム級から１００ビーム級のメッシュ接続と、ＧＷ局とのスター接続がと混在する、大規模な衛星通信システムにおいて、高い周波数利用効率と低消費電力化とを実現できる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、これらの実施の形態のうち、２つ以上を組み合わせて実施しても構わない。あるいは、これらの実施の形態のうち、１つを部分的に実施しても構わない。あるいは、これらの実施の形態のうち、２つ以上を部分的に組み合わせて実施しても構わない。なお、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。

０１ 地上網、１０ コマンド／テレメトリ用アンテナ、０２ ＧＷ局、０３ フィーダリンク（上り）、０４ フィーダリンク用受信アンテナ、０５ 中継衛星、０２０ ＧＷ装置、０２１ プロセッサ、０２２ ゲートウエイ側通信部、０２３ 記憶装置、０２４ アンテナ、０２４Ａ ゲートウエイ側制御部、５Ａ，２４，２５ アナログチャネライザ、５Ｄ，２３ デジタルチャネライザ、０５１ アナログバンドバスフィルタ、０５２ 低雑音増幅器、０５３ 周波数可変ダウンコンバータ群、０５４ アナログ帯域可変部、０５５ デジタル帯域可変部、０５６ 周波数可変アップコンバータ、０５７ パワーアンプ、０５８ 加算器、０５９ コマンドテレメトリ用トランスポンダ、６０ チャネライザ制御部、０６ ユーザーリンク用送信アンテナ、０７ ユーザーリンク（上り）、０８ ビームエリア、０９ 管制局、９１ 人工衛星、９２ 通信装置、９３，９３−６ 中継装置、１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６ 実線、１２１ 範囲、９３１ 中継側受信部、９３２ アナログ中継部、９３２Ａ アナログ回路、９３３ デジタル中継部、９３３Ａ デジタル回路、９３４ 中継側送信部、９３５ 中継側制御部、９４ 管制装置、９４１ 管制側制御部、９４１Ａ アナログ中継部制御信号、９４１Ｄ デジタル中継部制御信号、９４１Ｃ 変更制御信号、９４２ 管制側通信部、９５ マルチビーム衛星通信システム。

Claims (12)

1. 人工衛星に搭載され複数のビームエリアの各ビームエリアに存在する通信装置の通信を中継する中継装置と、前記中継装置を制御する管制装置とを備えるマルチビーム衛星通信システムにおいて、
   前記中継装置は、
   中継すべき中継信号を受信する中継側受信部と、
   前記中継信号の周波数帯域幅を制御するアナログ回路を有し、周波数帯域幅の制御された前記中継信号を出力するアナログ中継部と、
   前記中継信号の周波数帯域幅を制御するデジタル回路を有し、周波数帯域幅の制御された前記中継信号を出力するデジタル中継部と、
   出力された前記中継信号を送信する中継側送信部と、
   前記アナログ中継部が中継すべき前記中継信号の周波数帯域を指示するアナログ中継部制御信号と、前記デジタル
   中継部が中継すべき前記中継信号の周波数帯域を指示するデジタル中継部制御信号とに従って、前記中継信号を前記アナログ中継部と前記デジタル中継部とに出力させる中継側制御部と
   を備え、
   前記管制装置は、
   管制側通信部と
   前記アナログ中継部制御信号と前記デジタル中継部制御信号とを生成し、前記管制側通信部を介して前記中継装置に送信する管制側制御部と
   を備えるマルチビーム衛星通信システム。
2. 前記管制側制御部は、
   いずれかのビームエリアの通信可能帯域を増加させる場合、前記デジタル中継部が中継すべき新たな周波数帯域を指示する信号を前記デジタル中継部制御信号として生成する請求項１に記載のマルチビーム衛星通信システム。
3. 前記アナログ中継部は、
   制御により通過帯域幅が変更するバンドパスフィルタを有し、
   前記管制側制御部は、
   前記通過帯域幅の変更を指示する変更制御信号を生成して前記管制側通信部を介して前記中継装置に送信する請求項１または請求項２に記載のマルチビーム衛星通信システム。
4. 前記管制側制御部は、
   前記アナログ中継部を介して前記中継信号が中継されているビームエリアが存在する場合に、前記デジタル中継部が中継すべき新たな周波数帯域を指示する信号を前記デジタル中継部制御信号として生成することにより前記ビームエリアの通信可能帯域を増加させると共に、通信可能帯域の増加した前記ビームエリアにおける前記アナログ中継部を介する前記中継信号がなくなった場合に、前記変更制御信号を生成し、前記変更制御信号を前記管制側通信部を介して前記中継装置に送信する請求項３に記載のマルチビーム衛星通信システム。
5. 前記管制側制御部は、
   前記中継装置の受信する前記中継信号の受信電力密度が低い場合、前記中継信号を前記デジタル中継部を介して中継するべき信号を前記デジタル中継部制御信号として生成し、
   前記デジタル中継部は、
   前記デジタル中継部制御信号に対応して、前記デジタル中継部制御信号によって指示されている前記中継信号の電力を増幅する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のマルチビーム衛星通信システム。
6. 前記管制側制御部は、
   前記中継装置の受信する前記中継信号の周波数帯域幅に干渉波が混在する場合、前記中継信号を前記デジタル中継部を介して中継するべき信号を前記デジタル中継部制御信号として生成し、
   前記デジタル中継部は、
   前記デジタル中継部制御信号に対応して、前記デジタル中継部制御信号によって指示されている前記中継信号において前記干渉波が混在するサブバンドを減衰させる請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のマルチビーム衛星通信システム。
7. 前記管制側制御部は、
   前記デジタル中継部を用いて同報通信の中継を行うべきことを指示する同報通信指示信号を生成して前記管制側通信部を介して前記中継装置に送信するする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のマルチビーム衛星通信システム。
8. 前記デジタル中継部を介して前記中継信号が中継されるビームエリアの予め定められた測定期間の通信トラフィックは、
   前記アナログ中継部を介して前記中継信号が中継されるビームエリアにおける前記測定期間と同一の測定期間における通信トラフィックよりも少ない請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のマルチビーム衛星通信システム。
9. 人工衛星に搭載されて、複数のビームエリアの各ビームエリアに存在する通信装置の通信を中継する中継装置であって、
   中継すべき中継信号を受信する中継側受信部と、
   前記中継信号の周波数帯域幅を制御するアナログ回路を有し、周波数帯域幅の制御された前記中継信号を出力するアナログ中継部と、
   前記中継信号の周波数帯域幅を制御するデジタル回路を有し、周波数帯域幅の制御された前記中継信号を出力するデジタル中継部と、
   出力された前記中継信号を送信する中継側送信部と、
   前記アナログ中継部が中継すべき前記中継信号の周波数帯域を指示するアナログ中継部制御信号と、前記デジタル中継部が中継すべき前記中継信号の周波数帯域を指示するデジタル中継部制御信号とに従って、前記中継信号を前記アナログ中継部と前記デジタル中継部とに出力させる中継側制御部と
   を備える中継装置。
10. 中継すべき中継信号を受信する中継側受信部と、
    前記中継信号の周波数帯域幅を制御するアナログ回路を有し、周波数帯域幅の制御された前記中継信号を出力するアナログ中継部と、
    前記中継信号の周波数帯域幅を制御するデジタル回路を有し、周波数帯域幅の制御された前記中継信号を出力するデジタル中継部と、
    出力された前記中継信号を送信する中継側送信部と、
    前記アナログ中継部が中継すべき前記中継信号の周波数帯域を指示するアナログ中継部制御信号と、前記デジタル中継部が中継すべき前記中継信号の周波数帯域を指示するデジタル中継部制御信号とに従って、前記中継信号を前記アナログ中継部と前記デジタル中継部とに出力させる中継側制御部と
    を備える中継装置に対して、
    前記アナログ中継部制御信号と前記デジタル中継部制御信号とを生成する管制側制御部と、
    前記管制側制御部の生成した前記アナログ中継部制御信号と前記デジタル中継部制御信号とを、前記中継装置に送信する管制側通信部と
    を備える管制装置。
11. 前記デジタル中継部は、
    いずれかのビームエリアに存在する第１の通信装置と、いずれかのビームエリアに存在する第２の通信装置との間の通信を直接中継し、
    前記アナログ中継部は、
    地上局と、いずれかのビームエリアに存在する第３の通信装置との間の通信を中継する、
    請求項９に記載の中継装置。
12. 前記デジタル中継部は、
    いずれかのビームエリアに存在する第１の通信装置と、いずれかのビームエリアに存在する第２の通信装置との間の通信を直接中継し、
    前記アナログ中継部は、
    地上局と、いずれかのビームエリアに存在する第３の通信装置との間の通信を中継する、
    請求項１に記載のマルチビーム衛星通信システム。

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