WO2014097707A1 - 通信システム、通信方法、通信端末および基地局 - Google Patents

通信システム、通信方法、通信端末および基地局 Download PDF

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WO2014097707A1
WO2014097707A1 PCT/JP2013/076688 JP2013076688W WO2014097707A1 WO 2014097707 A1 WO2014097707 A1 WO 2014097707A1 JP 2013076688 W JP2013076688 W JP 2013076688W WO 2014097707 A1 WO2014097707 A1 WO 2014097707A1
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WO
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signal
communication terminal
communication
tdd
base station
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PCT/JP2013/076688
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Inventor
佐藤　裕之
井上　誠也
木村　剛久
Original Assignee
三菱電機株式会社
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    • H04W16/00—Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
    • H04W16/14—Spectrum sharing arrangements between different networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H04B7/1851—Systems using a satellite or space-based relay
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04B7/212—Time-division multiple access [TDMA]
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    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/50—Allocation or scheduling criteria for wireless resources
    • H04W72/54—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on quality criteria

Definitions

  • the present invention relates to a communication system, a communication method, a communication terminal, and a base station suitable for bidirectional communication such as transmission / reception of a short message.
  • a downlink frame from a radio base station to a mobile terminal and an uplink frame from the mobile terminal to the radio base station are alternately transmitted at predetermined intervals.
  • TDD Time Division Duplex
  • a highly accurate clock source generated based on a received signal from a GPS (Global Positioning System) satellite is used.
  • the uplink frame and the downlink frame are repeated at a predetermined frame period (see, for example, Patent Document 1).
  • the predetermined frame period is 5 msec.
  • the uplink frame and the downlink frame are repeated in this cycle.
  • WiMAX using the TDD scheme includes a frame period of 5 msec, a downlink frame length of approximately 3.3 msec, and an uplink frame length of approximately 1.5 msec (for example, Patent Documents). 2).
  • Patent Document 1 For example, in a bidirectional communication system using a quasi-zenith satellite as shown in Non-Patent Document 2, a frequency band adjacent to a terminal downlink frequency band used by a bidirectional communication satellite communication terminal is disclosed in Patent Document 1 or the like.
  • the down-band signal of the downlink signal transmitted from the terrestrial communication base station of the terrestrial cellular communication system to the terrestrial communication terminal is There is a possibility of interference with the terminal downlink frequency band used by the satellite communication terminal. In that case, there is a possibility that the satellite communication terminal cannot normally receive the terminal downlink signal from the satellite.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and in a communication system using a forward link signal of a predetermined frequency band from a base station to a communication terminal, a frequency band adjacent to the forward link signal is defined as a TDD system. It is an object of the present invention to avoid interference of downlink communication signals of other communication systems used for other downlink communication signals.
  • the communication system performs communication between a base station and a communication terminal, and includes a TDD information acquisition unit, a TDD interference determination unit, and a base station transmission unit.
  • the TDD information acquisition unit acquires information on timing at which a downlink communication signal of TDD transmission is transmitted, using a frequency adjacent to the frequency received by the communication terminal as a downlink communication signal in communication between the base station and the communication terminal.
  • the TDD interference determination unit uses the timing information at which the TDD transmission downlink communication signal is transmitted to determine whether or not interference caused by the TDD transmission downlink communication signal has occurred in the forward link signal received by the communication terminal. judge.
  • the base station transmission unit transmits the communication terminal to the communication terminal at a timing at which the communication terminal can receive the downlink communication signal of TDD transmission.
  • transmission to the communication terminal is performed at a timing at which the communication terminal can receive during a time when the downlink communication signal of TDD transmission is not transmitted. Since the information to be transmitted is transmitted from the base station using the forward link signal, it is possible to avoid the interference of the downlink signal of another communication system that uses the frequency band adjacent to the forward link signal for the downlink communication signal of the TDD scheme.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating an outline of an operation of data communication according to the first embodiment.
  • 6 is a diagram illustrating interference avoidance timing according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of a communication terminal according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a timing chart illustrating an example of a gate signal according to the first embodiment.
  • 3 is a block diagram illustrating a configuration example of a base station according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating a structure of a normal frame and a continuous transmission frame according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of operation of terminal-side communication processing according to the first embodiment. 6 is a flowchart showing an example of an operation of TDD interference determination according to the first embodiment. 3 is a flowchart showing an example of base station reception operation according to the first embodiment. 3 is a flowchart showing an example of base station transmission operation according to the first embodiment. 6 is a flowchart showing an example of continuous slot reception operation according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration example of a communication terminal according to Embodiment 2.
  • FIG. It is a figure which shows the relationship between the transmission frame of the base station which concerns on Embodiment 2, and the receiving frame of a communication terminal.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing distances between base stations and communication terminals according to Embodiment 2 to a satellite.
  • 10 is a flowchart showing an example of an operation for setting a delay time according to the second embodiment.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing a configuration of a communication system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the communication system according to Embodiment 1 includes a communication terminal 1, a base station 2, and a non-geostationary satellite 3.
  • the base station 2 transmits to the communication terminal 1 via the non-stationary satellite 3 (hereinafter sometimes abbreviated as satellite 3) through the forward link line 8.
  • the communication terminal 1 receives a signal transmitted from the base station 2 and transmits it to the base station 2 via the satellite 3 via the return link line 9.
  • the communication system includes one or a plurality of communication terminals 1, FIG.
  • the data transmitted from the base station 2 to the communication terminal 1 includes individual communication data or control data for the communication terminal 1. Control data common to a plurality of communication terminals 1 may be included.
  • the base station 2 is connected to a service center 6 and a satellite tracking control center 7 via a terrestrial network 5.
  • the service center 6 sends and receives messages to and from the communication terminal 1 via the base station 2 to provide services.
  • Non-Patent Document 2 A concept of transmitting an extremely short message such as safety information via a satellite (quasi-zenith satellite) using a quasi-zenith satellite or a GPS (Global Positioning System) satellite is disclosed in Non-Patent Document 2. .
  • a short message is also called a location short message, but is hereinafter referred to as a short message.
  • a rescue message, an emergency message, a rescue signal, and the like including location information transmitted from a disaster victim's user terminal (mobile terminal) in the event of a disaster, etc. are transmitted to the service center via the return link line 9. 6 is transmitted.
  • a service can be considered in which a reply message is transmitted to the user terminal via the forward link line 8 in response to the received short message.
  • the communication system according to the present embodiment provides a service for transmitting and receiving short messages.
  • the satellite tracking control center 7 transmits satellite orbit information of the satellite 3 to the base station 2.
  • the communication terminal 1 receives a GPS signal 10 including position information and time information (time information) from the GPS satellite 4 in order to include the position information of the terminal itself in a rescue message, for example.
  • the GPS satellite 4 may include a quasi-zenith satellite having a GPS positioning function.
  • TDD time division duplex
  • the ground communication terminal 11 and the ground communication base station 12 of the ground communication system communicate by the TDD method.
  • the TDD downlink communication signal 13 from the ground communication base station 12 to the ground communication terminal 11 uses a frequency adjacent to the frequency of the forward link line 8 received by the communication terminal 1.
  • the communication terminal 1 is in a place affected by the downlink communication signal 13 from the ground base station 12.
  • the ground communication base station 12 receives the GPS signal 10 from the GPS satellite 4 to acquire the reference time, and synchronizes the TDD communication frame with the reference time.
  • the communication terminal 1 receives the GPS signal 10 from the GPS satellite 4 and acquires the reference time.
  • the communication terminal 1 receives the GPS signal 10 and can know the timing of the downlink communication signal 13 transmitted by the ground communication base station 12 synchronized therewith.
  • the frequency of the downlink communication signal 13 transmitted by the ground communication base station 12 is adjacent to the frequency of the forward link line 8 received by the communication terminal 1. Therefore, when the communication terminal 1 is in a location where the signal strength of the downlink communication signal 13 transmitted by the ground communication base station 12 is equal to or higher than the signal strength of the forward link line 8 received by the communication terminal 1, the downlink communication is performed.
  • the signal 13 is subject to interference.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing interference between communication systems.
  • the frequency band assigned to the TDD transmission (TDD downlink communication signal 13) transmitted by the ground communication base station 12 is adjacent to the frequency band assigned to the forward link line 8 (satellite communication downlink) received by the communication terminal 1.
  • the TDD frequency band is allocated below the satellite communication frequency band.
  • the spectrum of the downlink communication signal 13 for TDD transmission protrudes from the allocated bandwidth of the satellite communication downlink.
  • the signal strength on the ground of the satellite communication downlink is smaller than that of terrestrial wireless communication.
  • the signal strength transmitted from the ground communication base station 12 is larger than the strength of the signal transmitted from the ground communication terminal 11 in order to cover the reception capability of the ground communication terminal 11. For this reason, if the frequencies are adjacent to each other, the communication terminal 1 may interfere with the downlink communication signal 13 from the ground communication base station 12 in the received signal of the forward link line 8.
  • the directivity of the antenna is directed to the ground (below the horizontal), so that it is hardly affected by the downlink from the satellite 3.
  • the signal strength of the forward link line 8 (satellite communication downlink) received by the communication terminal 1 is smaller than the signal strength at the communication terminal 1 of the downlink communication signal 13 of the ground communication base station 12.
  • the uplink communication signal 14 (see FIG. 1) transmitted by the ground communication terminal 11 is weaker than the downlink communication signal 13 transmitted by the ground communication base station 12.
  • the ground communication base station 12 always transmits the downlink communication signal 13 periodically, whereas the uplink communication signal 14 is not transmitted except when the ground communication terminal 11 performs location registration and communication. Therefore, the uplink communication signal 14 of the terrestrial radio communication system hardly affects the communication terminal 1 except when the terrestrial communication terminal 11 transmits very close to the communication terminal 1.
  • the signal (hereinafter referred to as the forward link signal) of the forward link line 8 received by the communication terminal 1 is interfered with the downlink communication signal 13 of the ground communication base station 12 (TDD transmission) (hereinafter referred to as TDD interference). It is determined whether or not it is received. And when it determines with having received the interference, the information transmitted to the communication terminal 1 is a base station by a forward link signal at the timing which the communication terminal 1 can receive at the time when the downlink communication signal 13 of TDD transmission is not transmitted. Send from 2.
  • TDD transmission the downlink communication signal 13 of the ground communication base station 12
  • FIG. 3 is a flowchart showing an outline of the operation of data communication according to the first embodiment.
  • the communication terminal 1 waits for data transmission to the base station 2 (step S01; NO).
  • step S01; YES When data is transmitted to the base station 2 (step S01; YES), it is determined whether or not there is interference due to the downlink communication signal 13 of another communication system (TDD transmission) using the TDD scheme in the received forward link signal (step S02).
  • TDD transmission downlink communication signal 13 of another communication system
  • step S02 a normal return link line 9 signal (return link signal) is transmitted (step S03).
  • step S04 When it is determined that there is interference due to the downlink communication signal 13 of TDD transmission (step S02; YES), transmission / reception processing that avoids interference is performed (step S04). That is, the information to be transmitted to the communication terminal 1 is transmitted from the base station 2 by the forward link signal at a timing at which the communication terminal 1 can receive the time when the downlink communication signal 13 of TDD transmission is not transmitted. The communication terminal 1 receives the forward link signal and transmits it as received data at a time when the downlink communication signal 13 for TDD transmission is not transmitted (step S05).
  • the following process is performed.
  • the communication terminal 1 puts the TDD interference present flag on (significant) on the return link signal (transmission data) and transmits it to the base station 2.
  • the base station 2 When receiving the return link signal whose TDD interference present flag is on (significant), the base station 2 repeatedly transmits information to be transmitted to the communication terminal 1 during the frame period of TDD transmission, for example. Specifically, the transmission is repeatedly performed during the frame period of TDD transmission so that the downlink communication signal 13 of TDD transmission is repeated two or more times when it is not transmitted.
  • the communication terminal 1 since there is no interference in the time when the downlink communication signal 13 of TDD transmission is not transmitted, at least one of the repetitions can be received during that time.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating interference avoidance timing according to the first embodiment.
  • the ground communication base station 12 operates in the TDD system in wireless communication with the ground communication terminal 11, and repeats a downlink transmission interval of 3 msec and an uplink reception interval of 2 msec every frame period of 5 msec in synchronization with the GPS time signal. Contrary to the ground communication base station 12, the ground communication terminal 11 repeats the downlink reception interval 3 msec and the uplink transmission interval 2 msec every frame period of 5 msec.
  • the ground communication terminal 11 can acquire the frame timing synchronized with the GPS time signal from the ground communication base station 12.
  • the communication terminal 1 receives the forward link signal during the time when the downlink communication signal 13 is not transmitted from the ground communication base station 12, that is, the reception section of the ground communication base station 12 (transmission section of the ground communication terminal 11) 2 msec. can do. If the base station 2 transmits the information to be transmitted to the communication terminal 1 so that the communication terminal 1 can receive it during the receivable time of the frame period of TDD transmission, the communication terminal 1 can receive the signal while avoiding interference.
  • the communication terminal 1 receives the GPS signal 10 from the GPS satellite 4 and generates a TDD transmission frame period (5 msec in the example of FIG. 4) synchronized with the GPS time signal.
  • the communication terminal 1 uses the frame period of TDD transmission synchronized with the GPS time signal to determine the presence or absence of interference due to the downlink communication signal 13 of TDD transmission.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of the communication terminal according to the first embodiment.
  • the communication terminal 1 is roughly divided into a communication terminal reception unit 101, an interference determination unit 102, a time signal acquisition unit 107, a communication terminal transmission unit 103, a transmission / reception switch 105, a satellite communication antenna 104, and a GPS antenna 106.
  • Communication terminal receiver 101 receives the forward link signal and outputs the received data from data output terminal 109.
  • the time signal acquisition unit 107 receives the GPS signal 10 and generates a GPS time signal.
  • the interference determination unit 102 uses the GPS time signal to determine whether or not the received forward link signal has interference due to the downlink communication signal 13 of another communication system (TDD transmission) using the TDD scheme.
  • the communication terminal transmitter 103 generates a signal on the return link line 9 (hereinafter referred to as a return link signal) including the presence or absence of interference caused by the downlink communication signal 13 of TDD transmission, and transmits it from the satellite communication antenna 104.
  • the communication terminal reception unit 101 includes a radio reception unit 110, a carrier wave recovery unit 111, a QPSK demodulation unit 112, a UW detection unit 114, an error correction decoding unit 115, and a reception processing unit 117.
  • the communication terminal transmission unit 103 includes a data generation unit 122, an error correction coding unit 124, a CDMA spreading unit 125, a BPSK modulation unit 126, and a wireless transmission unit 127.
  • the interference determination unit 102 includes a reception error detection unit 116, a reception error determination unit 118, a gate signal generation unit 119, a C / N detection unit 113, and a TDD interference determination unit 121.
  • the time signal acquisition unit 107 includes a GPS receiver 123 and a GPS signal processing unit 120.
  • the communication terminal 1 receives the forward link signal from the base station 2 by the satellite communication antenna 104 and separates it from the transmission signal by the transmission / reception switch 105 (duplexer). After the separated forward link signal is subjected to low noise amplification or the like by the radio receiving unit 110, the QPSK demodulating unit 112 uses the regenerated carrier wave from the carrier wave reproducing unit 111 to detect the QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) modulated wave by IQ synchronous detection. Is demodulated by. The I-channel and Q-channel amplitude data after QPSK demodulation is branched into three and passed to the C / N detection unit 113, UW (unique word) detection unit 114, and error correction decoding unit 115.
  • the UW detection unit 114 detects UW (unique word) in the transmission path data format from the positive and negative sign bits of the I channel and Q channel amplitude data, and establishes frame synchronization.
  • the error correction decoding unit 115 decodes the error correction encoded data that is completed in units of time slots for each time slot.
  • the output data of the error correction decoding unit 115 is branched into two and passed to the reception error detection unit 116 and the reception processing unit 117.
  • the reception error detection unit 116 detects the presence or absence of a reception error by using a CRC (Cyclic Redundancy Check) code or the like using the data after error correction decoding.
  • a reception error determination unit 118 determines that a reception error has occurred at a certain frequency or more, a reception error frequent signal is output to the gate signal generation unit 119.
  • the communication terminal 1 acquires a GPS time signal at the time signal acquisition unit 107.
  • the time signal acquisition unit 107 includes, for example, a GPS receiver 123 and a GPS signal processing unit 120.
  • a GPS signal 10 (see FIG. 1) from the GPS satellite 4 is received by the GPS receiver 123 via the GPS antenna 106.
  • the GPS signal 10 is signal-processed by the GPS signal processing unit 120 to obtain a GPS time signal and GPS position data.
  • the gate signal generator 119 generates a gate signal synchronized with the GPS time signal if the frequent reception error signal is significant.
  • the gate signal is a signal indicating that the time during which the downlink communication signal 13 of TDD transmission is not transmitted is ON.
  • FIG. 6 is a timing chart showing an example of the gate signal according to the first embodiment.
  • the gate signal In synchronization with the GPS time signal having a 1 second period shown in the upper part of FIG. 6, the gate signal is first turned off for 3 msec, turned on for the next 2 msec, and thereafter repeated at a cycle of 5 msec. .
  • the period in which the gate signal is off is the time during which the TDD transmission downlink communication signal is transmitted (there is a possibility of TDD interference), and the period in which the gate signal is on is the period in which the TDD transmission downlink communication signal is not transmitted (TDD). No interference).
  • the gate signal is synchronized with the TDD frame timing of the ground communication base station 12 shown in FIG.
  • the TDD frame information of the ground communication base station 12 and how the TDD frame is synchronized with the GPS time signal is stored in advance in the communication terminal 1 or from the base station 2. It is assumed that it has been downloaded to the communication terminal 1 via the forward link line 8.
  • the gate signal generation unit 119 is a TDD information acquisition unit.
  • the communication terminal receiving unit 101 is a TDD information acquiring unit.
  • FIG. 6 shows a case where the start (phase) of the downstream communication signal of TDD transmission coincides with the rising edge of the GPS time signal.
  • the phases of the TDD frame and the GPS time signal are not always the same.
  • the TDD frame may start after a certain time delay from the rising edge of the GPS time signal.
  • the TDD frame information includes TDD frame period, downlink communication signal time, uplink communication signal time, and phase information with respect to the GPS time signal.
  • the gate signal generation unit 119 sets the phase of the gate signal with respect to the GPS time signal based on the information of the TDD frame.
  • the TDD transmission downlink communication signal observed by the communication terminal 1 is delayed by a time corresponding to the distance from the timing at which the ground communication base station 12 transmits.
  • the gate signal generation unit 119 may generate a gate signal in synchronization with the GPS time signal based on the information of the TDD frame.
  • a guard time considering delay time may be provided in the TDD frame. In that case, the guard time may be included in the off time or on time of the previous gate signal.
  • the gate signal generation unit 119 sends the generated gate signal to the carrier wave reproduction unit 111, the C / N detection unit 113, and the reception processing unit 117.
  • the carrier recovery unit 111 detects the phase error of the carrier only from the section in which the gate signal from the gate signal generation unit 119 is turned on among the continuous reception forward link signals, thereby continuously Play the carrier wave. Then, the reproduced carrier wave is passed to the QPSK demodulator 112.
  • the C / N detection unit 113 the C / N ratio (carrier power to noise power ratio) in each of the section where the gate signal from the gate signal generation section 119 is on and the section where it is off (that is, the section receiving TDD interference). ) Are detected separately from the I-channel and Q-channel amplitude data.
  • the C / N ratio can be easily detected by using the average and variance of the amplitude data of the I channel and Q channel, for example.
  • the interference determination unit 102 determines the presence or absence of TDD interference using the gate signal.
  • the TDD interference determination unit 121 compares the C / N ratio of the section where the gate signal is on and the C / N ratio of the section where the gate signal is off, and determines that there is TDD interference if a predetermined condition is satisfied. Then, the TDD interference presence signal is passed to the data generation unit 122 and the reception processing unit 117 as significant. Note that the predetermined condition for determining that there is TDD interference is set for each communication system from the extent that interference becomes a problem.
  • Transmission data such as a short message transmitted from the communication terminal 1 is input to the data input terminal 108.
  • the data generation unit 122 adds a synchronization bit, a control bit, and the like to the transmission data input to the data input terminal 108 and converts it into a predetermined burst format.
  • the data generation unit 122 makes the TDD interference presence flag, which is one of the control bits, significant.
  • the error correction encoding unit 124 adds error correction data to the burst format and performs error correction encoding.
  • the error-correction encoded burst format transmission data is further modulo-2 added to an orthogonal code sequence (for example, an orthogonal GOLD code) generated by an orthogonal code generation unit (not shown) in the CDMA spreading unit 125 to obtain CDMA. Diffused for.
  • the error correction code is typically a convolutional code with a coding rate of 1/2, but is not limited thereto.
  • the BPSK modulator 126 modulates the carrier wave with the transmission data, for example, by BPSK (Binary Phase Shift Keying).
  • the wireless transmission unit 127 amplifies the power of the modulated signal, and transmits it to the satellite 3 as a transmission burst signal of the return link line 9 from the satellite communication antenna 104 via the transmission / reception switch 105.
  • the base station 2 When the base station 2 receives a return link signal having a significant TDD interference signal from the communication terminal 1, the base station 2 can receive the communication terminal 1 at a time when the downlink communication signal 13 of TDD transmission is not transmitted, that is, when the gate signal is on. Information transmitted to the communication terminal 1 is included in the forward link signal and transmitted at the timing.
  • the reception processing unit 117 of the communication terminal 1 establishes frame synchronization based on the frame synchronization signal from the UW detection unit 114, and performs normal reception processing if the TDD interference presence signal from the TDD interference determination unit 121 is unexpected. If the signal with TDD interference is significant, the data output terminal 109 outputs the reception data addressed to its own terminal obtained by performing continuous transmission / reception processing.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a configuration example of the base station according to the first embodiment.
  • a signal transmitted from the communication terminal 1 via the satellite 3 (relay) is received by the satellite communication antenna 203, is amplified by the radio receiver 207 via the transmission / reception switch 205, and is then converted into an IF frequency signal. Frequency converted.
  • the CDMA despreading unit 208 captures the chip clock and the orthogonal code start timing from the received CDMA signal, and performs CDMA despreading.
  • the error correction decoder 210 After the BPSK demodulator 209 of the base station 2 BPSK-demodulates the signal despread in the CDMA despreader 208, the error correction decoder 210 performs error correction decoding.
  • the data processing unit 211 forms data to be output to the service center 6 from the data subjected to error correction decoding, and transmits the data to the ground interface unit 204.
  • Radio receiving section 207, CDMA despreading section 208, BPSK demodulating section 209, error correction decoding section 210 and data processing section 211 constitute base station receiving section 201.
  • the ground interface unit 204 transmits data to the service center 6 via the ground network 5.
  • the interference presence signal detection unit 206 detects whether or not the TDD interference presence flag which is one of the control bits is significant in the burst data received from each communication terminal 1 (detects a TDD interference presence signal). When it is detected that the TDD interference presence flag is significant (a TDD interference presence signal is detected), the terminal ID of the communication terminal 1 that has transmitted the burst and information with TDD interference are passed to the TDM multiplexing unit 212. Note that the terminal ID is also extracted from the received burst data in the data processing unit 211.
  • the base station 2 receives the data transmitted to the communication terminal 1 transmitted from the service center 6 to the base station 2 via the ground network 5 by the ground interface unit 204.
  • the terrestrial interface unit 204 receives data (mainly orbit information of the satellite 3) transmitted from the satellite tracking control center 7 to the base station 2 via the terrestrial network 5.
  • data mainly orbit information of the satellite 3
  • the base station 2 and the service center 6 are in different locations and communicate with each other via the ground network 5.
  • the base station 2 may be an integral configuration that also serves as the service center 6.
  • the data generation unit 213 of the base station 2 receives data to be transmitted for each communication terminal 1 from the ground interface unit 204, and generates transmission data for each communication terminal 1.
  • the TDM multiplexer 212 multiplexes transmission data with control data (satellite orbit information and the like) transmitted from the control information transmitter 214.
  • control data such as atellite orbit information and the like
  • the data including the data addressed to the communication terminal 1 is repeated during the frame period of TDD transmission.
  • This is a continuous frame to be transmitted.
  • the frame of the forward link signal is configured so that the data addressed to the communication terminal 1 is repeated during the frame period of TDD transmission in the first continuous transmission slot of the continuous transmission frame.
  • the error correction coding unit 215 adds an error correction code to the TDM multiplexed data and performs error correction coding.
  • a UW (unique word) insertion unit 216 inserts a unique word into the error-corrected encoded data for each frame period to generate transmission data.
  • the error correction code described above is typically a convolutional code with a coding rate of 1/2, but is not limited thereto.
  • the QPSK modulation unit 217 performs QPSK modulation on the transmission data, for example.
  • the wireless transmission unit 218 frequency-converts the modulated signal to an RF frequency, amplifies the power, and transmits the signal as a forward link signal from the satellite communication antenna 203 to the satellite 3 via the transmission / reception switch 205 (duplexer).
  • the data generation unit 213, TDM multiplexing unit 212, error correction coding unit 215, UW insertion unit 216, QPSK modulation unit 217, and radio transmission unit 218 constitute the base station transmission unit 202.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a structure of a normal frame and a continuous transmission frame according to the first embodiment.
  • the upper part of FIG. 8 shows the frame structure of the I channel and Q channel of the normal frame, and the lower part shows the frame structure of the I channel and Q channel of the continuous frame.
  • FIG. 8 shows an output signal of the UW insertion unit 216 of the base station 2 shown in FIG. 7, and the frame duration (frame period) is 1 second for both the normal frame and the continuous transmission frame.
  • the I channel and Q channel data that have been error correction encoded by the error correction encoding unit 215 are framed by inserting a unique word into the I channel and Q channel for each frame duration in the UW insertion unit 216. . Note that error correction coding is not performed on the unique word portion.
  • error correction coding is completed for each control signal C and slot.
  • the normal frame includes, for example, a unique word UW, a control signal C, and 62 slots 1 to 62 for both the I channel and the Q channel.
  • the continuous transmission frame has the same number of unique words UW, control signal C, and contained slots, and the length of each slot as the normal frame.
  • the continuous transmission frame includes a continuous transmission slot that repeatedly transmits the same data instead of a part of the slot of the normal frame.
  • a continuous transmission slot that repeatedly transmits the same data instead of a part of the slot of the normal frame.
  • five slots from slot 1 # to slot 5 # are continuous transmission slots.
  • the length of one continuous transmission slot is the same as that of a normal frame slot.
  • the position of the continuous slot in the continuous frame may be fixed or may change.
  • the slot at the position of the continuous transmission slot determined in the frame is received and processed, and the slot is normally received without error, and The data of the slot in which the terminal ID of the own terminal is detected is used as received data. If the reception is not successful, the frame may not be a continuous transmission frame, so the next frame is waited for.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a structure of a continuous transmission slot according to the first embodiment.
  • the upper part of FIG. 9 shows slot 1 of a normal frame.
  • the lower part of FIG. 9 shows a case where data in slot 1 in a normal frame is continuously transmitted in five consecutive slots.
  • Divide slot 1 of 16 msec length of a normal frame into 16 1 msec length subslots, send each subslot 5 times, and put them into 5 slots from slot 1 # to slot 5 # in order from the front. As a result, a continuous transmission slot is formed.
  • FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the continuous reception frame and the gate signal according to the first embodiment.
  • the timing diagram which the reception process part 117 of the communication terminal 1 extracts a subslot from the received continuous transmission slot when a TDD interference presence signal is significant is shown.
  • the same data (subslot) is repeatedly transmitted at the same time as the TDD frame period (5 msec).
  • At least one data can be received during a period in which the gate signal is on. Since the communication terminal 1 is frame-synchronized and the gate signal is generated in the own terminal in synchronization with the GPS time signal, the own terminal can grasp the phase relationship between the reception continuous transmission slot and the gate signal.
  • the base station 2 can receive at least one data (subslot) at the time when the gate signal is on even if the phase of the reception continuous transmission slot and the gate signal is changed.
  • the same data (subslot) is repeatedly transmitted in time. What is necessary is just to determine the number which repeats in the time of a TDD frame period so that a gate signal may be repeated twice or more in the area of ON. In the example of FIG. 8, since the ON period of the gate signal is 2 msec, the length of the subslot is set to 1 msec so that it repeats twice in the meantime, and the same subslot is repeatedly transmitted 5 times at the time of 5 msec of the TDD frame period (5 stations Send).
  • the reception processing unit 117 includes the subslots of the received continuous transmission slot in which the gate signal is ON and all data is included in the ON period of the gate signal (interval not receiving TDD interference). Can be extracted. This makes it possible to extract only the subslots that are not subjected to TDD interference among the subslots included in the continuous transmission slot. Note that the delay time of the reception system from the satellite communication antenna 104 of the communication terminal 1 to the reception processing unit 117 is corrected by the reception processing unit 117.
  • the timing relationship between the reception continuous transmission slot and the gate signal in FIG. 10 is assumed to coincide with the timing relationship between the reception continuous transmission slot in the satellite communication antenna 104 and the TDD interference from the ground communication base station 12.
  • FIG. 11 is a signal diagram of the communication system according to the first embodiment.
  • FIG. 11 shows a signal diagram between the base station 2 and the communication terminal 1 when there is TDD interference from the ground communication base station 12 to the communication terminal 1.
  • the communication terminal 1 receives TDD interference from the ground communication base station 12 (step S10).
  • the communication terminal 1 determines to transmit return link transmission data such as a rescue message to the base station 2 (step S11).
  • the communication terminal 1 receives the forward link signal from the base station 2 (step S12).
  • the communication terminal 1 detects that the terminal receives TDD interference using the demodulated signal of the received forward link signal, and determines that there is TDD interference (step S13).
  • the communication terminal 1 transmits return link transmission data to the base station 2 (step S14).
  • the transmission data includes at least a terminal ID and position information of the terminal, and a TDD interference present flag indicating whether the terminal is receiving TDD interference is set to ON.
  • the base station 2 detects the TDD interference present flag on (significant) and the terminal ID of the received return link transmission data from each communication terminal 1 (step S15).
  • the TDD interference present flag ON (significant) is detected, an ACK / message signal is generated for the communication terminal 1 using a predetermined continuous transmission slot in the continuous transmission frame (step S16), and the generated ACK / A message signal is transmitted to the communication terminal 1 (step S17).
  • an ACK / message signal is transmitted to a terminal whose TDD interference present flag is off using a slot in a normal frame or a slot other than a continuous transmission slot in a continuous transmission frame.
  • ACK is a signal indicating that the return link transmission data (step S14) has been received.
  • the communication terminal 1 receives the continuously transmitted data from a predetermined slot in the reception frame that is sequentially received (step S18). At this time, if the received frame is not a continuous transmission frame but a normal frame, the data cannot be received normally, so the communication terminal 1 discards the received data and waits for the next frame.
  • FIG. 12 is a flowchart showing an example of operation of terminal side communication processing according to the first embodiment.
  • the flowchart of FIG. 12 is a more detailed version of the flowchart of FIG.
  • the communication terminal 1 receives the GPS signal 10 from the GPS satellite 4 and generates a GPS time signal (step S20). Then, it is determined whether or not to transmit data (step S21). For example, it is determined whether or not the user has selected data transmission by operating the communication terminal 1. When data is not transmitted (step S21; NO), it returns to step S20 and repeats GPS signal reception.
  • step S21; YES the communication terminal receiving unit 101 of the communication terminal 1 is activated to receive a forward link signal from the base station 2 (step S22).
  • the reception error determination unit 118 determines whether or not reception errors occur frequently in the received data after error correction decoding. If there are not many reception errors (step S23; NO), the reception error determination unit 118 determines from the ground communication base station 12 It determines with not receiving interference, and transmits a normal return link signal (step S27).
  • the gate signal generation unit 119 If reception errors occur frequently (step S23; YES), the gate signal generation unit 119 generates a gate signal synchronized with the GPS time signal from the GPS signal processing unit 120 (step S24). Then, the C / N detection unit 113 determines whether there is TDD interference using the gate signal (step S25).
  • FIG. 13 is a flowchart showing an example of an operation of TDD interference determination according to the first embodiment.
  • FIG. 13 shows the contents of the TDD interference determination (step S25) of FIG.
  • TDD interference determination unit 121 [C / N] ON - calculate the [C / N] OFF, which determines whether greater than a predetermined threshold value (step S44), if it is greater than a predetermined threshold value (step S44 YES), it is determined that there is TDD interference (step S45). If it is equal to or less than the predetermined threshold (step S44; NO), it is determined that there is no TDD interference (step S46).
  • step S26 if there is no TDD interference as a result of the TDD interference determination (step S26; NO), the communication terminal 1 performs normal communication (step S27).
  • the communication terminal transmitting unit 103 of the communication terminal 1 transmits a return link signal to the base station 2 via the satellite communication antenna 104 via the return link line 9 to the base station 2 and the processing is terminated.
  • step S26 If it is determined that there is TDD interference (step S26; YES), the data generation unit 122 turns on (significantly) the TDD interference present flag of the transmission data (step S28), and transmits a return link signal (step S29). .
  • FIG. 14 is a flowchart showing an example of base station reception operation according to the first embodiment.
  • the base station 2 always waits for a return link signal (step S50, step S51; NO). If a return link signal is received (step S51; YES), it is checked whether the TDD interference present flag is significant (step S52). If the TDD interference present flag is significant (step S52; YES), the ID of the communication terminal 1 that has transmitted the return link signal is extracted, the communication terminal ID is stored, and the communication terminal is subjected to TDD interference. The continuous transmission flag shown is turned on (step S53). Regardless of the TDD interference present flag (step S52; NO / step S53), the reception data is transmitted to the service center 6 through the ground network 5 (step S54). And it returns to step S50 and waits for a return link signal.
  • FIG. 15 is a flowchart showing an example of the operation of base station transmission according to the first embodiment.
  • the base station 2 waits for data to be transmitted to the communication terminal 1 (step S60, step S61; NO).
  • step S60 step S60; step S61; NO
  • step S61 step S61; YES
  • step S62 the state of the continuous transmission flag corresponding to the communication terminal 1 that is the destination of the transmission data
  • step S63 If the continuous transmission flag of the destination communication terminal 1 is off (step S62; NO), a normal frame is generated from the transmission data (step S63), and a forward link signal including the normal frame is transmitted to the communication terminal 1 ( Step S64). And it returns to step S60 and waits for the data to transmit.
  • step S62 If the continuous transmission flag corresponding to the destination communication terminal 1 is on (step S62; YES), a continuous frame is generated from the transmission data (step S65), and the forward link signal including the continuous frame is transmitted to the communication terminal 1. (Step S66). And it returns to step S60 and waits for the data to transmit.
  • the communication terminal 1 receiving TDD interference receives the forward link signal (ACK / message signal) (step S30 in FIG. 12), and performs continuous slot reception processing (step S31 in FIG. 12).
  • FIG. 16 is a flowchart showing an example of the operation of continuous slot reception according to the first embodiment.
  • FIG. 16 shows the contents of the operation of the continuous slot reception (step S31) of FIG.
  • the reception processing unit 117 extracts effective subslots for the continuous transmission slots 1 # to 5 # in the section where the gate signal is on (step S70).
  • the reception processing unit 117 combines the extracted reception data of the subslots into reception data for one slot (step S71).
  • the reception processing unit 117 checks whether received data for one slot combined has been normally received without error, for example, using a CRC (Cyclic Redundancy Check) code (step S72). If there is an error in the received data (step S72; NO), the process is terminated.
  • CRC Cyclic Redundancy Check
  • step S72 If there is no error in the received data (step S72; YES), it is checked whether the terminal ID of the own terminal can be detected from the received data (step S73). If not detected (step S73; NO), the process is terminated. If the terminal ID of the own terminal can be detected (step S73; YES), it is transmitted from the data output terminal 109 as received data of the own terminal (step S74).
  • step S26 when there is TDD interference (step S26; YES), continuous slot reception is performed (step S31), and the terminal-side communication process is terminated.
  • the communication terminal 1 may receive in the section where the gate signal is off. However, since TDD interference occurs in the section in which the gate signal is off, a reception error occurs in that section, and as a result, data in the section in which the gate signal is on remains.
  • the out-of-band signal of the downlink signal transmitted by the ground communication base station 12 operating in the TDD scheme is used by the communication terminal 1 of the bidirectional communication system.
  • the communication terminal 1 of the two-way communication system can receive the terminal downlink signal from the satellite 3 even when interference occurs in the terminal downlink frequency band.
  • the phase of the TDD frame can be known as follows. For example, a plurality of gate signals having different phases are generated within the range of the period of the TDD frame. Then, for each phase of the gate signal, the C / N ratio between the section in which the gate signal is on and the section in which the gate signal is off is detected, and the difference is obtained. A phase having the largest difference in C / N ratio between the on period and the off period of the gate signal is employed.
  • the phases before and after the phase having the largest difference in C / N ratio are further divided to generate gate signals in the respective phases. Then, the phase having the largest difference in C / N ratio between the on period and the off period of the gate signal is adopted. By repeating this, the phase accuracy can be improved.
  • the ratio of the TDD transmission downlink communication signal interval to the uplink communication signal interval is unknown, a plurality of gate signals having different ratios of the gate signal ON interval and the OFF interval are generated. Then, the ratio between the ON section and the OFF section where the difference in the C / N ratio between the ON section and the OFF section of the gate signal is the largest is adopted. As in the case of the phase, if the ratio between the on section and the off section is fine, the accuracy can be improved. In this case, the C / N detection unit 113 is a part of the TDD information acquisition unit.
  • the same data is repeatedly transmitted during the TDD frame period so that the communication terminal 1 can always receive data without the base station 2 knowing when the gate signal is on. If the base station 2 knows the timing when the gate signal is turned on (the TDD transmission downlink communication signal is not transmitted), the data can be transmitted so as to reach the communication terminal 1 at that timing. For example, the transmission delay time from the base station 2 to the communication terminal 1 is measured, the data synchronized with the GPS time signal is shifted from the transmission delay time, and the data (see FIG. 9 subslots) can be transmitted.
  • the transmission delay time from the base station 2 to the communication terminal 1 is not known, data can be transmitted so as to reach the communication terminal 1 at the timing when the gate signal is turned on as follows. For example, a signal indicating the rising timing is transmitted from the communication terminal 1 as a return link signal in accordance with the rising timing of turning on the gate signal.
  • the base station 2 transmits the data (subslot in FIG. 9) to the communication terminal 1 by matching the timing at which the signal is received with the period of the TDD frame. If the transmission delay times of the return link line 9 and the forward link line 8 are the same, the communication terminal 1 is reached when the gate signal is turned on.
  • the difference in transmission delay time between the return link line 9 and the forward link line 8 is measured in advance, and the difference in transmission delay time may be shifted from the signal at the rising timing of the gate signal.
  • the communication terminal 1 uses the unique word to obtain the frame synchronization of the forward link signal from the base station 2.
  • the communication terminal 1 establishes frame synchronization using a GPS time signal. If the TDD interference from the ground communication base station 12 is excessive, there is a possibility that the received unique word has many errors and the unique word cannot be detected. If the unique word cannot be detected, the frame synchronization of the forward link signal cannot be achieved.
  • frame synchronization of the forward link signal is performed using the time signal acquisition unit 219 regardless of the reception status of the unique word.
  • FIG. 17 is a block diagram showing a configuration example of a base station according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the base station of the second embodiment includes a GPS antenna 220, a time signal acquisition unit 219, and a transmission timing generation unit 223 in addition to the configuration of the first embodiment shown in FIG.
  • the time signal acquisition unit 219 includes a GPS receiver 221 and a GPS signal processing unit 222.
  • the GPS signal 10 (see FIG. 1) from the GPS satellite 4 is received by the GPS receiver 221 via the GPS antenna 220.
  • the GPS signal 10 is signal-processed by the GPS signal processing unit 222 to generate a GPS time signal.
  • the GPS signal processing unit 222 inputs a GPS time signal to the transmission timing generation unit 223.
  • the transmission timing generator 223 generates a frame synchronization signal and a clock signal synchronized with the GPS time signal, and sends them to the TDM multiplexer 212, error correction encoder 215, and UW insertion unit 216.
  • TDM multiplexing section 212, error correction coding section 215 and UW insertion section 216 generate I-channel and Q-channel transmission data constituting a transmission frame synchronized with a GPS time signal by using a frame synchronization signal and a clock signal.
  • the ground interface unit 204 receives satellite orbit information from the satellite tracking control center 7 via the ground network 5 and passes the satellite orbit information to the TDM multiplexing unit 212 via the control information transmission unit 214.
  • the TDM multiplexing unit 212 includes satellite orbit information in the control information in the transmission frame.
  • FIG. 18 is a block diagram illustrating a configuration example of a communication terminal according to the second embodiment.
  • the communication terminal 1 according to the second embodiment includes a frame synchronization signal generation unit 128 in addition to the configuration of the first embodiment.
  • the GPS signal processing unit 120 processes the GPS signal 10 received from the GPS satellite 4 to calculate the position information of the terminal itself, generates a GPS time signal, and passes it to the frame synchronization signal generation unit 128.
  • the GPS signal processing unit 120 can acquire the satellite orbit information of the satellite 3 from the GPS signal from the satellite 3.
  • satellite orbit information can be acquired without the influence of TDD interference.
  • Satellite orbit information is a parameter that expresses the orbit of an artificial satellite.For example, as the orbital elements of an artificial satellite, the epoch, average motion, eccentricity, orbit inclination angle, ascending point red longitude, near-point separation angle, average There is a near point angle.
  • Satellite orbit information may be included in the control information of the forward link signal transmitted from the base station 2.
  • the reception processing unit 117 separates the satellite orbit information of the forward link signal and passes it to the frame synchronization signal generation unit 128.
  • the frame synchronization signal generation unit 128 can use satellite orbit information acquired from the GPS signal from the satellite 3 or default values stored in advance in a memory (not shown).
  • the frame synchronization signal generator 128 generates a frame synchronization signal synchronized with the forward link signal that the base station 2 will transmit and receive via the satellite 3 from the GPS time signal, the position information of the terminal itself, and the satellite orbit information. To do. That is, a frame synchronization signal that is synchronized with the forward link signal transmitted from the base station 2 with a delay in the transmission delay time from the base station 2 to the communication terminal 1 via the satellite 3 is generated.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating a relationship between a transmission frame of a base station and a reception frame of a communication terminal according to the second embodiment.
  • the upper part of FIG. 19 shows a frame configuration of transmission path signals (I channel and Q channel signals) output from the UW insertion unit 216 of the base station 2.
  • the frames of the I-channel and Q-channel forward link signals are synchronized with a GPS time signal, for example, a 1 PPS (pulse / second) signal.
  • the lower part of FIG. 19 shows the frame structure of the forward link signals of the reception I channel and Q channel input to error correction decoding section 115 of communication terminal 1.
  • the frame synchronization timing of the forward link signal transmitted from the base station 2 in synchronization with the GPS time signal is received by the communication terminal 1 with a delay time ⁇ seconds delayed from the GPS time signal.
  • the frame synchronization signal generator 128 generates the frame synchronization signal timing in the lower part of FIG.
  • FIG. 20 is a schematic diagram illustrating distances between the base station and the communication terminal according to the second embodiment.
  • the satellite 3 is constantly moving in the satellite orbit with respect to the ground surface.
  • the position P of the base station 2 is fixed, so that it can be obtained by, for example, reading what is stored in advance in the memory.
  • the current position S of the non-stationary satellite 3 can be calculated from the satellite orbit information. Satellite orbit information can be obtained by any of the three methods described above.
  • the distance a from the base station 2 to the non-stationary satellite 3 can be obtained from the position P of the base station 2 and the current position S of the non-stationary satellite 3.
  • the distance b from the satellite 3 to the communication terminal 1 can be obtained from the current position S of the non-stationary satellite 3 and the current position Q of the own terminal.
  • the delay time generated on the transmission side of the base station 2, the delay time generated on the transponder of the non-geostationary satellite 3, and the delay time generated on the reception side of the communication terminal 1 are 1 bit of transmission line data of the forward link signal. It is assumed to be negligibly short compared to the duration of. However, even when the delay time cannot be ignored, the delay time generated on the transmission side of the base station 2 and the delay time generated on the transponder of the non-stationary satellite 3 can be corrected on the transmission side of the base station 2. Further, the delay time generated on the receiving side of the communication terminal 1 can be corrected on the receiving side of the communication terminal 1.
  • FIG. 21 is a flowchart showing an example of the delay time setting operation according to the second embodiment.
  • the frame synchronization signal generation unit 128 reads the position P of the base station 2 stored in advance in the memory (step S80).
  • the frame synchronization signal generation unit 128 calculates the position S of the non-stationary satellite 3 from the satellite orbit information acquired by any of the three methods described above (step S81). Then, a distance a from the base station 2 to the non-stationary satellite 3 is calculated from the position P of the base station 2 and the position S of the non-stationary satellite 3 (step S82).
  • the frame synchronization signal can be generated without detecting the unique word of the forward link signal on the receiving side of the communication terminal 1, the communication terminal 1 according to Embodiment 2 Even when TDD interference is received from the station 12, frame synchronization can be reliably obtained.

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Abstract

　基地局（２）から通信端末（１）へのフォワードリンク回線（８）の周波数に隣接する、ＴＤＤ方式の他の通信システムの下り方向通信信号（１３）の干渉を避ける。通信端末（１）は、通信端末（１）が受信するフォワードリンク回線（８）の周波数に隣接する周波数の、ＴＤＤ伝送の下り方向通信信号（１３）が送信されるタイミングの情報を取得する。通信端末（１）は、下り方向通信信号（１３）が送信されるタイミングの情報を用いて、通信端末（１）が受信するフォワードリンク回線（８）の信号に、下り方向通信信号（１３）による干渉が生じているか否かを判定する。基地局（２）は、下り方向通信信号（１３）による干渉が生じていると判定される場合に、下り方向通信信号（１３）が送信されない時間に通信端末（１）が受信できるタイミングで、通信端末（１）に送信する情報をフォワードリンク回線（８）の信号で送信する。

Description

通信システム、通信方法、通信端末および基地局
　この発明は、ショートメッセージの送受信などの双方向通信に好適な通信システム、通信方法、通信端末および基地局に関する。
　地上セルラー通信システムなどの地上無線通信システムにおいて、無線基地局から移動端末に向けた下り方向フレームと、移動端末から無線基地局に向けた上り方向フレームとを、所定の間隔ごとに交互に送信する時分割複信方式（Time Division Duplex：以下ではＴＤＤと称する）がある。ＴＤＤ方式では、各無線基地局が送信する下り方向フレームの送信タイミングを同期させることが重要である。一般的に、各無線基地局が送信する下り方向フレームの送信タイミングを同期させるためには、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星からの受信信号などに基づいて生成された高精度なクロック源が用いられる。そして、上り方向フレームおよび下り方向フレームは所定のフレーム周期で繰り返される（例えば、特許文献１参照）。
　特許文献１では、所定のフレーム周期が５ｍｓｅｃとなっている。この周期で上り方向フレームおよび下り方向フレームが繰り返される。また、ＴＤＤ方式を用いたＷｉＭＡＸでは、フレーム周期を５ｍｓｅｃとして、下り方向フレームの長さを約３．３ｍｓｅｃ、上り方向フレームの長さを約１．５ｍｓｅｃに設定したものがある（例えば、特許文献２）。同じく、フレーム周期が５ｍｓｅｃとし、下り方向フレームと上り方向フレームの長さの比を５：３とするものもある（例えば、非特許文献１）。
　一方、準天頂衛星を用いた双方向通信システムに関する基礎検討が開示され、準天頂衛星やＧＰＳ衛星を利用して、安否情報などの極めて短いメッセージを衛星（準天頂衛星）経由で送信することが想定されている（例えば、非特許文献２参照）。
特開２００８－３０１１３４号公報 特開２０１１－２５０１４４号公報
今田諭志　著　「ＷｉｒｅｌｅｓｓＭＡＮ－Ａｄｖａｎｃｅｄ技術概要」一般財団法人日本ＩＴＵ協会　ＩＴＵジャーナル　Ｖｏｌ．４２　Ｎｏ．９（２０１２，９）　Ｐ．１４，１５ 亀田卓、末松憲治、山形文啓、小熊博、高木直、坪内和夫　共著　「準天頂衛星を用いたロケーション・ショートメッセージ双方向通システムのための無線アクセス方式の基礎検討」電子情報通信学会　信学技報　２０１２年５月、Ｐ．３５－４０
　例えば、非特許文献２に示されるような準天頂衛星を用いる双方向通信システムにおいて、双方向通信の衛星通信端末が使用している端末ダウンリンク周波数帯に隣接する周波数帯が、特許文献１などに示されるようなＴＤＤ方式を用いる地上セルラー通信システムに割り当てられている場合、地上セルラー通信システムの地上通信基地局が地上通信端末に送信する下り方向の信号の帯域外信号が、双方向通信の衛星通信端末が使用している端末ダウンリンク周波数帯に干渉する可能性がある。その場合、衛星通信端末が衛星からの端末ダウンリンク信号を正常に受信できなくなるおそれがある。つまり、所定の周波数帯の下り方向信号を使用する通信システムとその周波数帯と隣接する他の周波数帯をＴＤＤ方式の下り方向信号に使用する他の通信システムの下り方向信号とが干渉する可能性があるという課題がある。
　この発明は、上述のような事情に鑑みてなされたもので、基地局から通信端末への所定の周波数帯のフォワードリンク信号を使用する通信システムにおいて、フォワードリンク信号に隣接する周波数帯をＴＤＤ方式の下り方向通信信号に使用する他の通信システムの下り方向通信信号の干渉を避けることを目的とする。
　本発明に係る通信システムは、基地局と通信端末との通信を行うものであって、ＴＤＤ情報取得部、ＴＤＤ干渉判定部および基地局送信部を備える。ＴＤＤ情報取得部は、基地局と通信端末との通信において通信端末が受信する周波数に隣接する周波数を下り方向通信信号に用いる、ＴＤＤ伝送の下り方向通信信号が送信されるタイミングの情報を取得する。ＴＤＤ干渉判定部は、ＴＤＤ伝送の下り方向通信信号が送信されるタイミングの情報を用いて、通信端末が受信するフォワードリンク信号に、ＴＤＤ伝送の下り方向通信信号による干渉が生じているか否かを判定する。基地局送信部は、ＴＤＤ伝送の下り方向通信信号による干渉が生じていると判定される場合に、ＴＤＤ伝送の下り方向通信信号が送信されない時間に通信端末が受信できるタイミングで、通信端末に送信する情報をフォワードリンク信号で基地局から送信する。
　本発明によれば、ＴＤＤ伝送の下り方向通信信号による干渉が生じていると判定される場合に、ＴＤＤ伝送の下り方向通信信号が送信されない時間に通信端末が受信できるタイミングで、通信端末に送信する情報をフォワードリンク信号で基地局から送信するので、フォワードリンク信号に隣接する周波数帯をＴＤＤ方式の下り方向通信信号に使用する他の通信システムの下り方向信号の干渉を避けることができる。
本発明の実施の形態１に係る通信システムの構成を示す概念図である。 通信システム同士の干渉を示す模式図である。 実施の形態１に係るデータ通信の動作の概略を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る干渉回避タイミングを示す図である。 実施の形態１に係る通信端末の構成例を示すブロック図である。 実施の形態１に係るゲート信号の例を示すタイミングチャートである。 実施の形態１に係る基地局の構成例を示すブロック図である。 実施の形態１に係る通常フレームと連送フレームの構造を示す図である。 実施の形態１に係る連送スロットの構造を示す図である。 実施の形態１に係る受信連送フレームとゲート信号の関係を示す図である。 実施の形態１に係る通信システムの信号ダイアグラムである。 実施の形態１に係る端末側通信処理の動作の一例を示すフローチャートである。 実施の形態１に係るＴＤＤ干渉判定の動作の一例を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る基地局受信の動作の一例を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る基地局送信の動作の一例を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る連送スロット受信の動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係る基地局の構成例を示すブロック図である。 実施の形態２に係る通信端末の構成例を示すブロック図である。 実施の形態２に係る基地局の送信フレーム及び通信端末の受信フレームの関係を示す図である。 実施の形態２に係る基地局および通信端末の衛星までの距離を示す模式図である。 実施の形態２に係る遅延時間設定の動作の一例を示すフローチャートである。
　以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。なお図中、同一または同等の部分には同一の符号を付す。
　実施の形態１．
　図１は、本発明の実施の形態１に係る通信システムの構成を示す概念図である。実施の形態１に係る通信システムは、通信端末１、基地局２および非静止衛星３から構成される。通信システムにおいて基地局２は、通信端末１へ非静止衛星３（以下、衛星３と略すことがある）を介してフォワードリンク回線８で送信する。通信端末１は、基地局２から送信される信号を受信し、基地局２へ衛星３を介してリターンリンク回線９で送信する。通信システムには１または複数の通信端末１が含まれるが、図１では代表して１台を示す。
　基地局２から通信端末１に送信されるデータには、通信端末１に対する個別の通信データあるいは制御データが含まれる。複数の通信端末１に共通の制御データを含んでもよい。基地局２は地上ネットワーク５を介してサービスセンタ６および衛星追跡管制センタ７と接続されている。サービスセンタ６は、基地局２経由で、通信端末１とメッセージを送受信して、サービスを提供する。
　準天頂衛星やＧＰＳ（Global Positioning System）衛星を利用して、安否情報などの極めて短いメッセージを衛星（準天頂衛星）経由で送信する構想が、非特許文献２の「あらまし」に開示されている。このような短いメッセージを、ロケーション・ショートメッセージともいうが、以下、ショートメッセージと称する。
　ショートメッセージを用いるサービスの一例として、災害時等において、被災者のユーザ端末（携帯端末）から発信された位置情報を含んだ救難メッセージ、緊急メッセージ、救難信号などを、リターンリンク回線９によりサービスセンタ６へ伝送することが挙げられる。サービスセンタ６においては、受信したショートメッセージに対し、フォワードリンク回線８により、そのユーザ端末に返信メッセージを送信するサービスが考えられる。本実施の形態に係る通信システムは、ショートメッセージを送受信するサービスを行う。
　衛星追跡管制センタ７は、基地局２に対し、衛星３の衛星軌道情報等を送信する。通信端末１は、例えば救難メッセージに自端末の位置情報を含めるために、ＧＰＳ衛星４から位置情報、時刻情報（時間情報）を含むＧＰＳ信号１０を受信している。なお、ＧＰＳ衛星４は、ＧＰＳ測位機能を持つ準天頂衛星を含んでもよい。
　衛星３を経由して通信を行う通信システムとは別に、地上通信端末１１と地上通信基地局１２から構成される時分割複信（ＴＤＤ）方式の地上無線通信システムがある。地上通信システムの地上通信端末１１と地上通信基地局１２は、ＴＤＤ方式で通信する。地上通信基地局１２から地上通信端末１１へのＴＤＤ下り方向通信信号１３は、通信端末１が受信するフォワードリンク回線８の周波数に隣接する周波数を用いている。実施の形態１では、地上基地局１２からの下り方向通信信号１３の影響を受ける場所に通信端末１がある場合を想定する。
　地上通信基地局１２は、ＧＰＳ衛星４からＧＰＳ信号１０を受信して基準の時刻を取得し、ＴＤＤ方式の通信フレームをその基準の時刻に同期させている。通信端末１は、ＧＰＳ衛星４からＧＰＳ信号１０を受信して基準の時刻を取得する。通信端末１は、ＧＰＳ信号１０を受信して、それに同期する地上通信基地局１２が送信する下り方向通信信号１３のタイミングを知ることができる。
　地上通信基地局１２が送信する下り方向通信信号１３の周波数は、通信端末１が受信するフォワードリンク回線８の周波数に隣接する。そこで、地上通信基地局１２が送信する下り方向通信信号１３の信号強度が、通信端末１が受信するフォワードリンク回線８の信号強度と同程度以上の場所に通信端末１がある場合、下り方向通信信号１３の干渉を受ける。
　図２は、通信システム同士の干渉を示す模式図である。地上通信基地局１２が送信するＴＤＤ伝送（ＴＤＤ下り方向通信信号１３）に割り当てられた周波数帯域は、通信端末１が受信するフォワードリンク回線８（衛星通信ダウンリンク）に割り当てられた周波数帯域に隣接する。図２では、ＴＤＤの周波数帯域が衛星通信の周波数帯域の下に割り当てられている。ＴＤＤ伝送の下り方向通信信号１３のスペクトラムは、衛星通信ダウンリンクの割当帯域にはみ出している。
　一般に、衛星通信ダウンリンクの地上における信号強度は、地上無線通信に比べて小さい。地上通信基地局１２から送信する信号強度は、地上通信端末１１の受信能力をカバーするために、地上通信端末１１が送信する信号の強度より大きい。そのため、周波数が隣接していると、通信端末１では受信するフォワードリンク回線８の信号に地上通信基地局１２からの下り方向通信信号１３の干渉が生じる可能性がある。一方、地上通信基地局１２では、アンテナの指向性が地上（水平より下）を向いているので、衛星３からのダウンリンクの影響をほとんど受けない。ここでは、通信端末１が受信するフォワードリンク回線８（衛星通信ダウンリンク）の信号強度が、地上通信基地局１２の下り方向通信信号１３の通信端末１における信号強度より小さいことを想定する。
　地上通信端末１１が送信する上り方向通信信号１４（図１参照）は、地上通信基地局１２が送信する下り方向通信信号１３より弱い。また、地上通信基地局１２が常時周期的に下り方向通信信号１３を送信しているのに対して、地上通信端末１１が位置登録と通信を行うとき以外は上り方向通信信号１４は送信されない。したがって、地上通信端末１１が通信端末１の極めて近くで送信するとき以外は、地上無線通信システムの上り方向通信信号１４は、通信端末１にほとんど影響を及ぼさない。
　実施の形態１では、通信端末１が受信するフォワードリンク回線８の信号（以下、フォワードリンク信号という）に、地上通信基地局１２（ＴＤＤ伝送）の下り方向通信信号１３による干渉（以下、ＴＤＤ干渉ともいう）を受けているか否かを判定する。そして、干渉を受けていると判定される場合に、ＴＤＤ伝送の下り方向通信信号１３が送信されない時間に通信端末１が受信できるタイミングで、通信端末１に送信する情報をフォワードリンク信号で基地局２から送信する。
　図３は、実施の形態１に係るデータ通信の動作の概略を示すフローチャートである。通信端末１は、基地局２へのデータ送信を待機する（ステップＳ０１；ＮＯ）。基地局２へデータ送信する場合（ステップＳ０１；ＹＥＳ）、受信するフォワードリンク信号に、ＴＤＤ方式を用いる他の通信システム（ＴＤＤ伝送）の下り方向通信信号１３による干渉の有無を判定する（ステップＳ０２）。干渉がないと判定される場合は（ステップＳ０２；ＮＯ）、通常のリターンリンク回線９の信号（リターンリンク信号）を送出する（ステップＳ０３）。
　ＴＤＤ伝送の下り方向通信信号１３による干渉ありと判断される場合（ステップＳ０２；ＹＥＳ）、干渉を回避する送受信処理を行う（ステップＳ０４）。すなわち、ＴＤＤ伝送の下り方向通信信号１３が送信されない時間に通信端末１が受信できるタイミングで、通信端末１に送信する情報をフォワードリンク信号で基地局２から送信する。通信端末１は、ＴＤＤ伝送の下り方向通信信号１３が送信されない時間に、フォワードリンク信号を受信して、受信データとして送出する（ステップＳ０５）。
　干渉回避送受信処理（ステップＳ０４）の詳細動作として、例えば以下のように処理を行う。通信端末１は、リターンリンク信号（送信データ）にＴＤＤ干渉有フラグをオン（有意）として乗せて、基地局２へ送信する。基地局２はＴＤＤ干渉有フラグがオン（有意）であるリターンリンク信号を受信すると、例えば、ＴＤＤ伝送のフレーム周期の間に、通信端末１に送信する情報を繰り返し送信する。具体的には、ＴＤＤ伝送の下り方向通信信号１３が送信されない時間に２回以上繰り返されるように、ＴＤＤ伝送のフレーム周期の間に繰り返し送信する。通信端末１では、ＴＤＤ伝送の下り方向通信信号１３が送信されない時間には干渉がないので、その間に繰り返しのうち少なくとも１つを受信することができる。
　図４は、実施の形態１に係る干渉回避タイミングを示す図である。地上通信基地局１２は、地上通信端末１１との無線通信において、ＴＤＤ方式で動作し、ＧＰＳ時刻信号に同期して、下り方向送信区間３ｍｓｅｃ、上り方向受信区間２ｍｓｅｃをフレーム周期５ｍｓｅｃごとに繰り返す。地上通信端末１１は、地上通信基地局１２とは逆に、下り方向受信区間３ｍｓｅｃ、上り方向送信区間２ｍｓｅｃを、フレーム周期５ｍｓｅｃごとに繰り返す。なお、地上通信端末１１は、ＧＰＳ時刻信号に同期したフレームタイミングを地上通信基地局１２から取得することができる。
　通信端末１は、地上通信基地局１２から下り方向通信信号１３が送信されていない時間、すなわち、地上通信基地局１２の受信区間（地上通信端末１１の送信区間）２ｍｓｅｃに、フォワードリンク信号を受信することができる。基地局２が、ＴＤＤ伝送のフレーム周期の受信可能時間に通信端末１が受信できるように、通信端末１に送信する情報を送信すれば、通信端末１は干渉を回避して受信できる。
　通信端末１は、ＧＰＳ衛星４からＧＰＳ信号１０を受信して、ＧＰＳ時刻信号に同期するＴＤＤ伝送のフレーム周期（図４の例では５ｍｓｅｃ）を生成する。通信端末１は、ＧＰＳ時刻信号に同期するＴＤＤ伝送のフレーム周期を、ＴＤＤ伝送の下り方向通信信号１３による干渉の有無を判定するのに用いる。
　図５は、実施の形態１に係る通信端末の構成例を示すブロック図である。通信端末１は大きく分けて、通信端末受信部１０１、干渉判定部１０２、時刻信号取得部１０７、通信端末送信部１０３、送受切換器１０５、衛星通信アンテナ１０４およびＧＰＳアンテナ１０６を備える。通信端末受信部１０１は、フォワードリンク信号を受信して受信データをデータ出力端子１０９より出力する。時刻信号取得部１０７は、ＧＰＳ信号１０を受信して、ＧＰＳ時刻信号を生成する。干渉判定部１０２は、受信するフォワードリンク信号に、ＴＤＤ方式を用いる他の通信システム（ＴＤＤ伝送）の下り方向通信信号１３による干渉があるか否かを、ＧＰＳ時刻信号を用いて判定する。通信端末送信部１０３は、ＴＤＤ伝送の下り方向通信信号１３による干渉の有無を含むリターンリンク回線９の信号（以下、リターンリンク信号という）を発生して、衛星通信アンテナ１０４から送信する。
　通信端末受信部１０１は、無線受信部１１０、搬送波再生部１１１、ＱＰＳＫ復調部１１２、ＵＷ検出部１１４、誤り訂正復号部１１５および受信処理部１１７から構成される。通信端末送信部１０３は、データ生成部１２２、誤り訂正符号化部１２４、ＣＤＭＡ拡散部１２５、ＢＰＳＫ変調部１２６および無線送信部１２７から構成される。干渉判定部１０２は、受信エラー検出部１１６、受信エラー判定部１１８、ゲート信号発生部１１９、Ｃ／Ｎ検出部１１３およびＴＤＤ干渉判定部１２１から構成される。時刻信号取得部１０７は、ＧＰＳ受信機１２３およびＧＰＳ信号処理部１２０を含む。
　通信端末１は、基地局２からのフォワードリンク信号を、衛星通信アンテナ１０４で受信し、送受切換器１０５（duplexer）により送信信号から分離する。分離したフォワードリンク信号を、無線受信部１１０で低雑音増幅等したのち、ＱＰＳＫ復調部１１２において、搬送波再生部１１１からの再生搬送波を用いて、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）変調波がＩＱ同期検波により復調される。ＱＰＳＫ復調された後のＩチャネルおよびＱチャネル振幅データは、３分岐されて、Ｃ／Ｎ検出部１１３、ＵＷ（ユニークワード）検出部１１４および誤り訂正復号部１１５に渡される。
　ＵＷ検出部１１４では、ＩチャネルおよびＱチャネル振幅データの正負符号ビットにより、伝送路データフォーマット内のＵＷ（ユニークワード）を検出して、フレーム同期を取る。誤り訂正復号部１１５では、時間スロット単位で完結している誤り訂正符号化されたデータの復号を、時間スロットごとに行う。誤り訂正復号部１１５の出力データは２分岐されて、受信エラー検出部１１６および受信処理部１１７に渡される。
　受信エラー検出部１１６では、誤り訂正復号後のデータを用いて、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）符号などにより受信エラーの有無を検出する。受信エラー判定部１１８において、受信エラーが一定以上の頻度で発生していると判定された場合は、受信エラー多発信号をゲート信号発生部１１９に出力する。
　通信端末１は、時刻信号取得部１０７で、ＧＰＳ時刻信号を取得する。時刻信号取得部１０７は例えば、ＧＰＳ受信機１２３、ＧＰＳ信号処理部１２０から構成される。ＧＰＳ衛星４からのＧＰＳ信号１０（図１参照）は、ＧＰＳアンテナ１０６を経由してＧＰＳ受信機１２３で受信される。ＧＰＳ信号１０は、ＧＰＳ信号処理部１２０において信号処理されて、ＧＰＳ時刻信号とＧＰＳ位置データが求められる。
　ゲート信号発生部１１９では、受信エラー多発信号が有意であれば、ＧＰＳ時刻信号に同期したゲート信号を発生する。ゲート信号は、ＴＤＤ伝送の下り方向通信信号１３が送信されていない時間をオンで示す信号である。
　図６は、実施の形態１に係るゲート信号の例を示すタイミングチャートである。図６の上段に示す、１秒周期のＧＰＳ時刻信号に同期して、ゲート信号は、まず、３ｍｓｅｃの間オフになり、次の２ｍｓｅｃの間がオンとなって、以降５ｍｓｅｃ周期でこれを繰り返す。ゲート信号がオフの区間はＴＤＤ伝送の下り通信信号が送信される時間（ＴＤＤ干渉ありの可能性がある）であり、ゲート信号がオンの区間はＴＤＤ伝送の下り通信信号が送信されない時間（ＴＤＤ干渉なし）を示す。
　ゲート信号は、図４に示される地上通信基地局１２のＴＤＤフレームタイミングと同期している。なお、地上通信基地局１２のＴＤＤフレームタイミングおよびＴＤＤフレームがどのようにＧＰＳ時刻信号に同期しているかについてＴＤＤフレームの情報は、予め、通信端末１に記憶されているか、あるいは、基地局２からフォワードリンク回線８を介して、通信端末１にダウンロードされているものとする。例えば、ＴＤＤフレームの情報がゲート信号発生部１１９に記憶されている場合、ゲート信号発生部１１９がＴＤＤ情報取得部である。フォワードリンク回線８を介してＴＤＤフレーム情報を取得する場合は、通信端末受信部１０１はＴＤＤ情報取得部である。
　図６は、ＴＤＤ伝送の下り通信信号の開始（位相）が、ＧＰＳ時刻信号の立ち上がりに一致している場合を示す。一般にはＴＤＤフレームとＧＰＳ時刻信号の位相が一致しているとは限らない。例えば、ＧＰＳ時刻信号の立ち上がりから一定の時間遅れて、ＴＤＤフレームが開始する場合もあり得る。ＴＤＤフレームの情報には、ＴＤＤフレーム周期、下り通信信号の時間、上り通信信号の時間およびＧＰＳ時刻信号に対する位相の情報が含まれる。ゲート信号発生部１１９は、ＴＤＤフレームの情報に基づいて、ＧＰＳ時刻信号に対するゲート信号の位相を設定する。
　なお厳密には、通信端末１で観測するＴＤＤ伝送の下り通信信号は、地上通信基地局１２が送信するタイミングから、その距離に応じた時間だけ遅れている。しかし、ＴＤＤ伝送には上り下りの遅延時間があるので、一般には遅延時間が問題にならない距離範囲で用いられる。したがって、ゲート信号発生部１１９では、ＴＤＤフレームの情報に基づいて、ＧＰＳ時刻信号に同期してゲート信号を発生すればよい。あるいは、ＴＤＤフレームに遅延時間を考慮したガードタイムが設けられる場合がある。その場合は、ガードタイムをその前のゲート信号のオフ時間またはオン時間に含めればよい。
　ゲート信号発生部１１９は、発生したゲート信号を搬送波再生部１１１、Ｃ／Ｎ検出部１１３および受信処理部１１７に送る。搬送波再生部１１１は、連続的な受信フォワードリンク信号のうち、ゲート信号発生部１１９からのゲート信号がオンになった区間のみから搬送波の位相誤差を検出することによって、位相誤差の少ない連続的な搬送波を再生する。そして、ＱＰＳＫ復調部１１２に再生した搬送波を渡す。Ｃ／Ｎ検出部１１３では、ゲート信号発生部１１９からのゲート信号がオンの区間およびオフの区間（すなわち、ＴＤＤ干渉を受けている区間）のそれぞれのＣ／Ｎ比（搬送波電力対雑音電力比）をＩチャネルおよびＱチャネル振幅データにより個別に検出する。Ｃ／Ｎ比は、例えば、ＩチャネルおよびＱチャネルの振幅データの平均及び分散を用いることにより、容易に検出できる。
　干渉判定部１０２は、ゲート信号を用いてＴＤＤ干渉の有無を判定する。Ｃ／Ｎ検出部１１３は、ゲート信号がオンの区間のＩＱ振幅データから、ゲート信号オン時のＣ／Ｎ＝〔Ｃ／Ｎ〕ＯＮを算出する。同様に、Ｃ／Ｎ検出部１１３は、ゲート信号がオフの区間のＩＱ振幅データから、ゲート信号オフ時のＣ／Ｎ＝〔Ｃ／Ｎ〕ＯＦＦを算出する。
　ＴＤＤ干渉判定部１２１は、例えば、〔Ｃ／Ｎ〕ＯＮ－〔Ｃ／Ｎ〕ＯＦＦが所定の閾値より大きいかどうか判定し、閾値より大きければＴＤＤ干渉有と判定する。また所定の閾値以下ならＴＤＤ干渉無と判定する。例えば、ゲート信号がオンの区間はＴＤＤ干渉がないので、〔Ｃ／Ｎ〕ＯＮ＝１０ｄＢであり、ゲート信号がオフの区間でＴＤＤ干渉があるために、〔Ｃ／Ｎ〕ＯＦＦ＝５ｄＢであったとする。〔Ｃ／Ｎ〕ＯＮ－〔Ｃ／Ｎ〕ＯＦＦ＝５ｄＢであり、閾値を３ｄＢとすると、両者の差が所定の閾値より大きいので、ＴＤＤ干渉ありと判定する。
　ＴＤＤ干渉判定部１２１において、ゲート信号がオンの区間のＣ／Ｎ比とオフの区間のＣ／Ｎ比を比較し、所定の条件が満たされれば、ＴＤＤ干渉ありと判定する。そして、ＴＤＤ干渉有信号を有意としてデータ生成部１２２と受信処理部１１７に渡す。なお、ＴＤＤ干渉ありと判定する所定の条件は、通信システムごとに干渉が問題となる程度から設定される。
　通信端末１が送信する、例えばショートメッセージなどの送信データは、データ入力端子１０８に入力される。データ生成部１２２は、データ入力端子１０８に入力された送信データに、同期ビット、制御ビットなどを付加して所定のバーストフォーマットに変換する。このとき、ＴＤＤ干渉判定部１２１からのＴＤＤ干渉有信号が有意であれば、データ生成部１２２において、制御ビットの１つであるＴＤＤ干渉有フラグを有意とする。
　誤り訂正符号化部１２４は、バーストフォーマットに誤り訂正データを付加して誤り訂正符号化する。誤り訂正符号化されたバーストフォーマットの送信データは、さらに、ＣＤＭＡ拡散部１２５において、図示しない直交符号発生部において発生させられた直交符号系列（例えば、直交ＧＯＬＤ符号）とモジュロ２加算されて、ＣＤＭＡのために拡散される。なお、誤り訂正符号は、典型的には、符号化率１／２の畳み込み符号であるが、これに限らない。
　ＢＰＳＫ変調部１２６は、送信データで搬送波を例えばＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）変調する。無線送信部１２７は、変調した信号を電力増幅し、送受切換器１０５を経由して衛星通信アンテナ１０４から、リターンリンク回線９の送信バースト信号として、衛星３に向けて送信する。
　基地局２は、通信端末１からＴＤＤ干渉有信号が有意なリターンリンク信号を受信すると、ＴＤＤ伝送の下り方向通信信号１３が送信されない時間、すなわちゲート信号がオンの時間に通信端末１が受信できるタイミングで、通信端末１に送信する情報をフォワードリンク信号に含めて送信する。通信端末１の受信処理部１１７は、ＵＷ検出部１１４からのフレーム同期信号によりフレーム同期を取って、ＴＤＤ干渉判定部１２１からのＴＤＤ干渉有信号が無意であれば通常の受信処理を行う。ＴＤＤ干渉有信号が有意であれば連送受信処理を行って得られた自端末宛の受信データを、データ出力端子１０９より出力する。
　図７は、実施の形態１に係る基地局の構成例を示すブロック図である。衛星３経由（中継）で通信端末１から送信される信号は、衛星通信アンテナ２０３で受信され、送受切換器２０５を経由して、無線受信部２０７において低雑音増幅された後、ＩＦ周波数信号に周波数変換される。ＣＤＭＡ逆拡散部２０８は、受信ＣＤＭＡ信号からチップクロックおよび直交符号開始タイミングを捕捉して、ＣＤＭＡ逆拡散を行う。
　基地局２のＢＰＳＫ復調部２０９が、ＣＤＭＡ逆拡散部２０８において逆拡散された信号をＢＰＳＫ復調した後、誤り訂正復号部２１０は誤り訂正復号する。データ処理部２１１は、誤り訂正復号されたデータから、サービスセンタ６に出力するデータを形成して、地上インタフェース部２０４に送信する。無線受信部２０７、ＣＤＭＡ逆拡散部２０８、ＢＰＳＫ復調部２０９、誤り訂正復号部２１０およびデータ処理部２１１は、基地局受信部２０１を構成する。地上インタフェース部２０４は、地上ネットワーク５経由でサービスセンタ６にデータを送信する。
　干渉有信号検出部２０６は、各通信端末１から受信したバーストデータにおいて、制御ビットの一つであるＴＤＤ干渉有フラグが有意であるかどうかを検出（ＴＤＤ干渉有信号を検出）する。ＴＤＤ干渉有フラグが有意であることを検出した（ＴＤＤ干渉有信号を検出した）場合、そのバーストを送信した通信端末１の端末ＩＤとＴＤＤ干渉有の情報をＴＤＭ多重化部２１２に渡す。なお、端末ＩＤも、データ処理部２１１において、受信したバーストデータから抽出されたものである。
　基地局２は、サービスセンタ６から地上ネットワーク５経由で基地局２に向けて送信された通信端末１に送信するデータを、地上インタフェース部２０４で受信する。また、地上インタフェース部２０４は、衛星追跡管制センタ７から地上ネットワーク５経由で基地局２に向けて送信されたデータ（主として衛星３の軌道情報）を受信する。ここでは基地局２とサービスセンタ６が異なる場所にあって、地上ネットワーク５で相互に通信する構成を想定している。基地局２がサービスセンタ６を兼ねる一体の構成であってもよい。
　基地局２のデータ生成部２１３は、地上インタフェース部２０４から各通信端末１別に送信するデータを受信し、各通信端末１別に送信データを発生する。ＴＤＭ多重化部２１２は、制御情報送信部２１４から送信される制御データ（衛星軌道情報等）とともに、送信データをＴＤＭ多重化する。このとき、ＴＤＤ干渉有フラグが有意であった通信端末１に対してデータを送信する場合は、当該通信端末１宛のデータが含まれるフレームを、ＴＤＤ伝送のフレーム周期の間にそのデータを繰り返し送信する連送フレームとする。例えば、当該連送フレームの最初の連送スロットにおいて、当該通信端末１宛のデータがＴＤＤ伝送のフレーム周期の間に繰り返されるようにフォワードリンク信号のフレームを構成する。
　誤り訂正符号化部２１５は、ＴＤＭ多重化されたデータに誤り訂正符号を付加し、誤り訂正符号化する。ＵＷ（ユニークワード）挿入部２１６は、誤り訂正符号化されたデータにフレーム周期ごとにユニークワードを挿入して送信データを生成する。なお、前述の誤り訂正符号は、典型的には符号化率１／２の畳み込み符号であるが、これに限らない。
　ＱＰＳＫ変調部２１７は、送信データを例えばＱＰＳＫ変調する。無線送信部２１８は、変調した信号をＲＦ周波数に周波数変換したのち大電力増幅して、送受切換器２０５（duplexer）経由で衛星通信アンテナ２０３から、衛星３に向けて、フォワードリンク信号として送信する。データ生成部２１３、ＴＤＭ多重化部２１２、誤り訂正符号化部２１５、ＵＷ挿入部２１６、ＱＰＳＫ変調部２１７および無線送信部２１８は、基地局送信部２０２を構成する。
　図８は、実施の形態１に係る通常フレームと連送フレームの構造を示す図である。図８の上段は通常フレームのＩチャネルとＱチャネルのフレーム構造を、下段は連送フレームのＩチャネルとＱチャネルのフレーム構造をそれぞれ示す。通信端末１がＴＤＤ干渉を受けている場合に、ＴＤＤ干渉フラグをオンとして送信データを基地局２に送信してきた時に、基地局２は、連続して送信している図８に示す通常フレームの中の一つを連送フレームに置き換えて、通信端末１宛にＡＣＫ／メッセージ信号を連送スロットにより送信する。
　図８は、図７に示す基地局２のＵＷ挿入部２１６の出力信号を示しており、通常フレーム、連送フレームともフレーム持続時間（フレーム周期）を１秒としている。誤り訂正符号化部２１５で誤り訂正符号化されたＩチャネルとＱチャネルのデータは、ＵＷ挿入部２１６においてユニークワードがフレーム持続時間ごとにＩチャネルとＱチャネルに挿入されて、フレーム化されている。なお、ユニークワード部分には誤り訂正符号化を行わない。
　図８において、制御信号Ｃおよびスロットごとに誤り訂正符号化は完結している。伝送路ビットレートは、例えば５０ｋｂｐｓであり、１スロット当たりの伝送ビット数は、ＩＱ合わせると５０ｋｂｐｓ×１６ｍｓｅｃ×２＝１６００ビットである。
　通常フレームは、Ｉチャネル、Ｑチャネルとも例えば、ユニークワードＵＷ、制御信号Ｃおよびスロット１～スロット６２の６２個のスロットから構成される。連送フレームは、ユニークワードＵＷ、制御信号Ｃおよび含まれるスロットの数とそれぞれの長さが、通常フレームと同じである。
　連送フレームは、通常フレームのスロットの一部に代えて、同じデータを繰り返して送信する連送スロットを含む。図８の例では、スロット１＃からスロット５＃までの５スロットが連送スロットである。１つの連送スロットの長さは、通常フレームのスロットと同じである。連送フレーム内の連送スロットの位置は、固定であっても変化してもよい。
　通信端末１がＴＤＤ干渉を受けていないと判定している場合には、すべての通常スロットと連送スロットを受信し、その中で、正常に誤り無く受信されたスロットで、かつ、自端末の端末ＩＤが検出されたスロットのデータを受信データとする。通信端末１がＴＤＤ干渉を受けていない場合は、連送スロットを受信しても連送受信処理しないので、正常にデータが受信されないため、当該データは破棄される。
　通信端末１がＴＤＤ干渉を受けていると判定している場合は、フレーム内で定められた連送スロットの位置にあるスロットを受信して処理し、正常に誤り無く受信されたスロットで、かつ、自端末の端末ＩＤが検出されたスロットのデータを受信データとする。正常に受信できなかった場合は、当該フレームが連送フレームで無い可能性があるので、次のフレームを待つ。
　なお、ここで、通信端末１がＴＤＤ干渉を受けていると判定している場合であっても、ユニークワードによるフレーム同期は取れているとしている。これは、通常、ユニークワード検出は誤りに対し耐性があるように（ある程度の誤りを許容できるように）設計され、かつ、フォワードリンク信号は連続モードで受信されるので、フレーム同期を保護することが可能であるためである。
　図９は、実施の形態１に係る連送スロットの構造を示す図である。図９の上段は、通常フレームのスロット１を示す。図９の下段は、通常フレーム中のスロット１のデータを、５つの連送スロットで連送する場合を示す。通常フレームの１６ｍｓｅｃ長のスロット１を、１６個の１ｍｓｅｃ長サブスロットに分割し、それぞれのサブスロットを５連送して、前から順番に、スロット１＃からスロット５＃の５スロットに入れていくことにより、連送スロットを構成する。
　図１０は、実施の形態１に係る受信連送フレームとゲート信号の関係を示す図である。
通信端末１の受信処理部１１７が、ＴＤＤ干渉有信号が有意のときに、受信した連送スロットからサブスロットを抽出するタイミング図を示す。図１０に示すように、受信連送スロットのタイミングとゲート信号のタイミングの位相は一致していないが、ＴＤＤフレーム周期（５ｍｓｅｃ）と同じ時間に、同じデータ（サブスロット）が繰り返し送信されるので、ゲート信号がオンの区間に少なくとも１つのデータを受信できる。通信端末１ではフレーム同期は取れており、かつゲート信号はＧＰＳ時刻信号に同期して自端末で発生しているので、受信連送スロットとゲート信号の位相関係については、自端末で把握できる。
　逆に言えば、基地局２は、受信連送スロットとゲート信号の位相が変化しても、ゲート信号がオンの時間に少なくとも１つのデータ（サブスロット）を受信できるように、ＴＤＤフレーム周期の時間に同じデータ（サブスロット）を繰り返し送信する。ゲート信号がオンの区間に２回以上繰り返されるように、ＴＤＤフレーム周期の時間に繰り返す数を決めればよい。図８の例では、ゲート信号のオンの区間が２ｍｓｅｃなので、その間に２回繰り返すようにサブスロットの長さを１ｍｓｅｃとして、ＴＤＤフレーム周期の時間５ｍｓｅｃに同じサブスロットを５回繰り返し送信（５連送）する。
　連送スロットとゲート信号の位相が一致していなくても、５連送の周期とゲート信号の周期は同じで、ゲート信号がオンの区間に少なくとも１つのサブスロットが完全に含まれる。その結果、受信処理部１１７は、受信した連送スロットのサブスロットのうち、ゲート信号がオンで、かつ、全データがゲート信号のオン区間（ＴＤＤ干渉を受けていない区間）に含まれるサブスロットを１個抽出することができる。これにより、連送スロットに含まれるサブスロットのうち、ＴＤＤ干渉を受けていないサブスロットのみを抽出することが可能となる。なお、通信端末１の衛星通信アンテナ１０４から受信処理部１１７までの受信系の遅延時間は、受信処理部１１７において補正される。図１０の受信連送スロットとゲート信号間のタイミング関係は、衛星通信アンテナ１０４における受信連送スロットと地上通信基地局１２からのＴＤＤ干渉とのタイミング関係に一致しているものとしている。
　図１１は、実施の形態１に係る通信システムの信号ダイアグラムである。図１１は、地上通信基地局１２から通信端末１にＴＤＤ干渉がある場合の、基地局２と通信端末１との間の信号ダイアグラムを示す。通信端末１は地上通信基地局１２からＴＤＤ干渉を受けている（ステップＳ１０）。通信端末１は救難メッセージなどのリターンリンク送信データを基地局２に送信することを決定する（ステップＳ１１）。通信端末１は基地局２からのフォワードリンク信号を受信する（ステップＳ１２）。通信端末１は、受信したフォワードリンク信号の復調信号を利用して自端末がＴＤＤ干渉を受けていることを検出し、ＴＤＤ干渉ありと判定する（ステップＳ１３）。
　通信端末１は、基地局２に対し、リターンリンク送信データを送信する（ステップＳ１４）。当該送信データには、端末ＩＤと自端末の位置情報を少なくとも含み、また、自端末がＴＤＤ干渉を受けているかどうかを示すＴＤＤ干渉有フラグがオンに設定されている。基地局２は、受信した各通信端末１からのリターンリンク送信データのＴＤＤ干渉有フラグオン（有意）と端末ＩＤを検出する（ステップＳ１５）。ＴＤＤ干渉有フラグオン（有意）を検出すると、通信端末１宛に、連送フレーム中の予め定められた連送スロットを用いて、ＡＣＫ／メッセージ信号を生成する（ステップＳ１６）そして、生成したＡＣＫ／メッセージ信号を通信端末１に送信する（ステップＳ１７）。
　なお、ＴＤＤ干渉有フラグがオフである端末に対しては、通常フレーム中のスロットもしくは、連送フレーム中の、連送スロット以外のスロットを用いて、ＡＣＫ／メッセージ信号を送信する。図１１に示すようにＡＣＫは、リターンリンク送信データ（ステップＳ１４）を受信したことを示す信号である。通信端末１は、順次受信する受信フレーム中の予め定められたスロットから、連送されたデータを受信する（ステップＳ１８）。このとき、受信したフレームが連送フレームでなく、通常フレームである場合は、データが正常に受信できないので、通信端末１は受信したデータを破棄し、次のフレームを待つ。
　図１２は、実施の形態１に係る端末側通信処理の動作の一例を示すフローチャートである。図１２のフローチャートは、図３のフローチャートをより詳細にしたものである。通信端末１は、電源投入されるとＧＰＳ衛星４からのＧＰＳ信号１０を受信してＧＰＳ時刻信号を発生する（ステップＳ２０）。そして、データを送信するかどうかを判断する（ステップＳ２１）。例えば、ユーザが、通信端末１の操作により、データ送信を選択したかどうかを判断する。データを送信しない場合は（ステップＳ２１；ＮＯ）、ステップＳ２０に戻って、ＧＰＳ信号受信を繰り返す。データを送信する場合（ステップＳ２１；ＹＥＳ）、通信端末１の通信端末受信部１０１を立ち上げて、基地局２からのフォワードリンク信号を受信する（ステップＳ２２）。
　次に、受信エラー判定部１１８は、誤り訂正復号後の受信データに受信エラーが多発しているかどうか判定し、受信エラーが多発していなければ（ステップＳ２３；ＮＯ）、地上通信基地局１２から干渉を受けていないと判定して、通常のリターンリンク信号を送信する（ステップＳ２７）。
　受信エラーが多発している場合は（ステップＳ２３；ＹＥＳ）、ゲート信号発生部１１９がＧＰＳ信号処理部１２０からのＧＰＳ時刻信号に同期したゲート信号を発生する（ステップＳ２４）。そして、Ｃ／Ｎ検出部１１３は、ゲート信号を用いて、ＴＤＤ干渉があるかないかを判定する（ステップＳ２５）。
　図１３は、実施の形態１に係るＴＤＤ干渉判定の動作の一例を示すフローチャートである。図１３は、図１２のＴＤＤ干渉判定（ステップＳ２５）の内容を示す。Ｃ／Ｎ検出部１１３は、ゲート信号オン時のＩＱ振幅データを収集し（ステップＳ４０）、これらのデータを用いて、ゲート信号オン時のＣ／Ｎ＝〔Ｃ／Ｎ〕ＯＮを算出する（ステップＳ４１）。同様に、Ｃ／Ｎ検出部１１３は、ゲート信号オフ時のＩＱ振幅データを収集し（ステップＳ４２）、これらのデータを用いて、ゲート信号オフ時のＣ／Ｎ＝〔Ｃ／Ｎ〕ＯＦＦを算出する（ステップＳ４３）。
　ＴＤＤ干渉判定部１２１は、〔Ｃ／Ｎ〕ＯＮ－〔Ｃ／Ｎ〕ＯＦＦを計算して、これが所定の閾値より大きいかどうか判定し（ステップＳ４４）、これが所定の閾値より大きければ（ステップＳ４４；ＹＥＳ）、ＴＤＤ干渉有と判定する（ステップＳ４５）。また、所定の閾値以下ならば（ステップＳ４４；ＮＯ）、ＴＤＤ干渉無と判定する（ステップＳ４６）。
　図１２のフローチャートに戻って、通信端末１は、ＴＤＤ干渉判定の結果ＴＤＤ干渉が無ければ（ステップＳ２６；ＮＯ）、通常の通信を行う（ステップＳ２７）。通信端末１の通信端末送信部１０３が衛星通信アンテナ１０４を介して、基地局２へリターンリンク回線９により基地局２へリターンリンク信号を送信して終了する。
　ＴＤＤ干渉があると判定された場合は（ステップＳ２６；ＹＥＳ）、データ生成部１２２が送信データのＴＤＤ干渉有フラグをオン（有意）として（ステップＳ２８）、リターンリンク信号を送信する（ステップＳ２９）。
　図１４は、実施の形態１に係る基地局受信の動作の一例を示すフローチャートである。基地局２は常時、リターンリンク信号を待ち受けている（ステップＳ５０、ステップＳ５１；ＮＯ）。リターンリンク信号を受信したら（ステップＳ５１；ＹＥＳ）、ＴＤＤ干渉有フラグが有意であるかどうか調べる（ステップＳ５２）。ＴＤＤ干渉有フラグが有意であれば（ステップＳ５２；ＹＥＳ）、そのリターンリンク信号を送信した通信端末１のＩＤを抽出し、通信端末ＩＤを記憶しその通信端末がＴＤＤ干渉を受けていることを示す連送フラグをオンにする（ステップＳ５３）。ＴＤＤ干渉有フラグにかかわらず（ステップＳ５２；ＮＯ／ステップＳ５３）、受信データをサービスセンタ６に地上ネットワーク５で送信する（ステップＳ５４）。そして、ステップＳ５０に戻って、リターンリンク信号を待ち受ける。
　図１５は、実施の形態１に係る基地局送信の動作の一例を示すフローチャートである。基地局２は、通信端末１に送信するデータを待ち受けている（ステップＳ６０、ステップＳ６１；ＮＯ）。通信端末１に送信するデータをサービスセンタ６から受信するか、または、基地局２の内部で生成すると（ステップＳ６１；ＹＥＳ）、その送信データの宛先の通信端末１に対応する連送フラグの状態を調べる（ステップＳ６２）。宛先の通信端末１の連送フラグがオフならば（ステップＳ６２；ＮＯ）、送信データから通常フレームを生成して（ステップＳ６３）、その通常フレームを含むフォワードリンク信号を通信端末１に送信する（ステップＳ６４）。そして、ステップＳ６０に戻って、送信するデータを待ち受ける。
　宛先の通信端末１に対応する連送フラグがオンならば（ステップＳ６２；ＹＥＳ）、送信データから連送フレームを生成して（ステップＳ６５）、その連送フレームを含むフォワードリンク信号を通信端末１に送信する（ステップＳ６６）。そして、ステップＳ６０に戻って、送信するデータを待ち受ける。ＴＤＤ干渉を受けている通信端末１は、フォワードリンク信号（ＡＣＫ／メッセージ信号）を受信し（図１２のステップＳ３０）、連送スロット受信処理を行う（図１２のステップＳ３１）。
　図１６は、実施の形態１に係る連送スロット受信の動作の一例を示すフローチャートである。図１６は、図１２の連送スロット受信（ステップＳ３１）の動作の内容を示す。受信処理部１１７は連送スロット１＃～５＃について、ゲート信号がオンの区間で有効なサブスロットを抽出する（ステップＳ７０）。受信処理部１１７は、抽出したサブスロットの受信データを結合して１スロット分の受信データとする（ステップＳ７１）。受信処理部１１７は、結合された１スロット分の受信データが誤りなく正常に受信されたか、例えば、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）符号を用いてチェックする（ステップＳ７２）。受信データに誤りがあれば（ステップＳ７２；ＮＯ）、処理を終了する。受信データに誤りがなければ（ステップＳ７２；ＹＥＳ）、受信データの中から、自端末の端末ＩＤが検出できるかチェックする（ステップＳ７３）。検出できなければ（ステップＳ７３；ＮＯ）、処理を終了する。自端末の端末ＩＤが検出できた場合は（ステップＳ７３；ＹＥＳ）、自端末の受信データとしてデータ出力端子１０９から送出する（ステップＳ７４）。
　図１２のフローチャートに戻って、ＴＤＤ干渉ありの場合に（ステップＳ２６；ＹＥＳ）、連送スロット受信して（ステップＳ３１）、端末側通信処理を終了する。通信端末１は、ゲート信号がオフの区間に受信していても構わない。ただし、ゲート信号がオフの区間ではＴＤＤ干渉が生じているので、その区間では受信エラーになって、結果的にゲート信号がオンの区間のデータが残ることになる。
　このように実施の形態１に係る通信システムによれば、ＴＤＤ方式で動作する地上通信基地局１２が送信する下り方向の信号の帯域外信号が、双方向通信システムの通信端末１が使用している端末ダウンリンク周波数帯に干渉を生じている場合にも、双方向通信システムの通信端末１が衛星３からの端末ダウンリンク信号を受信することができる。
　実施の形態１では、ＴＤＤフレームの情報が所与であることを想定したが、ＴＤＤフレームの情報の一部が不明の場合もあり得る。例えば、ＧＰＳ時刻信号に対するＴＤＤフレームの位相が不明の場合がある。その場合は、以下のようにしてＴＤＤフレームの位相を知ることができる。例えば、ＴＤＤフレームの周期の範囲で、異なる位相の複数のゲート信号を生成する。そして、ゲート信号の位相ごとに、ゲート信号がオンの区間とオフの区間のＣ／Ｎ比を検出して、その差をとる。ゲート信号がオンの区間とオフの区間のＣ／Ｎ比の差が最も大きい位相を採用する。さらに、はじめに設定した複数の位相のうち、Ｃ／Ｎ比の差が最も大きい位相の前後の位相の間をさらに分割して、それぞれの位相におけるゲート信号を生成する。そして、ゲート信号のオンの区間とオフの区間のＣ／Ｎ比の差が最も大きい位相を採用する。これを繰り返せば、位相の精度を向上できる。
　また、ＴＤＤ伝送の下り通信信号の区間と上り通信信号の区間の比が不明の場合は、ゲート信号のオンの区間とオフの区間の比が異なる複数のゲート信号を生成する。そして、ゲート信号のオンの区間とオフの区間のＣ／Ｎ比の差が最も大きいオンの区間とオフの区間の比を採用する。位相の場合と同様に、オンの区間とオフの区間の比を細かくとれば、精度を向上できる。この場合、Ｃ／Ｎ検出部１１３は、ＴＤＤ情報取得部の一部である。
　実施の形態１では、ゲート信号がオンのタイミングを基地局２が知らなくても、通信端末１で必ずデータを受信できるように、ＴＤＤフレーム周期の間、同じデータを繰り返し送信する。基地局２でゲート信号がオンの（ＴＤＤ伝送の下り通信信号が送信されない）タイミングがわかれば、そのタイミングに通信端末１に到達するようにデータを送信することができる。例えば、基地局２から通信端末１までの伝送遅延時間を計測し、ＧＰＳ時刻信号に同期するタイミングを伝送遅延時間ずらして、ゲート信号がオンのタイミングに通信端末１に到達するようにデータ（図９のサブスロット）を送信することができる。
　基地局２から通信端末１までの伝送遅延時間がわからなくても、以下のように、ゲート信号がオンのタイミングに通信端末１に到達するようにデータを送信することができる。例えば、ゲート信号のオンの立ち上がりのタイミングに一致させて、立ち上がりタイミングを示す信号を、通信端末１からリターンリンク信号で送信する。基地局２では、その信号を受信したタイミングにＴＤＤフレームの周期で一致させて、通信端末１へのデータ（図９のサブスロット）を送信する。リターンリンク回線９とフォワードリンク回線８の伝送遅延時間が同じなら、ゲート信号がオンのタイミングに通信端末１に到達することになる。
　リターンリンク回線９とフォワードリンク回線８の伝送遅延時間が違う場合、その差は、衛星３に起因して一定であると考えられる。そこで、予めリターンリンク回線９とフォワードリンク回線８の伝送遅延時間の差を計測しておいて、ゲート信号のオンの立ち上がりのタイミングの信号から伝送遅延時間の差だけずらせばよい。
　実施の形態２．
　実施の形態１では、通信端末１はユニークワードを用いて、基地局２からのフォワードリンク信号のフレーム同期を取っていた。それに対して、実施の形態２では、通信端末１は、ＧＰＳ時刻信号を用いてフレーム同期を取る。地上通信基地局１２からのＴＤＤ干渉が過大であると、受信したユニークワードに誤りが多く、ユニークワードを検出できない可能性がある。ユニークワードが検出できない場合、フォワードリンク信号のフレーム同期が取れない。実施の形態２に係る発明では、このような場合でもフレーム同期を取るために、ユニークワードの受信状況にかかわらず、時刻信号取得部２１９を用いてフォワードリンク信号のフレーム同期を取る。
　図１７は、本発明の実施の形態２に係る基地局の構成例を示すブロック図である。実施の形態２の基地局は、図７に示す実施の形態１の構成に加えて、ＧＰＳアンテナ２２０、時刻信号取得部２１９および送信タイミング発生部２２３を備える。時刻信号取得部２１９は、ＧＰＳ受信機２２１およびＧＰＳ信号処理部２２２を含む。ＧＰＳ衛星４からのＧＰＳ信号１０（図１参照）は、ＧＰＳアンテナ２２０を経由してＧＰＳ受信機２２１で受信される。ＧＰＳ信号１０は、ＧＰＳ信号処理部２２２において信号処理されて、ＧＰＳ時刻信号が生成される。ＧＰＳ信号処理部２２２は、ＧＰＳ時刻信号を送信タイミング発生部２２３に入力する。
　送信タイミング発生部２２３は、ＧＰＳ時刻信号に同期したフレーム同期信号およびクロック信号を発生し、ＴＤＭ多重化部２１２、誤り訂正符号化部２１５およびＵＷ挿入部２１６に送る。ＴＤＭ多重化部２１２、誤り訂正符号化部２１５およびＵＷ挿入部２１６では、フレーム同期信号とクロック信号により、ＧＰＳ時刻信号に同期した送信フレームを構成するＩチャネルおよびＱチャネルの伝送データを生成して、ＱＰＳＫ変調部２１７に渡す。また、地上インタフェース部２０４は、地上ネットワーク５経由で、衛星追跡管制センタ７より、衛星軌道情報を受信し、制御情報送信部２１４経由で、ＴＤＭ多重化部２１２に渡す。ＴＤＭ多重化部２１２では、送信フレーム中の制御情報の中に、衛星軌道情報を含める。
　図１８は、実施の形態２に係る通信端末の構成例を示すブロック図である。実施の形態２の通信端末１は、実施の形態１の構成に加えて、フレーム同期信号発生部１２８を備える。ＧＰＳ信号処理部１２０は、ＧＰＳ衛星４から受信したＧＰＳ信号１０を処理して、自端末の位置情報を算出し、またＧＰＳ時刻信号を生成して、フレーム同期信号発生部１２８に渡す。
　衛星３が準天頂衛星であり、かつＧＰＳ衛星機能を持つ場合には、ＧＰＳ信号処理部１２０は、衛星３からのＧＰＳ信号から衛星３の衛星軌道情報を取得することができる。この場合、ＧＰＳ信号の周波数は、ＴＤＤ干渉の周波数と異なっているので、ＴＤＤ干渉の影響なく衛星軌道情報を取得することができる。衛星軌道情報とは、人工衛星の軌道を表すパラメータのことであり、例えば、人工衛星の軌道要素として、元期、平均運動、離心率、軌道傾斜角、昇交点赤経、近地点離角、平均近点角がある。
　衛星軌道情報は、基地局２から送信されるフォワードリンク信号の制御情報の中に含まれていてもよい。受信処理部１１７は、フォワードリンク信号の衛星軌道情報を分離して、フレーム同期信号発生部１２８に渡す。ただし、この場合、ＴＤＤ干渉が過大であれば、フォワードリンク信号から衛星軌道情報が正常に抽出できない場合もありうる。このため、フレーム同期信号発生部１２８は、衛星軌道情報を衛星３からのＧＰＳ信号から取得した衛星軌道情報または予め図示しないメモリに記憶されたデフォルト値を用いることもできる。
　フレーム同期信号発生部１２８は、ＧＰＳ時刻信号、自端末の位置情報および衛星軌道情報から、基地局２が送信して衛星３経由で受信するであろうフォワードリンク信号に同期するフレーム同期信号を発生する。すなわち、基地局２の送信するフォワードリンク信号に、基地局２から衛星３を経由して通信端末１までの伝送遅延時間遅れて同期するフレーム同期信号を発生する。
　図１９は、実施の形態２に係る基地局の送信フレーム及び通信端末の受信フレームの関係を示す図である。図１９の上段は、基地局２のＵＷ挿入部２１６が出力する伝送路信号（ＩチャネルおよびＱチャネルの信号）のフレーム構成を示す。ＩチャネルおよびＱチャネルのフォワードリンク信号のフレームは、ＧＰＳ時刻信号、例えば１ＰＰＳ（パルス／秒）信号に同期している。図１９の下段は、通信端末１の誤り訂正復号部１１５に入力する受信ＩチャネルおよびＱチャネルのフォワードリンク信号のフレーム構成を示す。基地局２から、ＧＰＳ時刻信号に同期して送信されたフォワードリンク信号のフレーム同期タイミングは、通信端末１において、ＧＰＳ時刻信号から遅延時間τ秒遅延して受信される。フレーム同期信号発生部１２８は、図１９の下段のフレーム同期信号タイミングを発生する。
　図２０は、実施の形態２に係る基地局および通信端末の衛星までの距離を示す模式図である。衛星３は、地表面に対し衛星軌道上を時々刻々移動している。通信端末１のフレーム同期信号発生部１２８において、基地局２の位置Ｐは固定であるので、例えば、予めメモリに記憶しておいたものを読み出すことによって得ることができる。また、非静止衛星３の現在位置Ｓは、衛星軌道情報により算出できる。衛星軌道情報は、前述の３つの方法のいずれかによって得ることができる。
　基地局２の位置Ｐと非静止衛星３の現在位置Ｓから、基地局２から非静止衛星３までの距離ａを求めることができる。同様に、非静止衛星３の現在位置Ｓと自端末の現在位置Ｑとから、衛星３から通信端末１までの距離ｂを求めることができる。フレーム同期信号発生部１２８は、光速をｃとして遅延時間τを「τ＝（ａ＋ｂ）／ｃ」の式により求めることができる。
　なお、基地局２の送信側で発生する遅延時間、非静止衛星３のトランスポンダ上で発生する遅延時間、および通信端末１の受信側で発生する遅延時間は、フォワードリンク信号の伝送路データ１ビットの持続時間に比して、無視しうる程度に短いものとしている。しかし、無視できない場合でも、その遅延時間は、基地局２の送信側で発生する遅延時間および非静止衛星３のトランスポンダ上で発生する遅延時間は基地局２の送信側で補正することができる。また、通信端末１の受信側で発生する遅延時間は通信端末１の受信側で補正することができる。
　図２１は、実施の形態２に係る遅延時間設定の動作の一例を示すフローチャートである。フレーム同期信号発生部１２８は、予めメモリ内に記憶された基地局２の位置Ｐを読み出す（ステップＳ８０）。フレーム同期信号発生部１２８は、前述の３つの方法のいずれかにより取得した衛星軌道情報から非静止衛星３の位置Ｓを算出する（ステップＳ８１）。そして、基地局２の位置Ｐと非静止衛星３の位置Ｓとから、基地局２から非静止衛星３までの距離ａを算出する（ステップＳ８２）。
　次に、フレーム同期信号発生部１２８は、ＧＰＳ信号処理部１２０より、自端末の現在位置Ｑを入力し（ステップＳ８３）、非静止衛星３から自端末までの距離ｂを算出する（ステップＳ８４）。さらに、フレーム同期信号発生部１２８は、式「τ＝（ａ＋ｂ）／ｃ」により、遅延時間τを計算し（ステップＳ８５）、ＧＰＳ時刻信号から遅延時間τを遅延させたフレーム同期信号を発生する（ステップＳ８６）。通信端末受信部１０１は、フレーム同期信号発生部１２８でＧＰＳ時刻信号から発生したフレーム同期信号を用いて、フォワードリンク信号の同期を取る。
　このように、通信端末１の受信側において、フォワードリンク信号のユニークワードを検出することなくフレーム同期信号を発生できるので、実施の形態２に係る通信端末１は、通信端末１において、地上通信基地局１２よりＴＤＤ干渉を受けている場合にも、確実にフレーム同期を取ることができる。
　本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態および変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内およびそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。
　本出願は、２０１２年１２月２０日に出願された、明細書、特許請求の範囲、図、および要約書を含む、日本国特許出願２０１２－２７８４０９号に基づく優先権を主張するものである。日本国特許出願２０１２－２７８４０９号の開示内容は参照により全体として本出願に含まれる。
　１　通信端末、１０１　通信端末受信部、１０２　干渉判定部、１０３　通信端末送信部、１０４　衛星通信アンテナ、１０５　送受切換器、１０６　ＧＰＳアンテナ、１０７　時刻信号取得部、１０８　データ入力端子、１０９　データ出力端子、１１０　無線受信部、１１１　搬送波再生部、１１２　ＱＰＳＫ復調部、１１３　Ｃ／Ｎ検出部、１１４　ＵＷ検出部、１１５　誤り訂正復号部、１１６　受信エラー検出部、１１７　受信処理部、１１８　受信エラー判定部、１１９　ゲート信号発生部、１２０　ＧＰＳ信号処理部、１２１　ＴＤＤ干渉判定部、１２２　データ生成部、１２３　ＧＰＳ受信機、１２４　誤り訂正符号化部、１２５　ＣＤＭＡ拡散部、１２６　ＢＰＳＫ変調部、１２７　無線送信部、１２８　フレーム同期信号発生部、２　基地局、２０１　基地局受信部、２０２　基地局送信部、２０３　衛星通信アンテナ、２０４　地上インタフェース部、２０５　送受切換器、２０６　干渉有信号検出部、２０７　無線受信部、２０８　ＣＤＭＡ逆拡散部、２０９　ＢＰＳＫ復調部、２１０　誤り訂正復号部、２１１　データ処理部、２１２　ＴＤＭ多重化部、２１３　データ生成部、２１４　制御情報送信部、２１５　誤り訂正符号化部、２１６　ＵＷ挿入部、２１７　ＱＰＳＫ変調部、２１８　無線送信部、２１９　時刻信号取得部、２２０　ＧＰＳアンテナ、２２１　ＧＰＳ受信機、２２２　ＧＰＳ信号処理部、２２３　送信タイミング発生部、３　非静止衛星（衛星）、４　ＧＰＳ衛星、５　地上ネットワーク、６　サービスセンタ、７　衛星追跡管制センタ、８　フォワードリンク回線、９　リターンリンク回線、１０　ＧＰＳ信号、１１　地上通信端末、１２　地上通信基地局、１３　下り方向通信信号、１４　上り方向通信信号。

Claims (15)

  1. 　基地局と通信端末との通信において前記通信端末が受信する周波数に隣接する周波数を下り方向通信信号に用いる、ＴＤＤ伝送の下り方向通信信号が送信されるタイミングの情報を取得するＴＤＤ情報取得部と、
    　前記ＴＤＤ伝送の下り方向通信信号が送信されるタイミングの情報を用いて、前記通信端末が受信するフォワードリンク信号に、前記ＴＤＤ伝送の下り方向通信信号による干渉が生じているか否かを判定するＴＤＤ干渉判定部と、
    　前記ＴＤＤ伝送の下り方向通信信号による干渉が生じていると判定される場合に、前記ＴＤＤ伝送の下り方向通信信号が送信されない時間に前記通信端末が受信できるタイミングで、前記通信端末に送信する情報を前記フォワードリンク信号で前記基地局から送信する基地局送信部と、
    　を備える通信システム。
  2. 　前記ＴＤＤ干渉判定部は、前記通信端末が受信する前記フォワードリンク信号の、前記ＴＤＤ伝送の下り方向通信信号が送信される時間のＣ／Ｎ比と、前記ＴＤＤ伝送の下り方向通信信号が送信されない時間のＣ／Ｎ比とから、前記干渉が生じているか否かを判定する請求項１に記載の通信システム。
  3. 　前記基地局送信部は、前記ＴＤＤ伝送の下り方向通信信号による干渉が生じていると判定される場合に、前記ＴＤＤ伝送のフレーム周期の間に、前記通信端末に送信する情報を繰り返し送信し、前記通信端末は、前記ＴＤＤ伝送の下り方向通信信号が送信されない時間に前記フォワードリンク信号を受信する、請求項１または２に記載の通信システム。
  4. 　前記通信端末が受信する前記フォワードリンク信号は、前記ＴＤＤ伝送の下り方向通信信号の前記通信端末における信号強度より、信号強度が小さい請求項１ないし３のいずれか１項に記載の通信システム。
  5. 　前記基地局と前記通信端末は、衛星を介して通信し、前記ＴＤＤ伝送は、地上通信端末と地上通信基地局との間の直接伝送である、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の通信システム。
  6. 　基地局と通信端末との通信において前記通信端末が受信する周波数に隣接する周波数を下り方向通信信号に用いる、ＴＤＤ伝送の下り方向通信信号が送信されるタイミングの情報を取得するＴＤＤ情報取得ステップと、
    　前記ＴＤＤ伝送の下り方向通信信号が送信されるタイミングの情報を用いて、前記通信端末が受信するフォワードリンク信号に、前記ＴＤＤ伝送の下り方向通信信号による干渉が生じているか否かを判定するＴＤＤ干渉判定ステップと、
    　前記ＴＤＤ伝送の下り方向通信信号による干渉が生じていると判定される場合に、前記ＴＤＤ伝送の下り方向通信信号が送信されない時間に前記通信端末が受信できるタイミングで、前記通信端末に送信する情報を前記フォワードリンク信号で前記基地局から送信する基地局送信ステップと、
    　を備える通信方法。
  7. 　前記ＴＤＤ干渉判定ステップでは、前記通信端末が受信する前記フォワードリンク信号の、前記ＴＤＤ伝送の下り方向通信信号が送信される時間のＣ／Ｎ比と、前記ＴＤＤ伝送の下り方向通信信号が送信されない時間のＣ／Ｎ比とから、前記干渉が生じているか否かを判定する、請求項６に記載の通信方法。
  8. 　前記基地局送信ステップでは、前記ＴＤＤ伝送の下り方向通信信号による干渉が生じていると判定される場合に、前記ＴＤＤ伝送のフレーム周期の間に、前記通信端末に送信する情報を繰り返し送信し、前記通信端末は、前記ＴＤＤ伝送の下り方向通信信号が送信されない時間に前記フォワードリンク信号を受信する、請求項６または７に記載の通信方法。
  9. 　前記基地局送信ステップでは、前記フォワードリンク信号を衛星を介して前記通信端末に送信する、請求項６ないし８のいずれか１項に記載の通信方法。
  10. 　基地局と通信端末との通信において前記通信端末が受信する周波数に隣接する周波数を下り方向通信信号に用いる、ＴＤＤ伝送の下り方向通信信号が送信されるタイミングの情報を取得するＴＤＤ情報取得部と、
    　前記ＴＤＤ伝送の下り方向通信信号が送信されるタイミングの情報を用いて、前記通信端末が受信するフォワードリンク信号に、前記ＴＤＤ伝送の下り方向通信信号による干渉が生じているか否かを判定するＴＤＤ干渉判定部と、
    　前記ＴＤＤ干渉判定部で前記干渉が生じていると判定される場合に、前記フォワードリンク信号に前記ＴＤＤ伝送の下り方向通信信号による干渉が生じていることを示す、干渉有信号を含むリターンリンク信号を前記基地局へ送信する通信端末送信部と、
    　前記ＴＤＤ伝送の下り方向通信信号が送信されない時間に前記フォワードリンク信号を受信する通信端末受信部と、
    　を備える通信端末。
  11. 　前記ＴＤＤ干渉判定部は、前記通信端末が受信する前記フォワードリンク信号の、前記ＴＤＤ伝送の下り方向通信信号が送信される時間のＣ／Ｎ比と、前記ＴＤＤ伝送の下り方向通信信号が送信されない時間のＣ／Ｎ比とから、前記干渉が生じているか否かを判定する請求項１０に記載の通信端末。
  12. 　前記ＴＤＤ伝送は、地上通信端末と地上通信基地局との間の直接伝送であり、
    　前記通信端末送信部は、衛星を介して前記リターンリンク信号を前記基地局へ送信し、
    　前記通信端末受信部は、前記基地局が送信する前記フォワードリンク信号を衛星を介して受信する、請求項１０または１１に記載の通信端末。
  13. 　通信端末にフォワードリンク信号を送信する基地局であって、
    　前記通信端末が受信するフォワードリンク信号に、ＴＤＤ伝送の下り方向通信信号による干渉が生じていることを示す干渉有信号を含むリターンリンク信号を、前記通信端末から受信する基地局受信部と、
    　前記干渉有信号を含むリターンリンク信号を、前記通信端末から受信した場合に、前記ＴＤＤ伝送の下り方向通信信号が送信されない時間に前記通信端末が受信できるタイミングで、前記通信端末に送信する情報を前記フォワードリンク信号で送信する基地局送信部と、
    　を備える基地局。
  14. 　前記基地局送信部は、前記干渉有信号を含むリターンリンク信号を、前記通信端末から受信した場合に、前記ＴＤＤ伝送のフレーム周期の間に、前記通信端末に送信する情報を繰り返し送信する、請求項１３に記載の基地局。
  15. 　前記基地局送信部は、前記フォワードリンク信号を衛星を介して前記通信端末に送信し、
    　前記基地局受信部は、前記通信端末が送信する前記リターンリンク信号を前記衛星を介して受信する、請求項１３または１４に記載の基地局。
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