JP3047665B2 - Satellite communication system by orbiting satellite - Google Patents
Satellite communication system by orbiting satelliteInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は周回衛星による衛星通信
システムに関し、特にドップラー効果による搬送波周波
数のシフトを用いて通信チャネルを拡大したこの種の衛
星通信システムに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a satellite communication system using orbiting satellites, and more particularly to a satellite communication system of this type in which a communication channel is expanded by using a carrier frequency shift due to the Doppler effect.
【0002】[0002]
【従来の技術】衛星通信システムの発展はこれまで静止
衛星に大きく依存してきた。静止衛星は、赤道上空高度
36,000Kmに打ち上げるために、大規模の打上げ
ロケットを必要とし、打上げコストが高い。また、各国
がこれまでに打ち上げた静止衛星が多数になったので、
使用可能な静止軌道位置が残り少なくなってきた。さら
に地上局との距離が非常に大きく、したがって伝播ロス
が大きいので、大規模な送受信装置を要する。これらの
理由により、従来の衛星通信では、需要の伸びの著しい
パーソナル通信の要求に応じられない。このような背景
から、低高度の周回衛星を利用した衛星通信システムが
注目を集めてきた。低高度周回衛星による衛星通信の第
一の利点は、打上げロケットが比較的小型で済むので、
打上げ1回のコストを低く抑えられることである。した
がって、打上げ失敗に対するリスクが軽減され、小型の
周回衛星を多数打ち上げることができるようになった。
低高度周回衛星方式の通信衛星の高度が低いことに起因
するサービスエリアの狭さも打上げ衛星の数を増やすこ
とにより解消できる。第二の利点は、リアルタイムの通
信を必要としない場合(例えば、180度の経度差、す
なわち12時間の時差のある二つの地点の間の通信の場
合)に、少数の衛星構成による低コストの蓄積転送サー
ビスを提供できることである。さらに、第三の利点は、
地上/衛星間の距離が静止衛星の場合と比較して小さく
伝播ロスが小さいので、地上局の規模を小さくでき、パ
ーソナル通信の要求に容易に応えられることである。少
数の周回衛星を利用した上述の低コストの蓄積転送サー
ビスを提供するためには、個々の地上局と衛星とを通信
回線で直接に結ぶほうが有利である。ゲートウェイなど
の中継用の地上局を含めればそれだけコストが上昇す
る。このような低コストの衛星通信システムの実例とし
ては、パケット方式で地上局から衛星へランダムにアク
セスすることを可能にするための競合制御手段を含むA
LOHA方式(富永英義他共訳,“コンピュータネット
ワークとプロトコル”コロナ社,pp.93〜117 ,19
86.を参照)が挙げられる。このALOHA方式と同
一の競合制御手段を含む蓄積転送による周回衛星通信シ
ステムの実例としては、日本のJAS-1(JAPAN Amateur Sa
tellite-1)、JAS-1b、英国サレー大学のU0Sat (文
献、J M Radbone,“U0SAT:A Decade of Experience Pio
neering Microsatellites”Symposium International S
mall Satellite Systems and Service29,June-3,July;1
992,Arcachon France を参照)が挙げられる。2. Description of the Related Art The development of satellite communication systems has so far relied heavily on geostationary satellites. Geosynchronous satellites require large-scale launch vehicles to launch to an altitude of 36,000 km above the equator, and are expensive to launch. Also, as the number of geostationary satellites launched by each country so far has increased,
Available geosynchronous orbital positions are running low. Further, since the distance from the ground station is very large, and thus the propagation loss is large, a large-scale transmitting / receiving device is required. For these reasons, conventional satellite communications cannot meet the demand for personal communications, where demand has grown significantly. Against this background, satellite communication systems using low-altitude orbiting satellites have attracted attention. The first advantage of satellite communication using low-altitude orbiting satellites is that the launch vehicle is relatively small,
The cost of one launch can be kept low. Therefore, the risk of launch failure has been reduced, and many small orbiting satellites can be launched.
The narrow service area due to the low altitude of the low-altitude orbiting satellite communication satellite can also be eliminated by increasing the number of launch satellites. The second advantage is that when real-time communication is not required (for example, communication between two points with a 180 degree longitude difference, that is, a time difference of 12 hours), low cost due to a small number of satellite configurations is achieved. The ability to provide a store-and-forward service. In addition, the third advantage is that
Since the distance between the ground and the satellite is small and the propagation loss is small as compared with the case of the geostationary satellite, the scale of the ground station can be reduced and the demand for personal communication can be easily met. In order to provide the above-mentioned low-cost storage and transfer service using a small number of orbiting satellites, it is advantageous to directly connect individual ground stations and satellites by communication lines. Including a relay ground station such as a gateway increases the cost accordingly. An example of such a low cost satellite communication system is an A including a contention control means for enabling random access from a ground station to a satellite in a packet system.
LOHA method (translated by Hideyoshi Tominaga et al., "Computer Networks and Protocols", Corona, pp. 93-117, 19
86. ). As an example of an orbiting satellite communication system based on store-and-forward including the same contention control means as the ALOHA system, JAS-1 (JAPAN Amateur Sa
tellite-1), JAS-1b, U0Sat of Surrey University, UK (literature, JM Radbone, “U0SAT: A Decade of Experience Pio
neering Microsatellites ”Symposium International S
mall Satellite Systems and Service29, June-3, July; 1
992, Arcachon France).
【0003】このALOHA方式を利用した上記蓄積転
送システムにおいては、周回衛星の周回に伴いある地域
がその衛星のサービスエリアに入る衛星可視時間(1時
間/日程度)に通信が集中するので、静止衛星ベースの
従来のリアルタイム通信システムに比較して多数の通信
チャネルを備えなければならない。すなわち、通信要求
数が同一であれば、蓄積転送システムが備えるべき通信
チャネルの数は、静止衛星ベースのリアルタイム通信シ
ステムの場合の24倍になる。In the above-mentioned storage and transfer system using the ALOHA system, communication concentrates on a satellite visible time (approximately one hour / day) in a certain area as the orbiting satellite orbits into a service area of the satellite. It must have a larger number of communication channels compared to conventional satellite-based real-time communication systems. That is, if the number of communication requests is the same, the number of communication channels to be provided in the storage and transfer system is 24 times that in the case of the geostationary satellite-based real-time communication system.
【0004】また、この蓄積転送システムにおいては、
衛星の対地距離高度変動率が大きい(6Km/sec)
ので、地上局においても衛星においても受信搬送波の周
波数にドプラシフトが生じ、したがってこのドプラシフ
トに対する許容量を含めた周波数チャネル割当が必要と
なる。例えば、搬送波周波数2500MHz、高度70
0Kmの円軌道の周回衛星による通信システムにおいて
は、上記ドプラシフトは図1に示すとおり±50KHz
に達する。したがって、この通信システムにより9.6
kbpsのビットレートの信号を伝送するに必要な周波
数帯域幅はドプラシフトの無い場合には20KHz程度
で十分であるが、ドプラシフトへの許容量を含めると1
20KHz程度すなわち6倍に拡大しなけれはならな
い。したがって、この通信システムにおいて利用可能な
通信チャネル数の減少を招く。この問題への対策とし
て、USP第4,191,923 号明細書にはドプラシフト補正
用の基準パイロット信号を用いる通信方式が提案されて
いる。この通信方式においては、マスタ地上局からの基
準パイロット信号の周波数・位相を基準にしてスレーブ
地上局の各々がドプラシフト量を検出し、そのシフト量
を零にするように搬送波周波数を補正する。これによっ
て、上記ドプラシフトへの許容量は不要となり利用可能
な通信チャネル数を増やすことができる。In this storage and transfer system,
High variation rate of satellite distance to ground (6 km / sec)
Therefore, the Doppler shift occurs in the frequency of the received carrier in both the ground station and the satellite, and therefore, it is necessary to allocate a frequency channel including an allowance for the Doppler shift. For example, carrier frequency 2500 MHz, altitude 70
In a communication system using orbiting satellites in a circular orbit of 0 km, the Doppler shift is ± 50 kHz as shown in FIG.
Reach Therefore, this communication system provides 9.6
The frequency bandwidth required for transmitting a signal at a bit rate of kbps is about 20 KHz when there is no Doppler shift, but if the allowance for the Doppler shift is included, 1
It must be expanded to about 20 KHz, that is, six times. Therefore, the number of available communication channels in this communication system is reduced. As a measure against this problem, US Pat. No. 4,191,923 proposes a communication system using a reference pilot signal for Doppler shift correction. In this communication system, each of the slave ground stations detects the Doppler shift amount based on the frequency and phase of the reference pilot signal from the master ground station, and corrects the carrier wave frequency so that the shift amount becomes zero. This eliminates the need for the Doppler shift, thereby increasing the number of available communication channels.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の基準パ
イロット信号を用いる通信方式は、多数のマスタ地上局
の設置が必要である。すなわち、周回衛星は上記衛星可
視時間対応の可視域ごとに設定されたマスタ地上局を必
要とするので、世界各地に多数のマスタ地上局の設置を
必要とする。したがって、通信システムの規模の増大と
ともに地上局におけるドップラシフト補正のためのハー
ドウェアの増大を招き、システム全体のコスト増を招く
という欠点を有している。The above-mentioned conventional communication system using a reference pilot signal requires the installation of a large number of master ground stations. That is, since the orbiting satellites need master ground stations set for each visible range corresponding to the satellite visible time, a large number of master ground stations need to be installed around the world. Accordingly, there is a drawback that the hardware for correcting the Doppler shift in the ground station increases as the scale of the communication system increases, and the cost of the entire system increases.
【0006】したがって、本発明の目的は、周回衛星に
も地上局にもハードウェアの実質的増大を招くことなく
搬送波周波数の利用効率を高めた経済的な周回衛星利用
の蓄積転送システムを提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an economical orbiting satellite-based storage and transfer system that enhances the use efficiency of carrier frequencies without causing a substantial increase in hardware for both orbiting satellites and ground stations. It is in.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、周回衛星と複
数の地上局とが特定の周波数を中心とする周波数帯域に
広がる通信チャネルのダウンリンクと前記周波数帯域よ
りも広い周波数帯域に広がる複数の通信チャネルのアッ
プリンクとを有し、前記ダウンリンクによる前記周回衛
星からの第1の指示に応答して前記地上局の1つが前記
第1の指示の示す前記複数の通信チャネルのうちの空き
チャネルを通じてパケットプロトコルに従い前記周回衛
星との間で通信回線を形成して前記周回衛星に送信デー
タを供給し、前記ダウンリンクによる前記周回衛星から
の第2の指示に応答して前記地上局のもう1つが前記第
2の指示が示す前記複数の通信チャネルのうちの空きチ
ャネルを通じて前記プロトコルに従い前記周回衛星との
間で通信回線を形成して前記周回衛星から前記送信デー
タを受信することにより蓄積転送サービスを提供する周
回衛星による衛星通信システムにおいて、前記周回衛星
が、前記アップリンクの1つの通信チャネル当りの周波
数帯域を前記端末と前記周回衛星との間の距離の変動に
起因する周波数のドプラシフト量に基き複数のサブチャ
ネルに分割する分割手段と、前記サブチャネル単位に前
記送信データを復調する復調手段と、前記サブチャネル
単位に復調された前記送信データを予め定められた手順
により処理するデータ処理手段とを備えることを特徴と
する。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to a downlink of a communication channel in which an orbiting satellite and a plurality of ground stations are spread over a frequency band centered on a specific frequency, and a plurality of communication channels are spread over a frequency band wider than the frequency band. And one of the ground stations responds to a first instruction from the orbiting satellite by the downlink, and one of the plurality of communication channels indicated by the first instruction is idle. A communication line is formed with the orbiting satellite in accordance with a packet protocol through a channel to supply transmission data to the orbiting satellite, and in response to a second instruction from the orbiting satellite by the downlink, the communication between the earth station and the orbiting satellite is established One forms a communication line with the orbiting satellite according to the protocol through a free channel among the plurality of communication channels indicated by the second instruction. In a satellite communication system based on orbiting satellites that provide storage and transfer services by receiving the transmission data from the orbiting satellites, the orbiting satellites determine a frequency band per one communication channel of the uplink with the terminal and the terminal. Division means for dividing into a plurality of sub-channels based on the amount of Doppler shift of the frequency due to a change in the distance to the orbiting satellite; demodulation means for demodulating the transmission data in sub-channel units; demodulation in sub-channel units Data processing means for processing the transmitted data according to a predetermined procedure.
【0008】本発明により、周回衛星のアップリンクの
通信チャネルの割当周波数帯域を実質的に多チャネル化
できる。According to the present invention, the frequency band allocated to the uplink communication channel of the orbiting satellite can be substantially increased.
【0009】[0009]
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。Next, the present invention will be described with reference to the drawings.
【0010】本発明による周回衛星ベースの衛星通信シ
ステムを概略的に示す図2を参照すると、周回衛星1の
進行方向aの前方にある地表に位置するユーザ2と後方
にある地表に位置するユーザ3とが衛星1に搭載された
後述の通信装置により音声信号ほかのデータの送受信を
行う。Referring to FIG. 2, which schematically illustrates an orbiting satellite-based satellite communication system according to the present invention, a user 2 located on the ground in front of the traveling direction a of the orbiting satellite 1 and a user located on the ground behind. 3 transmits and receives voice signals and other data using a communication device described later mounted on the satellite 1.
【0011】ユーザ2,3ともに搬送波周波数fa で送
信中の場合は、衛星1における受信周波数は、ドプラ効
果のため各々変化し、ユーザ2からの搬送波周波数fa
はfa1(>fa )となり、ユーザ3からのそれはf
a2(<fa )にそれぞれシフトする。同様に、ユーザ
2,3ともに衛星1から搬送波周波数fb で受信中の場
合は、ユーザ2における周波数fb はfb1(>fb )と
なり、ユーザ3におけるそれはfb2(<fb )にそれぞ
れシフトする。これら周波数シフトをドプラシフトと呼
ぶ。衛星1搭載の上記通信装置が搬送波周波数fa と上
記ドプラシフトを含む搬送波周波数fa1およびfa2とを
互に分離して復調できれば、地表から衛星1へのアップ
リンクの伝送帯域幅は図3に示すとうり、周波数帯域
A,BおよびCに分割し、これら帯域を3つの通信チャ
ネルCH3,CH2,およびCH1にそれぞれ割り当て
ることができる。尚、図3において第3のチャネルCH
3(周波数帯域A)は周波数fa2を中心とする帯域に、
第2のチャネルCH2(周波数帯域B)は周波数fa を
中心とする帯域に、第1のチャネルCH1(周波数帯域
C)は周波数fa1を中心とする帯域にそれぞれ相当す
る。周回衛星1の飛行ルート直下の地表の1つの地点に
おいて観測される衛星1からの搬送波の周波数は、図4
に示すとうり、可視時間の最初すなわちその地点から衛
星1が見え始める時点で高く、衛星1がその地点の上空
を通過して遠ざかるにつれて低くなる。このように変化
する周波数を上記第1乃至第3の通信チャネルにそれぞ
れ割り当てれば、各チャネルごとに信号の送受信が可能
であることが明らかである。また、周回衛星の通過に伴
うドプラシフトを利用した周波数割当てとこの衛星のサ
ービスエリアとの関係を、この衛星が第2のチャネルC
H2の利用エリアの中心の上空に位置する時点について
示した図5を参照すると、衛星の飛行方向aに対する前
方エリアが第1チャネルCH1の利用エリア、後方エリ
アが第3チャネルCH3の利用エリアとなる。When both users 2 and 3 are transmitting at carrier frequency f a , the reception frequency at satellite 1 changes due to the Doppler effect, and carrier frequency f a from user 2 changes.
Is f a1 (> f a ), and that from user 3 is f
a2 to shift, respectively (<f a). Similarly, if the user 2 both satellites 1 being received at a carrier frequency f b, the frequency f b at the user 2 is f b1 (> f b) next, it in the user 3 to f b2 (<f b) Shift each. These frequency shifts are called Doppler shifts. If the communication device mounted on the satellite 1 can demodulate the carrier frequency f a and the carrier frequencies f a1 and f a2 including the Doppler shift separately from each other, the uplink transmission bandwidth from the ground surface to the satellite 1 is as shown in FIG. As shown, frequency bands A, B and C can be divided and these bands can be assigned to three communication channels CH3, CH2 and CH1, respectively. In FIG. 3, the third channel CH
3 (frequency band A) is a band centered on frequency f a2 ,
Second channel CH2 (frequency band B) in the band centering on the frequency f a, the first channel CH1 (frequency band C) correspond respectively to a band around the frequency f a1. The frequency of the carrier wave from the satellite 1 observed at one point on the surface of the ground immediately below the flight route of the orbiting satellite 1 is shown in FIG.
As shown in the figure, the temperature is high at the beginning of the visible time, that is, at the time when the satellite 1 starts to be seen from that point, and becomes lower as the satellite 1 moves away from above the point. It is clear that if such changing frequencies are assigned to the first to third communication channels, signals can be transmitted and received for each channel. Further, the relationship between the frequency allocation using the Doppler shift accompanying the passage of the orbiting satellite and the service area of this satellite is described in the second channel C.
Referring to FIG. 5, which shows the time point located above the center of the use area of H2, the area in front of the flight direction a of the satellite is the use area of the first channel CH1, and the area behind it is the use area of the third channel CH3. .
【0012】図2に示した本発明の周回衛星による衛星
通信システムにおいて、衛星1は、予め定められた周波
数割当てによる通信チャネルch0,ch1,ch2…
を通じて地上局2,3に対し蓄積転送サービスを行う。
ここで、通信チャネルch0はダウンリンクのみに使用
される回線管理用のチャネルであり、常時送信状態にあ
る。すなわち、このチャネルch0は地上局に対し通信
チャネルch1,ch2…のうちの空きチャネルのチャ
ネル番号を地上局に伝送し、その空きチャネルによる送
信を地上局に許可する送信許可信号の送信などの回線管
理に使用する。地上局の通信端末装置は、この送信許可
信号をチャネルch0経由で受信すると、その信号が表
示する空きチャネルを通じ送信メッセージの送信を開始
する。なお、この送信許可信号の受信までは、地上局は
送信を停止している。また、送信すべき信号を実際に地
上局が送信する際の、衛星との間の回線接続手順はAL
OHAシステム標準のパケットプロトコルによる。送信
許可信号を受信した各地上局がこのパケットプロトコル
に従って一斉に送信を開始する一方、衛星1はドップラ
シフトを利用して、衛星の直下の地点を含む上記チャネ
ルch2の利用エリア(図5)にある1局、衛星の進行
方向前方のチャネルch1利用エリアにある1局、およ
び衛星の進行方向後方のチャネルch3利用エリアにあ
る1局の計3局の地上局との回線を接続する。これは、
従来技術によるこの種の通信システムにおいて、衛星の
直下の地点近傍にある地上局からの信号にアップリンク
が占有され、アップリンク・ダウンリンクの両方におい
て周波数の利用効率が極めて低下するのと対照的であ
る。衛星1と地上局2,3との回線接続が上述の段階を
経て完了すると、地上局2,3からの通信相手先情報付
きデータの各々は、衛星1の搭載プロセッサによって衛
星備え付けのメモリに書き込まれ蓄積される。衛星搭載
プロセッサは、メモリ内のデータの転送先を管理してお
り、衛星1が目的のエリアの上空に到達したとき、上記
回線管理用チャネルch0により転送先を呼び出す。In the satellite communication system based on the orbiting satellite of the present invention shown in FIG. 2, the satellite 1 includes communication channels ch0, ch1, ch2,.
The storage and transfer service is provided to the ground stations 2 and 3 through the network.
Here, the communication channel ch0 is a channel for line management used only for the downlink, and is always in a transmission state. That is, the channel ch0 transmits a channel number of an empty channel among the communication channels ch1, ch2,... To the ground station, and transmits a transmission permission signal for permitting the ground station to transmit on the empty channel. Used for management. When receiving the transmission permission signal via the channel ch0, the communication terminal device of the ground station starts transmitting the transmission message through the empty channel indicated by the signal. Note that the ground station stops transmitting until the transmission permission signal is received. The line connection procedure with the satellite when the ground station actually transmits the signal to be transmitted is AL
According to the packet protocol of the OHA system standard. Each ground station that has received the transmission permission signal starts transmitting at the same time according to this packet protocol, while the satellite 1 uses the Doppler shift to the use area of the channel ch2 including the point immediately below the satellite (FIG. 5). Lines are connected to a total of three ground stations, one station, one station in the channel ch1 use area ahead of the satellite in the traveling direction, and one station in the channel ch3 use area behind the satellite in the traveling direction. this is,
In this type of communication system according to the prior art, the uplink is occupied by signals from ground stations near the point directly below the satellite, in contrast to extremely low frequency utilization in both the uplink and the downlink. It is. When the line connection between the satellite 1 and the ground stations 2 and 3 is completed through the above-described steps, each of the data with the communication partner information from the ground stations 2 and 3 is written into the memory provided in the satellite by the on-board processor of the satellite 1. It is accumulated. The onboard satellite processor manages the transfer destination of the data in the memory, and when the satellite 1 reaches the sky above the target area, calls the transfer destination through the channel management channel ch0.
【0013】転送先の地上局がチャネルch0によりこ
の転送先情報を受信した場合も、上述の送信許可信号受
信の場合と同様の手順で空きチャネルを通じパケットプ
ロトコルに従って衛星1との回線を接続した後、衛星1
からデータを受信する。衛星1のプロセッサは、パケッ
トプロトコルの最後にデータ伝送の完了を認識した後、
当該データをメモリから消去するよう制御する。本発明
の一実施例における衛星搭載通信装置のブロック図であ
る図6を併せ参照すると、衛星装置1のアンテナ4から
の入力信号4-1-1 は、ダイプレクサ4-2を経て低雑音増
幅器(LOW NOISE AMPLIFIER )4-3 に入力される。低雑
音増幅器4-3 の出力信号は、マルチプレクサ 4-4により
所定の周波数帯のチャネルch1,ch2,…に回線分
離され、ミキサ 4-5-1,4-5-2,4-5-3 …にそれぞれ出力
される。これらミキサはチャネル対応の局部発振器(LO
CAL OSCILLATOR)4-6-1,4-6-2,4-6-3 …から局部発振出
力の供給をそれぞれ受け、上記回線分離出力を中間周波
数信号にそれぞれ変換する。これらミキサ 4-5-1,4-5-
2,4-5-3 …の出力はさらに中間周波数復調器1,2,3
…に供給される。これら中間周波数復調器1,2,3…
の各々は3個の復調回路4-7,4-8,および4-9 から成り、
ドプラシフトより3つのチャネルch1-1,ch1-2,ch1-3 に
分離された出力をプロセッサ4-10を経てメモリ4-14に供
給し蓄積する。プロセッサ4-10経由で読み出されたメモ
リ4-14の読出出力信号は、変調器(MOD )4-11により変
調された後、局部発振器(LOCAL OSCILLATOR)4-13の発
振出力を受けるにミキサ 4-12 によりチャネルch-0の周
波数に周波数変換され、マルチプレクサ 4-15 を経て出
力増幅器(TX AMP)4-16に供給される。出力増幅器4-16
によって所定の出力レベルに増幅された出力信号4-1-2
は、結合分離回路であるダイプレクサ4-2 を経てアンテ
ナ4-1 から地上局向けに放射される。地上局の通信端末
装置のブロック図である図7を参照すると、アンテナ5-
1 に受信された受信信号5-1-1 は、ダイプレクサ5-2 を
経てマルチプレクサ 5-3に供給される。マルチプレクサ
5-3はこの入力信号を、上記チャネルch0 用のミキサ5-
4-2と空きチャネル用のミキサ 5-4-1に分離する。ミキ
サ 5-4-1はプロセッサ5-8 によって指定された周波数の
局部発振出力を生ずる局部発振器(LOCAL OSCILLATOR)
5-5-1 からの局部発振出力を受け上記受信信号の周波数
を所定の中間周波数へ変換し復調器(DEM )5-6-1 に供
給する。復調器(DEM )5-6-1 によって復調された信号
はプロセッサ5-8 を通じて受信データメモリ5-7 に書き
込まれる。一方、ミキサ 5-4-2はチャネルch0 の周波数
の局部発振出力を受けそのチャネルch0からの入力周
波数を所定の中間周波数へ変換し復調器(DEM )5-6-2
に出力する。復調器(DEM )5-6-2 によって復調された
信号はプロセッサ5-8 に出力される。When the transfer destination ground station receives this transfer destination information via channel ch0, the connection to the satellite 1 is established in accordance with the packet protocol through the vacant channel in the same procedure as in the case of receiving the above-mentioned transmission permission signal. , Satellite 1
Receive data from After the processor of the satellite 1 recognizes the completion of the data transmission at the end of the packet protocol,
Control is performed to erase the data from the memory. Referring also to FIG. 6, which is a block diagram of a satellite-mounted communication device according to an embodiment of the present invention, an input signal 4-1-1 from an antenna 4 of the satellite device 1 passes through a diplexer 4-2 to a low noise amplifier ( LOW NOISE AMPLIFIER) Input to 4-3. The output signal of the low noise amplifier 4-3 is separated into channels ch1, ch2,... Of a predetermined frequency band by a multiplexer 4-4, and the mixers 4-5-1, 4-5-2, 4-5-3 Is output to each. These mixers are local oscillators (LO
CAL OSCILLATOR) 4-6-1, 4-6-2, 4-6-3..., Respectively, and supplies the local oscillation output, and converts the line separation output into an intermediate frequency signal. These mixers 4-5-1,4-5-
The outputs of 2,4-5-3… are further intermediate frequency demodulators 1, 2, 3,
... These intermediate frequency demodulators 1, 2, 3, ...
Consists of three demodulation circuits 4-7, 4-8, and 4-9,
Outputs separated into three channels ch1-1, ch1-2, and ch1-3 by Doppler shift are supplied to a memory 4-14 via a processor 4-10 and stored. The read output signal of the memory 4-14 read via the processor 4-10 is modulated by the modulator (MOD) 4-11 and then received by the local oscillator (LOCAL OSCILLATOR) 4-13 to receive the oscillation output of the mixer. The frequency is converted to the frequency of channel ch-0 by 4-12 and supplied to output amplifier (TX AMP) 4-16 via multiplexer 4-15. Output amplifier 4-16
Output signal 4-1-2 amplified to a predetermined output level by
Is radiated from the antenna 4-1 to the ground station via the diplexer 4-2 which is a coupling / separation circuit. Referring to FIG. 7, which is a block diagram of a communication terminal device of a ground station,
The received signal 5-1-1 received at 1 is supplied to the multiplexer 5-3 via the diplexer 5-2. Multiplexer
5-3 converts this input signal into a mixer 5-ch for channel ch0.
Separate into 4-2 and mixer for free channels 5-4-1. Mixer 5-4-1 is a local oscillator (LOCAL OSCILLATOR) that produces a local oscillation output at the frequency specified by processor 5-8.
The local oscillation output from 5-5-1 is received and the frequency of the received signal is converted into a predetermined intermediate frequency and supplied to a demodulator (DEM) 5-6-1. The signal demodulated by the demodulator (DEM) 5-6-1 is written to the reception data memory 5-7 through the processor 5-8. On the other hand, the mixer 5-4-2 receives a local oscillation output of the frequency of the channel ch0, converts the input frequency from the channel ch0 to a predetermined intermediate frequency, and demodulates the demodulator (DEM) 5-6-2.
Output to The signal demodulated by the demodulator (DEM) 5-6-2 is output to the processor 5-8.
【0014】一方、入出力端末5-9 により入力された送
信データは、プロセッサ5-8 を経て送信データメモリ5-
10に書き込まれる。衛星1の信号授受の際にプロセッサ
5-8から読み出された出力データは、変調器(MOD )5-1
1により変調されミキサ 5-12 に出力される。ミキサ 5-
12 にはプロセッサ5-8 指定の周波数の局部発振出力が
発振器(LOCAL OSCILLATOR)5-13から供給されているの
で、上記出力データはこの局部発振周波数対応の周波数
変換を受けたのち出力増幅器(TX AMP)5-14に入力され
る。出力増幅器5-14によって所定のレベルに増幅された
出力信号5-1-2は、ダイプレクサ5-2 を経てアンテナ5-1
から衛星1に向けて放射される。図6および図7に示
した衛星搭載通信装置および地上局装置を含む本発明の
衛星通信システムは次のとおり動作する。On the other hand, the transmission data input from the input / output terminal 5-9 is transmitted to the transmission data memory 5- via the processor 5-8.
Written to 10. Processor for sending and receiving satellite 1 signals
The output data read from 5-8 is the modulator (MOD) 5-1
Modulated by 1 and output to mixer 5-12. Mixer 5-
Since the local oscillation output of the specified frequency is supplied from the oscillator (LOCAL OSCILLATOR) 5-13 to the processor 12, the output data is subjected to the frequency conversion corresponding to the local oscillation frequency and then output to the output amplifier (TX). AMP) 5-14 is input. The output signal 5-1-2 amplified to a predetermined level by the output amplifier 5-14 passes through the diplexer 5-2 to the antenna 5-1.
Is emitted toward the satellite 1. The satellite communication system of the present invention including the satellite communication device and the ground station device shown in FIGS. 6 and 7 operates as follows.
【0015】すなわち、衛星1が地上局に対し蓄積転送
サービスの受け付けを開始する場合、プロセッサ4-10
は、上記空チャネル表示の上記送信許可信号を、ミキサ
4-12によりチャネルch0 の周波数帯に周波数変換した
後、マルチプレクサ 4-15,出力増幅器4-16, ダイプレク
サ 4-2を経てアンテナ4-1 から放出する。各地上局は、
この送信許可信号を受信すると、ミキサ 5-4-2でチャネ
ルch0 の中間周波数帯に周波数変換した後、復調器5-6-
2 で復調しプロセッサ5-8 に入力する。プロセッサ5-8
は、チャネルch0でこの送信許可信号を受信すると、
この送信許可信号で示された空きチャネル番号を局部発
振器(LOCAL OSCILLATOR)5-13に供給する。次に、プロ
セッサ5-8 は、接続要求信号をミキサ 5-12 において空
きチャネルの周波数帯に周波数変換した後、出力増幅器
5-14, ダイプレクサ5-2を経てアンテナ5-1 から放出す
る。That is, when the satellite 1 starts accepting the storage and transfer service to the ground station, the processor 4-10
Transmits the transmission permission signal indicating the empty channel to the mixer.
After the frequency is converted to the frequency band of channel ch0 by 4-12, it is emitted from the antenna 4-1 via the multiplexer 4-15, the output amplifier 4-16, and the diplexer 4-2. Each ground station
Upon receiving this transmission permission signal, the mixer 5-4-2 converts the frequency to the intermediate frequency band of channel ch0 and then demodulates the signal to the demodulator 5-6-
Demodulate by 2 and input to processor 5-8. Processor 5-8
Receives this transmission permission signal on channel ch0,
The vacant channel number indicated by the transmission permission signal is supplied to a local oscillator (LOCAL OSCILLATOR) 5-13. Next, the processor 5-8 frequency-converts the connection request signal to the frequency band of the vacant channel in the mixer 5-12, and then outputs the signal to the output amplifier.
5-14, Emitted from antenna 5-1 via diplexer 5-2.
【0016】衛星1は、この接続要求信号をアンテナ4-
1 で受信したのち、ダイプレクサ4-2,マルチプレクサ 4
-4を経て指定した空きチャネル対応の局部発振出力を受
けるとミキサ 4-5-1,4-5-2…で中間周波数帯に変換し、
中間周波数復調器(IF/DEM)によって分離復調しプロセ
ッサ4-10に供給する。空きチャネルがチャネルch1 であ
る場合は、接続開始信号は、3つの復調回路4-7,4-8 お
よび4-9 の一つにより復調される。どの復調回路で復調
されるかは、地上局が衛星の直下近傍にあるか、上記前
方または後方のエリアにあるかによって決まる。The satellite 1 transmits the connection request signal to the antenna 4
After receiving at 1, diplexer 4-2, multiplexer 4
-4, the local oscillation output corresponding to the vacant channel specified is converted to the intermediate frequency band by the mixer 4-5-1, 4-5-2 ...
The signal is separated and demodulated by an intermediate frequency demodulator (IF / DEM) and supplied to a processor 4-10. If the vacant channel is channel ch1, the connection start signal is demodulated by one of the three demodulation circuits 4-7, 4-8 and 4-9. Which demodulation circuit is used for demodulation depends on whether the ground station is immediately below the satellite or in the area in front of or behind the satellite.
【0017】接続要求信号を受信した衛星のプロセッサ
4-10と地上局のプロセッサ5-8 とは、以降送信許可信号
の送受信時と同様のルートを経てパケットプロトコルに
従った信号のやりとりを行い、回線を接続する。[0017] The processor of the satellite receiving the connection request signal.
4-10 and the processor 5-8 of the ground station exchange signals according to the packet protocol through the same route as when transmitting and receiving the transmission permission signal thereafter, and connect the lines.
【0018】尚、送信許可信号指定の空きチャネルの周
波数対応のエリア(図5)の各地上局が一斉に接続要求
信号の送信を開始したとしても、パケットプロトコルに
従って信号の送受信を行うので、図5の3つのエリアの
各々の通信端末1つは衛星1と接続される。Even if the ground stations in the frequency-corresponding area (FIG. 5) of the vacant channel designated by the transmission permission signal start transmitting the connection request signal all at once, the signal is transmitted and received in accordance with the packet protocol. One communication terminal in each of the three areas 5 is connected to the satellite 1.
【0019】衛星と地上局との回線接続が完了すると、
地上局からの通信相手先情報付きデータは、接続要求信
号と同様のルートで衛星のプロセッサ4-10を経てメモリ
4-14に書き込まれ蓄積される。When the line connection between the satellite and the ground station is completed,
The data with the communication destination information from the ground station is stored in the memory via the satellite processor 4-10 along the same route as the connection request signal.
It is written and accumulated in 4-14.
【0020】衛星のプロセッサ4-10は、メモリ内のデー
タの転送先を管理しており、衛星が目的のエリアに到達
した時、上記送信許可信号送出時と同様にチャネルch
0により転送先呼び出し信号を出力する。転送先の地上
局のプロセッサ5-8 は送信許可信号受信時と同様にチャ
ネルch0によりこの転送先呼び出し情報を受信し、上
述の送信許可信号受信の場合と同様の手順およびルート
で空きチャネル経由でパケットプロトコルに従って衛星
との回線を接続した後、衛星からデータを受信し受信デ
ータを受信データメモリ5-7 に蓄積する。The processor 4-10 of the satellite manages the transfer destination of the data in the memory. When the satellite arrives at the target area, the channel ch is transmitted in the same manner as when the transmission permission signal is transmitted.
0 outputs a transfer destination calling signal. The processor 5-8 of the transfer destination ground station receives this transfer destination call information through the channel ch0 in the same manner as when receiving the transmission permission signal, and performs the same procedure and route as in the case of the above-described transmission permission signal via the vacant channel. After connecting the line with the satellite in accordance with the packet protocol, data is received from the satellite and the received data is stored in the received data memory 5-7.
【0021】[0021]
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明による通信
システムにおいては、アップリンクの周波数の利用効率
が改善され、チャネル数を増大でき、周回衛星へのラン
ダムアクセス時のアクセス端末の数を増やすことが出来
るという効果を有している。As described above, in the communication system according to the present invention, the efficiency of use of the uplink frequency is improved, the number of channels can be increased, and the number of access terminals at the time of random access to the orbiting satellite can be increased. It has the effect of being able to do.
【図1】本発明に係わるドプラ効果による搬送周波数変
化の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a carrier frequency change due to the Doppler effect according to the present invention.
【図2】本発明による周回衛星ベースの衛星通信システ
ムの概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram of an orbiting satellite-based satellite communication system according to the present invention.
【図3】本発明の通信システムにおける通信チャネルの
周波数割当の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of frequency assignment of a communication channel in the communication system of the present invention.
【図4】ドプラ効果による搬送波周波数の変化と通信チ
ャネルとの関係示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a change in carrier frequency due to the Doppler effect and a communication channel.
【図5】上記通信チャネルと周回衛星のサービスエリア
との関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a relationship between the communication channel and a service area of an orbiting satellite.
【図6】本発明の一実施例における衛星搭載通信装置の
ブロック図である。FIG. 6 is a block diagram of a satellite-mounted communication device according to an embodiment of the present invention.
【図7】本発明の一実施例における地上局設置の通信端
末のブロック図である。FIG. 7 is a block diagram of a communication terminal installed in a ground station according to an embodiment of the present invention.
1 衛星 2,3 地球局 4−1,5−1 アンテナ 4−1−1,5−1−1 入力信号 4−1−2,5−1−2 出力信号 4−2,5−2 ダイプレクサ 4−3 低雑音増幅器 4−4,5−3 マルチプレクサ 4−5−1,4−5−2,4−5−3,5−4−1,5
−4−2 ミキサ 4−6−1,4−6−2,4−6−3,5−5−1,5
−5−2 局部発振器 4−7,4−8,4−9 復調回路 4−10,5−8 プロセッサ 4−11,5−11 変調器 4−12,5−12 ミキサ 4−13,5−13 局部発振器 4−14 メモリ 4−15 マルチプレクサ 4−16,5−14 出力増幅器 5−6−1,5−6−2 復調器 5−7 受信データメモリ 5−9 入出力端末 5−10 送信データメモリDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Satellite 2,3 Earth station 4-1,5-1 Antenna 4-1-1,5-1-1 Input signal 4-1-2,5-1-2 Output signal 4-2,5-2 Diplexer 4 -3 Low noise amplifier 4-4,5-3 Multiplexer 4-5-1,4-5-2,4-5-3,5-4-1,5
-4-2 Mixer 4-6-1, 4-6-2, 4-6-3, 5-5-1,5
-5-2 Local oscillator 4-7,4-8,4-9 Demodulation circuit 4-10,5-8 Processor 4-11,5-11 Modulator 4-12,5-12 Mixer 4-13,5- 13 Local oscillator 4-14 Memory 4-15 Multiplexer 4-16, 5-14 Output amplifier 5-6-1, 5-6-2 Demodulator 5-7 Received data memory 5-9 I / O terminal 5-10 Transmission data memory
Claims (1)
数を中心とする周波数帯域に広がる通信チャネルのダウ
ンリンクと前記周波数帯域よりも広い周波数帯域に広が
る複数の通信チャネルのアップリンクとを有し、前記ダ
ウンリンクによる前記周回衛星からの第1の指示に応答
して前記地上局の1つが前記第1の指示の示す前記複数
の通信チャネルのうちの空きチャネルを通じてパケット
プロトコルに従い前記周回衛星との間で通信回線を形成
して前記周回衛星に送信データを供給し、前記ダウンリ
ンクによる前記周回衛星からの第2の指示に応答して前
記地上局のもう1つが前記第2の指示が示す前記複数の
通信チャネルのうちの空きチャネルを通じて前記プロト
コルに従い前記周回衛星との間で通信回線を形成して前
記周回衛星から前記送信データを受信することにより蓄
積転送サービスを提供する周回衛星による衛星通信シス
テムにおいて、前記周回衛星が、前記アップリンクの1
つの通信チャネル当りの周波数帯域を前記端末と前記周
回衛星との間の距離の変動に起因する周波数のドプラシ
フト量に基き複数のサブチャネルに分割する分割手段
と、前記サブチャネル単位に前記送信データを復調する
復調手段と、前記サブチャネル単位に復調された前記送
信データを予め定められた手順により処理するデータ処
理手段とを備えたことを特徴とする周回衛星による衛星
通信システム。An orbiting satellite and a plurality of ground stations form a downlink of a communication channel extending over a frequency band centered on a specific frequency and an uplink of a plurality of communication channels extending over a frequency band wider than the frequency band. One of the ground stations in response to a first indication from the orbiting satellite by the downlink according to a packet protocol over a free channel of the plurality of communication channels indicated by the first indication. And forming a communication line with the orbiting satellite to supply transmission data to the orbiting satellite. In response to a second instruction from the orbiting satellite by the downlink, another of the ground stations receives the second instruction from the orbiting satellite. A communication line is formed between the orbiting satellite and the orbiting satellite according to the protocol through an empty channel among the plurality of communication channels shown from the orbiting satellite. In a satellite communication system using an orbiting satellite that provides a store-and-forward service by receiving transmission data, the orbiting satellite communicates with one of the uplinks.
Dividing means for dividing a frequency band per communication channel into a plurality of sub-channels based on a Doppler shift amount of a frequency resulting from a change in the distance between the terminal and the orbiting satellite, and the transmission data in units of the sub-channels. A satellite communication system using an orbiting satellite, comprising: demodulation means for demodulating; and data processing means for processing the transmission data demodulated for each sub-channel in accordance with a predetermined procedure.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5052795A JP3047665B2 (en) | 1992-04-01 | 1993-03-15 | Satellite communication system by orbiting satellite |
Applications Claiming Priority (3)
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---|---|---|---|
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JP4-109014 | 1992-04-01 | ||
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JPH0613949A JPH0613949A (en) | 1994-01-21 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP (1) | JP3047665B2 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4191923A (en) | 1976-07-30 | 1980-03-04 | The Marconi Company Limited | Satellite communication systems |
-
1993
- 1993-03-15 JP JP5052795A patent/JP3047665B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4191923A (en) | 1976-07-30 | 1980-03-04 | The Marconi Company Limited | Satellite communication systems |
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JPH0613949A (en) | 1994-01-21 |
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