KR100290508B1 - 통신제어장치,휴대용통신장치및통신제어방법 - Google Patents

통신제어장치,휴대용통신장치및통신제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 통신위성 및 지상무선기지국을 통해서 통신을 실시하는 통신제어장치, 휴대용 통신장치 및 통신제어방법에 관련된 것으로서,
위성위치/도래시각연산부(29)는 통신위성의 궤도데이터 및 위성통신단말장치의 지상위치로부터 통신위성이 위성통신단말장치에 대해서 통신 가능한 영역내에 도래하는 일시를 구하고, 통신가능일시정보를 생성하고, 도래시각타이머(32)는 위성위치/도래시각연산부(29)에 의해 생성된 통신가능일시정보에 따라서 전원제어회로(31)를 제어하며, 도래시간타이머(32)는 통신위성이 통신 가능한 영역에 도래하해 있는 시간에 위성계 통신회로부(3)에 전원을 자동적으로 공급하고 통신위성이 통신 가능한 영역을 완전히 떠나는 시간에 통신전력을 자동차단하는 것을 특징으로 한다.

Description

통신제어장치, 휴대용 통신장치 및 통신제어방법
본 발명은 통신위성 및 지상무선기지국을 통해서 통신을 실시하는 통신제어장치, 휴대용 통신장치 및 통신제어방법에 관련된 것이고, 특히 손목시계타입으로 대표되는 장착형의 초소형의 통신제어장치, 휴대용 통신장치 및 통신제어방법에 관한 것이다.
자동자전화 및 휴대전화와 같은 이동체무선전화시스템이 널리 이용되고 있다. 근래에는 일본에 있어서의 PHS(Personal Handy-phone System)나 유럽에 있어서의 GSM(Global System for Mobile Communication)과 같은 새로운 이동체무선전화시스템도 정비되고 있다. 현재 이동체무선전화시스템은 통신통화데이터가 디지털화된 것에 동반하여 시스템에서 사용되는 통신단말의 소형화나 고성능화가 꾀하고 있다. 소형이며 고성능인 통신단말은 디지털통신의 특징을 살려서 팩시밀리나 퍼스널컴퓨터의 데이터송수신용의 통신단말로서도 이용된다.
통신위성을 이용한 위성통신시스템은 정지궤도를 항행하는 통신위성(정지위성)을 이용한 시스템이 주로 이용되고 있다. 정지위성을 이용한 위성통신시스템은 통신단말에 대형의 파라볼라안테나를 필요로 한다. 최근에는 정지위성을 이용하는 대신에 정지위성보다 낮은 고도의 궤도를 항행하는 복수의 비정지위성을 이용한 전세계적 규모에 있어서의 이동체통신시스템이 계획되고 있다. 그 중에서도 「이리듐(Iridium Project)」, 「오딧세이(Odyssey)」, 「글로발스타」 및 「인멀샛P(Inm arsat-P)」 등의 구상은 실용화를 향한 검토나 실험이 개시되고 있다.
비정지위성을 이용한 이동체통신시스템은 통신단말에 현재의 휴대전화와 동일 정도의 전파를 출력시키고 통신위성을 통해서 통신단말간에서 통신하는 것을 기본방식으로 하고 있다. 응용방식으로서 비정지위성을 이용한 이동체통신시스템은 통신위성과 통신을 실시할 수 있는 지구국을 통해서 지상의 공중망과 접속하고, 지상의 어디로부터도 통화, 페이징 및 데이터통신 등의 서비스를 제공할 수 있다.
근래 GPS(Global Positioning System)위성을 이용하여 현재위치를 계측하는 GPS시스템이 널리 이용되고 있다. GPS시스템은 차량적재용의 네비게이션장치가 중심으로서 이용되고 있지만, 최근에는 GPS위성으로부터의 전파를 수신하는 GPS수신유닛의 소형화에 동반하여 휴대용의 GPS수신장치도 이용되고 있다. 유럽에서는 GP S시스템에 있어서의 계측정밀도의 향상을 위해 GPS위성으로부터의 전파를 고정수신국이 정확하게 수신하고, 수신전파를 토대로 생성한 보정데이터를 사용하는 DGPS(디퍼렌셜GPS)시스템도 이용되고 있다.
휴대전화나 PHS와 같은 이동체무선전화시스템은 기본적으로 중계용의 무선기지국을 통해서 통신단말간에서 통화하는 시스템인데, 원거리의 통신단말간의 통화나 공중회선망과의 접속도 가능하게 하고 있다. 이동체무선전화시스템은 서비스영역이 중거리영역의 셀 또는 근거리지역의 마이크로셀이라 불리우는 무선존으로 분할되어 있다. 분할된 각각의 무선존에는 존내를 관할하는 무선기지국이 설치되어 있다. 각 무선전화기지국은 전용회선망 또는 공중회선망을 통해서 접속된다. 이 때문에 통신단말은 무선존이 다른 원거리의 통신단과의 통화나 공중회선망에 접속되어 있는 가입전화와의 통화가 가능하게 된다.
이동체무선전화시스템은 원리상 무선기지국의 전파가 도달하는 무선존내에 통신단말이 존재하는 경우에 통화가 가능하게 된다. 이동체무선전화시스템에서는 전체의 지역을 무선존으로서 커버하는 데에는 다수의 무선기지국을 설치할 필요가 있다.
이동체무선전화시스템은 나라 또는 시스템마다 무선주파수, 접속방식, 통신프로토콜 및 통신단말의 규격 등이 달라 있다. 이동체무선전화시스템은 시스템이나 나라가 다르면 상호접속 및 데이터교환이 불가능하게 되고 통신단말을 공통으로 사용할 수 없다.
현재 계획되어 있는 「이리듐」, 「오딧세이」, 「글로발스타」 및 「인멀샛P」 등의 이동체통신시스템에서는 비정지궤도위성을 이용하여 통신을 실시한다. 정지위성은 통상의 경우 고도 36, 000㎞의 정지궤도를 항행한다. 비정지궤도위성은 정지위성보다 낮은 고도 약 500∼수천㎞의 저고도궤도(Low Earth Orbit) 및 반알렌대의 내측의 고도 약 1만㎞의 중고도궤도(Medium Earth Orbit)를 항행한다. 비정지위성을 이용한 이동체통신시스템에서는 통신위성의 궤도고도가 낮기 때문에 전파의 전파(傳播)지연시간 및 전파손실이 작아져서 통신단말 또는 통신위성에 탑재하는 통신기기 등을 소형·경량화할 수 있다.
비정지위성을 이용한 이동체통신시스템은 무선기지국의 전파가 도달하는 무선존(통화지역)보다 현격히 넓은 통화지역을 확보할 수 있는 이점이 있으나, 그 반면 이하에 나타내는 바와 같은 문제도 안고 있다.
비정지위성은 지구에 대한 상대적인 이동속도가 빠르기 때문에 지상의 어느 지점을 기준으로 하여 통신위성이 통신단말과 통신 가능하게 되는 영역에 체재하는 시간이 짧다. 고도 1, 000㎞의 궤도를 항행하는 비정지위성은 지상의 특정지점으로부터 통화 가능하게 되는 영역에 위치하는 시간이 겨우 12분이 된다. 지상의 특정지점으로부터 연속적인 통화를 가능하게 하기 위해서는 다수의 비정지위성이 필요하게 되고, 게다가 각 통신위성이 번갈아 통화가능하게 된는 영역에 위치할 필요가 있다. 비정지위성은 지상에 대한 상대적인 이동속도가 빠르기 때문에 도플러효과에 의한 주파수편이가 커진다.
비정지위성을 이용한 이동체통신시스템에서는 정지위성을 이용한 시스템에 비해서 안테나 및 통신단말본체를 작게 할 수 있지만 이동체무선전화시스템의 통신단말과 비교하면 어느 정도 커진다. 비정지위성을 이용한 이동체통신시스템에서는 다수의 통신위성의 발사비용이나 통신위성의 관리비용이 거액이 되기 때문에 통신이용요금이 이동체무선전화시스템에 비해서 고액이 된다.
비정지위성을 이용한 이동체통신시스템에서는 통신이용요금을 이동체무선전화시스템의 이용요금에 가깝게 하기 위해 통신단말에 이동체무선전화시스템의 통신회로를 내장하고, 양 시스템을 이용 가능하게 하는 듀얼모드의 통신단말의 채용이 검토되고 있다. 비정지위성을 이용한 이동체통신시스템에서는 듀얼모드의 통신단말을 채용하여 통신단말로부터 무선전화기지국에 접속 가능한 경우에 이동체무선전화통신시스템 쪽을 이용하여 토탈의 이용요금을 절감할 수 있다.
PHS 등과 같은 작은 무선존으로 분할된 이동체무선전화시스템에서는 통신단말이 무선기지국으로부터 송신되는 식별코드를 정기적으로 수신하고 무선존을 관할하는 무선기지국을 식별한다. 통신단말은 수신한 식별코드가 변화한 경우 무선존간을 이동했다고 판별하고 이동처의 무선존을 관할하는 무선기지국을 향하여 제어신호를 송신한다. 무선기지국은 통신단말로부터 송신된 제어신호를 수신하고 무선기지국을 담당하는 네트워크관리장치의 데이터베이스에 해당 통신단말정보를 등록한다. 네트워크관리장치는 통신단말을 호출하는 경우에 데이터베이스에 등록되어 있는 통신단말정보로부터 해당하는 무선기지국을 통해서 해당 통신단말에 착호신호를 발하여 회선접속한다. 네트워크관리장치는 통신단말에 회선을 접속하기 위해 통신단말이 어떤 무선기지국내에 위치하는가를 항상 관리할 필요가 있다. 한편 통신단말측은 정기적으로 무선기지국으로부터 송신되는 식별코드를 수신할 필요가 있고, 그 만큼 소비전력이 증가한다.
고도 36, 000㎞의 정지궤도를 항행하는 정지위성을 이용한 이동체통신시스템에서는 통신위성의 고도가 높기 때문에 통신 가능하게 되는 지역이 넓다. 정지위성을 이용한 이동체통신시스템에서는 통신 가능하게 되는 지역이 변화하지 않고 일정하기 때문에 통신단말의 통신위성에 대한 등록관리가 불필요하게 된다. 한편 정지위성보다 낮은 고도의 궤도를 항행하는 비정지위성을 이용한 이동체통신시스템에서는 통신 가능하게 되는 지역이 통신위성의 이동과 함께 변화하기 때문에 통신단말의 통신위성에 대한 등록관리가 필요하게 된다.
비정지위성을 이용한 이동체통신시스템은 이동체무선전화시스템과 달리 통신위성이 지상에 대해서 항상 이동하고 있고, 또한 이동속도가 극단적으로 빠르다. 네트워크관리장치는 빈번히 통신단말과 통신단말에 대응하는 통신위성을 데이터베이스에 등록할 필요가 있다. 한편 통신단말은 통신위성으로부터 송신되는 식별신호를 빈번히 수신할 필요가 있다. 비정지위성을 이용한 이동체통신시스템에서는 이와 같은 통신 이외의 제어를 위해 귀중한 통신회선과 통신단말의 전력을 소모해 버린다.
비정지위성을 이용한 이동체통신시스템에서는 상기와 같은 통신 이외의 제어를 없애기 위해 통신단말의 위치를 계측하고 통신단말의 위치로부터 통신 가능하게 되는 통신위성을 특정하고 통신위성을 통해서 통신을 하는 방법이 검토되고 있다. 통신단말의 위치의 계측은 통신위성측에서 계측하는 방법과 통신단말측에서 계측하는 방법이 있으나 이하에 나타내는 바와 같은 문제가 있다.
통신위성측에서 통신단말의 위치를 계측하는 방법에서는 긴급위치지시무선표식(Emergency Position Indicating Radio Beacon)과 똑같이 통신단말로부터 통신위성을 향하여 측위용의 데이터를 항상 또는 빈번히 발신할 필요가 있기 때문에 통신단말의 전력소비가 커진다. 통신위성은 시스템의 가입자가 증가한 경우에 팽대한 수의 통신단말로부터 송신되는 측위용의 데이터를 처리할 필요가 있기 때문에 위성탑재의 처리장치가 대규모화한다.
통신단말측에서 통신단말의 위치를 측위하는 방법에서는 GPS와 같은 원리로 3∼4개의 통신위성이 상공에 위치하고 측위용의 데이터를 송신할 필요가 있기 때문에 통신위성의 개수, 궤도의 설정 및 배치 등이 제약된다. 통신위성은 통신단말에 대한 측위용의 데이터의 송신과, 통신단말로부터 보내지는 위치정보의 지구국에 대한 중계를 실시한다. 통신단말은 측위용의 데이터를 수신하는 회로가 필요하게 되고, 또 측위용의 데이터를 수신하기 때문에 소비전력이 커진다.
본 발명은 통신위성 및 무선기지국에 대한 통신가능시기 및 통신가능위치 등의 통신조건을 적절히 판정하고, 소비전력이 적고 효율이 좋은 통신을 가능하게 하는 통신제어장치, 휴대용 통신장치 및 통신제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 제 1 관점에 관련되는 통신장치는,
지상에 대한 위치가 변화하는 통신위성의 위치를 구하는 궤도계산수단(29, 73, 125, 217, 324)과,
이 통신장치의 현재위치를 결정하는 현재위치결정수단(15, 82, 125, 217, 305)과,
상기 궤도계산수단(29, 73, 125, 217, 324)이 구한 상기 통신위성의 위치와, 상기 현재위치결정수단(15, 82, 125, 217, 305)이 결정한 이 통신장치의 현재위치의 양쪽을 기초로 하여 상기 통신위성이 이 통신장치와 통신 가능한 영역내에 도래했는지 아닌지를 판별하는 판별수단(29, 73, 128, 220, 324)과,
상기 통신위성과의 사이에서의 통신을 실시하는 위성계 통신수단(3, 54, 103, 204, 306)과,
상기 판별수단(29, 73, 128, 220, 324)에 의한 판별의 결과에 따라서 상기 위성계 통신수단(3, 54, 103, 204, 306)이 실시하는 통신의 개시 및 정지를 제어하는 통신제어수단(4, 94, 122, 223, 328)을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 통신장치에 있어서, 또는,
상기 궤도계산수단(29, 73, 125, 217, 324)은 상기 통신위성의 궤도의 형태와 운동을 규정하는 궤도요소데이터를 기억하는 수단과,
해당 기억수단에 기억되어 있는 상기 궤도요소데이터를 기초로 하여 궤도계산을 실시해서 상기 통신위성의 지구에 대한 위치인 지심위치를 구하는 수단(29, 73, 125, 217, 324)을 포함하는 것으로 할 수 있다.
상기 통신장치에 있어서, 또는,
상기 판별수단(29, 73, 128, 220, 324)은 상기 통신위성이 이 통신장치와 통신 가능한 영역내에 도래했는지 아닌지 및 해당 통신 가능한 영역내에서 떠났는지를 판별하는 위치판별수단(38, 73, 128, 220, 324)을 포함하는 것으로 할 수 있다.
상기 통신장치에 있어서, 또는,
상기 현재위치결정수단(15, 82, 125, 217, 305)은 이 통신장치의 현재위치의 정보를 입력하는 위치입력수단(23)을 포함하는 것으로 할 수 있다.
상기 통신장치에 있어서, 또는,
상기 현재위치결정수단(15, 82, 125, 217, 305)은 이 통신장치의 현재위치를 측위 및 연산하여 구하는 측위연산수단(82, 135, 217, 305)을 포함하는 것으로 할 수 있다.
상기 통신장치에 있어서, 또는,
상기 측위연산수단(82, 135, 217, 305)은 GPS위성의 신호전파를 수신하고, 수신한 신호전파를 기초로 하여 측위 및 연산하며, 이 통신장치의 현재위치를 구하는 수단(15, 82, 125, 217, 305)을 포함하는 것으로 할 수 있다.
상기 통신장치에 있어서, 또는,
상기 측위연산수단(82, 135, 217, 305)과 상기 위성계 통신수단(3, 54, 103, 204, 306)은 안테나와 통신회로의 적어도 일부를 공용하는 것으로 할 수 있다.
상기 통신장치에 있어서, 또는,
상기 판별수단(29, 73, 128, 220, 324)은 상기 통신위성이 이 통신장치와 통신 가능한 영역내에 도래하는 시기 및 해당 통신 가능한 영역내에서 떠나는 시기의 적어도 한쪽의 시기를 계산하고, 이 계산결과를 기초로 하여 상기 통싱위성이 이 통신장치와 통신 가능한 영역내에 도래했는지 아닌지를 판별하는 계산판별수단(29, 73, 128, 220, 324)을 구비하고,
상기 통신제어수단(4, 94, 122, 223, 328)은 해당 계산판별수단의 판별결과에 따라서 상기 위성계 통신수단이 실시하는 통신의 개시 및 정지를 제어하는 것으로 할 수 있다.
상기 통신장치에 있어서, 또는,
상기 판별수단(29, 73, 128, 220, 324)과 상기 통신제어수단(4, 94, 122, 223, 328)은,
상기 통신위성이 이 통신장치와 통신 가능한 영역내에 도래하는 시기 및 해당 통신 가능한 영역내에서 떠나는 시기의 적어도 한쪽의 시기를 계산하는 산출수단(128)과,
상기 산출수단(128)에 의해 산출된 시기를 기억하는 시기기억수단(131)과,
현재시각을 카운트하는 계시수단(129)과,
상기 시기기억수단(131)에 기억된 시기와 상기 계시수단(129)에 카운트된 시각을 비교하고, 비교결과에 따라서 상기 위성통신수단이 실시하는 통신의 개시 및 정지를 제어하는 수단(130, 131)을 포함하는 것으로 할 수 있다.
상기 통신장치에 있어서, 또는,
상기 통신제어수단(4, 94, 122, 223, 328)은 상기 위성계 통신수단(3, 54, 103, 204, 306)에 공급하는 전원의 ON/OFF를 제어하는 전원제어수단(31, 76, 130, 329)을 포함하는 것으로 할 수 있다.
상기 통신장치에 있어서, 또는,
상기 위성계 통신수단(3, 54, 103, 204, 306)은 스펙트럼확산변복조방식 및 부호분할다원접속방식의 적어도 한쪽을 이용한 통신수단(227)을 포함하는 것으로 할 수 있다.
상기 통신장치에 있어서, 또는,
상기 궤도계산수단(29, 73, 125, 217, 324)은 상기 위성계 통신수단(3, 54, 103, 204, 306)에 의해 상기 통신위성으로부터 신호를 수신하고, 이 수신신호를 복조 및 복호하여 얻은 데이터를 사용해서 생성한 궤도요소데이터를 기억하는 수단(22)과, 이 기억수단에 기억된 궤도데이터를 이용하여 통신위성의 위치를 구하는 수단(29, 73, 125, 217, 324)을 포함하는 것으로 할 수 있다.
상기 통신장치에 있어서, 또는,
데이터를 표시하는표시수단(453, 118, 215)과,
상기 궤도위치, 지심위치 및 시위치의 정보 중 적어도 한 개의 정보를 기초로 하여 통신위성위치정보를 계산하는 위치계산수단(29, 73, 128, 217, 324)과,
상기 위치계산수단(29, 73, 128, 217, 324)에 의해 산출된 통신위성위치정보를 상기 표시수단(453, 118, 215)에 문자데이터 및 플롯화상데이터의 적어도 한쪽에서 표시시키는 표시제어수단(14, 66, 116, 214, 320)을 포함하는 것으로 할 수 있다.
상기 통신장치에 있어서, 또는,
이 통신장치(1, 51, 101, 201, 301)는 사용자의 몸의 일부에 장착되는 장착형의 휴대통신장치라고 할 수 있다.
상기 통신장치에 있어서, 또는,
상기 장착형의 휴대통신장치는 상기 통신위성을 통하여 통신을 실시할 때에 사용하는 안테나소자(2, 52, 102, 202, 303)를 또한 구비하고,
상기 안테나소자는 헤리컬형 안테나, 유전체안테나 및 패치형 평면안테나의 어느쪽인가를 포함하는 것으로 할 수 있다.
이 통신장치에 의하면, 판별수단(29, 73, 128, 220, 324)은 궤도계산수단(29, 73, 125, 217, 324)이 구한 통신위성의 위치와, 현재위치결정수단(15, 82, 125, 217, 305)이 결정한 이 통신장치의 현재위치의 양쪽을 기초로 하여 상기 통신위성이 이 통신장치와 통신 가능한 영역내에 도래했는지 아닌지를 판별한다.
통신제어수단(4, 94, 122, 223, 328)은 판별수단(29, 73, 128, 220, 324)에 의한 판별의 결과에 따르고 위성계 통신수단(3, 54, 103, 204, 306)이 실시하는 통신의 개시 및 정지를 제어한다. 이 결과 통신조건이 갖추어지지 않은 때에는 통신계를 부동작으로 하여 소비전력을 절약할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 제 2 관점에 관련되는 통신장치는,
통신위성의 위치를 구하는 궤도계산수단(29, 73, 125, 217, 324)과,
이 통신장치의 현재위치를 결정하는 현재위치검출수단(15, 82, 125, 217, 305)과,
상기 궤도계산수단(29, 73, 125, 217, 324)이 구한 상기 통신위성의 위치와, 상기 현재위치검출수단(15, 82, 125, 217, 305)이 결정한 이 통신장치의 현재위치의 양쪽을 기초로 하여 상기 통신위성이 이 통신장치와 통신 가능한 영역내에 도래했는지 아닌지를 판별하는 판별수단(29, 73, 128, 220, 324)과,
상기 통신위성과의 사이에서의 통신을 실시하는 위성계 통신수단(3, 54, 103, 204, 306)과,
지상무선기지국을 통하여 통신을 실시하는 지상계 통신수단(142, 204, 307)과,
상기 판별수단(29, 73, 128, 220, 324)에 의한 판별의 결과가, (1) 상기 통신위성이 이 통신장치와 통신 가능한 영역내에 있다고 판별되었을 때에 상기 지상계 통신수단(142, 204, 307)이 실시하는 통신을 정지하는 동시에 상기 위성계 통신수단(3, 54, 103, 204, 306)이 실시하는 통신의 개시를 제어하고, (2) 상기 통신위성이 이 통신장치와 통신 가능한 영역내에 없다고 판별되었을 때에 상기 위성계 통신수단(3, 54, 103, 204, 306)이 실시하는 통신을 정지하는 동시에 상기 지상계 통신수단(142, 204, 307)이 실시하는 통신의 개시를 제어하는 통신계 제어수단(131, 221, 328)을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신장치.
상기 통신장치에 있어서, 또는,
상기 지상계 통신수단(142, 204, 307)은 상기 지상무선기지국의 식별부호를 수신 및 검출하는 식별부호걸출수단(146, 231, 307)을 포함하고,
상기 통신계 제어수단(131, 221, 328)은 상기 식별부호검출수단(146, 231, 307)에 의한 검출의 결과가 (1) 상기 지상무선기지국의 식별부호를 검출한 경우에 상기 지상계 통신수단(142, 204, 307)이 실시하는 통신의 개시를 제어하고, (2) 상기 지상계무선기지국의 식별부호를 검출할 수 없는 경우에 상기 판별수단(29, 73, 128, 220, 324)에 의해 상기 통신위성이 이 통신장치와 통신 가능한 영역내에 도래해 있다고 판별된 경우에만 상기 위성계 통신수단(3, 54, 103, 204, 306)이 실시하는 통신의 개시를 제어하는 수단(116, 214, 320)을 포함하는 것으로 할 수 있다.
상기 통신장치에 있어서, 또는,
상기 지상계 통신수단(142, 204, 307)은 상기 지상무선기지국으로부터의 호출을 기다려서 통신을 실시하는 대기수신수단(116, 214, 320)을 포함하는 것으로 할 수 있다.
상기 통신장치에 있어서, 또는,
상기 지상계 통신수단(142, 204, 307)은 안테나와 통신회로의 적어도 일부를 상기 위성계 통신수단(3, 54, 103, 204, 306)과 공용하는 것으로 할 수 있다.
이 통신장치에 의하면, 판별수단(29, 73, 128, 220, 324)은 궤도계산수단(29, 73, 125, 217, 324)가 구한 통신위성의 위치와, 현재위치결정수단(15, 82, 125, 217, 305)이 결정한 이 통신장치의 현재위치의 양쪽을 기초로 하여 상기 통신위성이 이 통신장치와 통신 가능한 영역내에 도래했는지 아닌지를 판별한다. 통신제어수단통신제어수단(4, 94, 122, 223, 328)은 판별수단(29, 73, 128, 220, 324)에 의한 판별의 결과가 통신위성이 이 통신장치와 통신 가능한 영역내에 있다고 판별되었을 때에 지상계 무선통신수단(142, 204, 307)이 실시하는 통신을 정지하는 동시에 위성계 통신수단(3, 54, 103, 204, 306)이 실시하는 통신의 개시를 제어한다. 통신제어수단(4, 94, 122, 223, 328)은 판별수단(29, 73, 128, 220, 324)에 의한 판별의 결과가 통신위성이 통신장치와 통신 가능한 영역내에 없다고 판별되었을 때에 위성계 통신수단(3, 54, 103, 204, 306)이 실시하는 통신을 정지하는 동시에 지상계 통신수단(142, 204, 307)이 실시하는 통신의 개시를 제어한다. 이 결과 통신위성과의 통신조건이 갖추어져 있지 않은 때에는 위성계 통신수단을 부동작으로 하여 소비전력을 절약하고, 통신위성과의 통신조건이 갖추어져 있을 때에는 지상계 통신수단을 부동작으로 하여 소비전력을 절약할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 제 3 관점에 관련되는 통신장치는,
지상무선기지국을 통해서 통신하는 지상계 통신수단(142, 204, 307)과,
이 통신장치의 현재위치를 검출하여 대응하는 현재위치정보를 출력하는 현재위치검출수단(125, 217, 305)과,
상기 지상계 통신수단(142, 204, 307)이 통신 가능하게 되는 통신영역의 위치정보를 포함하는 통신조건정보를 기억하는 통신조건정보기억수단(326)과,
상기 현재위치검출수단(125, 217, 305)으로부터 출력된 현재위치정보와 상기 통신조건정보기억수단(326)에 기억된 통신영역의 위치정보의 양쪽을 기초로 하여 이 통신장치가 상기 지상계 통신수단(142, 204, 307)에 의해 통신 가능한 통신영역내에 위치하는지 아닌지를 판별하는 영역판별수단(325)과,
상기 영역판별수단(325)의 판별의 결과가 (1) 이 통신장치가 상기 지상계 통신수단(142, 204, 307)에 의해 통신 가능하게 되는 통신영역내에 위치한다고 판별한 경우에 상기 지상계 통신수단(142, 204, 307)에 의한 통신의 개시를 제어하고, (2) 이 통신장치가 상기 지상계 통신수단(142, 204, 307)에 의해 통신 가능하게 되는 통신영역내에 위치하지 않는다고 판별한 경우에 상기 지상계 통신수단(142, 204, 307)에 의한 통신의 정지를 제어하는 통신계 제어수단(131, 221, 328)을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 통신장치에 의하면, 영역판별수단(325)은 이 통신장치의 현재위치정보와 통신조건정보기억수단(326)에 기억된 통신영역의 위치정보를 기초로 하여 이 통신장치가 지상계 통신수단(142, 204, 307)에 의해 통신 가능한 통신영역내에 위치하는지 아닌지를 판별한다. 통신계 제어수단(131, 221, 328)은 영역판별수단(325)의 판별의 결과가 이 통신장치가 상기 지상계 통신수단(142, 204, 307)에 의해 통신 가능하게 되는 통신영역내에 위치한다고 판별한 경우에 지상계 통신수단(142, 204, 307)에 의한 통신의 개시를 제어한다. 통신계 제어수단(131, 221, 308)은 영역판별수단(325)의 판별의 결과가 통신단말장치가 지상계 통신수단(142, 204, 307)에 의해 통신 가능하게 되는 통신영역내에 위치하지 않는다고 판별한 경우에 지상계 통신제어수단(142, 204, 307)에 의한 통신이 정지를 제어한다. 이 결과 지상계와 통신조건이 갖추어져 있지 않은 때에는 지상계 통신수단을 부동작으로 하여 소비전력을 절약하고, 지상계와의 통신조건이 갖추어져 있을 때에는 위성계 통신계를 부동작으로 하여 소비전력을 절약할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 제 4 관점에 관련되는 통신장치는,
이 통신장치의 현재위치를 검출하여 대응하는 현재위치정보를 출력하는 현재위치검출수단(125, 217, 305)과,
상기 궤도계산수단(29, 73, 125, 217, 324)이 구한 상기 통신위성의 위치와, 상기 현재위치결정수단(125, 217, 305)에 의해 검출된 이 통신장치의 현재위치의 양쪽을 기초로 하여 상기 통신위성이 이 통신장치와 통신 가능한 영역내에 도래했는지 아닌지를 판별하는 판별수단(29, 73, 128, 220, 324)과,
상기 통신위성과의 사이에서의 통신을 실시하는 위성계 통신수단(3, 54, 103, 204, 306)과,
지상무선기지국을 통해서 통신을 실시하는 지상계 통신수단(142, 204, 307)과,
상기 지상계 통신수단(142, 204, 307)이 통신 가능하게 되는 통신영역의 위치정보를 포함하는 통신조건정보를 기억하는 통신조건정보기억수단(326)과,
상기 현재위치검출수단(125, 217, 305)으로부터 출력된 현재위치정보와 상기 통신조건정보기억수단(326)에 기억된 통신영역의 위치정보의 양쪽을 기초로 하여 이 통신장치가 상기 지상계 통신수단(142, 204, 307)에 의해 통신 가능한 통신영역내에 위치하는지 아닌지를 판별하는 영역판별수단(325)과,
상기 영역판별수단(325)의 판별의 결과가 (1) 이 통신장치가 상기 지상계 통신수단(142, 204, 307)에 의해 통신 가능하게 되는 통신영역내에 위치한다고 판별한 경우에 상기 지상계 통신수단(142, 204, 307)만에 의한 통신의 개시를 제어하고, (2) 이 통신장치가 상기 지상계 통신수단(142, 204, 307)에 의해 통신 가능하게 되는 통신영역내에 위치하지 않는다고 판별한 경우에 상기 위성계 통신수단(3, 54, 103, 204, 306)만에 의한 통신의 개시를 제어하는 통신계 제어수단(131, 221, 328)을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 통신장치에 의하면, 영역판별수단(325)은 이 통신장치의 현재위치정보와 통신조건정보기억수단(326)에 기억된 통신영역의 위치정보를 기초로 하여 이 통신장치가 지상계 통신수단(142, 204, 307)에 의해 통신 가능한 통신영역내에 위치하는지 아닌지를 판별한다. 통신계 제어수단(131, 221, 328)은 영역판별수단(325)의 판별의 결과가 통신단말장치가 상기 지상계 통신수단(142, 204, 307)에 의해 통신 가능하게 되는 통신영역내에 위치한다고 판별한 경우에 지상계 통신수단(142, 204, 307)만에 의한 통신의 개시를 제어한다. 통신계 제어수단(131, 221, 308)은 영역판별수단(325)의 판별의 결과가 통신단말장치가 지상계 통신수단(142, 204, 307)에 의해 통신 가능하게 되는 통신영역내에 위치하지 않는다고 판별한 경우에 위성계 통신제어수단(3, 54, 103, 204, 306)만에 의한 통신의 개시를 제어한다. 이 결과 지상계와 통신조건이 갖추어져 있을 때에는 지상계 통신수단만을 동작시켜 소비전력을 절약하고, 지상계와의 통신조건이 갖추어져 있지 않을 때에는 위성계 통신계만을 동작시켜 소비전력을 절약할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 제 5 관점에 관련되는 통신제어장치는,
통신장치를 구비한 통신제어장치이며,
이 통신장치는,
지상에 대한 위치가 변화하는 통신위성의 위치를 구하는 통신위성위치검출수단(29, 73, 128, 217, 324)과,
이 통신장치의 현재위치를 검출하는 단말위치검출수단(82, 125, 217, 305)과,
상기 통신위성위치검출수단(29, 73, 128, 217, 324)에 의해 검출된 상기 통신위성의 위치와 상기 단말위치검출수단(82, 125, 217, 305)에 의해 검출된 이 통신장치의 현재위치의 양쪽을 기초로 하여 상기 통신위성이 이 통신장치와 통신 가능한 영역내에 도래해 있는지 아닌지를 판별하는 판별수단(29, 73, 128, 220, 324)과,
상기 통신위성과의 사이에서 통신을 실시하는 위성계 통신수단(3, 54, 103, 204, 306)과,
지상무선기지국을 통하여 통신하는 지상계 통신수단(142, 204, 307)과,
상기 판별수단(29, 73, 128, 220, 324)에 의한 판별의 결과가 (1) 상기 통신위성이 이 통신장치와 통신 가능한 영역내에 도래해 있다고 판별되었을 때에 상기 지상계 통신수단(142, 204, 307)이 실시하는 통신을 정지하는 동시에 상기 위성계 통신수단(3, 54, 103, 204, 306)이 실시하는 통신의 개시를 제어하고, (2) 상기 통신위성이 이 통신장치와 통신 가능한 영역내에 도래해 있지 않다고 판별되었을 때에 상기위성계 통신수단(3, 54, 103, 204, 306)이 실시하는 통신을 정지하는 동시에 상기 지상계 통신수단(142, 204, 307)이 실시하는 통신의 개시를 제어하는 통신계 제어수단(131, 221, 328)을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
이 통신장치에 의하면, 판별수단(29, 73, 128, 217, 324)은 통신위성위치검출수단(29, 73, 128, 217, 324)에 의해 검출된 통신위성의 현재위치와 단말위치검출수단(82, 125, 217, 305)에 의해 검출된 이 통신장치의 현재위치를 기초로 하여 통신위성이 통신단말장치에 대해서 통신 가능한 영역내에 도래해있는지 아닌지를 판별한다. 통신제어수단(131, 221, 328)은 판별수단(29, 73, 128, 220, 324)에 의해 판별의 결과가 통신위성의 현재위치가 이 통신장치와 통신 가능한 영역내에 도래해 있다고 판별되었을 때에 지상계 통신수단(142, 204, 307)이 실시하는 통신을 정지하는 동시에 위성계 통신수단(3, 54, 103, 204, 306)이 실시하는 통신의 개시를 제어한다. 통신계 제어수단(131, 221, 328)은 판별수단(29, 73, 128, 220, 324)에 의한 판별의 결과가 통신위성이 이 통신장치와 통신 가능한 영역내에 도래해 있지 않다고 판별되었을 때에 위성계 통신수단(3, 54, 103, 204, 306)이 실시하는 통신을 정지하는 동시에 지상계 통신수단(142, 204, 307)이 실시하는 통신의 개시를 제어한다. 이 결과 통신위성과의 통신조건이 갖추어져 있을 때에는 지상계 통신수단을 부동작시켜 소비전력을 절약하고, 통신위성과의 통신조건이 갖추어져 있지 않을 때에는 위성계 통신계를 부동작시켜 소비전력을 절약할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 제 6 관점에 관련되는 통신제어장치는,
통신장치를 구비한 통신제어장치이며,
이 통신장치는,
지상에 대한 위치가 변화하는 통신위성의 위치를 검출하는 방위연산회로(29, 73, 128, 217, 324)와,
이 통신장치의 현재위치를 검출하는 측위연산회로(82, 125, 217, 305)와,
상기 방위연산회로(29, 73, 128, 217, 324)에 의해 검출된 상기 통신위성의 위치와 상기 측위연산회로(82, 125, 217, 305)에 의해 검출된 이 통신장치의 현재위치의 양쪽을 기초로 하여 상기 통신위성의 위치가 이 통신장치와 통신 가능한 영역내에 도래해 있는지 아닌지를 판별하는 제어회로(14, 66, 116, 214, 320)와,
상기 통신위성과의 사이에서 통신을 실시하는 위성통신회로(3, 54, 103, 204, 306)와,
지상무선기지국을 통하여 통신하는 무선통신회로(142, 204, 307)와,
상기 제어회로(14, 66, 116, 214, 320)에 의한 판별의 결과가 (1) 상기 통신위성이 이 통신장치와 통신 가능한 영역내에 도래해 있다고 판별되었을 때에 상기 무선통신회로(142, 204, 307)가 실시하는 통신을 정지하는 동시에 상기 위성통신회로(3, 54, 103, 204, 306)가 실시하는 통신의 개시를 제어하고, (2) 상기 통신위성이 이 통신장치와 통신 가능한 영역내에 도래해 있지 않다고 판별되었을 때에 상기위성통신회로(3, 54, 103, 204, 306)가 실시하는 통신을 정지하는 동시에 상기 무선통신회로(142, 204, 307)가 실시하는 통신의 개시를 제어하는 통신제어회로(131, 221, 328)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 통신제어장치에 의하면, 제어회로(14, 66, 116, 214, 320)는 방위연산회로(29, 73, 128, 217, 324)에 의해 검출된 통신위성의 현재위치와 측위연산회로(82, 125, 217, 305)에 의해 검출된 이 통신장치의 현재위치를 기초로 하여 통신위성의 위치가 이 통신장치와 통신 가능한 영역내에 도래해 있는지 아닌지를 판별한다. 통신제어회로(131, 221, 328)는 제어회로(14, 66, 116, 214, 320)에 의한 판별의 결과가 통신위성의 위치가 이 통신장치와 통신 가능한 영역내에 도래해 있다고 판별되었을 때에 무선통신회로(142, 204, 307)가 실시하는 통신을 정지하는 동시에 상기 위성통신회로(3, 54, 103, 204, 306)가 실시하는 통신의 개시를 제어한다. 통신제어회로(131, 221, 328)는 제어회로(14, 66, 116, 214, 320)에 의한 판별의 결과가 상기 통신위성의 위치가 이 통신장치와 통신 가능한 영역내에 도래해 있지 않다고 판별되었을 때에 위성통신회로(3, 54, 103, 204, 306)가 실시하는 통신을 정지하는 동시에 무선통신회로(142, 204, 307)가 실시하는 통신의 개시를 제어한다. 이 결과 통신위성과의 조건이 갖추어져 있을 때에는 무선통신회로를 부동작시켜 소비전력을 절약하고, 통신위성과의 통신조건이 갖추어져 있지 않을 때에는 위성통신회를 부동작시켜 소비전력을 절약할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 제 7 관점에 관련되는 휴대용 통신장치는,
사용자의 몸의 일부에 장착되는 통신장치본체를 구비한 장착형의 휴대용 통신장치이며,
이 통신장치본체는,
통신위성의 위치를 검출하는 통신위성위치검출수단(29, 73, 128, 217, 324)과,
이 통신장치본체의 현재위치를 검출하는 단말위치검출수단(82, 125, 217, 305)과,
상기 통신위성위치검출수단(29, 73, 128, 217, 324)에 의해 검출된 상기 통신위성의 위치와 상기 단말위치검출수단(82, 125, 217, 305)에 의해 검출된 이 통신장치본체의 현재위치의 양쪽을 기초로 하여 상기 통신위성의 위치가 이 통신장치본체와 통신 가능한 영역내에 있는지 없는지를 판별하는 판별수단(29, 73, 128, 220, 324)과,
상기 통신위성과의 사이에서 통신을 실시하는 위성계 통신수단(3, 54, 103, 204, 306)과,
지상무선기지국을 통하여 통신하는 지상계 통신수단(142, 204, 307)과,
상기 판별수단(29, 73, 128, 220, 324)에 의한 판별의 결과가 (1) 상기 통신위성이 이 통신장치본체와 통신 가능한 영역내에 있다고 판별되었을 때에 상기 지상계 통신수단(142, 204, 307)이 실시하는 통신을 정지하는 동시에 상기 위성계 통신수단(3, 54, 103, 204, 306)이 실시하는 통신의 개시를 제어하고, (2) 상기 통신위성이 이 통신장치본체와 통신 가능한 영역내에 없다고 판별되었을 때에 상기 위성계 통신수단(3, 54, 103, 204, 306)이 실시하는 통신을 정지하는 동시에 상기 지상계 통신수단(142, 204, 307)이 실시하는 통신의 개시를 제어하는 통신계 제어수단(131, 221, 328)을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 휴대용 통신장치에 의하면, 판별수단(29, 73, 128, 220, 324)은 상기 통신위성위치검출수단(29, 73, 128, 217, 324)에 의해 검출된 통신위성의 위치와 단말위치검출수단(83, 125, 217, 305)에 의해 검출된 이 통신장치의 현재위치를 기초로 하여 통신위성의 위치가 이 통신장치와 통신 가능한 영역내에 있는지 아닌지를 판별한다. 통신계 제어수단(131, 221, 328)는 판별수단(29, 73, 128, 220, 324)에 의한 판별의 결과가 통신위성의 위치가 이 통신장치에 대해서 통신 가능한 영역내에 있다고 판별되었을 때에 지상계 통신수단(142, 204, 307)이 실시하는 통신을 정지하는 동시에 위성계 통신수단(3, 54, 103, 204, 306)이 실시하는 통신의 개시를 제어한다. 통신계 제어수단(131, 221, 328)은 판별수단(29, 73, 128, 220, 324)에 의한 판별의 결과가 상기 통신위성의 위치가 이 통신장치와 통신 가능한 영역내에 없다고 판별되었을 때에 위성계 통신수단(3, 54, 103, 204, 306)이 실시하는 통신을 정지하는 동시에 지상계 통신수단(142, 204, 307)이 실시하는 통신의 개시를 제어한다. 이 결과 통신위성과의 통신조건이 갖추어져 있을 때에는 지상계 통신수단을 부동작시켜 소비전력을 절약하고, 통신위성과의 통신조건이 갖추어져 있지 않을 때에는 위성계 통신수단을 부동작시켜 소비전력을 절약할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 7 관점에 관련되는 통신제어방법은,
지상에 대한 현재위치가 변화하는 통신위성의 위치를 구하는 통신위성위치검출스텝(S2)과,
통신장치의 현재위치를 검출하는 단말위치검출스텝(S4)과,
상기 통신위성위치검출스텝(S2)에 의해 구해진 상기 통신위성의 위치와 상기 단말위치검출스텝(S4)에 의해 검출된 상기 통신장치의 현재위치의 양쪽을 기초로 하여 상기 통신위성의 위치가 상기 통신장치와 통신 가능한 영역내에 도래해 있는지 아닌지를 판별하는 판별스텝(S4)과,
상기 판별스텝(S4)에 의한 판별의 결과가 (1) 상기 통신위성이 상기 통신장치와 통신 가능한 영역내에 도래해 있다고 판별되었을 때에 지상무선기지국을 통하여 실시하는 통신을 정지하는 동시에 상기 통신위성과의 사이에서 실시하는 통신의 개시를 제어하고, (2) 상기 통신위성이 상기 통신장치와 통신 가능한 영역내에 도래해 있지 않다고 판별되었을 때에 상기 통신위성과의 사이에서 실시하는 통신을 정지하는 동시에 지상무선기지국을 통하여 실시하는 통신의 개시를 제어하는 통신계 제어스텝(S5)을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 통신방법에 의하면, 판별스텝(S4)은 통신위성위치검출스텝(S2)에 의해 검출된 통신위성의 위치와 단말위치검출스텝(S4)에 의해 검출된 통신장치의 현재위치를 기초로 하여 통신위성의 위치가 통신장치의 통신 가능한 영역내에 도래해 있는지 아닌지를 판별한다. 통신계 제어스텝(S5)은 판별스텝(S4)에 의한 판별의 결과가 통신위성의 위치가 통신장치와 통신 가능한 영역내에 도래해 있다고 판별되었을 때에 지상무선기지국을 통해서 실시하는 통신을 정지하는 동시에 통신위성과의 사이에서 실시하는 통신의 개시를 제어한다. 통신계 제어스텝(S5)은 판별스텝(S4)에 의한 판별의 결과가 통신위성의 위치가 통신장치와 통신 가능한 영역내에 도래해 있지 않다고 판별되었을 때에 통신위성과의 사이에서 실시하는 통신을 정지하는 동시에 지상무선기지국을 통해서 실시하는 통신의 개시를 제어한다. 이 결과 통신위성과의 통신조건을 갖추어져 있을 때에는 지상무선기지국을 통해서 실시하는 통신을 정지시켜 소비전력을 절약하고, 통신위성과의 통신조건이 갖추어져 있지 않은 때에는 통신위성과의 사이에서 실시하는 통신을 정지시켜 소비전력을 절약할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련되는 휴대형 통신단말장치의 구성을 모식적으로 나타내는 블록도.
도 2는 휴대형 통신단말장치의 외관구성을 설명하기 위한 모식도.
도 3은 휴대형 통신단말장치의 실장구성을 설명하기 위한 모식도.
도 4는 휴대형 통신단말장치에서 실현되는 통신회선시스템을 설명하기 위한 모식도.
도 5는 우주국의 구성을 설명하기 위한 모식적 블록도.
도 6은 지구국의 구성을 설명하기 위한 모식적 블록도.
도 7은 위성관제국의 구성을 설명하기 위한 모식적 블록도.
도 8은 혹성의 궤도요소를 설명하기 위한 모식도.
도 9는 통신위성의 궤도를 설명하기 위한 모식도.
도 10은 통신위성의 발사지점 근처의 구면삼각형을 설명하기 위한 모식도.
도 11은 통신위성의 통과점을 설명하기 위한 모식도.
도 12는 통신위성의 타원운동과 근점이각의 궤도요소를 설명하기 위한 모식도.
도 13은 천체의 시각, 고도각 및 방위각을 설명하기 위한 모식도.
도 14는 방위각의 상한을 판별하는 처리를 나타내는 흐름도.
도 15는 정지위성의 고도각 및 방위각의 개략적인 관계를 설명하기 위한 모식도.
도 16은 정지위성의 시각을 설명하기 위한 모식도.
도 17은 통신위성의 위치/도래시각계산을 설명하기 위한 흐름도.
도 18은 통신위성의 발사조건입력을 설명하기 위한 흐름도.
도 19는 발사조건으로부터 통신위성의 궤도요소가 구하는 계산을 설명하기 위한 흐름도.
도 20은 통신위성의 지심위치의 계산을 설명하기 위한 흐름도.
도 21은 통신위성의 시위치의 계산을 설명하기 위한 흐름도.
도 22는 통신가능위치의 판단계산을 설명하기 위한 흐름도.
도 23은 준율리우스일의 계산서브루틴을 나타내는 흐름도.
도 24는 지방시항성시 및 그리니치항성시의 계산서브루틴을 나타내는 흐름도.
도 25는 ATN함수 및 상한판별의 계산서브루틴을 나타내는 흐름도.
도 26은 케플러방정식의 해법서브루틴을 나타내는 흐름도.
도 27은 지리위도와 지심위도의 관계를 나타내는 모식도.
도 28은 본 발명의 제 2 실시형태에 관련되는 휴대형 통신단말장치의 구성을 모식적으로 나타내는 블록도.
도 29는 본 발명의 제 3 실시형태에 관련되는 휴대형 통신단말장치의 구성을 모식적으로 나타내는 블록도.
도 30은 휴대형 통신단말장치의 외관구성을 설명하기 위한 모식도.
도 31은 휴대형 통신단말장치의 실장구성을 설명하기 위한 모식도.
도 32는 휴대형 통신단말장치에서 실현되는 통신회선시스템을 설명하기 위한 모식도.
도 33은 본 발명의 제 4 실시형태에 관련되는 휴대형 통신단말장치의 구성을 모식적으로 나타내는 블록도.
도 34는 휴대형 통신단말장치의 외관구성을 설명하기 위한 모식도.
도 35는 휴대형 통신단말장치의 실장구성을 설명하기 위한 모식도.
도 36은 본 발명의 제 5 실시형태에 관련되는 휴대형 통신단말장치의 구성을 모식적으로 나타내는 블록도.
도 37은 휴대형 통신단말장치에 있어서의 통신영역위치메모리의 구성을 설명하기 위한 모식도.
도 38은 휴대형 통신단말장치에 있어서의 통신영역위치메모리의 구성을 설명하기 위한 모식도.
도 39는 휴대형 통신단말장치에 있어서의 통신영역위치메모리의 구성을 설명하기 위한 모식도.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1, 51 : 휴대형 통신단말장치 2 : 통신안테나부
3 : 위성계 통신회로부 4 : 통신제어회로부
5 : ID메모리 6 : 수신데이터메모리
7 : 송신데이터메모리 8 : 음성복호기/부호기
9 : D/A, A/D변환회로 10, 11 : 증폭기
12 : 스피커 13 : 마이크로폰
14 : 제어회로 15 : 데이터입력부
16 : 데이터출력부 17 : RF송/수신기
18 : 복조회로 19 : 변조회로
23, 454 : 단말위치입력부 26 : 위성궤도데이터메모리
29 : 위성위치/도래시각연산부 34 : 계산일시설정부
35 : 위성궤도위치계산부 36 : 지심위치계산부
37 : 시위치·거리계산부 38 : 상공도래시각산출부
451 : 시계케이스 452 : 리스트밴브부
453 : 표시출력부
이하 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다.
도 1∼도 7을 참조하여 본 발명의 제 1 실시형태에 관련되는 휴대형 통신단말장치를 설명한다.
이 실시형태에 있어서의 휴대형 통신단말장치는 저궤도비정지위성(LEO위성) 등의 통신위성과 직접 무선통신하는 위성통신기능을 구비한 휴대형의 이동체통신단말장치로서 구성되고 있다.
「이동국」인 휴대형 통신단말장치는 「우주국」인 통신위성에 탑재된 통신기(중계기 또는 교환기를 포함한다)를 통하여 다른 이동국과 무선통신회선을 통해서 접속된다. 이동국은 우주국을 통하여 「지구국」인 지상의 위성회선용교환기 또는 게이트웨이장치를 통해서 해당 지구국에 접속된 공중망의 전화기, 나아가서는 타지역의 이동국에 접속된다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련되는 휴대형 통신단말장치의 기본적인 회로구성을 모식적으로 나타내고 있다.
도 1에 나타내는 휴대형 통신단말장치(1)는 통신안테나부(2), 위성계 통신회로부(3), 통신제어회로(4), ID메모리(5), 수신데이터메모리(6), 송신데이터메모리(7), 음성입출력부(VI), 제어회로(14), 데이터입력부(15) 및 데이터출력부(16)를 구비하고 있다.
통신안테나부(2) 및 위성계 통신회로부(3)는 비정지위성 등의 통신위성(B(B’))에 탑재되어 있는 통신기기와 무선전파에 의해 통신데이터를 송수신한다. 위성계 통신회로부(3)는 RF송/수신부(17), 복조회로(18), 변조회로(19) 및 채널복호기/부호기(20)로 구성된다. RF송/수신부(17)는 수신부(17A) 및 송신부(17B)로 구성된다.
통신제어회로(4)는 위성계 통신회로부(3)가 실시하는 통신위성과의 데이터통신을 제어한다. ID메모리(5)는 통신단말장치를 식별하기 위한 ID(Identifier)를 기억한다.
수신데이터메모리(6)는 위성계 통신회로부(3)가 통신위성으로부터 수신한 수신데이터를 기억한다. 송신데이터메모리(7)는 위성계 통신회로부(3)를 통해서 통신위성에 송신하는 송신데이터를 기억한다.
음성입출력부(VI)는 음성복호기/부호기(8), D/A, A/D변환회로(9), 증폭기(10), 증폭기(11), 스피커(12) 및 마이크로폰(13)으로 구성된다. 음성복호기/부호기(8) 및 D/A, A/D변환회로(9)는 통신위성으로부터 수신한 수신데이터가 음성데이터인 경우에 음성데이터를 복호하고 D/A변환한다.
D/A변환된 음성은 증폭기(10)를 통해 스피커(12)에 의해 재생된다. 음성복호기/ 부호기(8) 및 D/A·A/D 변환회로(9)는 증폭기(11)를 통해 마이크로폰(13)으로부터 수신한 음성신호를 A/D변환하여 부호화하고, 송신데이터로서 위성계 통신회로부(3)에 공급한다.
제어회로(14)는 데이터입력부(15)로부터 입력되는 문자, 숫자, 부호 및 이미지데이터 등의 음성 이외의 데이터를 송신데이터메모리(7)에 기억한다. 제어회로(14)는 통신위성으로부터 수신한 음성 이외의 데이터, 즉 문자, 숫자, 부호 및 이미지데이터를 데이터출력부(16)에 공급한다. 데이터입력부(15)는 송신데이터입력부(21), 궤도데이터입력부(22) 및 단말위치입력부(23)로 구성된다. 데이터출력부(16)는 수신데이터출력부(24) 및 위성위치궤적/ 도래시각출력부(25)로 구성된다.
휴대형 통신단말장치(1)는 또한 위성궤도데이터메모리(26), 단말위치데이터메모리(27), 위성위치/궤적/일시데이터메모리(28), 위성위치/도래시각연산부(29), 계시회로(30), 전원제어회로(31), 도래시각타이머(32) 및 전지(33)를 구비하고 있다.
위성궤도데이터메모리(26)는 데이터입력부(15)의 궤도데이터입력부(22)로부터 입력되는 통신위성의 궤도상의 위치를 계산하기 위한 궤도데이터, 즉 통신상대가 되는 비정지통신위성의 궤도요소 등의 데이터를 기억한다.
단말위치데이터메모리(27)는 데이터입력부(15)의 단말위치입력부(23)로부터 입력되는 위도, 경도, 지명 및 지역명 등의 해당휴대형 통신단말장치(1)의 위치정보를 기억한다. 단말위치입력부(23)는 위도, 경도, 지명 및 지역명 등의 해당 휴대형 통신단말장치(1)의 위치를 특정하는 측위정보의 수신부를 포함하는 구성으로 하여도 좋다.
위성위치/도래시각연산부(29)는 통신위성의 궤도데이터와 통신단말장치의 위치정보로부터 통신위성의 위치(지심위치, 시위치, 거리) 및 통신위성이 통신단말장치와 통신가능한 영역으로 도래하는 일시를 계산한다. 위성위치/ 도래시각연산부(29)는 연산일시설정부(34), 위성궤도위치계산부(35), 지심위치계산부(36), 시위치· 거리계산부(37) 및 상공도래시각산출부(38)로 구성된다.
계산일시설정부(34)는 통신위성의 궤도상의 위치를 계산하는 일시를 설정한다. 위성궤도위치계산부(35) 및 지심위치계산부(36)는 궤도데이터에 근거하여 계산일시설정부(34)에 설정된 일시의 통신위성의 궤도상의 위치와 그 때의 통신위성의 지심위치를 산출한다. 시위치· 거리계산부(37)는 통신위성의 지심위치와 통신단말장치의 위치에 근거하여 통신단말장치를 기준으로 한 통신위성의 시위치 및 거리를 산출한다.
상공도래시각산출부(38)는 통신위성이 상공에 있는지 아닌지, 통신위성의 앙각이 통신할 수 있는 각도인지 아닌지, 또는 통신위성과의 거리가 통신할 수 있는 거리 내인지 아닌지 등 통신위성과의 통신이 가능한지 아닌지를 판단한다. 위성위치/도래시각연산부(29)는 이들 연산에 의해 임의일시의 통신위성의 지구에 대한 위치 및 통신단말에 대한 위치를 계산할 수가 있고, 또한 그것이 통신 가능한지 아닌지도 판별할 수 있다. 위성위치/도래시각연산부(29)는 계시회로(30)에서 얻어지는 현재일시정보를 근거로, 예를 들면 1분마다 계산일시설정부(34)에 설정하는 일시를 차례로 변화시켜 계산하면 통신위성이 현재부터 몇 분 후에 통신가능한 영역에 도래하는가를 구할 수 있다. 그 후 위성위치/도래시각연산부(29)는 통신위성이 몇 분 후에 통신 가능한 영역 밖으로 떠남하는가를 계산하여 구할 수 있다.
위성위치/궤적/ 일시데이터메모리(28)는 상공도래시각산출부(38)가 구한 위성위치, 위성궤적 및 통신가능일시를 기억한다.
전원제어회로(31)는 위성계 통신회로부(3)에 대한 전지(33)로부터의 전원공급을 접속/차단(ON/OFF)하는 스위치회로이다.
도래시각타이머(32)는 위성위치/도래시각연산부(29)가 구한 위성도래일시정보 또는 통신가능일시정보에 따라 전원제어회로(31)를 제어한다. 즉 도래시각타이머(32)는 위성도래일시 또는 통신가능일시가 되었을 때에 전원제어회로(31)를 제어하여 위성계 통신회로부(3)에 전원을 공급한다. 한편 도래시각타이머(32)는 위성 떠남일시 또는 통신불능일시가 되었을 때에 전원제어회로(31)를 제어하여 위성계 통신회로부(3)에 전원공급을 차단한다.
도 2는 도 1에 나타내는 휴대형 통신단말장치(1)의 외관구성을 나타내고 있다. 도 3은 도 1에 나타내는 휴대형 통신단말장치(1)의 회로부품의 실장구성을 나타내고 있다. 도 2 및 도 3은 휴대형 통신단말장치(1)를 시계형으로 하여 구성한 경우의 예를 나타내고 있다.
도 2 및 도 3에 나타내는 휴대형 통신단말장치(1)는 시계케이스(451), 손목밴드부(452), 표시출력부(453) 및 단말위치입력부(454)를 구비하고 있다.
시계케이스(451)는 내부에 위성계 통신회로부(3)를 수용하고 있다. 시계케이스(451)의 상면에는 숫자키 등의 조작입력부(455)가 배치되어 있다. 손목밴드부(452)는 마이크로폰(13) 및 위성통신용의 안테나부(2)를 내장하고 있다.
표시출력부(453)는 시계케이스(451)의 상면을 덮는 덮개를 겸비하고 있고, 한테두리부를 축으로 하여 회전운동에 의해 개폐동작한다. 표시출력부(453)는 LCD(액정표시소자)패널(456)을 갖고, 시각, 통신데이터 및 통신설정 등을 표시한다. 표시출력부(453)는 시각표시로서 예를 들면 현재시각, 통신위성의 도래 및 떠남시각을 표시한다. 표시출력부(453)는 또한 통신위성의 궤도상의 위치, 지심위치, 시위치 및 궤적의 플롯표시 및 통신위성위치 및 통신단말위치의 문자표시 등을 실행한다. 표시출력부(453)의 내부에는 제어회로(14) 및 스피커(12)가 수용되어 있다.
단말위치입력부(454)는 시계케이스(451)의 측테두리부에 설치되고 내부에 측위용 수신부(457) 및 측위용 안테나(458)를 수용하고 있다.
도 4는 휴대형 통신단말장치(1)를 이용한 통신회선시스템의 모식적인 구성을 나타내고 있다.
도 4에 나타내는 바와 같이 휴대형 통신단말장치(A, A′)(휴대형 통신단말장치(1))는 GPS 등의 측위용 위성(B, B′)으로부터의 측위용 신호를 수신하여 해당 휴대형 통신단말장치(A)의 존재위치를 계측하여 설정한다. 휴대형단말장치(A, A′)의 존재위치는 사용자의 직접입력에 의해 설정하여도 좋다.
휴대형단말장치(A, A′)는 우주국(C, C′), 즉 통신위성과 통신데이터 및 제어데이터를 송수신한다. 우주국(C, C′)은 지구국(D, D′)은 그밖의 위성통신단말장치(A″)와 통신데이터 및 제어데이터를 송수신한다. 우주국(C, C′)은 위성관제국(E)에 의해 제어되고 있다.
지국국(D, D′)은 송수신계장치(D1), 단국계장치(D2) 및 통신감시제어계장치(D3)로 구성된다. 지국국(D, D′)은 위성회선중계용교환기(F, F′)를 통해 전용회선망(G) 및 공중망(전화회선망)(K)에 접속되어 있다. 전용회선망(G)은 위성관제국(E), 위성통신회선제어국(H), 위치등록데이터베이스(I) 및 패킷통신서버(J)에 접속되어 있다. 공중망(K)은 교환기(X)를 통해 가입전화(T, T′)에 접속되어 있다. 게다가 교환기(X′) 및 접속장치(L)를 통하여 무선기지국(Μ )에 접속되어 있다. 무선기지국(Μ)은 PHS 또는 휴대전화 등의 통신단말(N)에 접속되어 있다.
도 5는 우주국(C, C′)의 구조체적인 구성의 한 예를 나타내고 있다.
우주국은 공용기기인 버스계 기기(501)와 통신기기인 미션계 기기(502)로 구성된다.
버스계 기기(501)는 솔라어레이(503), 텔레메트리/명령안테나(504), 열제어계 기기(505), 구조체계 기기(506), 이차추진계 기기(507), 전원계 기기(508), 자세제어계 기기(509) 및 텔레메트리/명령계 기기(510)로 구성되어 있다.
솔라어레이(503)는 태양전지 등으로 구성된 통신위성의 전원이다. 텔레메트리/명령안테나(504)는 텔레메트리/명령계 기기(510)의 안테나이다. 열제어계 기기(505)는 열방사기(511) 및 히터(512)로 구성된다. 구조체계 기기(506)는 실질적으로 구조체(513)만으로 구성된다. 2차추진계 기기(507)는 스러스터(514), 밸브드라이버(515) 및 연료탱크(516)로 구성된다.
전원계 기기(508)는 전력제어부(517) 및 2차전지(518)로 구성된다. 전력제어부(517)는 솔라어레이(503) 및 2차전지(518)에 접속되어 있고, 필요에 따라 솔라어레이(503)가 생성하는 전력을 2차전지(518)에 축적한다.
자세제어계 기기(509)는 태양센서(519), 지구센서(520), 자세제어회로(521) 및 안테나지향제어부(522)로 구성된다. 텔레메트리/명령계 기기(510)는 텔레메트리유닛(523), 명령유닛(524), 텔레메트리송신부(525) 및 명령수신부(526)로 구성된다. 텔레메트리/명령안테나(504)는 텔레메트리송신부(525) 및 명령수신부(526)에 접속되어 있다.
미션계 기기(502)는 중계기/교환기계 기기(531) 및 안테나계 기기(532)로 구성된다.
중계기/교환기계 기기(531)는 수신부(533), 입력다중채널(534), 회선전환기/교환기(535), 송신부(536) 및 출력다중채널(537)로 구성된다. 수신부(536) 및 출력다중채널(537)은 처리회선수에 따라 복수개 설치되어 있다. 안테나계 기기(532)는 수신부(533) 및 출력다중채널(537)에 각각 접속된 복수의 안테나(538)로 구성된다.
도 6은 지국국(D, D′)의 구조체적인 시스템구성의 한 예를 나타내고 있다.
지구국(D, D′)은 단국계장치(541), 통신감시제어계장치(542), 송신계장치(543), 수신계장치(544), 안테나계장치(545), 전원계장치(546) 및 베이스밴드전환장치(547)로 구성된다.
단국계장치(541)는 영상전송단국장치(548), 전화반송단국장치(549) 및 반송단국장치(550)로 구성된다.
통신감시제어계장치(542)는 영상전송감시장치(551), 수화감시장치(552), 상의전화감시장치(553) 및 회선시험장치(554)로 구성된다.
송신계장치(543)는 변조기(555), 주파수변환기(556), 송신파합성기(557) 및 전력증폭기(558)로 구성된다. 송신파합성기(557)는 복수계통의 변조기(555) 및 주파수변환기(556)로부터 송신되는 송신파를 합성하여 전력증폭기(558)에 공급한다.
수신계장치(544)는 복조기(559), 주파수변환기(560), 수신파분파기(561) 및 저잡음증폭기(562)로 구성된다. 수신파분파기(561)는 저잡음증폭기(562)에 의해 증폭된 수신파를 분파하고 복수계통의 복조기(559) 및 주파수변환기(560)에 공급한다.
안테나계 장치(545)는 안테나(563), 분파기/편파변환기(564), 추적신호분파기(565), 추적신호수신기(566), 안테나 구동회로(567) 및 각도검출장치(568)로 구성된다. 전원계장치(546)는 상용전력수전설비(569), 비상용 발전설비(570) 및 무정전(전원)장치(571)로 구성된다.
도 7은 위성관제국(E)의 구조체적인 시스템구성의 한 예를 나타내고 있다.
위성관제국(E)은 안테나(580), 측거/측각장치(581), 텔레메트리수신부(582), 명령송신부(583), 온라인계산기(584), 오프라인계산기(585), 궤도결정프로그램부(586), 자세결정프로그램부(587) 및 제어프로그램부(588)로 구성된다. 궤도결정프로그램부(586), 자세결정프로그램부(587) 및 제어프로그램부(588)는 온라인계산기(584)에 의해 실행된다.
다음에 도 1의 휴대형 통신단말장치(1)에 있어서 이용되는 비정지위성의 통신위성의 궤도계산의 방법 및 고각도(h)와 방위각(Αz) 계산방법의 개략을 설명한다.
우선 통신위성의 궤도계산방법에 대해서 설명한다.
〔1〕천체의 궤도요소(Orbital Elements)
태양계의 혹성, 소혹성 및 혜성 등의 천체는 태양을 하나의 초점으로 하는 타원궤도상을 이른바 「케플러의 운동법칙」에 따라 운동하고 있다. 이와 같은 천체가 어떤 시각에 궤도상의 어느 곳에 있는지, 또는 지상의 어느 지점으로부터 어느 곳에 보이는지를 계산하는 것은 그 궤도(Orbit)를 알 필요가 있다. 천체의 궤도의 형 및 그 운동을 나타내는 것이 「궤도요소」이고, 궤도요소가 주어지면 천체의 위치를 계산할 수 있다.
혹성의 경우 표 1에 나타내는 바와 같이 근일점인수(ω’), 승교점황경(Ω’), 궤도경사각(i), 이심률(e), 평균근점이각(Μo), 궤도긴 반직경(a), 근지점거리(q), 평균운동량(n) 및 주기(p)의 9개의 궤도요소에 의해 도 8에 나타내는 바와 같은 궤도의 형태 및 운동을 나타낼 수 있다. 표 1에 나타내는 근지점거리(q), 평균운동량(n) 및 주기(p)는 다른 6개의 궤도요소의 근일점인수(ω’), 승교점황경(Ω’), 궤도경사각(i), 이심률(e), 평균근점이각(Μo), 궤도긴 반직경(a)에서 구할 수 있기 때문에 실질적으로는 이 6개의 궤도요소에 의해 혹성의 운동이 결정된다.
(표 1)
혹성의 궤도요소
기호 궤도요소 단위
1 ω’ 근일점인수(Argument Perigee) 도
2 Ω’ 승교점황경(Ascending Node) 도
3 i 궤도경사각(Inclination) 도
4 e 이심률(Eccentricity) 라디안
5 Μo평균근점이각 도
6 a 궤도긴 반직경(Semimijor Axis) ㎞
7 q 근지점거리(Perigee Distance) ㎞
8 n 평균운동량(Mean Motion) 도
9 p 주기(Revolution Period) 초
궤도요소는 근일점인수(ω’)의 대신에 근일점황경(ω-=Ω’+ω’)를 이용하는 경우도 있다.
〔2〕통신위성의 궤도요소(Satellite Optical Elements) :
통신위성의 궤도에서는 지구적도부의 팽창의 영향으로 케플러의 운동법칙에 있어서 본래 불변일 것인 궤도면(Kd2)이 시간의 경과에 따라 변화한다. 통신위성의 궤도에서는 궤도경사각(i)이 대략 일정한 대로 승교점적경(Ω)이 차례로 변화한다. 이로 인해 통신위성의 궤도에서는 혹성궤도의 황도면(Kd2)의 대신에 지구의 적도면(Sk)을 기준면으로 하여 궤도요소로서 설정한다. 또한 통신위성의 궤도에서는 황경 등의 황도좌표(Eqliptic Coordinate) 대신에 적경 등의 적도좌표(Eqatorial Coordinate)를 궤도요소로서 설정한다. 또한 통신위성의 궤도에서는 통신위성이 지구를 하나의 초점으로 하는 타원궤도상을 움직이기 때문에 근일점(Perihelion)(Pe) 대신에 근지점(Prigee)(Pt)을 궤도요소로서 설정한다.
통신위성의 경우도 혹성과 마찬가지로 6개의 궤도요소 즉 궤도면을 결정하는 승교점적경(Ω), 궤도경사각(i), 궤도면 내에서의 근지점의 방향을 결정하는 근지점인수(ω), 궤도의 크기를 나타내는 궤도긴 반직경(a) 및 궤도의 형태을 나타내는 이심률(e)과 통신위성의 위치를 나타내는 근지점통과시각(T) 또는 기점의 평균근점이각(Μo)(어느한 쪽)에 의해 도 9에 나타내는 바와 같은 궤도가 나타난다. 즉 통신위성의 궤도는 ω, Ω, I, e, a와 Μo또는 T의 6개의 궤도요소에 의해 나타난다.
그러나 상기한 바와 같이 통신위성은 케플러의 운동법칙에 나타나는 천체와 달리 궤도면이 움직이기 때문에 궤도면 내에서의 근지점의 위치도 변화한다. 통신의성의 궤도에서는 궤도경사각(i)이 대략 일정한 채 승교점적경(Ω)이 변화한다. 또한, 통신위성은 케플러의 운동법칙에 있어서 일정할 것인 평균운동량(n)도, 고층대기 또는 태양복사압 등의 영향을 받아 변화한다. 통신위성의 궤도는 수식 1에 나타내는 바와 같이 평균점이각(Μo), 평균운동량(n), 승교점적경(Ω) 및 근지점인수(ω)의 변동분을 고려하여 계산할 필요가 있다.
[수식 1]
Μ 〓 Μo+ Μ1t + Μ2t2,
n 〓 Μ1+ 2Μ2t,
Ω 〓 Ω0+ Ω1t,
ω 〓 ω0+ ω0t
(e ≒ 0의 경우는 ω + Μ 〓 ω0+ Μ0+ (ω1+ Μ1)t + Μ2t2)
이상과 같이 통신위성의 궤도요소는 ω, Ω, i, e와 Μ0또는 a의 6개가 아니고 일반적으로는 표 2에 나타내는 바와 같이 ω0, ω1, Ω0, Ω1, i, e, Μ0, Μ1및 Μ2의 9개 및 기점로 된다.
(표 2)
혹성의 궤도요소
기호 궤도요소 단위
1 Μo기점의 평균근점이각 도
(1′) T 근지점통과시각 도
2 Μ1평균근점이각의 t의 계수
3 Μ2평균근점이각의 t2의 계수 도
4 ω0기점의 근지점인수(Argument Perigee) 도
5 ω1근지점인수의 섭동 도/일
6 Ω0기점의 승교점적경(Ascending Node) 도
7 Ω1승교점적경의 섭동 도/일
8 i 궤도경사각(Inclination) 도
9 e 이심률(Eccentricity) 라디안
10 a 궤도긴 반직경(Semimijor Axis) ㎞
11 q 근지점거리(Perigee Distance) ㎞
12 n 평균운동량(Mean Motion) 도
13 p 주기(Revolution Period) 초
〔3〕통신위성의 궤도요소를 구하는 방식
근지점의 통과시각(T)을 기점로 하고 ω0, Ω0, i0, a0및 e0를 시각(T)에 서의 ω, Ω, i, a 및 e의 각 궤도요소로 하면 상기의 수식 1을 사용하여 수식 2가 인도된다.
[수식 2]
근지점통과시각: T
근지점인수: ω 〓 ω0+ ω1(t-T)
승교점적경: Ω 〓 Ω0+ Ω1(t-T)
궤도경사각: I 〓 i0
궤도긴 반직경: a 〓 a0[㎞]
이심률: e 〓 e0
지구의 형상은 완전한 구조체형이 아니고 적도부가 약간 융기한 타원형의 구조체형으로 되어 있다. 적도부 융기의 영향을 받아 통신위성의 궤도는 섭동에 의해 변화한다. 섭동의 정도를 나타내는 값 ω1, Ω1은 적도부의 융기가
지구의 편평률을 나타내는 계수 J2〓 0.00108263
(J2〓 (1082629 ± 1) × 10-9)
으로 나타내어지기 때문에 수식 3에 의해 나타내어진다.
[수식 3]
ω1〓 (2/3)(J2/p2)n{ 2-(5-2)sin2(i)}
Ω1〓 -(2/3)(J2/p2)ncos(i)
단 반통경(p)은
p 〓 a'(1-e2)
로 나타낸다. a'는 a를 적경(〓6378.16㎞)으로 나눈 것이다.
a'〓 a / 6378.16
또한 통신위성의 주기(p)는 뉴턴만유인력법칙, 또는 케플러 제 3 법칙에 의해 구할 수 있다.
a3/ P2〓 GΜ (1 + m / Μ) / 4π2≒ GΜ / 4π2(Μ>>m)
단 만유인력정수(G)는
G 〓 6.673 × 10-11[㎥/㎏·sec2]
로 나타낸다. Μ은 지구의 질량으로
GΜ 〓 3.986005 × 10-14[㎥/sec2]
으로 나타낸다.
m은 통신위성의 질량인데 Μ에 비해 작기 때문에 무시할 수 있다.
따라서,
a3/ P2≒ GΜ/4π2〓 1.009667 × 10-14[㎦/sec2]
에 의해 통신위성의 주기(p)는 수식 4에 의해 구할 수 있다.
[수식 4]
P 〓 0.0095198 × (a)1.5[sec]
이 통신위성의 주기(P)로부터 수식 5가 얻어진다.
[수식 5]
n 〓 360°× 24 × 60 × 60 ÷ P [도/일]
이와 같은 통신위성의 주기(P)는 관측에 의해 얻을 수 없는 주기이다. 한편 관측에 의해 얻을 수 있는 지구의 지형에 의한 섭동을 포함한 외관상의 주기(승교점주기:Node Period)(Pn)는 수식 6에 의해 나타낼 수 있다.
[수식 6]
Pn〓 360°× 24 × 60 × 60 / (n+ω1)
또한 수식 4 및 수식 5로부터 적도부의 팽창한 변화항 ω1, Ω1은 e≒0로 한 경우에 수식 7에 의해 나타낸다.
[수식 7]
ω1〓 9.97°×{ 2 - 2.5 sin 2 (i0) } ÷ (a′)3.5
Ω1〓 -9.97°× cos (i0) ÷ (a′)3.5
a′ 〓 a / 6378.16
〔4〕발사조건으로부터의 궤도를 구하는 방식
통신위성의 궤도는 대부분의 경우 통신위성의 발사지점이 근지점(q)으로 되고 그 정확히 반대측이 원지점(Q)으로 된다. 그리고 통신위성의 궤도수정을 실행하지 않는 한 그 궤도경사각(i)은 발사지점의 위도(φ)보다 크지 않으면 안된다(|i|≥|φ|).
통신위성의 궤도는 도 9에 나타내는 바와 같이 춘분점(Equinox)(γ)과 지구적도(Equator)를 기준으로 하고 있다. 적도를 남에서 북으로 횡단하는 점을 「승교점」(Ascending Node), 춘분점(γ)에서 승교점까지의 각도를 승교점적경(Equator Longitude of Ascending Node)(Ω), 통신위성과 적도와의 기울기를 궤도경사각(Inclination)(i), 지심에 가장 가까운 점을 근지점(Prigee)(q), 그 거리를 근지점거리(Perigee Distance)(q), 그리고 승교점에서 근지점까지의 각도를 「근지점인수」(Argument of Perigee)(ω)로 칭한다.
통신위성의 발사시각: t,
발사지점의 경도, 위도: (λ, φ),
발사지점의 지심위도: φ′,
발사고도: h [㎞],
발사속도: V [㎞/sec.],
로 하면 근지점은 수식 8에 의해 얻어진다.
[수식 8]
근지점 통과시각: T〓t,
근지점의 지심거리: q≒h+6378.16
지구를 주회하는 천체의 속도(V)는 r을 지심거리 [㎞], a를 궤도긴 반직경으로 하면 수식 9에 의해 나타낸다.
[수식 9]
V〓 631.350× √{(2 / r)-(1 / a)}
종료점의 고도는 지심에서 q[㎞]로 되기 때문에 수식 10에 의해 나타낸다.
[수식 10]
1 / a 〓 (2 / q)-(V / 631.350)2
통신위성의 이심률(e)은 수식 11에 의해 나타낸다.
[수식 11]
e 〓 1-q / a
다음으로 통신위성의 근지점인수(ω), 승교점적경(Ω) 및 궤도경사각(i)의 구하는 방법을 설명한다. 우선 i는 발사시에 분명히한다(i〓i0). 근지점인수(ω), 및 승교점적경(Ω)은 통신위성궤도가 대략 진원이라고 생각하면 궤도, 적도와 자오선의 연장이 각각 지심을 중심으로 하는 대원을 형성하기 때문에 도 10에 나타내는 구면삼각형을 이용하여 구면삼각법에 의해 수식 12, 수식 13 및 수식 14에 의해 나타내어진다.
[수식 12]
sinω 〓 sinφ′/ sin i
[수식 13]
sin(θ-Ω) 〓 sinω cosi / cosθ′
[수식 14]
cos(θ-Ω) 〓 cosω / cosφ′
단 θ는 발사시각의 항성시(Sidereal Time)를 나타낸다.
수식 12, 수식 13 및 수식 14에 나타내는 근지점인수(ω) 및 승교점적경(Ω)은 수식 15에 나타낼 수 있다.
[수식 15]
ω 〓 sin-1(sinφ′/ sini)
tan(θ-Ω) 〓 sinω cosi / cosω
(θ-Ω) 〓 tan-1(sinω cosi / cosω)
수식 15는 (θ-Ω)가 주어지면 승교점적경(Ω)은 수식 16에 의해 나타낼 수 있다.
[수식 16]
Ω 〓 λ + θG-(θ-Ω)
λ는 발사지점경도로 한다. θG는 발사시의 그리니치항성시로 한다.
〔5〕통신위성 통과지점을 구하는 방식
임의 시각(t1)에서의 통신위성의 통과점(도 11 참조)은 상기의 〔3〕또는 〔4〕에 나타내는 궤도요소를 이용하여 경도와 위도(λ, φ)로서 구할 수 있다.
마찬가지로 통신위성의 임의지점(λ, φ)에 도래하는 시간은 상기의 〔3〕또는 〔4〕에 나타내는 궤도요소를 이용하여 구할 수 있다.
(1) 우선, 시각(t1)에서의 통신위성의 궤도요소를 수식 2 및 수식 3에 의해 구한다.
(2) 다음으로 도 12에 나타내는 진근점이각(v), 즉 집점인 지심으로부터의 각도를 구하기 위하여 우선, 시각(t1)에서의 평균근점이각(Μ)을 수식 17에 의해 구한다.
[수식 17]
Μ 〓 n(t1-T)
(3) 여기서 수식 18에 나타내는 케플러운동방정식에 의해 이심근점이각(Ε)을 구한다.
[수식 18]
Μ 〓 Ε - e·sinΕ
그러나 수식 18에 나타내는 케플러운동방정식은 그대로 풀 수 없다. 그래서 일반적으로 다음의 (A) 또는 (B)에 나타내는 바와 같은 점근법으로 Ε의 근사값이 수습할 때까지 같은 순서를 반복함으로써 해답을 구한다.
(A)
Μ,
Ε0:초기값
Ε1〓 Μ +e·sinΕ0
Ε2〓 Μ +e·sinΕ1
Ε3〓 Μ +e·sinΕ2
(B)
Μ,
Ε1:초기값
Μ1〓 Ε1- e·sinΕ1
ΔΕ1〓 (Μ-Μ1) / (1- e·sinΕ1)
Ε2〓 Ε1+ ΔΕ1
Μ2〓 Ε2- e·sinΕ2
ΔΕ2〓 (Μ-Μ2) / (1- e·sinΕ2)
Ε3〓 Ε2+ ΔΕ2
(4) 도 12에 나타내는 타원운동과 근점이각과의 관계로부터 수식 19를 얻는다.
[수식 19]
r·cosv 〓 a (cosΕ-e)
r·sinv 〓 b·sinΕ
따라서 수식 20이 얻어진다.
[수식 20]
v 〓 tan-1{b·sinΕ / a (cosΕ - e)}
또한 수식 21이 얻어진다.
[수식 21]
r 〓 √{a2(cosΕ - e)2+ b2·sin2Ε}
또는,
r 〓 a (1 - e·cosΕ)
(5)따라서 승교점적경(Ω)에서 통신위성의 통과점까지의 각거리(u)는 수식 22로 나타낸다.
[수식 22]
u 〓 ω0+ω1(t1-T)+v〓ω+v
(6) 다음으로 수식 12∼수식14에 의해 나타내는 근지점인수(ω) 및 승교점적경(Ω)은 수식 23에 의해 나타낸다.
[수식 23]
v1〓 cosφ′·cos(θ-Ω)〓cosu
v2〓 cosφ′·sin(θ-Ω)〓sinu·cosi
v3〓 sinφ′〓 sinu·sini
수식 23에 의해 나타내는 근지점인수(ω) 및 승교점적경(Ω)은 수식 24에 의해 나타낸다.
[수식 24]
φ′〓 sin-1(sinu·sini)
sin(θ-Ω) 〓 sinu·cosi / cosφ′
cos(θ-Ω) 〓 cosu / cosφ′
수식 24에 의해 나타내는 근지점인수(ω) 및 승교점적경(Ω)은 수식 25에 의해 나타낸다.
[수식 25]
(θ-Ω) 〓 tan-1{sin(θ-Ω) / cos(θ-Ω)}
〓 tan-1(sinu·cosi / cosu)
이상과 같이 하여 통신위성의 통과점의 지심위도(φ′)는 수식 24에 나타낸다. 적도상에서의 승교점에서 통과점까지의 각도(경도차)(θ-Ω)는 수식 25에 나타낸다.
θ 및 θG를 각각 통과점과 그리니치항성시로 하면 통과점의 경도(λ)는 수식 26에 의해 나타낸다.
[수식 26]
λ 〓 (θ-Ω) +Ω-θG
다음으로 통신위성의 고도각 및 방위각의 계산에 대해서 설명한다.
〔1〕천체위치와 관측위치에서의 고도 및 방위각을 구하는 방식
일반적으로 도 13에 나타내는 바와 같은 지상의 관측점(경도(λ), 위도(φ))을 기준으로 한 임의의 천체(적경(α). 적위(δ))의 외관상의 고도각(Altitude)(h) 및 방위각(Azimuth)(Αz)은 수식 27에 나타내는 천체의 지방시각(Local Hour Angle)(H)를 기준으로 나타낸다.
[수식 27]
H 〓 θ-α 〓 (θG+λ)-α
단 θ: 지방시항성시(Local Sidereal Time), θG: 그리니치항성시(Greenwich Sidereal Time), α: 천체의 적경, λ: 관측점의 경도이다.
또한 지방시항성시(θ)는 수식 28에 의해 나타낸다.
[수식 28]
θ[도]〓360°×frac.[0.671262
+1.002737909×(ΜJD-40000)+λ / 360°]
단 ΜJD: 준율리우스일(율리우스일-2400000.5). frac.[]: []내의 소수부를 얻는 함수이다.
지평좌표인 고도각(h) 및 방위각(Αz)와 수식 27에 의해 구해지는 천체의 시각(H), 적위(δ) 및 관측점위도(φ)와의 사이에는 수식 29의 함수가 성립된다.
[수식 29]
cosh·cosΑz〓 -cosφ·sinδ+sinφ·cosδ·cosH
-cosh·cosΑz〓 -cosφ·cosH
sinh 〓 sinφ·sinδ+cosφ·cosδ·cosH
수식 29를 사용하여 고각도(h)는 수식 30에 나타낸다.
[수식 30]
h 〓 sin-1(sinφ·sinδ+cosφ·cosδ·cosH)
또한 방위각(Αz)은 수식 31에 나타내고, 또한 수식 32에 나타낸다.
[수식 31]
sinΑz〓 cosφ·sinH / cosh
cosΑz〓 (-cosφ·sinδ+sinφ·cosδ·cosH) / cosh
[수식 32]
Αz〓 tan-1(sinΑz/ cosΑz)
〓 tan-1{cosδ·sinH / (-cosφ·sinδ+sinφ·cosδ·cosH)}
단 방위각(Αz)은 sinΑz, cosΑz의 플러스마이너스에 의해 Αz〓 tan-1(sinΑz/ cosΑz)의 상한을 도 14에 나타내는 흐름도에 나타내는 바와 같이 360°방식으로 구할 수 있다.
〔2〕정지위성의 고각도 및 방위각(간략법)
정지위성은 지구상의 관측점에서 보아 외관상 언제나 같은 방향으로 정지하여 보이는 통신위성이다. 이로 인해 통신위성의 공전주기는 지구의 자전주기와 일치할 필요가 있다. 다시말해 통신위성을 지구상적도상공의 높이 약 36,000㎞의 원궤도상을 비행시키지 않으면 정지위성으로 될 수 없다.
정지위성의 위치는 비정지위성의 경우와 다르고 통신위성의 궤도요소와 상세한 위치를 구하지 않더라도 위성의 정지위치의 경도(λSAT), 위도(φSAT)(〓0)를 주는 것으로 도 15에 나타내는 바와 같은 도시에 의해 용이하게 구할 수 있다.
〔3〕정지위성의 고각도 및 방위각(계산법)
정지위성의 고각도 및 방위각은 이하에 나타내는 바와 같이 계산에 의해 정확히 구할 수 있다.
도 16에 나타내는 바와 같이 시각(H)은 수식 33에 나타내고, 또한 수식 34에 나타낸다.
[수식 33]
tanH 〓 {(R+h′)sin(-λ)}
/ {(R+h′) cos(-λ)-R0cosφ}
[수식 34]
H 〓 tan-1〔-sinλ /{cosλ-R0cosφ / (R+h′)}〕
단 R: 적도반경(6,378㎞), R0: 관측점의 지심거리, λ: 정지위성의 정지경도(λSAT)-관측점의 경도이다.
정지위성이기 때문에 고도h′≒36,000[㎞], 일본에서는 R0≒6,371[㎞]로 되고, 정지위성의 시각(H)은 수식 35에 나타낸다.
H(정지) ≒ tan-1[-sinλ / {cosλ-0.15034 × cosφ}]
적위(δ)는 수식 36에 나타내고, 또한 수식 37에 나타낸다.
[수식 36]
sinδ〓 (-R0sinφ)
/ √{R0 2 +(R+h′)2-2R0(R+h′) cosφcosλ}
[수식 37]
δ(정지) 〓 sin-1[-6371·sinφ
/√{1836484525-539980476 / cosφcosλ}]
정지위성에 대해서의 고각도(h) 및 방위각(Αz)는 상기의 시각(H) 및 적위(δ)를 수식 30 및 수식 32에 대입하여 구할 수 있다.
또한 정지위성의 적경(α)은 수식 27에 의해 H 〓 θ-α로 나타내기 때문에 시각(H)과 지방시항성시(θ)를 사용하여 수식 38에 나타낸다.
[수식 38]
α 〓 θ-H
또한 상기의 정지위성의 정지경도(λSAT)는 앞에 설명한 궤도요소에서 대략 수식 39에 나타낸다.
[수식 39]
λSAT(정지) ≒ Ω+ω+Μ-θG
단 Ω: 승교점적경, ω: 근지점인수, Μ: 평균근점이각 그리고 θG: 그리니치항성시이다.
상기에 나타낸 통신위성의 궤도 및 위치는 계산순서의 명령프로그램을 기억한 ROM(리드온리메모리)의 메모리와 데이터를 기억하는 RAM(랜덤엑서스메모리)메모리와 명령프로그램에 따르는 각종 연산을 실행하는 CPU(중앙처리장치)로 구성한 미이크로프로세서 등에 의해 실현할 수 있다.
다음으로 상기에 나타낸 일반적인 통신위성의 궤도계산방법에 근거하여 통신위성의 지심위치, 해당휴대용통신단말장치(이하, 「단말」이라 약칭함)로부터의 시위치 및 거리를 구하기 위한 처리를 도 17∼도 26의 흐름도를 참조하여 설명한다.
상기한 바와 같이 궤도위치는 일반적으로 혹성 등의 태양계천체의 경우에 6개의 궤도요소를 사용하여, 궤도면이 변화하는 통신위성의 경우에 9개의 궤도요소를 사용하여 구할 수 있다.
즉 통신위성의 궤도위치의 계산에는 통신위성의 궤도면을 결정하는 「승교점적경(Ω)」, 「궤도경사각(i)」, 궤도면 내에서의 근지점의 방향을 결정하는 「근지점인수(ω)」, 궤도의 크기를 나타내는「궤도긴 반직경(a)」, 궤도의 형태를 나타내는 「이심률(e)」 및 위성의 위치를 나타내는 「근지점통과시각(T)」(또는 「기점의 평균근점이각(Μ0)」의 6개의 궤도요소가 최저한 필요하다.
또한 통신위성의 궤도는 혹성 등의 케플러의 운동법칙에 의해 나타내는 궤도와 다르고, 지구적도부의 블록한 곳에 의한 섭동에 의해 궤도면이 차례로 변화하기 때문에 상기 6개의 궤도요소만으로 정확히 구할 수 없다. 그래서 비정지위성 등의 통신위성에서는 「평균근점이각(Μ)」, 「승교점적경(Ω)」 및 「근지점인수(ω)」의 시간변동분(섭동의 영향분), 즉
Μ 〓Μ0+Μ1t+Μ2t2, Ω〓Ω0+Ω1t, ω〓ω0+ω1t
등의 영향을 고려하여 궤도를 계산할 필요가 있다. 그로 인해 통신위성의 궤도는 「ω, Ω, I, e, Μ0및 a」의 6개의 궤도요소 대신에 「ω0, ω1, Ω0, Ω1, i, e, Μ0, Μ1및 Μ2」의 9개의 궤도요소와 「기점(Epoch)」을 이용하여 구하는 경우가 많다.
지구 지형의 섭동에 의한 변화항(ω1, Ω1)은 「지구형태의 역학계수J2
(J2〓 (1082629 ± 1) × 10-9)을 이용하여 개산할 수 있다.
마이크로프로세서가 통신위성의 지심위치, 단말로부터의 시위치 및 거리를 산출하는 수순의 예를 이하에 간단히 설명한다.
우선 마이크로프로세서는 ω0, ω1, Ω0, Ω1, i, e, Μ0, Μ1및 Μ2를 설정한다. 또한 마이크로프로세서는 이들 궤도요소 ω0, ω1, Ω0, Ω1, i, e, Μ0, Μ1및 Μ2를 근거로 다른 궤도요소 즉 「근지점거리(q)」, 「평균운동량(n)」, 「궤도주기(P)」, 「승교점주기(Pn)」 등의 궤도요소를 계산에 의해 구한다(단계 S1).
이들 궤도요소는 계산시에 오퍼레이터가 입력하던지, 미리 메모리에 기억설정된다. 또한 궤도요소는 통신위성으로부터 궤도데이터를 수신함으로써 설정하거나 도 18 및 도 19에 나타내는 바와 같이 통신위성의 발사조건 등으로부터 산출하여도 좋다. 또한 도 18에서는 처리위도(φ)를 지심위도(φ′)로 환산하고 있는데 이들 처리위도(φ)와 지심위도(φ′)와의 관계는 도 27에 나타낸다.
다음으로 마이크로프로세서는 계산일시를 설정하고 일시와 기점와의 차(t-T0)를 근거로 각 궤도요소의 시간변동분을 계산하여 통신위성의 궤도상의 위치를 구한다(단계 S2).
마이크로프로세서는 예를 들면 계산일시를 율리우스일로 변환하고 일시와 기점와의 차(t-T0)를 구하여 Μ, ω, Ω를 수식 40에 나타내는 바와 같이 계산한다.
[수식 40]
Μ 〓 Μ0+n×(t-T0)
ω 〓 ω0+ω1×(t-T0)
Ω 〓 Ω0+Ω1×(t-T0)
마아크로프로세서는 「평균근점이각(Μ)」을 사용하여 케플러의 운동방정식
Μ 〓 Ε-e×sin(Ε)
을 점근법으로 풀어서 「이신근점이각(Ε)」을 구하고, 수식 41에 나타내는 바와 같이 「진근점이각(v)」 및 「위성의 지심거리 rSAT」로 변환한다.
[수 41]
rSAT·cos(v) 〓 a·(cos(Ε)-e)
rSAT·sin(v) 〓 b·sin(Ε)
또한 수식 41에 나타내는 「진근점이각(v)」 및 「위성의 지심거리 rSAT」는 수식 42에 나타낸다.
[수식 42]
v 〓 tan-1{b·sin(Ε) / (a·(cos(Ε)-e))}
rSAT〓 √{ a2·(cos(Ε)-e)2+b2·sin2(Ε)}
또한 「승교점에서 위성통과점까지의 각거리(u)」는 수식 43에 나타낸다.
[수식 43]
u 〓 ω0+ω1(t-T0)+v 〓ω+v
다음으로 마이크로프로세서는 위성의 궤도상에서의 위치를 근거로 위성의 지심위치를 구한다.
마이크로프로세서는 예를 들면 「승교점에서 위성통과점까지의 각거리(u)」 및 「궤도경사각(i)」으로부터 수식 44를 사용하여 「위성통과점의 지심위도(φSAT)」 즉 「위성의 적위(δ)」를 구한다.
[수식 44]
φSAT〓 sin-1(sin(u)·sin(i))
또한 「적도상에서의 승교점에서 통과점까지의 각도, 즉 경도차(θ-Ω)」을 구하고 (θ-Ω)와 「그리니치항성시(θG)」로부터 수식 45를 사용하여 「위성통과점의 경도(λSAT)」 및 「위성의 적경(α)」이 구해진다.
[수식 45]
(θ-Ω) 〓 tan-1(sin(u)·cos(i) / cos(u))
λSAT〓(θ-Ω)+Ω-θG, α〓(θ-Ω)+Ω
이상에 나타내는 바와 같이 마이크로프로세서는 계산일시의 위성의 지심위치, 즉 적도좌표「적경(α), 적위(δ)」, 위성통과점의 「경도(λSAT), 위도(φSAT)」 및 「지심거리(rSAT)」를 구한다.
이들 단계(S2) 및 단계(S3)의 상세한 흐름도를 도 20에 나타낸다.
다음으로 마이크로프로세서는 상기한 조작입력 또는 측위용위성으로부터의 측위데이터를 사용하여 측위처리에 의해 얻어진 단말의 위치데이터와 먼저 구한위성의 지심위치에 근거하여 단말에서 본 위성의 시위치 및 거리를 구한다(단계 S4).
마이크로프로세서는 예를 들면 지상의 단말장치「경도(λ), 위도(φ)」와 위성의 「적경(α), 적위(δ)」로부터 수식 46을 사용하여 단말에서 본 위성의 지평좌표의 「방위각(Αz), 고각도(h)」를 구한다.
[수 46]
위성의 시각(H)=그리니치항성시(θG)
+관측점경도(λ)-위성의 적경(α)
h=sin-1(sinψ·sinδ+cosψ·cosδ·cosΗ)
Az=tan-1{cosψ·sinΗ/(-cosψ·sinδ
+sinψ·cosδ·cosΗ)}
또 마이크로프로세서는 위성통과점의 「경도(λSAT), 위도(ψSAT), 지심거리(rSAT)」와 지상단말의 「경도(λ), 위도(ψ), 지심거리(r)」에 의해 통신위성 및 단말의 각각의 지심의 XYZ좌표를 구한다.
단말의 XYZ좌표(x, y, z)는 수식 47에 나타내어진다.
[수 47]
x=r·cosψ·cosλ
y=r·cosψ·sinλ
z=r·sinψ
통신위성의 XYZ좌표(X, Y, Z)는 수식 48에 나타내어진다.
[수 48]
X=rSAT·cosψSAT·cosλSAT
Y=rSAT·cosψSAT·sinλSAT
Z=rSAT·sinψSAT
따라서 통신위성과 단말간의 직선거리(R)는 수식 49에 나타내어진다.
[수 49]
R=√{(X-x)2+(Y-y)2+(Z-z)2}
이 스텝S4의 상세한 흐름도를 도 21에 나타낸다.
또한 마이크로프로세서는 구한 시위치 및 거리로부터 통신위성이 통신 가능한 영역에 도달하고 있는지 아닌지를 판별한다(스텝S5).
마이크로프로세서는 통신위성이 통신 가능한 영역에 도달해 있는지 아닌지를 판별하기 위해 예를 들면 이하에 나타내는 판별을 실시한다.
(a) 통싱위성이 지평선상을 기준으로 상공위치에 위치해 있는가(h≥0) 아닌가?
(b) 통신위성이 통신 가능한 고도각 또는 앙각에 위치해 있는가(hMIN≤h≤hMAX) 아닌가?
(c) 통신위성이 단말과 통신 가능한 거리내에 위치하고 있는가(R≤RMAX) 아닌가?
(d) 전파의 전파에 의한 전계강도의 감쇠계수(αd)를 고도각 및 대기층의 두께 등에 의해 설정하고 거리(R)로부터 전계강도(Ed)를
Ed=Ed0/(R^αd)
또는
Ed∝R-αd
를 사용하여 구하고, 얻어진 전계강도(Ed)가 통신 가능한 크기를 갖고 있는가(Ed≥EdMIN) 아닌가?
마이크로프로세서는 이들 (a)∼(d)를 판별하는 것으로 계산일시에 통신위성이 통신 가능한 영역에 도달해 있는지 아닌지를 판별할 수 있다.
이 스텝S5의 상세한 흐름도를 도 22에 나타낸다.
마이크로프로세서는 상기한 스텝S2∼S5를 차례로 계산일시를 바꾸어 반복계산함으로써 통신위성이 통신 가능한 영역에 도래하는 일시 및 통신위성이 통신 가능한 영역을 떠나는 일시를 구할 수 있다.
또한 도 18 및 도 20에 나타내어지는 준유리우스일의 산출처리 및 그리니치항성시의 산출처리의 상세한 흐름도를 각각 도 23 및 도 24에 나타낸다. 또 도 19, 도 20 및 도 21에 나타내어지는 ATN함수(tan-1함수) 및 상한판별처리의 상세한 흐름도를 도 25에 나타낸다. 또 도 20에 나타내는 케플러방정식의 해법처리의 상세한 흐름도를 도 26에 나타낸다.
또 도 18∼도 26의 흐름도에 있어서의 각 궤도요소를 나타내는 변수명은 도 19에 나타내는 궤도요소의 출력처리에 나타내어진다.
마이크로프로세서는 이와 같은 궤도계산처리에 의해 산출한 통신위성이 통신 가능한 영역에 도래하는 일시와 통신위성이 통신 가능한 영역을 떠나는 일시의 적어도 한쪽을 LCD패널(456) 등을 이용한 표시출력부(453)에 미리 예고표시한다. 또 마이크로프로세서는 통신위성이 통신 가능한 영역에 도래하는 일시와 통신위성이 통신 가능한 영역을 떠나는 일시의 적어도 한쪽을 스피커(12)에 의한 버저음 등에 의해 단말의 사용자에게 통지해도 좋다.
마이크로프로세서는 통신위성이 통신 가능한 영역에 도래하는 일시를 도래시각타이머(32)에 있어서의 위성계 통신회로부(3)의 전원ON타이머의 설정일시로서 설정한다. 또 마이크로프로세서는 통신위성이 통신 가능한 영역을 떠나는 일시를 도래시각타이머(32)에 있어서의 위성게 통신회로부(3)의 전원ON타이머의 설정일시로서 설정한다. 도래시각타이머(32)는 통신위성이 통신 가능한 영역에 도래하고 잇을 때에 위성통신회로의 전원을 자동적으로 기동하고 통신위성이 통신 가능한 영역을 떠날 때에 자동적으로 절단한다.
또 마이크로프로세서는 상기한 연산에서의 도중결과, 즉 통신위성의 궤도위치나 지심위치, 시위치 및 거리 등을 그 때마다 일시와 함께 디지털표시하거나 통신위성의 궤적의 플롯화면을 표시해도 좋다.
또 마이크로프로세서는 조작입력 또는 측위에 의해 단말의 지상위치데이터가 갱신 또는 변경되었을 때에 계산결과의 시위치, 거리, 도래일시 및 떠남일시 등을적절히 갱신하거나 다시 계산하여 변경해도 좋다.
상기한 제 1 실시형태에 의한 휴대형 통신단말장치에서는 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
휴대형 통신단말장치는 궤도요소 등의 궤도데이터를 기억하기 위한 위성궤도데이터메모리(26)를 설치하고 위성궤도위치계산부(35) 및 지심위치계산부(36)가 위성궤도데이터메모리(26)에 기억된 궤도데이터를 토대로 하여 통신위성의 궤도위치 및 지심위치를 계산하고, 현재 및 임의일시의 통신위성의 지심위치(적도좌표 등) 및 통과지점의 위치(경도, 위도)를 산출할 수 있다. 휴대형 통신단말장치는 산출결과를 LCD패널(456) 등의 표시출력부(453)에 표시할 수 있다.
따라서 정지위성과 달리 지상과의 상대위치가 단시간으로 변화하는 비정지위성을 사용한 이동체통신시스템에 있어서도, 언제, 어디에 통신위성이 위치하고 있는 것인가를 휴대통신단말장치측에서 알 수 있다.
또 휴대형 통신단말장치는 단말의 지상위치를 입력 또는 측위수신하는 단말위치입력부(23)와 위성궤도위치계산부(35) 및 지심위치계산부(36)가 산출한 통신위성의 지심위치를 기초로 하여 시위치·거리계산부(37)가 단말을 기준으로 한 통신위성의 시위치 및 거리를 산출한다. 휴대형 통신단말장치는 상공도래시각산출부(38)가 단말을 기준으로 한 통신위성의 시위치 및 거리를 판별하고 통신위성이 통신 가능한 영역에 도래하는 일시 및 통신위성이 통신 가능한 영역을 떠나는 일시를 산출할 수 있다.
따라서 LCD패널(456) 등에 의해 수신가능일시를 사용자에게 예고표시하거나, 그 일시에 버저음으로 사용자에게 통지할 수 있기 때문에 통신 가능 또는 통신불가능일시를 미리 휴대형 통신단말장치측에서 알 수 있고 타이밍을 벗어나는 일 없이 통신위성과 통신할 수 있다.
또한 휴대형 통신단말장치는 위성위치/도래시각연산부(29)가 위성계 통신회로부(3)의 전원제어회로(31)를 자동적으로 스위치ON/OFF제어하는 도래시간타이머(32)에 통신가능일시를 전원ON타이머설정일시로서, 통신불가능일시를 전원OFF타이머의 설정일시로서 설정한다. 이 때문에 도래시간타이머(32)는 통신위성이 통신 가능한 영역에 도래해 있는 시간에 위성계 통신회로부(3)에 전원을 자동적으로 공급하고 통신위성이 통신 가능한 영역을 떠나는 시간에 통신전력을 자동차단할 수 있다.
따라서 위성계 통신회로부(3)의 소요전력이 줄기 때문에 탑재전지(33)의 용량이나 치수를 삭감할 수 있고 손목시계형 등의 위성통신용의 휴대형 통신단말장치에까지 소형화를 꾀할 수 있다.
또 휴대형 통신단말장치는 궤도데이터와 단말위치데이터를 입력하는 것만으로 위성위치/도래시각연산부(29)가 통신위성과 통신 가능한지 아닌지를 판별할 수 있다. 따라서 지상기지국 및 위성의 우주국의 식별신호전파를 정기적으로 수신할 필요와 위치확인하기 위해 기지국과 통신할 필요가 없기 때문에 전력 및 통신회선자원의 소비를 억제할 수 있다. 그리고 통신위성이 통신 가능한 영역에 도달한 겨우에만 착신대기, 발신 등의 통신제어를 실시하면 좋고 본래의 통신 이외에서의 통신회로의 전력소비를 절감할 수 있다.
또 상기의 연산은 CPU내장의 마이크로프로세서 등 저소비전력의 LSI(Large Scale Integration: 대규모집적회로)에 의한 디지털논리회로에서 초소형으로 구성할 수 있다.
또한 휴대형 통신단말장치의 지상위치의 입력은 사용자가 위치데이터(위도, 경도 등의 좌표데이터, 국명, 지역명, 시·읍·면명 등의 지명, 우편번호 등의 지역을 나타내는 부호코드 등)을 키조작에 의해 입력해도 좋다. 또 휴대형 통신단말장치는 도로의 노견 등에 설치된 위치정보송신기로부터 송신되는 측위신호전파를 수신하는 수신회로 등을 또한 구비하고 위치데이터를 입력해도 좋다.
상기의 휴대형 통신단말장치는 통신위성의 통신 가능한 영역에 대한 도래일시를 사용자에게 표시 또는 통지했지만, 통신가능일시의 산출 도중에 구한 통신위성의 궤도상의 위치(위도, 경도)를 일시와 함께 LCD패널(456) 등의 표시출력부(453)에 디지털표시해도 좋다. 또 휴대형 통신단말장치는 통신가능일시의 산출 도중에 구한 통신위성의 궤적의 플롯화면을 표시출력부(453)에 표시해도 좋다.
상기 발명의 제 1 실시형태에서는 휴대형 통신단말장치는 휴대형 통신단말장치의 위치를 계측 또는 외부로부터 입력했지만, GPS위성으로부터 보내어지는 전파를 수신하는 수신회로와 수신한 전파를 토대로 위치를 계측하는 측위연산부를 또한 구비하여 휴대형 통신단말장치의 위치를 계측해도 좋다. 이에 따라 휴대형 통신단말장치는 통신위성의 지심위치만이 아니라 자신의 위치도 휴대형 통신단말장치내에서 산출하고, 산출한 통신위성의 지심위치와 자신의 위치를 토대로 휴대형 통신단말장치를 기준으로 한 통신위성의 시위치 및 절대거리를 구할 수 있다.
도 28은 GPS위성으로부터 보내어지는 전파를 수신하는 수신회로와 수신한 전파를 토대로 위치를 계측하는 측위연산부를 또한 구비한 본 발명의 제 2 실시예에 관련되는 휴대형 통신단말장치를 나타내고 있다.
도 28에 나타내는 휴대형 통신단말장치(51)는 통신안테나부(52), 측위안테나부(53), 위성계 이동체통신회로부(54), 수신데이터메모리(55), 송신데이터메모리(56), 음성복호기/부호기(57), 신장회로(58), 압축회로(59), D/A변환회로(60), A/D변환회로(61), 증폭기(62, 63), 스피커(64), 마이크로폰(65), 제어회로(66), 입력부(67) 및 출력부(68)를 구비하고 있다.
통신안테나부(52) 및 위성계 이동체통신회로부(54)는 비정지위성 등의 통신위성에 탑재되어 있는 통신기기와 무선전파에 의해 통신데이터를 송수신한다. 위성계 이동체통신회로부(54)는 RF/고주파부(91), 확산변복조부(92), 베이스밴드변복조부(93), 통신제어회로(94) 및 ID메모리(95)로 구성된다. 위성계 이동체통신회로부(54)는 통신전파에 스펙트럼확산변조 및 스펙트럼역확산복조 및 인터리브 및 디인터리브 등의 처리를 실시하여 통신위성과의 데이터통신을 실시한다.
통신제어회로(94)는 위성계 이동체통신회로부(54)가 실시하는 통신위성의 데이터통신을 제어한다. ID메모리(95)는 단말장치를 식별하기 위한 ID를 기억한다. 수신데이터메모리(55)는 위성계 이동체통신회로부(54)가 통신위성으로부터 수신한 수신데이터를 기억한다. 송신데이터메모리(56)는 위성계 이동체통신회로부(54)를 통하여 통신위성에 송신하는 송신데이터를 기억한다.
음성복호기/부호기(57), 신장회로(58), 압축회로(59), D/A변환회로(60), A/D변환회로(61)는 통신위성으로부터 수신한 데이터가 음성데이터인 경우에 음성데이터를 복호 및 신장하고 D/A변환한다. D/A변환된 음성은 증폭기(62)를 통하여 스피커(64)에 의해 재생한다. 음성복호기/부호기(57), 신장회로(58), 압축회로(59), D/A변환회로(60), A/D변환회로(61)는 증폭기(63)를 통하여 마이크로폰(65)으로부터 수신한 음성신호를 A/D변환하여 압축부호화하고 송신데이터로서 위성계 이동체통신회로부(54)에 공급한다.
제어회로(66)는 입력부(67)로부터 입력되는 문자, 숫자, 부호 및 이미지데이터 등의 음성 이외의 데이터를 송신데이터메모리(56)에 기억한다. 제어회로(66)는 통신위성으로부터 수신한 음성 이외의 데이터, 즉 문자, 숫자, 부호 및 이미지데이터를 출력부(68)에 공급한다.
휴대형 통신단말장치(51)는 또한 측위데이터수신부(69), 위성궤도데이터메모리(70), 단말위치데이터메모리(71), 위성위치/도래시각데이터메모리(72), 위성위치/도래시각연산부(73), 계시회로(74), 원진(75), 통신용 전원제어회로(76), 통신시각제어타이머(77), 전원회로(78) 및 전지(79)를 구비하고 있다.
위성궤도데이터메모리(70)는 입력부(67)로부터 입력되는 통신위성의 궤도상의 위치를 계산하기 위한 궤도데이터, 즉 통신상대가 되는 비정지통신위성의 궤도요소 등의 데이터를 기억한다.
단말위치데이터메모리(71)는 측위데이터수신부(69)로부터 입력되는 위도, 경도, 지명 및 지역명 등의 해당 휴대형 통신단말장치(51)의 위치정보를 기억한다.
위성위치/도래시각연산부(73)는 통신위성의 궤도데이터와 통신단말장치의 위치정보로부터 통신위성의 위치(지심위치, 시위치, 거리) 및 통신위성이 통신단말장치와 통신 가능한 영역에 도래하는 일시를 계산한다.
위성위치/도래시각데이터메모리(72)는 위성위치/도래시각연산부(73)가 구한 통신위성의 위치 및 통신가능시각을 기억한다.
통신용 전원제어회로(76)는 위성계 이동체통신회로부(54) 및 측위데이터수신부(69)에 대한 전지(79) 및 전원회로(78)로부터의 전원공급을 접속/차단(ON/OFF)하는 스위치회로이다.
통신시각제어타이머(77)는 위성위치/도래시각연산부(73)가 구한 위성도래일시정보 또는 통신가능일시정보에 따라서 통신용 전원제어회로(76)를 제어한다. 원지(75) 및 계시회로(74)는 현재시각정보 및 시간계측정보를 생성한다.
측위데이터수신부(69)는 RF/고주파회로부(80), 신호처리부(81) 및 연산회로부(82)로 구성된다.
RF/고주파회로부(80)는 수신한 위성전파를 주파수변환한다. 신호처리부(81)는 RF/고주파회로부(80)가 주파수변환한 위성전파를 스펙트럼역확산복조하여 GPS위성의 궤도데이터를 추출 및 복조한다. 연산회로부(82)는 신호처리부(81)가 추출 및 복조한 궤도데이터로부터 GPS위성의 궤도위치를 산출한다. 측위데이터수신부(69)는 일반의 GPS수신회로와 똑같이 3∼4개 이상의 GPS위성의 지심위치와 GPS위성의 유사거리신호(위상지연)로부터 3차원측량의 원리에 의한 측위연산에 의해 통신단말의 위치를 정밀하게 구할 수 있다.
휴대형 통신단말장치(51)는 데이터수신부(69)가 구한 통신단말의 위치데이터와 위성위치/도래시각연산부(73)가 구한 통신위성의 지심위치로부터 제 1 실시형태와 똑같이 통신단말을 기준으로 한 통신위성의 시위치 및 통신위성과 통신단말간의 거리를 구할 수 있다. 휴대형 통신단말장치(51)는 제 1 실시형태와 똑같이 통신위성이 통신 가능한 영역에 도래하는 일시 및 통신위성이 통신 가능한 영역으로부터 떠나는 일시를 구할 수 있다.
또한 측위데이터수신부(69)는 항상 GPS위성으로부터 전파를 수신할 필요는 없고, 특히 보행자가 통신단말을 휴대하고 있는 등 통신단말의 이동범위가 작은 경우에 정기적 또는 간헐적으로 위치계측에 필요한 시간만 동작해도 좋다.
휴대형 통신단말장치(51)는 통신가능일시 및 통신불가능일시를 위성계 이동체통신회로부(54)의 전원 또는 동작의 기동일시 및 정지일시로서 통신시각제어타이머(77)에 설정한다. 통신시각제어타이머(77)는 통신가능일시에 자동적으로 위성통신회로(94)를 기동하고, 또 통신불가능일시에 자동적으로 위성통신회로(94)를 정지한다. 따라서 휴대형 통신단말장치(51)는 통신위성이 통신 가능한 영역에 도래해 있지 않은 경우에 위성통신회로(94)를 정지하기 위해 불필요한 전력을 소모하는 일은 없다.
또한 제 2 실시형태에 나타낸 휴대형 통신단말장치(51)의 외관구성 및 실장구성은 도 2 및 도 3에 각각 나타낸 제 1 실시형태의 휴대형 통신단말장치(1)와 실질적으로 똑같다.
도 28에 나타낸 제 2 실시형태의 휴대형 통신단말장치(51)는 제 1 실시형태에 있어서의 통신단말의 위치의 입력 대신에 GPS위성으로부터의 전파를 수신하는 측위데이터수신부(69)를 구비하고 있기 때문에 사용자가 통신단말의 위치를 입력할 필요가 없다. 즉 휴대형 통신단말장치(51)는 GPS위성으로부터의 전파를 수신하고 측위연산에 의해 통신단말의 위치를 구한다. 휴대형 통신단말장치(51)는 구한 통신단말의 위치로부터 통신위성의 시위치 및 통신가능일시를 산출하고 위성계 이동체통신회로부(54)의 전원제어 등이 가능하게 된다.
또한 휴대형 통신단말장치(51)는 휴대형 통신단말장치(51)의 위치로부터 대응하는 통신위성이나 통신회선 및 통신서비스 등을 통신단말측에서 자동적으로 선택하여 통신하는 것도 가능하다.
휴대형 통신단말장치는 통신위성의 궤도상의 위치를 계산할 때에 사용하는 궤도요소데이터를 통신위성 또는 지상계의 통신회선으로부터 수신해도 좋다.
상기 실시형태에서는 휴대형 통신단말장치는 위성통신단말로서만 동작했지만, PDC 및 PHS 등의 지상계 이동체통신의 단말기능도 아울러서 구비하고 복수모드형 단말로 해도 좋다. 휴대형 통신단말장치는 통신가능일시 및 통신단말위치를 판별하고 복수모드의 어느쪽의 통신기능 또는 회선을 이용하는가를 자동적으로 선택할 수 있다. 이하 이와 같은 기능을 구비한 휴대형 통신단말장치를 제 3∼제 5 실시형태로 설명한다.
도 29는 지상계의 이동체통신을 가능하게 하는 지상계 통신회로부를 또한 구비한 본 발명의 제 3 실시예에 관련되는 휴대형 통신단말장치를 나타내고 있다. 이 휴대형 통신단말장치의 외관구성 및 실장구성을 도 30 및 도 31에 나타낸다.
도 29에 나타내는 휴대형 통신단말장치(101)는 위성통신안테나부(102), 위성계 통신회로부(103), 수신데이터메모리(104), 송신데이터메모리(105), 음성복호기(106), 음성부호기(107), 신장회로(108), 압축회로(109), D/A변환회로(110), A/D변환회로(111), 증폭기(112, 113), 스피커(114), 마이크로폰(115), 제어회로(116), 조작입력부(117) 및 표시출력부(118)를 구비하고 있다.
위성통신안테나부(102) 및 위성계 통신회로부(103)는 비정지위성 등의 통신위성에 탑재되어 있는 통신기기와 무선전파에 의해 통신데이터를 송수신한다. 위성계 통신회로부(103)는 RF/송수신부(119), 확산변복조부(120), 베이스밴드변복조부(121), 위성계 통신제어회로(122) 및 위성계ID메모리(123)로 구성된다. 위성계 통신회로부(103)는 통신전파에 스펙트럼확산변조 및 스펙트럼역확산복조 등의 처리를 실시하여 통신위성과의 데이터통신을 실시한다. 위성계 통신제어회로(122)는 위성계 통신회로부(103)가 실시하는 통신위성과의 데이터통신을 제어한다. 위성계ID메모리(123)는 통신단말장치를 식별하기 위한 ID를 기억한다.
수신데이터메모리(104)는 위성계 통신회로부(103)가 통신위성으로부터 수신한 수신데이터를 기억한다. 송신데이터메모리(105)는 위성계 통신회로부(103)를 통하여 통신위성에 송신하는 송신데이터를 기억한다.
음성복호기(106), 음성부호기(107), 신장회로(108), 압축회로(109), D/A변환회로(110), A/D변환회로(111)는 통신위성으로부터 수신한 수신데이터가 음성데이터인 경우에 음성데이터를 복호 및 신장하고 D/A변환한다. D/A변환된 음성은 증폭기(112)를 통하여 스피커(114)에 의해 재생된다. 음성복호기(106), 음성부호기(107), 신장회로(108), 압축회로(109), D/A변환회로(110), A/D변환회로(111)는 증폭기(113)를 통하여 마이크로폰(115)으로부터 수신한 음성신호를 A/D변환하여 압축부호화하고 송신데이터로서 위성계 통신회로부(103)에 공급한다.
제어회로(116)는 조작입력부(117)로부터 입력되는 문자, 숫자, 부호 및 이미지데이터 등의 음성 이외의 데이터를 송신데이터메모리(105)에 기억한다. 제어회로(116)는 통신위성으로부터 수신한 음성 이외의 데이터, 즉 문자, 숫자, 부호 및 이미지데이터를 표시출력부(118)에 공급한다.
휴대형 통신단말장치(101)는 측위안테나부(124), 측위계 수신회로부(125), 위성궤도데이터메모리(126), 단말위치데이터메모리(127), 위성위치/도래시각연산부(128), 계시회로(129), 전원제어회로(130), 통신시각제어타이머(131) 및 전원(132)으로 구성된다.
위성궤도데이터메모리(126)는 조작입력부(117)로부터 입력되는 통신위성의 궤도상의 위치를 계산하기 위한 궤도데이터, 즉 통신상대가 되는 비정지통신위성의 궤도요소 등의 데이터를 기억한다.
단말위치데이터메모리(127)는 측위계 수신회로부(125)가 수신한 위도, 경도, 지명 및 지역명 등의 해당 휴대형 통신단말장치(101)의 위치정보를 기억한다.
위성위치/도래시각연산부(128)는 통신위성의 궤도데이터와 통신단말장치의 위치정보로부터 통신위성의 위치(지심위치, 시위치, 거리) 및 통신위성이 통신단말장치와 통신 가능한 영역에 도래하는 일시를 계산한다.
전원제어회로(130)는 위성계 통신회로부(103), 측위계 수신회로부(125) 및 지상계 통신회로부(142)에 대한 전원(132)으로부터의 전원공급을 접속/차단(ON/OFF)하는 스위치회로이다.
통신시각제어타이머(131)는 위성위치/도래시각연산부(128)가 구한 위성도래일시정보 또는 통신가능일시정보에 따라서 전원제어회로(130)를 제어한다. 계시회로(129)는 현재시각 및 시간계측정보를 생성한다.
측위계 수신회로부(125)는 RF/고주파회로부(133), 신호처리부(134) 및 연산회로부(135)로부터 생성된다.
RF/고주파회로부(133)는 수신한 위성전파를 주파수변환한다. 신호처리부(134)는 RF/고주파회로부(133)가 주파수변환한 위성전파를 스펙트럼역확산복조하여 GPS위성의 궤도데이터를 추출 및 복조한다. 연산회로부(135)는 신호처리부(134)가 추출 및 복조한 궤도데이터로부터 GPS위성의 궤도위치를 산출한다. 측위계 수신회로부(125)는 일반의 GPS수신회로와 똑같이 3∼4개 이상의 GPS위성의 지심위치와 GPS위성의 유사거리신호(위상지연)로부터 3차원측량의 원리에 의한 측위연산에 의해 통신단말의 위치를 정밀하게 구할 수 있다.
휴대형 통신단말장치(101)는 측위계 수신회로부(125)가 구한 통신단말의 위치데이터와 위성위치/도래시각연산부(128)가 구한 통신위성의 지심위치로부터 제 1 실시형태와 똑같이 통신단말을 기준으로 한 통신위성의 시위치 및 통신위성과 통신단말간의 거리를 구할 수 있다. 휴대형 통신단말장치(101)는 제 1 실시형태와 똑같이 통신위성이 통신 가능한 영역에 도래하는 일시 및 통신위성이 통신 가능한 영역으로부터 떠나는 일시를 구할 수 있다.
휴대형 통신단말장치(101)는 통신가능일시 및 통신불가능일시를 위성계 이동체통신회로부(103)의 전원 또는 동작의 기동일시 및 정지일시로서 통신시각제어타이머(131)에 설정한다.
제 3 실시형태에서는 또한 PDC방식디지털휴대전화 또는 PHS방식디지털코드리스전화 등의 지상계 이동체통신기능을 갖는 지상통신안테나부(141) 및 지상계 통신회로부(142) 등을 구비한다.
지상통신안테나부(141) 및 지상계 통신회로부(142)는 지상무선국기지국과 무선전파에 의해 통신데이터를 송수신한다. 지상계 통신회로부(142)는 RF/송수신부(143), 변복조부(144), 채널변복조부(145), 지상계 통신제어회로(146) 및 지상계 ID메모리(147)로 구성된다.
지상계 통신제어회로(146)는 지상계 통신회로부(142)가 실시하는 지상무선기지국과의 데이터통신을 제어한다. 지상계 ID메모리(147)는 통신단말장치를 식별하기 위한 ID를 기억한다.
위성계 통신회로부(103) 및 지상계 통신회로부(142)는 수신데이터메모리(104), 송신데이터메모리(105), 음성복호기(106), 음성부호기(107), 신장회로(108), 압축회로(109), D/A변환회로(110), A/D변환회로(111), 증폭기(112), 증폭기(113), 스피커(114) 및 마이크로폰(115)을 공유한다.
휴대형 통신단말장치(101)는 지상계 이동체통신의 단말기능을 구비하고 있기 때문에 이하에 나타내는 제어를 실시할 수 있다.
휴대형 통신단말장치(101)는 통신위성이 통신 가능한 영역에 도래해 있는 일시 이외에는 위성통신회선 대신에 지상계 이동체통신의 무선기지국을 통하여 통신하도록 자동적으로 통신방법을 전환한다.
통신위성이 통신 가능한 영역에 도래해 있는 일시이어도 지상계 이동체통신쪽을 우선해도 좋다.
휴대형 통신단말장치(101)는 지상계 이동체통신의 무선기지국의 제어신호를 수신할 수 있었던 경우, 즉 통신단말이 무선기지국의 무선영역내에 위치하는 경우에 지상계 통신회로부(142)에 의해 무선기지국을 통하여 통신한다. 한편 휴대형 통신단말장치(101)는 지상계 무선기지국의 제어신호를 수신할 수 없는 경우, 즉 통신단말이 무선기지국의 무선영역외에 위치하는 경우에 위성계 통신회로(103)에 의해 인공통신을 통하여 통신한다.
휴대형 통신단말장치(101)는 통신단말이 무선기지국을 통하여 통신 가능한지 아닌지 및 통신단말이 통신위성을 통하여 통신 가능한지 아닌지를 판별하는 동시에 예를 들면 송수신데이터의 종별이나 데이터량, 수신인이나 긴급도, 지역별, 회선별의 서비스나 통신료의 상이 등도 판단하여 가장 적합한 통신회선을 우선하여 선택해도 좋다.
디지털방식의 이동체통신시스템에서는 송신측이 음성을 디지털신호로 변환하고, 또한 부호화하여 송신하며, 수신측이 수신한 디지털신호를 복호하고, 또한 아날로그신호로 변환하여 음성을 재생한다.
송신측의 휴대형 통신단말장치(101)가 실시하는 음성의 디지털화를 이하에 설명한다. 마이크로폰(115)으로부터 입력된 음성신호는 증폭기(113)를 통하여 A/D변환회로(111)에 의해 디지털신호로 변환된다. 변환된 디지털신호는 압축회로(109)에 의해 베이스밴드클럭에 동기시켜서 시간축압축된다. 압축된 디지털신호는 음성부호기(107)에 의해 ADPCM(Adaptive Differential Pulse Code Modulation)방식에 의한 부호화가 실시되어 부호화디지털신호로서 송신된다.
수신측의 휴대형 통신단말장치(101)가 실시하는 음성의 재생을 이하에 설명한다. 수신한 부호화디지털신호는 음성복호기(106)에 의해 ADPCM방식에 의한 복호화가 실시되어 디지털신호가 된다. 디지털신호는 신장회로(108)에 의해 실시간으로 신장된다. 신장된 디지털신호는 D/A변환회로(110)에 의해 아날로그신호로 변환된다. 아날로그신호는 증폭기(112)를 통하여 스피커(114)로부터 음성신호로서 재생된다.
미국의 CDPD(Cellular Digital Packet Data) 및 유럽의 Mobitex 등과 같이 통신단말을 휴대형 전자기기 등의 무선모뎀으로서 활용하여 전자메일 등의 통신을 가능하게 한 패킷데이터통신서비스가 개시되고 있다. 패킷데이터통신서비스에는 고정국과 이동국을 접속하기 위한 이동데이터무선기지국이나 이동데이터교환국 등을 필요로 하는 외에 일반의 무선전화의 통신프로토콜 및 컴퓨터의 네트워크의 프로토콜 등의 여러 가지 방식이나 규격이 존재한다.
도 29에 나타내는 이동체통신단말은 음성입출력부를 통하여 음성통화가 가능하게 되는 외에 베이스밴드부 및 제어회로를 통하여 데이터통신 및 패킥데이터통신이 가능하게 된다. 이동체통신단말은 음성입출력부를 구비하여 음성통화를 가능하게 하고 있지만, 데이터통신이나 패킷데이터통신에 한정된 데이터통신전용단말로 해도 좋다. 이동체통신단말은 음성 및 데이터를 리얼타임으로 송수신했지만, 리얼타임이 아니고 서버 등에 축적한 데이터를 후에 수신하는 축적형 데이터의 패킷통신에도 이용할 수 있다. 축적형 데이터는 전자텍스트메일에 부호화압축한 음성데이터를 부가하여 보내는 축적형의 음성부착 전자메일 등이어도 좋다. 이동체통신단말은 패킷통신을 이용하여 수신한 음성부호화데이터를 고속에서 리얼타임으로 신장재생하는 것으로 대략 리얼타임음성통신을 실현해도 좋다.
도 29에 나타내는 제 3 실시형태의 이동체통신단말은 통신위성이 통신 가능한 영역에 도래해 있지 않을 때에 통신회로에 대한 전원공급을 정지하기 때문에 통신위성이 통신 가능한 영역에 도래해 있을 때에 종합하여 통신데이터를 송수하는 패킷통신에 특히 적합해 있다.
도 29에 나타내는 휴대형 통신단말장치(101)의 외관구성 및 실장구성을 도 30 및 도 31에 나타낸다.
도 30 및 도 31에 나타내는 휴대형 통신단말장치(101)는 시계케이스(151), 리스트밴드부(152) 및 표시출력부(118)를 구비하고 있다.
시계케이스(151)에는 내부에 위성계 통신회로부(103) 및 측위계 수신회로부(125)가 수용되어 있다. 시계케이스(151)의 상면에는 텐키 등으로 이루어지는 조작입력부(117)가 배치된다. 리스트밴드부(152)에는 마이크로폰(115) 및 위성통신안테나부(102) 및 측위안테나부(124)가 수납되어 있다.
표시출력부(118)는 시계케이스(151)의 상면을 덮는 덮개를 겸하고 있으며, 하나의 가장자리부를 축으로 하는 회전이동에 의해 개폐동작한다. 표시출력부(118)는 LCD패널(156)을 갖고, 시각, 통신데이터 및 통신설정내용 등을 표시한다. 표시출력부(118)는 시각표시로서는 예를 들면 현재시각, 통신위성의 도래 및 떠남시각 등을 표시한다. 표시출력부(118)는 또한 통신위성의 궤도상의 위치, 지심위치, 시위치 및 궤적의 플롯표시 및 통신위성위치 및 단말위치의 문자표시 등도 실시한다. 표시출력부(118)의 내부에는 제어회로(116), 스피커(114), 지상통신안테나부(141) 및 지상계 통신회로부(142)가 수용되어 있다.
시계케이스(151)의 측가장자리부에는 전지로 이루어지는 전원(132)이 수용된다.
도 32는 휴대형 통신단말장치(101)를 사용하는 통신회선시스템의 모식적인 구성을 나타낸다.
도 32에 있어서는 도 4에 있어서의 접속장치(L)에 기지국(M, M′)이 접속되고, 또한 지상계 이동체통신용의 전용회선망(O)이 교환기(F) 및 (X)에 접속되어 있다. 전용회선망(O)에는 무선전화서비스제어국(P), 위치등록데이터베이스(Q) 및 패킷통신서버(R)가 접속되어 있다.
본 발명의 제 4 실시예의 형태에 관련되는 휴대형 통신단말장치의 구성을 도 33에 나타낸다. 도 33에 나타내는 휴대형 통신단말장치의 외관구성 및 실장구성을 도 34 및 도 35에 나타낸다. 도 33에 나타내는 휴대형 통신단말장치는 측위계 수신, 위성계 통신 및 지상계 통신회로부를 하나로 하여 소형화한 것이다.
또한 제 4 실시형태에 관련되는 휴대형 통신단말장치는 스펙트럼확산변복조를 이용한 위성통신 및 지상계 통신의 회로를 구비하고 있는데, CDMA(부호분할다원접속) 등 다른 통신방식을 이용해도 좋다. 휴대형 통신단말장치는 측위수신에 GPS위성으로부터 송신되는 스펙트럼확산방식에 의한 전파를 이용하는 경우에 안테나나 수신복조회로 등을 측위계와 위성통신계와 지상통신계에서 공유할 수 있다. 휴대형 통신단말장치는 측위계, 위성계 통신, 지상계 통신의 각각의 주파수, 변복조 등 통신방식이나 프로토콜에 맞추어서 해당하는 RF나 IF의 주파수나 변복조코드, 통신프로토콜의 설정 등을 자동적으로 전환할 수 있다.
도 33에 나타내는 휴대형 통신단말장치(201)는 위성용 안테나부(202), 지상용 안테나부(203), 통신회로부(204), 수신데이터메모리(205), 송신데이터메모리(206), 음성복호기/부호기(207), 신장/압축기(208), D/A·A/D변환회로(209), 증폭기(210, 211), 스피커(212), 마이크로폰(213), 제어회로(214), 표시출력부(215), 조작입력부(216), 측위데이터복호/연산부(217), 궤도데이터메모리(218), 기준시계(219), 위성위치/도래시각연산부(220), 통신시각제어타이머(221), 측위수신제어부(222), 위성계 통신제어부(223), 지상계 통신제어부(224) 및 ID메모리(225)를 구비하고 있다.
통신회로부(204)는 RF/송수신부(226), 변/복조부(227), 베이스밴드처리부(228), RF제어부(229), 부호제어부(230) 및 프로토콜제어부(231)로 구성된다. 통신회로부(204)는 측위계 수신제어부(222), 위성계 통신제어부(223) 및 지상계 통신제어부(224)에 의해 제어되어 측위계 수신, 위성계 통신 및 지상계 통신에 공용되어 사용된다. RF/송수신부(226), 변/복조부(227) 및 베이스밴드처리부(228)는 각각 통신모드에 따라서 RF제어부(229), 부호제어부(230) 및 프로토콜제어부(231)에 의해 제어된다.
위성용 안테나부(202) 및 지상용 안테나부(203)는 RF제어부(229)에 의해 전환제어된다. 위성용 안테나부(202)는 측위데이터의 수신 및 위성통신데이터를 송수신한다.
측위데이터복호/연산부(217)는 변/복조부(227)로부터 공급된 수신데이터신호르 토대로 측위연산을 실시한다.
도 34 및 도 35에 나타내는 휴대형 통신단말장치(201)는 시계케이스(241), 리스트밴드부(242) 및 표시출력부(215)를 구비하고 있다.
시계케이스(241)에는 내부에 통신회로부(204) 및 측위데이터/복호연산부(217)가 수용된다. 시계케이스(241)의 상면에는 조작입력부(216)가 배치된다. 리스트밴드부(242)에는 마이크로폰(213) 및 위성용 안테나부(202)가 내장된다. 시계케이스(241)의 측가장자리부에는 전지/2차전지로 이루어지는 전원(244)이 수용된다.
표시출력부(215)는 시계케이스(241)의 상면을 덮는 덮개를 겸하고 있으며, 일가장자리부를 축으로 하는 회전이동에 의해 개폐동작한다. 표시출력부(215)에는 내부에 제어회로(214), 스피커(212) 및 지상통신안테나부(203)가 수용된다.
본 발명의 제 5 실시형태에 관련되는 휴대형 통신단말장치의 구성을 도 36에 나타낸다. 도 36에 나타내는 휴대형 통신단말장치는 또한 지상계 통신영역의 위치정보메모리를 구비한다.
도 36에 나타내는 휴대형 통신단말장치(301)는 측위용 안테나부(302), 위성통신용 안테나부(303), 지상통신용 안테나부(304), 측위계 수신회로부(305), 위성계 통신회로부(306), 지상계 통신회로부(307), 수신데이터메모리(308), 송신데이터메모리(309), 음성복호기(310), 음성부호기(311), 신장기(312), 압축기(313), D/A변환회로(314), A/D변환회로(315), 증폭기(316, 317), 스피커(318), 마이크로폰(319), 제어회로(320), 표시부(321), 입력부(322), 단말위치데이터메모리(323), 위성위치/도래시각연산부(324), 지상계 통신영역판별부(325), 지상계 통신영역위치메모리(326), 계시회로(327), 통신시각타이머(328), 전원제어부(329), 전원회로(330) 및 전지(331)를 구비하고 있다.
지상계 통신영역위치메모리(326)에는 지상계 이동체통신의 무선기지국의 무선통신영역이나 통신가능지역의 범위데이터, 무선기지국의 위치데이터, 또는 지역명이나 위치좌표와 통신서비스의 응표데이터를 미리 기억해 둔다.
지상계 통신영역판별부(325)는 측위한 통신단말의 위치와 지상계 통신영역위치메모리(326)에 기억된 데이터를 비교하여 사용 가능한 통신회선이나 통신방식을 판별한다.
휴대형 통신단말장치(301)는 통신단말의 위치가 무선기지국의 영역내에 있는 경우에 지상계의 무선기지국을 통하여 지상계 이동체통신회선을 통해서 통신한다. 한편 휴대형 통신단말장치(301)는 또 통신단말의 위치가 무선기지국의 영역내에 없는 경우에 통신위성을 통한 위성계 통신회선에 의해 통신한다.
지상계 통신영역위치메모리(326)에 기억되는 위치정보의 구성예를 도 37, 도 38 및 도 39에 나타낸다.
도 37에 나타내는 위치정보는 지점코드 또는 지명을 키로 하여 해당하는 통신영역의 경도, 위도 및 반경으로 구성된다. 도 38에 나타내는 위치정보는 경도 및 위도를 키로 하여 해당하는 통신서비스의 종별 및 통신의 여부로 구성된다. 도 39에 나타내는 위치정보는 통신영역내의 지역명을 키로 하여 지역의 범위를 나타내는 대각점의 경도 및 위도로 구성된다. 휴대형 통신단말장치(301)는 이들 위치정보르 지상계 통싱영역위치메모리(326)에 기억한다.
휴대형 통신단말장치(301)는 사용자가 통신단말의 위치를 입력하거나 또는 자신이 통신단말의 위치를 계측하면 지상계의 통신이 사용 가능한지 아닌지를 지상계 통신회로를 동작시키지 않고도 판단할 수 있다. 따라서 소비전력이 큰 통신회로를 무선기지국식별코드의 수신 목적으로 동작시킬 필요가 없어서 통신단말의 저전력화 및 소형화가 가능하게 된다.

Claims (24)

  1. 지상에 대한 위치가 변화하는 통신위성의 위치를 구하는 궤도계산수단(29, 73, 125, 217, 324)과,
    이 통신장치의 현재위치를 결정하는 현재위치결정수단(15, 82, 125, 217, 305)과,
    상기 궤도계산수단(29, 73, 125, 217, 324)이 구한 상기 통신위성의 위치와 상기 현재위치결정수단(15, 82, 125, 217, 305)이 결정한 이 통신장치의 현재위치의 양쪽을 기초로 하여 상기 통신위성이 이 통신장치와 통신 가능한 영역내에 도래했는지 아닌지를 판별하는 판별수단(29, 73, 128, 220, 324)과,
    상기 통신위성과의 사이에서의 통신을 실시하는 위성계 통신수단(3, 54, 103, 204, 306)과,
    상기 판별수단(29, 73, 128, 220, 324)에 의한 판별의 결과에 따라서 상기 위성계 통신수단(3, 54, 103, 204, 306)이 실시하는 통신의 개시 및 정지를 제어하는 통신제어수단(4, 94, 122, 223, 328)을 구비하고
    상기 판별수단(29, 73, 128, 220, 328)과 상기 통신제어수단(4, 94, 122, 223, 328)은,
    상기 통신위성이 이 통신장치와 통신 가능한 영역내에 도래하는 시기 및 해당 통신 가능한 영역내에서 떠나는 시기의 적어도 한쪽의 시기를 계산하는 산출수단(128)과,
    상기 산출수단(128)에 의해 산출된 시기를 기억하는 시기기억수단(131)과, 현재시각을 카운트하는 계시수단(129)과,
    상기 시기기억수단(131)에 기억된 시기와 상기 계시수단(129)에 카운트된 시각을 비교하고, 비교결과에 따라서 상기 위성통신수단이 실시하는 통신의 개시 및 정지를 제어하는 수단(130, 131)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 통신장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 궤도계산수단(29, 73, 125, 217, 324)은 상기 통신위성의 궤도의 형태와 운동을 규정하는 궤도요소데이터를 기억하는 수단과,
    해당 기억수단에 기억되어 있는 상기 궤도요소데이터를 기초로 하여 궤도계산을 실시해서 상기 통신위성의 지구에 대한 위치인 지심위치를 구하는 수단(29, 73, 125, 217, 324)을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 판별수단(29, 73, 128, 220, 324)은 상기 통신위성이 이 통신장치와 통신 가능한 영역내에 도래했는지 아닌지 및 해당 통신 가능한 영역내에서 떠났는지를 판별하는 위치판별수단(38, 73, 128, 220, 324)을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 현재위치결정수단(15, 82, 125, 217, 305)은 이 통신장치의 현재위치의 정보를 입력하는 위치입력수단(23)을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 현재위치결정수단(15, 82, 125, 217, 305)은 이 통신장치의 현재위치를 측위 및 연산하여 구하는 측위연산수단(82, 135, 217, 305)을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 측위연산수단(82, 135, 217, 305)은 GPS위성의 신호전파를 수신하고, 수신한 신호전파를 기초로 하여 측위 및 연산하며, 이 통신장치의 현재위치를 구하는 수단(15, 82, 125, 217, 305)을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 측위연산수단(82, 135, 217, 305)과 상기 위성계 통신수단(3, 54, 103, 204, 306)은 안테나와 통신회로의 적어도 일부를 공용하는 것을 특징으로 하는 통신장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 판별수단(29, 73, 128, 220, 324)은 상기 통신위성이 이 통신장치와 통신 가능한 영역내에 도래하는 시기 및 해당 통신 가능한 영역내에서 떠나는 시기의 적어도 한쪽의 시기를 계산하고, 이 계산결과를 기초로 하여 상기 통싱위성이 이 통신장치와 통신 가능한 영역내에 도래했는지 아닌지를 판별하는 계산판별수단(29, 73, 128, 220, 324)을 구비하고,
    상기 통신제어수단(4, 94, 122, 223, 328)은 해당 계산판별수단의 판별결과에 따라서 상기 위성계 통신수단이 실시하는 통신의 개시 및 정지를 제어하는 것을 특징으로 하는 통신장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 통신제어수단(4, 94, 122, 223, 328)은 상기 위성계 통신수단(3, 54, 103, 204, 306)에 공급하는 전원의 ON/OFF를 제어하는 전원제어수단(31, 76, 130, 329)을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 위성계 통신수단(3, 54, 103, 204, 306)은 스펙트럼확산변복조방식 및 부호분할다원접속방식의 적어도 한쪽을 이용한 통신수단(227)을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 궤도계산수단(29, 73, 125, 217, 324)은 상기 위성계 통신수단(3, 54, 103, 204, 306)에 의해 상기 통신위성으로부터 신호를 수신하고, 이 수신신호를 복조 및 복호하여 얻은 데이터를 사용해서 생성한 궤도요소데이터를 기억하는 수단(22)과, 이 기억수단에 기억된 궤도데이터를 이용하여 통신위성의 위치를 구하는 수단(29, 73, 125, 217, 324)을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    데이터를 표시하는표시수단(453, 118, 215)과,
    상기 궤도위치, 지심위치 및 시위치의 정보 중 적어도 한 개의 정보를 기초로 하여 통신위성위치정보를 계산하는 위치계산수단(29, 73, 128, 217, 324)과,
    상기 위치계산수단(29, 73, 128, 217, 324)에 의해 산출된 통신위성위치정보를 상기 표시수단(453, 118, 215)에 문자데이터 및 플롯화상데이터의 적어도 한쪽에서 표시시키는 표시제어수단(14, 66, 116, 214, 320)을 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 통신장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    이 통신장치(1, 51, 101, 201, 301)는 사용자의 몸의 일부에 장착되는 장착형의 휴대통신장치인 것을 특징으로 하는 통신장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 장착형의 휴대통신장치는 상기 통신위성을 통하여 통신을 실시할 때에 사용하는 안테나소자(2, 52, 102, 202, 303)를 또한 구비하고,
    상기 안테나소자는 헤리컬형 안테나, 유전체안테나 및 패치형 평면안테나의 어느쪽인가를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신장치.
  15. 통신위성의 위치를 구하는 궤도계산수단(29, 73, 125, 217, 324)과,
    이 통신장치의 현재위치를 결정하는 현재위치결정수단(15, 82, 125, 217, 305)과,
    상기 궤도계산수단(29, 73, 125, 217, 324)이 구한 상기 통신위성의 위치와,상기 현재위치결정수단(15, 82, 125, 217, 305)이 결정한 이 통신장치의 현재위치의 양쪽을 기초로 하여 상기 통신위성이 이 통신장치와 통신 가능한 영역내에 도래했는지 아닌지를 판별하는 판별수단(29, 73, 128, 220, 324)과,
    상기 통신위성과의 사이에서의 통신을 실시하는 위성계 통신수단(3, 54, 103, 204, 306)과,
    지상무선기지국을 통하여 통신을 실시하는 지상계 통신수단(142, 204, 307)과,
    상기 판별수단(29, 73, 128, 220, 324)에 의한 판별의 결과가 (1)상기 통신위성이 이 통신장치와 통신 가능한 영역내에 있다고 판별되었을 때에 상기 지상계 통신수단(142, 204, 307)이 실시하는 통신을 정지하는 동시에 상기 위성계 통신수단(3, 54, 103, 204, 306)이 실시하는 통신의 개시를 제어하고, (2) 상기 통신위성이 이 통신장치와 통신 가능한 영역내에 없다고 판별되었을 때에 상기 위성계 통신수단(3, 54, 103, 204, 306)이 실시하는 통신을 정지하는 동시에 상기 지상계 통신수단(142, 204, 307)이 실시하는 통신의 개시를 제어하는 통신계 제어수단(131, 221, 328)을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 지상계 통신수단(142, 204, 307)은 상기 지상무선기지국의 식별부호를 수신 및 검출하는 식별부호검출수단(146, 231, 307)을 포함하고,
    상기 통신계 제어수단(131, 221, 328)은 상기 식별부호검출수단(146, 231, 307)에 의한 검출의 결과가 (1) 상기 지상무선기지국의 식별부호를 검출한 경우에 상기 지상계 통신수단(142, 204, 307)이 실시하는 통신의 개시를 제어하고, (2) 상기 지상무선기지국의 식별부호를 검출할 수 없는 경우에 상기 판별수단(29, 73, 128, 220, 324)에 의해 상기 통신위성이 이 통신장치와 통신 가능한 영역내에 도래해 있다고 판별된 경우에만 상기 위성계 통신수단(3, 54, 103, 204, 306)이 실시하는 통신의 개시를 제어하는 수단(116, 214, 320)을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 지상계 통신수단(142, 204, 307)은 상기 지상무선기지국으로부터의 호출을 기다려서 통신을 실시하는 대기수신수단(116, 214, 320)을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신장치.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 지상계 통신수단(142, 204, 307)은 안테나와 통신회로의 적어도 일부를 상기 위성계 통신수단(3, 54, 103, 204, 306)과 공용하는 것을 특징으로 하는 통신장치.
  19. 지상무선기지국을 통하여 통신하는 지상계 통신수단(142, 204, 307)과,
    이 통신장치의 현재위치를 검출하여 대응하는 현재위치정보를 출력하는 현재위치검출수단(125, 217, 305)과,
    상기 지상계 통신수단(142, 204, 307)이 통신 가능하게 되는 통신영역의 위치정보를 포함하는 통신조건정보를 기억하는 통신조건정보기억수단(326)과,
    상기 현재위치검출수단(125, 217, 305)으로부터 출력된 현재위치정보와 상기 통신조건정보기억수단(326)에 기억된 통신영역의 위치정보의 양쪽을 기초로 하여 이 통신장치가 상기 지상계 통신수단(142, 204, 307)에 의해 통신 가능한 통신영역내에 위치하는지 아닌지를 판별하는 영역판별수단(325)과,
    상기 영역판별수단(325)의 판별의 결과가 (1) 이 통신장치가 상기 지상계 통신수단(142, 204, 307)에 의해 통신 가능하게 되는 통신영역내에 위치한다고 판별한 경우에 상기 지상계 통신수단(142, 204, 307)에 의한 통신의 개시를 제어하고, (2) 이 통신장치가 상기 지상계 통신수단(142, 204, 307)에 의해 통신 가능하게 되는 통신영역내에 위치하지 않는다고 판별한 경우에 상기 지상계 통신수단(142, 204, 307)에 의한 통신의 정지를 제어하는 통신계 제어수단(131, 221, 328)을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신장치.
  20. 통신위성의 위치를 구하는 궤도계산수단(29, 73, 125, 217, 324)과,
    이 통신장치의 현재위치를 검출하여 대응하는 현재위치정보를 출력하는 현재위치검출수단(125, 217, 305)과,
    상기 궤도계산수단(29, 73, 125, 217, 324)이 구한 상기 통신위성의 위치와 상기 현재위치검출수단(125, 217, 305)에 의해 검출된 이 통신장치의 현재위치의 양쪽을 기초로 하여 상기 통신위성이 이 통신장치와 통신 가능한 영역내에 도래했는지 아닌지를 판별하는 판별수단(29, 73, 128, 220, 324)과,
    상기 통신위성과의 사이에서의 통신을 실시하는 위성계 통신수단(3, 54, 103, 204, 306)과,
    지상무선기지국을 통하여 통신을 실시하는 지상계 통신수단(142, 204, 307)과,
    상기 지상계 통신수단(142, 204, 307)이 통신 가능하게 되는 통신영역의 위치정보를 포함하는 통신조건정보를 기억하는 통신조건정보기억수단(326)과,
    상기 현재위치검출수단(125, 217, 305)으로부터 출력된 현재위치정보와 상기 통신조건정보기억수단(326)에 기억된 통신영역의 위치정보의 양쪽을 기초로 하여 이 통신장치가 상기 지상계 통신수단(142, 204, 307)에 의해 통신 가능한 통신영역내에 위치하는지 아닌지를 판별하는 영역판별수단(325)과,
    상기 영역판별수단(325)의 판별의 결과가 (1) 이 통신장치가 상기 지상계 통신수단(142, 204, 307)에 의해 통신 가능하게 되는 통신영역내에 위치한다고 판별한 경우에 상기 지상계 통신수단(142, 204, 307)만에 의한 통신의 개시를 제어하고, (2) 이 통신장치가 상기 지상계 통신수단(142, 204, 307)에 의해 통신 가능하게 되는 통신영역내에 위치하지 않는다고 판별한 경우에 상기 위성계 통신수단(3, 54, 103, 204, 306)만에 의한 통신의 개시를 제어하는 통신계 제어수단(131, 221, 328)을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신장치.
  21. 통신장치를 구비한 통신제어장치이고,
    이 통신장치는,
    지상에 대한 위치가 변화하는 통신위성의 위치를 구하는 통신위성위치검출수단(29, 73, 128, 217, 324)과,
    이 통신장치의 현재위치를 검출하는 단말위치검출수단(82, 125, 217, 305)과,
    상기 통신위성위치검출수단(29, 73, 128, 217, 324)에 의해 검출된 상기 통신위성의 위치와 상기 단말위치검출수단(82, 125, 217, 305)에 의해 검출된 이 통신장치의 현재위치의 양쪽을 기초로 하여 상기 통신위성이 이 통신장치와 통신 가능한 영역내에 도래해 있는지 아닌지를 판별하는 판별수단(29, 73, 128, 220, 324)과,
    상기 통신위성과의 사이에서 통신을 실시하는 위성계 통신수단(3, 54, 103, 204, 306)과,
    지상무선기지국을 통하여 통신하는 지상계 통신수단(142, 204, 307)과,
    상기 판별수단(29, 73, 128, 220, 324)에 의한 판별의 결과가 (1) 상기 통신위성이 이 통신장치와 통신 가능한 영역내에 도래해 있다고 판별되었을 때에 상기 지상계 통신수단(142, 204, 307)이 실시하는 통신을 정지하는 동시에 상기 위성계 통신수단(3, 54, 103, 204, 306)이 실시하는 통신의 개시를 제어하고, (2) 상기 통신위성이 이 통신장치와 통신 가능한 영역내에 도래해 있지 않다고 판별되었을 때에 상기위성계 통신수단(3, 54, 103, 204, 306)이 실시하는 통신을 정지하는 동시에 상기 지상계 통신수단(142, 204, 307)이 실시하는 통신의 개시를 제어하는 통신계 제어수단(131, 221, 328)을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신제어장치.
  22. 통신장치를 구비한 통신제어장치이고,
    이 통신장치는,
    지상에 대한 위치가 변화하는 통신위성의 위치를 검출하는 방위연산회로(29, 73, 128, 217, 324)와,
    이 통신장치의 현재위치를 검출하는 측위연산회로(82, 125, 217, 305)와,
    상기 방위연산회로(29, 73, 128, 217, 324)에 의해 검출된 상기 통신위성의 위치와 상기 측위연산회로(82, 125, 217, 305)에 의해 검출된 이 통신장치의 현재위치의 양쪽을 기초로 하여 상기 통신위성의 위치가 이 통신장치와 통신 가능한 영역내에 도래해 있는지 아닌지를 판별하는 제어회로(14, 66, 116, 214, 320)와,
    상기 통신위성과의 사이에서 통신을 실시하는 위성통신회로(3, 54, 103, 204, 306)와,
    지상무선기지국을 통하여 통신하는 무선통신회로(142, 204, 307)와,
    상기 제어회로(14, 66, 116, 214, 320)에 의한 판별의 결과가 (1) 상기 통신위성이 이 통신장치와 통신 가능한 영역내에 도래해 있다고 판별되었을 때에 상기 무선통신회로(142, 204, 307)가 실시하는 통신을 정지하는 동시에 상기 위성통신회로(3, 54, 103, 204, 306)가 실시하는 통신의 개시를 제어하고, (2) 상기 통신위성이 이 통신장치와 통신 가능한 영역내에 도래해 있지 않다고 판별되었을 때에 상기위성통신회로(3, 54, 103, 204, 306)가 실시하는 통신을 정지하는 동시에 상기 무선통신회로(142, 204, 307)가 실시하는 통신의 개시를 제어하는 통신제어회로(131, 221, 328)를 구비하는 것을 특징으로 하는 통신제어장치.
  23. 사용자의 몸의 일부에 장착되는 통신장치본체를 구비한 장착형의 휴대용 통신장치이며,
    이 통신장치본체는,
    통신위성의 위치를 검출하는 통신위성위치검출수단(29, 73, 128, 217, 324)과,
    이 통신장치본체의 현재위치를 검출하는 단말위치검출수단(82, 125, 217, 305)과,
    상기 통신위성위치검출수단(29, 73, 128, 217, 324)에 의해 검출된 상기 통신위성의 위치와 상기 단말위치검출수단(82, 125, 217, 305)에 의해 검출된 이 통신장치본체의 현재위치의 양쪽을 기초로 하여 상기 통신위성의 위치가 이 통신장치본체와 통신 가능한 영역내에 있는지 없는지를 판별하는 판별수단(29, 73, 128, 220, 324)과,
    상기 통신위성과의 사이에서 통신을 실시하는 위성계 통신수단(3, 54, 103, 204, 306)과,
    지상무선기지국을 통하여 통신하는 지상계 통신수단(142, 204, 307)과,
    상기 판별수단(29, 73, 128, 220, 324)에 의한 판별의 결과가 (1) 상기 통신위성이 이 통신장치본체와 통신 가능한 영역내에 있다고 판별되었을 때에 상기 지상계 통신수단(142, 204, 307)이 실시하는 통신을 정지하는 동시에 상기 위성계 통신수단(3, 54, 103, 204, 306)이 실시하는 통신의 개시를 제어하고, (2) 상기 통신위성이 이 통신장치본체와 통신 가능한 영역내에 없다고 판별되었을 때에 상기 위성계 통신수단(3, 54, 103, 204, 306)이 실시하는 통신을 정지하는 동시에 상기 지상계 통신수단(142, 204, 307)이 실시하는 통신의 개시를 제어하는 통신계 제어수단(131, 221, 328)을 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대용 통신장치.
  24. 지상에 대한 현재위치가 변화하는 통신위성의 위치를 구하는 통신위성위치검출스텝(S2)과,
    통신장치의 현재위치를 검출하는 단말위치검출스텝(S4)과,
    상기 통신위성위치검출스텝(S2)에 의해 구해진 상기 통신위성의 위치와 상기 단말위치검출스텝(S4)에 의해 검출된 상기 통신장치의 현재위치의 양쪽을 기초로 하여 상기 통신위성의 위치가 상기 통신장치와 통신 가능한 영역내에 도래해 있는지 아닌지를 판별하는 판별스텝(S4)과,
    상기 판별스텝(S4)에 의한 판별의 결과가 (1) 상기 통신위성이 상기 통신장치와 통신 가능한 영역내에 도래해 있다고 판별되었을 때에 지상무선기지국을 통하여 실시하는 통신을 정지하는 동시에 상기 통신위성과의 사이에서 실시하는 통신의 개시를 제어하고, (2) 상기 통신위성이 상기 통신장치와 통신 가능한 영역내에 도래해 있지 않다고 판별되었을 때에 상기 통신위성과의 사이에서 실시하는 통신을 정지하는 동시에 지상무선기지국을 통하여 실시하는 통신의 개시를 제어하는 통신 계 제어스텝(S5)을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신제어방법.
KR1019970075558A 1996-12-28 1997-12-27 통신제어장치,휴대용통신장치및통신제어방법 KR100290508B1 (ko)

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