JPWO2020157881A1 - 中継装置及び中継方法 - Google Patents

Abstract

中継装置（２０）は、マルチビーム中継衛星（１０）に搭載される。中継装置（２０）は、受信部（３２）、選択部（１４３）及び送信部（３４）を備える。受信部（３２）は、ビームに存在するそれぞれの端末装置が送信する信号であるリターンリンクのアップリンク信号を受信する。選択部（１４３）は、それぞれのアップリンク信号のうち、ゲートウェイに送信するダウンリンク信号を、それぞれのアップリンク信号の信号電力強度に基づいて選択する。送信部（３４）は、選択されたアップリンク信号を、リターンリンクのダウンリンク信号としてゲートウェイに送信する。

Description

本発明は、マルチビーム中継衛星に搭載される中継装置に関する。

衛星通信において周波数の利用効率を改善して通信容量の増大を実現するため、デジタルチャネライザを搭載するマルチビーム中継衛星が提案されている（例えば特許文献１）。
マルチビーム中継衛星は、ＨＴＳ（Ｈｉｇｈ Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ）とも呼ばれ、複数のアップリンクビームから複数のダウンリンクビームにデータを中継する。

デジタルチャネライザを搭載するマルチビーム中継衛星は、次のような機能を有する。マルチビーム中継衛星は、入力ビームを複数のサブチャネルに分割する。そして、マルチビーム中継衛星は、各サブチャネルを各出力ビームにマッピングすることによって、１つ以上のサブチャネルを合成して出力する。例えば、マルチビーム中継衛星は、フィーダリンクであるゲートウェイからのビームを複数帯域に分割し、分割された各ビームをアクセスリンクへ伝送する。

上記のようなマルチビーム中継衛星が使用される衛星通信システムをマルチビーム中継衛星システムという。マルチビーム中継衛星システムでは、出力ビーム間の干渉を回避するため、周波数繰り返し（例えば３周波繰り返し）が適用される。

上記のようなマルチビーム中継衛星システムでは、サービスカバレッジを覆うように複数のビームを割り当てるため、ユーザ数が少ないカバレッジエリアの地域では、割り当てられた周波数の利用率が低下してしまう。

特開２０１８−４２１８７号公報

本発明は、ユーザ数が少ないビームがあっても周波数利用率が低下しないよう、各ビームからのリターンリンクのアップリンク信号を選択し、ダウンリンクＧＷ周波数帯域の任意周波数帯域を複数のユーザ端末信号で共有する通信方式を提供することを目的とする。

この発明のマルチビーム中継衛星に搭載される中継装置は、
ビームに存在するそれぞれの端末装置が送信する信号であるリターンリンクのアップリンク信号を受信する受信部と、
それぞれの前記アップリンク信号のうち、地上局装置に送信する前記アップリンク信号を、それぞれの前記アップリンク信号の信号電力強度に基づいて選択する選択部と、
選択された前記アップリンク信号を、前記地上局装置にダウンリンクにて送信する送信部と、
を備える。

本発明によれば、ダウンリンクＧＷ周波数帯域の任意周波数帯域を複数のユーザ端末信号で共有する方式を提供できる。

実施の形態１の図で、マルチビーム中継衛星１０に搭載される中継装置２０を示す図。 実施の形態１の図で、選択部１４３、サブチャネルレベル測定部１２０〜１２８、マルチキャスト部７２０を処理回路４０で実現する例を示す図。 実施の形態１の図で、中継装置２０の比較例を示す図。 実施の形態１の図で、中継装置２０を説明する図。 実施の形態１の図で、中継装置２０の具体的な比較例を示す図。 実施の形態１の図で、中継装置２０の具体的な比較例を示す図。 実施の形態１の図で、中継装置２０の具体的な構成を示す図。 実施の形態１の図で、中継装置２０の具体的な構成を示す図。 実施の形態１の図で、競合サブチャネル選択機能を有する選択部１４３を備えた３入力１出力のチャネライザ３０の構成を示す図。 実施の形態１の図で、入力信号１３０のフォーマットを示す図。 実施の形態１の図で、ゲートウェイ出力サブチャネルの合波例を示す図。 実施の形態１の図で、制御テーブル１４３ａを示す図。 実施の形態１の図で、制御テーブル１４３ａを説明するための図。 実施の形態１の図で、選択部１４３がサブチャネルを選択する競合処理を示すフローチャート。 実施の形態１の図で、選択部１４３がサブチャネルを選択する競合処理を示す別のフローチャート。 実施の形態１の図で、選択部１４３による競合選択タイマ起動処理を示すフローチャート。 実施の形態１の図で、スイッチ部１０３の出力側でサブチャネルレベル測定を行う構成の図。 実施の形態１の図で、時分割多重フレームのスイッチ構成を示す図。 実施の形態１の図で、時分割多重フレームを示す図。 実施の形態１の図で、通信方式のシステム構成を示す図。 実施の形態１の図で、図２０のシステムの通信シーケンスを示す図。 実施の形態１の図で、リンクレイヤフレームフォーマットを示す図。 実施の形態１の図で、ＵＴのデータをデータサーバ７０５に格納するシステムを示す図。 実施の形態１の図で、データサーバ７０５のハードウェア構成を示す図。 実施の形態１の図で、アップリンク送信を示す図。 実施の形態１の図で、チャネライザ３０の構成を示す図。 実施の形態１の図で、衝突検出制御を示すシーケンス。 実施の形態１の図で、衝突検出制御を示すシーケンス。

以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。なお、各図中、同一または相当する部分には、同一符号を付している。実施の形態の説明において、同一または相当する部分については、説明を適宜省略または簡略化する。
実施の形態１の説明では以下の（１）〜（５）のように表記する。
（１）デジタルチャネライザ３０はチャネライザ３０と表記する。
（２）競合サブチャネル選択部１４３は選択部１４３と表記する。
（３）ユーザ端末はＵＴと示す。
（４）ゲートウェイはＧＷと示す。
（５）帯域はＢＷと示す。

実施の形態１．
＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１から図２８を参照して実施の形態１を説明する。実施の形態１はマルチビーム中継衛星１０に搭載される中継装置２０の有するデジタルチャネライザ３０に関する。実施の形態１の特徴は、チャネライザ３０が選択部１４３を有することである。

図１は、マルチビーム中継衛星１０に搭載される中継装置２０を示す。中継装置２０は、受信部３２と、チャネライザ３０と、送信部３４とを備えている。
チャネライザ３０は、選択部１４３、サブチャネルレベル測定部１２０〜１２８、マルチキャスト部７２０を備えている。
選択部１４３は、制御テーブル１４３ａ及び競合選択タイマ１４３ｂを備えている。なお、チャネライザ３０は選択部１４３等の他にも入力帯域をサブチャネルに分割する分波部、サブチャネルを出力スペクトラムに合波する合波部、任意の入力ポートからのサブチャネル情報を任意の出力ポートへスイッチングするスイッチ部等を備えているが、図１では分波部、合波部、スイッチ部を省略している。
受信部３２は、複数の受信部（＃１〜＃３）３１から構成される。受信部３１はアンテナ３３を有する。各受信部３１は、アンテナ３３から受信した後述する入力信号１１０〜１１２を、チャネライザ３０に入力する。各受信部３１は、異なるビームに対応している。受信部３２は、ビームに存在するそれぞれの端末装置が送信する信号であるリターンリンクのアップリンク信号を受信する。入力信号１１０〜１１２は、いずれもアップリンク信号である。選択部１４３は、それぞれのアップリンク信号のうち、地上局装置に送信するアップリンク信号を、それぞれのアップリンク信号の信号電力強度に基づいて選択する。具体的には、選択部１４３は、入力信号１１０〜１１２のうち、地上局装置であるゲートウェイに送信する入力信号を、それぞれの入力信号の信号電力強度に基づいて選択する。
送信部３４は、選択部１４３によって選択されたアップリンク信号を、アンテナ３５から地上局装置であるゲートウェアにダウンリンクにて送信する。

図２は、選択部１４３、サブチャネルレベル測定部１２０〜１２８、マルチキャスト部７２０を処理回路４０で実現する例を示している。

図３は、実施の形態１の中継装置２０の比較例である。
図４は、実施の形態１の中継装置２０を説明する図である。
比較例の図３では、カバレッジエリア＃１、カバレッジエリア＃２、カバレッジエリア＃３に対して、それぞれＧＷ＃１、ＧＷ＃２、ＧＷ＃３が必要である。これに対して、図４では、
図３のカバレッジエリア＃１、カバレッジエリア＃２及びカバレッジエリア＃３の全体に相当するカバレッジエリア＃１に対して、一つのＧＷ＃１で対応可能である。これは、チャネライザ３０の有する選択部１４３の機能による。

図５及び図６は、中継装置２０の具体的な比較例である。図５及び図６は、一つの図を、便宜的にＡ１−Ａ２で分けて２図としている。
図７及び図８は、中継装置２０の具体的な構成を示す。図７及び図８は、一つの図を、便宜的にＢ１−Ｂ２で分けて２図としている。

比較例のチャネライザ０１０は、複数の分波部０３１〜０３９、スイッチ部０２０、複数の合波部を有する。分波部０３１〜０３９の出力は、合波部０５１〜合波部０５３に入力される。実施の形態１のチャネライザ３０は選択部１４３を有する。

図５及び図６のリターンリンク通信では、ＧＷ帯域（０６１）からＧＷ帯域（０６３）に静的に、ユーザビーム帯域（０２１ＢＷ）からユーザビーム帯域（０２９ＢＷ）がマッピングされる。このため、ユーザビーム帯域（０２１ＢＷ）〜ユーザビーム帯域（０２９ＢＷ）が存在するか否かにかかわらず、図の右に示すＧＷ帯域（０６１）からＧＷ帯域（０６３）を必要とする。なお、ここで「ＧＷ帯域」の表記はゲートウェイ帯域を示す。このため、図５及び図６ではＧＷ＃１〜ＧＷ＃３を必要とする。
図５及び図６では、ユーザビーム（００１）からユーザビーム（００９）に、ＵＴ＃１（０１１）〜ＵＴ＃９（０１９）が存在する例を示している。
図５のＧＷ＃１ゲートウェイ帯域（０８１ ＧＷ ＢＷ）では、ユーザビーム（００１）からユーザビーム（００３）のアップリンク信号がマッピングされ、ゲートウェイ帯域（０８１）の任意帯域（０６１）には、ＵＴ＃１（０１１）〜ＵＴ＃３（０１３）のアップリンク信号であるユーザビーム帯域（０２１ＢＷ）〜ユーザビーム帯域（０２３ＢＷ）が、ＧＷ帯域（０６１）にマッピングされる。
図５に示すＧＷ＃２のゲートウェイ帯域（０８２ ＧＷ ＢＷ）では、ユーザビーム（００４）からユーザビーム（００６）のアップリンク信号がマッピングされ、ゲートウェイ（０８２）の任意帯域（０６２）には、ＵＴ＃４（０１４）〜ＵＴ＃６（０１６）のアップリンク信号であるユーザビーム帯域（０２４ＢＷ）〜ユーザビーム帯域（０２６ＢＷ）が帯域０６２にマッピングされる。
図６に示すＧＷ＃３のゲートウェイ帯域（０８３ ＧＷ ＢＷ）では、ユーザビーム（００７）からユーザビーム（００９）のアップリング信号がマッピングされ、ゲートウエイ（０８３）の任意帯域（０６３）には、ＵＴ＃７（０１７）〜ＵＴ＃９（０１９）のアップリンク信号であるユーザ帯域（０２７ＢＷ）〜ユーザ帯域（０２９ＢＷ）が帯域０６３にマッピングされる。

図７及び図８では、中継装置２０は、チャネライザ３０のスイッチ部１０３の出力段に、競合するサブチャネルを選択する機能を有する選択部１４３を備えている。
チャネライザ３０が選択部１４３を備えることで、選択部１４３がユーザ帯域（０２１ＢＷ）〜ユーザ帯域（０２９ＢＷ）のユーザビームのサブチャネルを、選択する。
この選択により、ＧＷ＃１のゲートウェイ帯域（０８１ＧＷ ＢＷ）の帯域（０６１）を共有するリターンリンク通信を実現する。

図９は、競合サブチャネル選択機能を有する選択部１４３を備えた３入力（１１０〜１１２）１出力（１６５）のチャネライザ３０の構成を示す。実施の形態１のチャネライザ３０は、分波部１００〜１０２、スイッチ部１０３、合波部１０４を備えている。分波部１００〜１０２は、サブチャネル分割部１１３〜１１５、サブチャネルレベル測定部１２０〜１２８を備えている。スイッチ部１０３は、ハイブリッド部１４０〜１４２、メモリ１８０〜１９１、セレクタ１４４、選択部１４３を備えている。合波部１０４は、順序入れ替え部１６３、合波生成部１６４を備えている。

入力信号１１０は、サブチャネル分割部１１３でサブチャネルに分割される。サブチャネルレベル測定部１２０〜１２２は、サブチャネルごとの信号電力を測定し、サブチャネル測定結果とサブチャネルシンボル情報とをスイッチ部１０３に入力信号１３０〜１３２として入力する。入力信号１１１及び入力信号１１２も入力信号１１０と同様に処理される。

図１０は、入力信号１３０のフォーマットを示す。入力信号１３０は、時間軸１７０とビット幅１７１で規定されるフレーム構成である。入力信号１３０は、分波部１００とスイッチ部１０３間をシリアルで伝送される。フレーム１７２は、フレームの先頭を示すフレームフラグ１７４、サブチャネルレベル測定結果１７５、サブチャネルシンボル情報１７６で構成される。

分波部＃１（１００）では、入力信号１３０がサブチャネル０１であり、入力信号１３１がサブチャネル０２である。入力信号１３１に連続する入力信号は図示していないが、この入力信号を入力信号１３１ａとすれば、入力信号１３１ａがサブチャネル０３である。分波部＃２（１０１）も同様であり、入力信号１３３がサブチャネル０１であり、入力信号１３４がサブチャネル０２である。入力信号１３４に連続する入力信号は図示していないが、この入力信号を入力信号１３４ａとすれば、入力信号１３４ａがサブチャネル０３である。分波部＃３（１０２）も同様である。分波部＃３（１０２）の説明は省略する。

スイッチ部１０３に入力された入力信号１３０〜１３８は、ハイブリッド部１４０〜１４２で複製され、出力ポートごとに設置されるメモリ１８０〜１９１に伝送される。メモリ１８０〜１９１はセレクタ１４４に接続している。図９のハイブリッド部１４０〜１４２は出力ポートが１つの例を示しているので、ハイブリッド部１４０〜１４２で複製されるデータ経路は省略している。

選択部１４３は、入力信号１４５〜１５６がメモリ１８０〜１９１に格納されると、メモリアクセスライン１９５を通して、サブチャネルごとのフレーム情報を参照し、出力サブチャネルが競合する場合、出力するべきサブチャネルを選択する。

図１１は、ゲートウェイ出力サブチャネルの合波例を示す。帯域（２００ ＧＷ ＢＷ）に、順序入れ替え部１６３が、サブチャネル２０１〜２０３、及びサブチャネル２０５〜２０７をマッピングする。サブチャネル２０１〜２０３は、合波部１０４の合波生成部１６４によって連続帯域に組立てられて、出力チャネル２０４を形成する。サブチャネル２０５〜２０７も同様に合波生成部１６４の機能により連続帯域に組立てられ、出力チャネル２０８を形成する。

図１２は、競合するサブチャネルの選択制御に選択部１４３が使用する制御テーブル１４３ａを示す。選択部１４３は、制御テーブル１４３ａを管理する。制御テーブル１４３ａは、サブチャネル単位に競合する入力信号（任意ビームのサブチャネル）と、競合選択を実施するサブチャネル情報から構成される。

図１３は、制御テーブル１４３ａを説明するための図である。図１３は図９の入力信号１１０、入力信号１１１、入力信号１１２が、分波部１００、分波部１０１、分波部１０２で分波された状態を模式的に示す。図１３の上段は、入力信号１１０が分波部１００で分波された状態を示す。中段は、入力信号１１１が分波部１０１で分波された状態を示す。下段は、入力信号１１２が分波部１０２で分波された状態を示す。分波された信号は、ハイブリッド部１４０、１４１、１４２から出力される。ハイブリッド部１４０からは上から順に、サブチャネル０１の入力信号１４５、サブチャネル０２の入力信号１４６、サブチャネル０３の入力信号１４７、が出力される。ハイブリッド部１４１からは上から順に、サブチャネル０１の入力信号１４９、サブチャネル０２の入力信号１５０、サブチャネル０３の入力信号１５１、が出力される。ハイブリッド部１４２からは上から順に、サブチャネル０１の入力信号１５３、サブチャネル０２の入力信号１５４、サブチャネル０３の入力信号１５５、が出力される。図１３は、これら入力信号との対応を示している。

図１２の制御テーブル１４３ａのサブチャネル０１（２１０）には、入力信号１４５、入力信号１４９、入力信号１５３が記載されている。この意味は、図１３において、縦に並ぶサブチャネル０１は、入力信号１４５、入力信号１４９、入力信号１５３が競合することを意味する。制御テーブル１４３ａのサブチャネル０２（２１４）には、入力信号１４６、入力信号１５０、入力信号１５４が記載されている。この意味は、図１３において、縦に並ぶサブチャネル０２は、入力信号１４６、入力信号１５０、入力信号１５４が競合することを意味する。制御テーブル１４３ａのサブチャネル０３（２１８）には、入力信号１４７、入力信号１５１、入力信号１５５が記載されている。この意味は、図１３において、縦に並ぶサブチャネル０３は、入力信号１４７、入力信号１５１、入力信号１５５が競合することを意味する。また図１２の制御テーブル１４３ａの競合選択実施チャネル２３０、２３２、２３４には、いずれもサブチャネル０２と記載されている。

サブチャネルの競合は、図１３で点線の四角で囲む３つのサブチャネル０２を対象に、選択部１４３により実施される。具体的には、選択部１４３は、３つのサブチャネル０２の信号である入力信号１４６、入力信号１５０、入力信号１５４のうち、信号電力強度がもっとも大きい入力信号を選択する。サブチャネル０２の入力信号が選択された場合、サブチャネル０１及びサブチャネル０３の入力信号は、選択された入力信号の両隣のサブチャネル０１及びサブチャネル０３の入力信号が選択部１４３によって選択される。例で示せば、上段のサブチャネル０２の入力信号１４６が選択された場合、サブチャネル０１及びサブチャネル０３の入力信号として、入力信号１４６の両隣の入力信号１４５、入力信号１４７が選択される。
このように、選択部１４３は、アップリンク信号であるそれぞれの入力信号のうち、信号電力強度が最大の入力信号を選択する。

図１２では以下のようである。
＜１＞サブチャネル０１（２１０）は、入力信号１４５（２１１），入力信号１４９（２１２），入力信号１５３（２１３）が競合する。
サブチャネル０１は、サブチャネル０２（２３１）の競合選択の結果に従い、選択部１４３によって入力信号が選択される設定である。
＜２＞サブチャネル０２（２１４）は、入力信号１４６（２１５）、入力信号１５０（２１６）、入力信号１５４（２１７）競合する。
サブチャネル０２（２１４）では競合選択チャネルとして、サブチャネル０２（２３３）が設定される。
そのため、選択部１４３は、サブチャネル０２に相当する入力信号１４６、サブチャネル０２に相当する入力信号１５０、サブチャネル０２に相当する入力信号１５４のフレーム情報からサブチャネルレベル測定結果を取得し競合制御を実行する。
＜３＞サブチャネル０３（２１８）は、入力信号１４７（２１９），入力信号１５１（２２０），入力信号１５５（２２１）が競合する。
サブチャネル０３（２１８）では、サブチャネル０２（２３５）の競合サブチャネル選択結果に従うことを示している。
＜４＞サブチャネルＮ（２２２）は、入力信号Ｍ（２２３）を入力信号とし、競合選択実施チャネル（２３７）指定は無い。
＜５＞サブチャネルＮ＋１（２２４）は、入力信号Ｍ＋１（２２５）を入力信号とし、競合選択実施チャネル（２３９）の指定は無い。
＜６＞サブチャネルＮ＋２（２２６）は、入力信号Ｍ＋２（２２６）を入力信号とし、競合選択実施チャネル（２４１）の指定は無い。

選択部１４３は、制御テーブル１４３ａに従い、サブチャネル０２である入力信号１４６、サブチャネル０２である入力信号１５０、サブチャネル０２である入力信号１５４の各フレームから、サブチャネル測定結果を取得し、レベルの最も高い入力フレーム（入力信号）を選択する。
例えば、入力信号１５０のフレームから取得したサブチャネル測定結果が一番大きな値の場合、選択部１４３は、入力信号１５０の入力サブチャネルを選択する。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
以下、図１４〜図１６を参照して選択部１４３の動作を説明する。
図１４から図１６は、選択部１４３の動作を説明するフローチャートである。
選択部１４３の動作は、選択方法に相当する。また、選択部１４３の動作は、選択プログラムの処理に相当する。なお選択プログラムは処理回路４０に格納されており、処理回路４０がこのプログラムを実行すること選択部１４３を実現できる。
また中継装置の動作は中継方法に該当する。

図１４は、選択部１４３がサブチャネルを選択する競合処理を示すフローチャートである。
入力サブチャネルは、図１４に示すアルゴリズムに従う。選択部１４３は、フレーム先頭が受信（ステップＳ３０１）されると、制御テーブル１４３ａに従って、競合するサブチャネル（入力信号）のレベル測定結果を取得（ステップＳ３０３）する。具体的には、図１３において、選択部１４３は、入力１１０、入力１１１、入力１１２のサブチャネル０２の入力信号１４６、１５０，１５４のレベル測定結果を、メモリ１８１，１８５、１８９から取得する。選択部１４３は測定レベルが最も大きいサブチャネルを選択（ステップＳ３０４）する。

次に、選択部１４３は競合選択の競合選択タイマ起動中（ステップＳ３０２）か判定し、競合選択タイマ未起動の場合、競合選択タイマを起動（ステップＳ３０５）する。
競合選択タイマが起動中の場合、選択部１４３は、測定レベルの結果に関係なく継続的に現在選択されているサブチャネルを選択する（ステップＳ３０６）。次に選択部１４３は、競合するサブチャネル（入力信号）において、最大の測定レベルを持つサブチャネル（入力信号）が選択中のサブチャネル（入力信号）と同じ（ステップＳ３０７）か判定する。選択部１４３は、最大の測定レベルを持つサブチャネルが選択中のサブチャネル（入力信号）と同じ場合、競合選択タイマを再起動（ステップＳ３０８）する。選択部１４３は、最大の測定レベルを持つサブチャネルが選択中のサブチャネルと異なる場合、競合選択タイマ操作を行わない。

よって、選択部１４３は、アップリンク信号である入力信号の選択に伴って起動させるタイマを有し、入力信号の選択後にタイマが起動している場合、信号電力強度に関係なく入力信号を続けて選択し、選択した入力信号と後の入力信号が同一かどうかを判定し、入力信号どうしが同一のときにはタイマを再起動させる。

このような制御アルゴリズムをとることで、選択部１４３は、一定時間、選択したサブチャネル（入力信号）を継続して選択することを可能となり、ユーザのトランザクションを途中で阻害しない通信が可能となる。

図１５は、図１４のステップＳ３０７をステップＳ３１０に変更した制御アルゴリズムである。図１５に示すアルゴリズムでは、競合選択タイマ起動中の判定において、選択中のサブチャネル（入力信号）の測定レベルが閾値以上（ステップＳ３１０）であれば、選択部１４３は競合選択タイマを再起動（ステップＳ３０８）する。
このように閾値判定をすることで、セルエッジに在圏するＵＴ（ユーザ端末）が、通信中にセルセンタに在圏するＵＴに通信を中断されることを防止する。

以上のように選択部１４３は、アップリンク信号である入力信号の選択に伴って起動させるタイマを有し、入力信号の選択後にタイマが起動している場合、信号電力強度に関係なく入力信号を続けて選択し、続けて選択した入力信号の信号電力強度が閾値以上かどうかを判定する。選択部１４３は、信号電力強度が閾値以上のときにタイマを再起動する。

図１６は、選択部１４３による競合選択タイマ起動処理を示す。競合選択タイマ起動時には、選択部１４３は、タイマの再起動回数が最大許容再起動回数内か判定し（ステップＳ３１２）、タイマの再起動回数が最大許容再起動回数内であれば、競合選択タイマを再起動（ステップＳ３１３）する。選択部１４３は、タイマの再起動回数が最大許容再起動回数以上であれば、競合選択タイマを再起動しない。このように制御することで、１台のＵＴにアップリンク回線を占有されることを防止することが可能となる。

このように選択部１４３は、タイマを再起動するときには、タイマの再起動回数が許容回数の範囲内かどうかを判定し、再起動回数が許容回数の範囲内のときにタイマを再起動する。

図９のチャネライザ３０では、分波部でサブチャネルレベル測定を実施したが、スイッチ部１０３の出力側でサブチャネルレベル測定を行う構成も可能である。
図１７は、スイッチ部１０３の出力側でサブチャネルレベル測定を行う構成である。図１７では、サブチャネルレベル測定部９００が選択部１４３に接続している。選択部１４３は、制御テーブル１４３ａによって競合チャネルとして指定されるサブチャネルのシンボル情報から、そのサブチャネルの信号電力レベルをサブチャネルレベル測定部９００を用いて測定する。選択部１４３は、サブチャネルレベル測定部９００の測定結果を用いて、図９と同様に、サブチャネル選択を実行する。

図９に示すチャネライザ３０では、サブチャネル単位でスイッチを行うスイッチ構成での競合サブチャネルの選択制御を示しているが、時分割多重フレームスイッチで構成することも可能である。

図１８は、時分割多重フレームのスイッチ構成を示す。分波部１００〜１０２が時分割多重部４００〜４０２を備えている。時分割多重部４００〜４０２は、多重フレームをパス４０５〜４０７を、スイッチ部１０３に入力する。スイッチ部１０３のハイブリッド部１４０〜１４２は、出力ポートごとに配置されているセレクタ１４４に対して、フレームを複製し伝送する。図１８では、１出力ポートの例を示しているため、フレーム複製による伝送経路を省略している。ハイブリッド部１４０〜１４２から伝送されるフレーム４１０〜４１２は、メモリ４２０〜４２２に一時保存される。

選択部１４３は、フレーム４１０〜４１２が受信されると、メモリ４２０〜４２２に、メモリアクセスライン４２５〜４２７を介してアクセスし、フレーム４１０〜４１２から、競合するサブチャネルのレベル測定結果を取得する。選択部１４３は、レベル測定結果を比較し、図９の構成と同様のアルゴリズム（図１４〜図１６）を用いてサブチャネルを択し、サブチャネルシンボル情報を合波部１０４に伝送する。

図１９は、時分割多重フレームを示す。図１９は、フレームＮ（４５０）に引き続きフレームＮ＋１（４５１）が連続して伝送される例を示している。フレームＮ（４５０）は、フレーム先頭を示すフレームフラグ（４５２）に引き続き、サブチャネル０１レベル測定結果（４５３）、サブチャネル０１シンボル情報（４５４）が設定されている。フレームＮ（４５０）では、この情報に引き続き、次のサブチャネルのサブチャネル０２レベル測定結果（４５５）及びサブチャネル０２シンボル情報（４５６）が設定される。

図１８、図１９のように、時分割多重フレームであっても、フレーム受信タイミングでメモリアクセスし、競合サブチャネルのレベル測定結果を取得することで、サブチャネル選択を行うことができる。

次に、図２０〜図２２を参照して、通信方式について説明する。
図２０は、以下に述べる通信方式のシステム構成を示す。ビーム＃１（００１）にＵＴ＃１（５００）、ＵＴ＃２（５０１）が在圏し、ＵＴ＃１（５００）のアップリンク信号５０２、ＵＴ＃２（５０１）のアップリンク信号（５０３）を送信する。衛星ペイロードは、アンテナ５０４、受信部３１、チャネライザ３０、送信部３４で構成される。受信部３１には、フィルタ５０５と入力側のアンプ５０６で構成され、送信部３４は、出力側のアンプ５０７とフィルタ５０８で構成される。受信部３１は、アンプ５０６の出力側に周波数変換部を接続する場合もある。同様に送信部３４は、アンプ５０７入力側に周波数変換部を接続する場合もある。

チャネライザ−３０のスイッチ部１０３に含まれる選択部１４３で用いる制御テーブル１４３ａは、打ち上げ前に事前設定されている、もしくは、図示していないミッション制御局によって軌道上で設定されているとする。

ＵＴ＃１（５００）とＵＴ＃２（５０１）は、ＧＷ側の同じチャネル４１を利用する。

図２１は、図２０における通信シーケンスを示す。ＵＴ＃１（５００）は、事前に規定された回数の同じパケットＳ１（０）５２０〜５２６を連続して送信する。ＵＴ＃１（５００）は、連続送信後、引き続くパケットＳ１（１）５２７、Ｓ１（２）５２８、Ｓ１（３）５２９、Ｓ１（４）５３０、Ｓ１（５）５３１を送信する。ここで、Ｓ１（０）は０番目のフレームを示し、同様に、Ｓ１（１）は１番目のフレーム、Ｓ１（２）は２番目のフレーム、Ｓ１（３）は３番目のフレーム、Ｓ１（４）は４番目のフレーム、Ｓ１（５）は５番目のフレームを示す。

ＵＴ＃２（５０１）は、事前に規定された回数の同じパケットＳ２（０）５４０〜５４６を連続して送信する。ＵＴ＃２（５０１）は、連続送信後、引き続くパケットＳ２（１）５４７、Ｓ２（２）５４８、Ｓ２（３）５４９、Ｓ２（４）５５０を送信する。ここで、Ｓ２（０）は０番目のフレームを示し、Ｓ２（１）は１番目のフレーム、Ｓ２（２）は２番目のフレーム、Ｓ２（３）は３番目のフレーム、Ｓ２（４）は４番目のフレームを示す。

チャネライザ３０は、サブチャネルごとにレベル測定を実施するが、チャネライザ３０は、サブチャネル電力を検出するまでに任意のレベル測定期間５１１を必要とする。任意のレベル測定期間５１１の間、選択部１４３は競合サブチャネル選択５１２を実行できないため、上記レベル測定期間５１１に受信されたフレームは選択されず廃棄される。そこで、ＵＴ＃１（５００）とＵＴ＃２（５０１）は、レベル測定期間５１１を越えるように先頭フレームを連送する。

チャネライザ３０は、サブチャネル電力を検出すると、選択部１４３にてサブチャネルを選択する。選択部１４３がサブチャネルを選択すると、選択されたサブチャネルが合波生成部１６４によって合波され、合波された信号がＧＷ５１０に伝送される。

図２１では、ＵＴ＃１（５００）が選択され、パケットＳ１（０）５５０〜５５３、パケットＳ１（１）５５４、パケットＳ１（２）５５５、パケットＳ１（３）５５６、パケットＳ１（４）５５７、パケットＳ１（５）５５８が、ＧＷ５１０に伝送される。ＧＷ５１０に受信される重複パケットＳ１（０）５５１、パケットＳ１（０）５５２、パケットＳ１（０）５５３は、例えばリンクレイヤプロトコルに含まれるシーケンス番号６０２が同一であることから重複パケットであると判断しＧＷ５１０にて廃棄される。
図２２は、リンクレイヤフレームフォーマットを示す。リンクレイヤフレームフォーマットは、リンクレイヤヘッダ６００、リンクＩＤ６０１、シーケンス番号６０２、データ６０３を持つ。ＧＷ５１０はリンクレイヤフレームフォーマットによって、パケットの重複を判断できる。

ＵＴ＃２（５０１）からの信号５４０〜５５０は、チャネライザ３０で廃棄される。

このように、図２０〜図２２に示す通信方式では、チャネライザ３０でユーザ端末からの信号に対しレベル測定期間５１１を必要としても、ＧＷ５１０にデータ伝送することが可能となる。

図２３、図２４、図２５、図２６、図２７、図２８を参照して、ユーザ端末にて選択部１４３の選択結果を把握する方法を説明する。

図２３では、ビーム＃１（７００）に在圏するＵＴ＃１（７０２）がリターンリンクのアップリンク７１４でＵＴ＃１信号７１０を送信し、ビーム＃２（７０１）に在圏するＵＴ＃２（７０３）がリターンリンクのアップリンク７１５でＵＴ＃２信号７１１を送信する。マルチビーム中継衛星１０は、アンテナ７０７からＵＴ＃１信号７１０を受信し、アンテナ７０８からＵＴ＃２信号７１１を受信する。マルチビーム中継衛星１０に搭載されている中継装置２０の選択部１４３は、ＵＴ＃１信号７１０とＵＴ＃２信号７１１の競合サブチャネル選択により、ＵＴ＃１信号７１０を選択し、アンテナ７０９を経由し、ＧＷ帯域７１２のＵＴ帯域７１３へＵＴ＃１信号７１０をマッピングして、ダウンリンク７１６で送信する。
ＧＷ＃１（７０４）は、ＵＴ＃１信号７１０がマッピングされた信号をダウンリンク７１６で受信すると、格納装置であるデータサーバ７０５へ保存する。
地上局装置であるＧＷ＃１は、送信部３４によってダウンリンクにて送信されたアップリンク信号である入力信号を格納するデータサーバ７０５を備える。

図２３では、データサーバ７０５を地上に配置しているが、マルチビーム中継衛星１０の内部に置くことも可能である。その場合、データサーバ７０５は、マルチビーム中継衛星１０のチャネライザ３０の出力側に配備され、中継装置２０は、選択部１４３によって選択されたアップリンク信号である入力信号を格納するデータサーバ７０５を備える。

図２４は、データサーバ７０５のハードウェア構成を示す。データサーバ７０５はコンピュータである。データサーバ７０５は、ハードウェアとして、プロセッサ７０５ａ、主記憶装置７０５ｃ、補助記憶装置７０５ｄ、入力インタフェース７０５ｅ、出力インタフェース７０５ｆ、通信インタフェース７０５ｇを備える。プロセッサ７０５ａは、制御部７０５ｂの機能を実現する。制御部７０５ｂのプログラムは、補助記憶装置７０５ｄに格納されている。また、補助記憶装置７０５ｄには、ビームに存在する端末装置（ＵＴ）から送信された、ＵＴ＃１信号７１０がマッピングされた信号７１３に含まれるデータが格納される。

図２５は、選択部１４３で選択された結果、格納されたデータをデータサーバから取得するフォワードリンクの通信形態を示す。データサーバ７０５は、ユーザ端末からデータ取得要求を受けると、データ取得要求に対応するデータをフォワードリンクのアップリンク７２５でＧＷ帯域７２１のＵＴ帯域７２２にマッピングし、データがＵＴ帯域７２２にマッピングされたＵＴ信号を、マルチビーム中継衛星１０へ送信する。マルチビーム中継衛星１０は、アンテナ７０９から受信した、ＵＴ帯域７２２にマッピングされたＵＴ信号を、リターンリンクのアップリング選択対象となるビーム＃１（７００）とビーム＃２（７０１）にマルチキャストする。マルチビーム中継衛星１０のマルチキャスト部７２０は、ビーム＃１（７００）に対して、ＵＴ帯域７２２にマッピングされたＵＴ信号を、ＵＴ＃１帯域（７２３）へマッピングしてダウンリンク７２６で送信する。マルチキャスト部７２０は、ビーム＃２（７０１）に対して、ＵＴ帯域７２２にマッピングされたＵＴ信号を、ＵＴ＃２帯域７２４にマッピングしてダウンリンク７２７で送信する。

このように中継装置２０は、データサーバに格納されたアップリンク信号である入力信号を、異なるビームのそれぞれのビームにマルチキャストするマルチキャスト部７２０を備えている。

図２６は、チャネライザ３０の構成を示す。マルチキャスト部７２０によるマルチキャストは、チャネライザ３０のスイッチ機能を用いる。マルチキャスト部７２０はスイッチ機能を制御する。分波部８００からのサブチャネルごとの信号は、サブチャネル８１０、サブチャネル８１１、サブチャネル８１２で伝送される。これらの信号はハイブリッド部８０４で複製されて、セレクタ８０５とセレクタ８０６に、サブチャネル信号８１３、サブチャネル信号８１４、サブチャネル信号８１５として伝送される。

セレクタ８０５は、入力信号からサブチャネルを選択し、合波部８０１にサブチャネル８１６、サブチャネル８１７、サブチャネル８１８として伝送する。

セレクタ８０６は、入力信号からサブチャネルを選択し、合波部８０２にサブチャネル８１９、サブチャネル８２０、サブチャネル８２１として伝送する。

図２６では、パス８２２でのマルチキャスト送信例を示している。サブチャネル信号８１２を、サブチャネル情報８１５としてセレクタ８０５とセレクタ８０６に伝送する。セレクタ８０５からサブチャネル情報信号８１８として信号を合波部８０１へ伝送し、セレクタ８０６からサブチャネル情報８２１としてこの信号を合波部８０２に伝送する。

図２７及び図２８は、衝突検出制御シーケンスを示している。図２７のＨ，Ｉ，Ｊ，Ｋは、図２８のＨ，Ｉ，Ｊ，Ｋに接続する。ＵＴ＃１（７０２）とＵＴ＃２（７０３）がトランザクション処理を開始し、マルチビーム中継衛星１０の選択部１４３でサブチャネル競合制御を実行した後、データサーバ７０５へトランザクションデータを送信し保存し、データサーバ７０５から上記保存されたトランザクションデータを取得することで、選択部１４３での衝突を検出するシーケンスを示している。

ＵＴ＃１（７０２）が送信したＵＴ＃１トランザクション（０）９００は、シーケンス番号０番目のトランザクションデータを示す。シーケンス番号０番目のトランザクションデータは、マルチビーム中継衛星１０で受信され、マルチビーム中継衛星１０は、データサーバ７０５にＵＴ＃１トランザクション（０）９０１として送信する。ＵＴ＃２（７０３）からのＵＴ＃２トランザクション（０）９０２は、マルチビーム中継衛星１０の選択部１４３のサブチャネル競合制御で廃棄９０３される。このとき、ＵＴ＃２（７０３）は、サブチャネル競合制御でトランザクションが廃棄されたことを知らない。

同様に、ＵＴ＃１（７０２）からのＵＴ＃１トランザクション（１）９０４は、上記トランザクションのシーケンス番号１番目のデータを示す。シーケンス番号１番目のトランザクションデータは、マルチビーム中継衛星１０で受信され、マルチビーム中継衛星１０は、データサーバ７０５にＵＴ＃１トランザクション（１）９０５として送信する。ＵＴ＃２（７０３）からのＵＴ＃２トランザクション（１）９０６は、マルチビーム中継衛星１０のサブチャネル競合制御で廃棄９０７される。このとき、ＵＴ＃２（７０３）は、サブチャネル競合制御でトランザクションが廃棄されたことを知らない。
サブチャネル競合制御での廃棄は、図１４から図１６で示したアルゴリズムに従い、ＵＴ＃１のトランザクションが終了するまで継続される。

ＵＴ＃１トランザクション（２）９０８は、上記トランザクションのシーケンス番号２番目のデータを示す。
シーケンス番号２番目のトランザクションデータは、マルチビーム中継衛星１０により中継されて、ＵＴ＃１トランザクション（１）９０９として送信される。
ＵＴ＃２トランザクション（２）９１１は、マルチビーム中継衛星１０のサブチャネル競合制御で廃棄９１２される。

ＵＴ＃１（７０２）は、ＵＴ＃１トランザクションデータを全て送信すると、ＵＴ＃１データ取得要求９１３を送信する。マルチビーム中継衛星１０は、ＵＴ＃１データ取得要求９１３を、ＵＴ＃１データ取得要求９１５としてデータサーバ７０５に送信する。

ＵＴ＃２（７０３）は、ＵＴ＃２トランザクションデータを全て送信すると、ＵＴ＃２データ取得要求９１７を送信する。マルチビーム中継衛星１０は、ＵＴ＃２データ取得要求９１７を、マルチビーム中継衛星１０のサブチャネル競合制御にて廃棄９１９する。
ＵＴ＃１（７０２）は、ＵＴ＃１データ取得要求９１３を送信すると、タイマを起動する（９１４）。
同様にＵＴ＃２（７０３）は、ＵＴ＃２データ取得要求９１７を送信すると、タイマを起動する（９１８）。
データサーバ７０５は、マルチビーム中継衛星１０からＵＴ＃１データ取得要求９１５を受けると、これに応答し、ＵＴ＃１へのトランザクション（０）９２０、ＵＴ＃１へのトランザクション（１）９２５、ＵＴ＃１へのトランザクション（２）９３０をマルチビーム中継衛星１０へ送信する。トランザクション（０）は、上記トランザクションのシーケンス番号０番目のデータ、トランザクション（１）は、上記トランザクションのシーケンス番号１番目のデータ、トランザクション（２）は、上記トランザクションのシーケンス番号２番目のデータを示す。
マルチビーム中継衛星１０は、ＵＴ＃１へのトランザクション（０）９２０を受信すると、マルチキャスト９２１を行う。マルチビーム中継衛星１０は、ＵＴ＃１（７０２）に対しＵＴ＃１へのトランザクション（０）９２２を送信し、ＵＴ＃２（７０３）に対しＵＴ＃１へのトランザクション（０）９２３を送信する。
ＵＴ＃２（７０３）に対するＵＴ＃１へのトランザクション（０）９２３は、ＵＴ＃２（７０３）で、宛先が異なることから廃棄９２４される。

マルチビーム中継衛星１０は、ＵＴ＃１へのトランザクション（１）９２５を受信すると、マルチキャスト９２６を行う。
マルチビーム中継衛星１０は、ＵＴ＃１（７０２）に対しＵＴ＃１へのトランザクション（１）９２７を送信し、ＵＴ＃２（７０３）に対しＵＴ＃１へのトランザクション（１）９２８を送信する。
ＵＴ＃２（７０３）に対するＵＴ＃１へのトランザクション（１）９２８は、ＵＴ＃２（７０３）で、宛先が異なることから廃棄９２９される。

マルチビーム中継衛星１０は、ＵＴ＃１へのトランザクション（２）９３０を受信すると、マルチキャスト９３１を行う。
マルチビーム中継衛星１０は、ＵＴ＃１（７０２）に対しＵＴ＃１へのトランザクション（２）９３２を送信し、ＵＴ＃２（７０３）に対しＵＴ＃１へのトランザクション（２）９３５を送信する。
ＵＴ＃２（７０３）に対するＵＴ＃１へのトランザクション（２）９３６は、ＵＴ＃２（７０３）で、宛先が異なることから廃棄９３６される。
ＵＴ＃１（７０２）は、最後のトランザクションデータであるＵＴ＃１へのトランザクション（２）９３２を受信すると、データを組み立てる。
ＵＴ＃１（７０２）は、正しく受信されることを確認すると送達確認９３３と判断し、タイマを停止９３４する。
ＵＴ＃２（７０３）は、所望のトランザクションデータが受信されないため、タイマがタイムアウト９３７し、送達失敗を検出９３８する。ＵＴ＃２（７０３）は、送達失敗を検出すると、トランザクションの再送を開始する。

＊＊＊実施の形態１の効果＊＊＊
以上の実施の形態１では、中継装置２０のチャネライザ３０が選択部１４３を備えている。よって、図３では３つのビームに対して３台のＧＷが必要であったのに対して、中継装置２０を用いた場合、図３の３つのビームに対して、より少ない台数のＧＷ、例えば図４に示すように、１台のＧＷで対応することが可能である。

なお中継装置２０は受信部３２及び送信部３４を備えているが、受信部３２はハードウェアである受信機で実現できる。また送信部３４はハードウェアである送信機で実現できる。

１０ マルチビーム中継衛星、２０ 中継装置、３２ 受信部、３４ 送信部、１４３ 選択部、１４３ａ 制御テーブル、１４３ｂ 競合選択タイマ、７０５ データサーバ、７２０ マルチキャスト部。

Claims (9)

1. マルチビーム中継衛星に搭載される中継装置において、
   ビームに存在するそれぞれの端末装置が送信する信号であるリターンリンクのアップリンク信号を受信する受信部と、
   それぞれの前記アップリンク信号のうち、地上局装置に送信する前記アップリンク信号を、それぞれの前記アップリンク信号の信号電力強度に基づいて選択する選択部と、
   選択された前記アップリンク信号を、前記地上局装置にダウンリンクにて送信する送信部と、
   を備える中継装置。
2. 前記選択部は、
   それぞれの前記アップリンク信号のうち、信号電力強度が最大の前記アップリンク信号を選択する請求項１に記載の中継装置。
3. 前記選択部は、
   前記アップリンク信号の選択に伴って起動させるタイマを有し、前記アップリンク信号の選択後に前記タイマが起動している場合、前記信号電力強度に関係なく前記アップリンク信号を続けて選択し、選択した前記アップリンク信号と後の前記アップリンク信号が同一かどうかを判定し、前記アップリンク信号どうしが同一のときには前記タイマを再起動させる請求項２に記載の中継装置。
4. 前記選択部は、
   前記アップリンク信号の選択に伴って起動させるタイマを有し、前記アップリンク信号の選択後に前記タイマが起動している場合、前記信号電力強度に関係なく前記アップリンク信号を続けて選択し、続けて選択した前記アップリンク信号の前記信号電力強度が閾値以上かどうかを判定し、前記信号電力強度が前記閾値以上のときに前記タイマを再起動する請求項２に記載の中継装置。
5. 前記選択部は、
   前記タイマを再起動するときには、前記タイマの再起動回数が許容回数の範囲内かどうかを判定し、前記再起動回数が許容回数の範囲内のときにタイマを再起動する請求項３または請求項４に記載の中継装置。
6. 前記中継装置は、さらに、
   前記選択部によって選択された前記アップリンク信号を格納する格納装置を備える請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の中継装置。
7. 前記地上局装置は、
   前記送信部によって前記ダウンリンクにて送信された前記アップリンク信号を格納する格納装置を備える請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の中継装置。
8. 前記中継装置は、さらに、
   前記格納装置に格納された前記アップリンク信号を、異なるビームのそれぞれの前記ビームにマルチキャストするマルチキャスト部を備える請求項６または請求項７に記載の中継装置。
9. 受信部が、ビームに存在するそれぞれの端末装置が送信する信号であるリターンリンクのアップリンク信号を受信し、
   選択部が、それぞれの前記アップリンク信号のうち、地上局装置に送信する前記アップリンク信号を、それぞれの前記アップリンク信号の信号電力強度に基づいて選択し、
   送信部が、選択された前記アップリンク信号を、前記地上局装置にダウンリンクにて送信する中継方法。

Images