(57)【要約】【課題】通信性能向上を実現することができる衛星搭載中継器を得ること。【解決手段】衛星搭載受信アンテナ１−１〜１−Ｋで受信した２つ以上の受信信号に対してそれぞれ所定の受信処理を行うＲＦ受信部３−１〜３−Ｌと、受信処理実施後の信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部４−１〜４−Ｌと、デジタル信号を複数の狭帯域信号に分解して出力する分波部５−１〜５−Ｌと、衛星搭載送信アンテナ１１−１〜１１−Ｎから送信する送信信号に対して所定の送信処理を実施するＲＦ送信部９−１〜９−Ｍと、狭帯域信号を合波してＲＦ送信部９−１〜９−Ｍへ入力する合波部７−１〜７−Ｍと、２つ以上の前記受信信号が１つの送信ビームにより送信されかつ２つ以上の受信信号の周波数帯域が互いに重ならないように送信周波数を指定して狭帯域信号を合波部合波部７−１〜７−Ｍへ入力するスイッチ部６と、を備える。【選択図】図１
2014123897.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の受信アンテナと、
前記受信アンテナでそれぞれ受信した少なくとも一部の周波数が重なる２つ以上の受信信号に対してそれぞれ所定の受信処理を行う受信処理部と、
前記受信処理実施後の信号をそれぞれデジタル信号に変換するアナログデジタル変換部と、
前記デジタル信号をそれぞれ元の信号帯域幅以下の帯域幅を持つ複数の狭帯域信号に分解して出力する分波部と、
入力された送信信号を空間に放射するＮ（Ｎは１以上の整数）本の送信アンテナと、
前記送信アンテナから送信する送信信号に対して所定の送信処理を実施し前記送信アンテナへ入力するＮ個の送信処理部と、
入力された前記狭帯域信号を合波して前記送信処理部へ入力するＮ個の合波部と、
前記狭帯域信号を、当該狭帯域信号を送信する前記送信アンテナに対応する前記合波部へ入力するスイッチ部と、
を備え、
前記スイッチ部は、２つ以上の前記受信信号が１つの前記送信アンテナから送信されかつ前記２つ以上の前記受信信号の周波数帯域が互いに重ならないように送信周波数を指定して前記狭帯域信号を前記合波部へ入力することを特徴とする衛星搭載中継器。
【請求項２】
複数の受信アンテナと、
２本以上の前記受信アンテナにより受信された信号に基づいて受信ビームを形成する受信ビーム形成部と、
前記受信ビーム形成部により形成された受信ビームにより受信した受信信号を受信ビーム信号とし、少なくとも一部の周波数が重なる２つ以上の受信ビーム信号に対してそれぞれ所定の受信処理を行う受信処理部と、
前記受信処理実施後の信号をそれぞれデジタル信号に変換するアナログデジタル変換部と、
前記デジタル信号をそれぞれ元の信号帯域幅以下の帯域幅を持つ複数の狭帯域信号に分解して出力する分波部と、
入力された送信信号を空間に放射するＮ（Ｎは１以上の整数）本の送信アンテナと、
前記送信アンテナから送信する送信信号に対して所定の送信処理を実施し前記送信アンテナへ入力するＮ個の送信処理部と、
入力された前記狭帯域信号を合波して前記送信処理部へ入力するＮ個の合波部と、
前記狭帯域信号を、当該狭帯域信号を送信する前記送信アンテナに対応する前記合波部へ入力するスイッチ部と、
を備え、
前記スイッチ部は、２つ以上の前記受信ビーム信号が１つの前記送信アンテナから送信されかつ前記２つ以上の前記受信ビーム信号の周波数帯域が互いに重ならないように送信周波数を指定して前記狭帯域信号を前記合波部へ入力することを特徴とする衛星搭載中継器。
【請求項３】
複数の受信アンテナと、
前記受信アンテナでそれぞれ受信した少なくとも一部の周波数が重なる２つ以上の受信信号に対してそれぞれ所定の受信処理を行う受信処理部と、
前記受信処理実施後の信号をそれぞれデジタル信号に変換するアナログデジタル変換部と、
前記デジタル信号をそれぞれ元の信号帯域幅以下の帯域幅を持つ複数の狭帯域信号に分解して出力する分波部と、
入力された送信信号を空間に放射するＮ（Ｎは１以上の整数）本の送信アンテナと、
前記送信アンテナから送信する信号に重み付けを行うことによりＭ（Ｍは１以上の整数）個以下の送信ビームを形成する送信ビーム形成部と、
前記送信ビームにより送信する送信信号に対して所定の送信処理を実施し前記送信ビーム形成部へ入力するＭ個の送信処理部と、
入力された前記狭帯域信号を合波して前記送信処理部へ入力するＭ個の合波部と、
前記狭帯域信号を、当該狭帯域信号を送信する前記送信ビームに対応する前記合波部へ入力するスイッチ部と、
を備え、
前記スイッチ部は、２つ以上の前記受信信号が１つの前記送信ビームにより送信されかつ前記２つ以上の前記受信信号の周波数帯域が互いに重ならないように送信周波数を指定して前記狭帯域信号を前記合波部へ入力することを特徴とする衛星搭載中継器。
【請求項４】
複数の受信アンテナと、
２本以上の前記アンテナにより受信された信号に基づいて受信ビームを形成する受信ビーム形成部と、
前記受信ビーム形成部により形成された受信ビームにより受信した受信信号を受信ビーム信号とし、少なくとも一部の周波数が重なる２つ以上の受信ビーム信号に対してそれぞれ所定の受信処理を行う受信処理部と、
前記受信処理実施後の信号をそれぞれデジタル信号に変換するアナログデジタル変換部と、
前記デジタル信号をそれぞれ元の信号帯域幅以下の帯域幅を持つ複数の狭帯域信号に分解して出力する分波部と、
入力された送信信号を空間に放射するＮ（Ｎは１以上の整数）本の送信アンテナと、
前記送信アンテナから送信する信号に重み付けを行うことによりＭ（Ｍは１以上の整数）個以下の送信ビームを形成する送信ビーム形成部と、
前記送信ビームにより送信する送信信号に対して所定の送信処理を実施し前記送信ビーム形成部へ入力するＭ個の送信処理部と、
入力された前記狭帯域信号を合波して前記送信処理部へ入力するＭ個の合波部と、
前記狭帯域信号を、当該狭帯域信号を送信する前記送信ビームに対応する前記合波部へ入力するスイッチ部と、
を備え、
前記スイッチ部は、２つ以上の前記受信ビーム信号が１つの前記送信ビームにより送信されかつ前記２つ以上の前記受信ビーム信号の周波数帯域が互いに重ならないように送信周波数を指定して前記狭帯域信号を前記合波部へ入力することを特徴とする衛星搭載中継器。
【請求項５】
複数の受信アンテナと、
前記受信アンテナでそれぞれ受信した少なくとも一部の周波数が重なる２つ以上の受信信号に対してそれぞれ所定の受信処理を行う受信処理部と、
前記受信処理実施後の信号をそれぞれデジタル信号に変換するアナログデジタル変換部と、
前記受信ビーム信号をそれぞれ元の信号帯域幅以下の帯域幅を持つ複数の狭帯域信号に分解して出力する分波部と、
前記狭帯域信号に重み係数を乗算することにより１つ以上の受信ビームをデジタル信号処理により形成するデジタルビーム形成部と、
入力された送信信号を空間に放射するＮ（Ｎは１以上の整数）本の送信アンテナと、
前記送信アンテナから送信する送信信号に対して所定の送信処理を実施し前記送信アンテナへ入力するＮ個の送信処理部と、
入力された前記狭帯域信号を合波して前記送信処理部へ入力するＮ個の合波部と、
前記重み係数の乗算後の前記狭帯域信号を、当該狭帯域信号を送信する前記送信アンテナに対応する前記合波部へ入力するスイッチ部と、
地上管制局から受信した重み係数に基づいて前記デジタルビーム形成部における重み係数を設定する制御部と、
を備え、
前記スイッチ部は、２つ以上の前記受信ビーム信号が１つの前記送信アンテナから送信されかつ前記２つ以上の前記受信ビーム信号の周波数帯域が互いに重ならないように送信周波数を指定して前記狭帯域信号を前記合波部へ入力し、
前記地上管制局から受信した前記重み係数を、１つの前記送信アンテナから送信された前記２つ以上の前記受信ビーム信号を受信信号として受信した受信局において前記受信信号に基づいて干渉成分を除去するよう算出された重み係数とすることを特徴とする衛星搭載中継器。
【請求項６】
複数の受信アンテナと、
２本以上の前記受信アンテナにより受信された信号に基づいて第１の受信ビームを形成する受信ビーム形成部と、
前記受信ビーム形成部により形成された第１の受信ビームにより受信した受信信号を受信ビーム信号とし、少なくとも一部の周波数が重なる２つ以上の受信ビーム信号に対してそれぞれ所定の受信処理を行う受信処理部と、
前記受信ビーム信号をそれぞれ元の信号帯域幅以下の帯域幅を持つ複数の狭帯域信号に分解して出力する分波部と、
前記受信処理実施後の信号をそれぞれデジタル信号に変換するアナログデジタル変換部と、
前記狭帯域信号に重み係数を乗算することにより１つ以上の第２の受信ビームをデジタル信号処理により形成するデジタルビーム形成部と、
入力された送信信号を空間に放射するＮ（Ｎは１以上の整数）本の送信アンテナと、
前記送信アンテナから送信する送信信号に対して所定の送信処理を実施し前記送信アンテナへ入力するＮ個の送信処理部と、
入力された前記狭帯域信号を合波して前記送信処理部へ入力するＮ個の合波部と、
前記重み係数の乗算後の前記狭帯域信号を、当該狭帯域信号を送信する前記送信アンテナに対応する前記合波部へ入力するスイッチ部と、
地上管制局から受信した重み係数に基づいて前記デジタルビーム形成部における重み係数を設定する制御部と、
を備え、
前記スイッチ部は、２つ以上の前記受信ビーム信号が１つの前記送信アンテナから送信されかつ前記２つ以上の前記受信ビーム信号の周波数帯域が互いに重ならないように送信周波数を指定して前記狭帯域信号を前記合波部へ入力し、
前記地上管制局から受信した前記重み係数を、１つの前記送信アンテナから送信された前記２つ以上の前記受信ビーム信号を受信信号として受信した受信局において前記受信信号に基づいて干渉成分を除去するよう算出された重み係数とすることを特徴とする衛星搭載中継器。
【請求項７】
複数の受信アンテナと、
前記受信アンテナでそれぞれ受信した少なくとも一部の周波数が重なる２つ以上の受信信号に対してそれぞれ所定の受信処理を行う受信処理部と、
前記受信処理実施後の信号をそれぞれデジタル信号に変換するアナログデジタル変換部と、
前記受信ビーム信号をそれぞれ元の信号帯域幅以下の帯域幅を持つ複数の狭帯域信号に分解して出力する分波部と、
前記狭帯域信号に重み係数を乗算することにより１つ以上の受信ビームをデジタル信号処理により形成するデジタルビーム形成部と、
入力された送信信号を空間に放射するＮ（Ｎは１以上の整数）本の送信アンテナと、
前記送信アンテナから送信する信号に重み付けを行うことによりＭ（Ｍは１以上の整数）個以下の送信ビームを形成する送信ビーム形成部と、
前記送信ビームにより送信する送信信号に対して所定の送信処理を実施し前記送信ビーム形成部へ入力するＭ個の送信処理部と、
入力された前記狭帯域信号を合波して前記送信処理部へ入力するＮ個の合波部と、
前記重み係数の乗算後の前記狭帯域信号を、当該狭帯域信号を送信する前記送信ビームに対応する前記合波部へ入力するスイッチ部と、
地上管制局から受信した重み係数に基づいて前記デジタルビーム形成部における重み係数を設定する制御部と、
を備え、
前記スイッチ部は、２つ以上の前記受信ビーム信号が１つの前記送信ビームにより送信されかつ前記２つ以上の前記受信ビーム信号の周波数帯域が互いに重ならないように送信周波数を指定して前記狭帯域信号を前記合波部へ入力し、
前記地上管制局から受信した前記重み係数を、１つの前記送信ビームにより送信された前記２つ以上の前記受信ビーム信号を受信信号として受信した受信局において前記受信信号に基づいて干渉成分を除去するよう算出された重み係数とすることを特徴とする衛星搭載中継器。
【請求項８】
複数の受信アンテナと、
２本以上の前記アンテナにより受信された信号に基づいて第１の受信ビームを形成する受信ビーム形成部と、
前記受信ビーム形成部により形成された第１の受信ビームにより受信した受信信号を受信ビーム信号とし、少なくとも一部の周波数が重なる２つ以上の受信ビーム信号に対してそれぞれ所定の受信処理を行う受信処理部と、
前記受信ビーム信号をそれぞれ元の信号帯域幅以下の帯域幅を持つ複数の狭帯域信号に分解して出力する分波部と、
前記受信処理実施後の信号をそれぞれデジタル信号に変換するアナログデジタル変換部と、
前記狭帯域信号に重み係数を乗算することにより１つ以上の第２の受信ビームをデジタル信号処理により形成するデジタルビーム形成部と、
入力された送信信号を空間に放射するＮ（Ｎは１以上の整数）本の送信アンテナと、
前記送信アンテナから送信する信号に重み付けを行うことによりＭ（Ｍは１以上の整数）個以下の送信ビームを形成する送信ビーム形成部と、
前記送信ビームにより送信する送信信号に対して所定の送信処理を実施し前記送信ビーム形成部へ入力するＭ個の送信処理部と、
入力された前記狭帯域信号を合波して前記送信処理部へ入力するＮ個の合波部と、
前記重み係数の乗算後の前記狭帯域信号を、当該狭帯域信号を送信する前記送信ビームに対応する前記合波部へ入力するスイッチ部と、
地上管制局から受信した重み係数に基づいて前記デジタルビーム形成部における重み係数を設定する制御部と、
を備え、
前記スイッチ部は、２つ以上の前記受信ビーム信号が１つの前記送信ビームにより送信されかつ前記２つ以上の前記受信ビーム信号の周波数帯域が互いに重ならないように送信周波数を指定して前記狭帯域信号を前記合波部へ入力し、
前記地上管制局から受信した前記重み係数を、１つの前記送信ビームにより送信された前記２つ以上の前記受信ビーム信号を受信信号として受信した受信局において前記受信信号に基づいて干渉成分を除去するよう算出された重み係数とすることを特徴とする衛星搭載中継器。
【請求項９】
前記分波部は、分波後の複数の前記狭帯域信号に対してそれぞれ重み係数を乗算して出力することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の衛星搭載中継器。
【請求項１０】
前記分波部において乗算する前記重み係数は、地上管制局から送信される制御情報に基づいて更新されることを特徴とする請求項９に記載の衛星搭載中継器。
【請求項１１】
前記合波部は、合成前の複数の前記狭帯域信号に対して重み係数を乗算してから合成を行うことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の衛星搭載中継器。
【請求項１２】
前記合波部において乗算する前記重み係数は、地上管制局から送信される制御情報に基づいて更新されることを特徴とする請求項１１に記載の衛星搭載中継器。
【請求項１３】
前記スイッチ部は、複数の前記狭帯域信号を加算し、加算後の信号を前記合波部へ入力することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載の衛星搭載中継器。
【請求項１４】
前記スイッチ部は、前記狭帯域信号を複製し、複製後の信号をそれぞれ異なる出力先に出力することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載の衛星搭載中継器。
【請求項１５】
前記分波部から出力される前記狭帯域信号の電力を測定する電力測定部、
を備え、
前記電力測定部の測定結果に基づいて前記スイッチ部において前記合波部に入力される前記狭帯域信号を決定することを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１つに記載の衛星搭載中継器。
【請求項１６】
前記送信信号を受信する受信局で測定された前記送信信号の受信品質に基づいて前記スイッチ部において前記合波部に入力される前記狭帯域信号を決定することを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１つに記載の衛星搭載中継器。
【請求項１７】
前記受信品質として、受信パケットエラーレートを用いることを特徴とする請求項１６に記載の衛星搭載中継器。
【請求項１８】
前記受信品質として、受信Ｃ／Ｎ推定値を用いることを特徴とする請求項１６に記載の衛星搭載中継器。
【請求項１９】
請求項１〜１８のいずれか１つに記載の衛星搭載中継器から送信された送信信号を受信する受信装置であって、
前記送信信号から異なる周波数帯の複数の分波信号を抽出する周波数変換部と、
前記周波数変換部により抽出された前記分波信号にそれぞれ重み係数を乗算して合成する合成部と、
前記合成部により合成された信号を復調する復調部と、
を備えることを特徴とする受信装置。
【請求項２０】
請求項１〜１８のいずれか１つに記載の衛星搭載中継器と、
前記衛星搭載中継器から送信された送信信号を受信する請求項１９に記載の受信装置と、
を備えることを特徴とする衛星通信システム。
【請求項２１】
請求項５〜８のいずれか１つに記載の衛星搭載中継器と、
前記衛星搭載中継器から送信された送信信号を受信する受信装置と、
地上管制局と、
を備え、
前記受信装置は、
前記送信信号から異なる周波数帯の複数の分波信号を抽出する周波数変換部と、
前記周波数変換部により抽出された前記分波信号にそれぞれ重み係数を乗算して合成し、前記重み係数を前記地上管制局へ送信する合成部と、
前記合成部により合成された信号を復調する復調部と、
を備え、
前記地上管制局は、前記重み係数に基づいて前記衛星搭載中継器におけるデジタルビーム形成で用いる重み係数を算出し、算出した重み係数を前記衛星搭載中継器へ送信することを特徴とする衛星通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衛星搭載中継器、受信装置および衛星通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のマルチビーム衛星通信システムは、あらかじめ地上側でデジタルビームフォーミングの演算を行っておき、衛星搭載アンテナの素子毎の送信信号をフィーダリンクで地上から衛星に送信し、衛星から地上に中継送信することで、下りサービスリンクでマルチビームを形成していた（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第５９０３５４９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
衛星搭載中継器が受信する受信信号にビーム間干渉（受信ビームを形成しない場合は受信アンテナ間干渉）が存在すると通信性能が劣化するという問題がある。衛星側でデジタルビームフォーミングを実施することによりビーム間干渉を低減することも考えられるが、従来のマルチビーム通信衛星通信システムは、フィーダリンクを介した２ホップ衛星中継に対してのみ、衛星搭載アンテナを用いたデジタルビームフォーミングを適用可能である。このため、上りと下りのサービスリンクを衛星上で直接中継する１ホップ衛星中継には適用が困難であるという課題があった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、１ホップ衛星中継においても通信性能向上を実現することができる衛星搭載中継器、受信装置および衛星通信システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数の受信アンテナと、前記受信アンテナでそれぞれ受信した少なくとも一部の周波数が重なる２つ以上の受信信号に対してそれぞれ所定の受信処理を行う受信処理部と、前記受信処理実施後の信号をそれぞれデジタル信号に変換するアナログデジタル変換部と、前記デジタル信号をそれぞれ元の信号帯域幅以下の帯域幅を持つ複数の狭帯域信号に分解して出力する分波部と、入力された送信信号を空間に放射するＮ（Ｎは１以上の整数）本の送信アンテナと、前記送信アンテナから送信する送信信号に対して所定の送信処理を実施し前記送信アンテナへ入力するＮ個の送信処理部と、入力された前記狭帯域信号を合波して前記送信処理部へ入力するＮ個の合波部と、前記狭帯域信号を、当該狭帯域信号を送信する前記送信アンテナに対応する前記合波部へ入力するスイッチ部と、を備え、前記スイッチ部は、２つ以上の前記受信信号が１つの前記送信アンテナから送信されかつ前記２つ以上の前記受信信号の周波数帯域が互いに重ならないように送信周波数を指定して前記狭帯域信号を前記合波部へ入力することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、１ホップ衛星中継においても通信性能向上を実現することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施の形態１の衛星通信システムの構成例を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１における上り信号と下り信号の関係の一例を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態１の地上受信局の構成例を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態２の衛星通信システムの構成例を示す図である。
【図５】図５は、実施の形態２における上り信号と下り信号の関係の一例を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態２の地上受信局および地上管制局の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明にかかる衛星搭載中継器、受信装置および衛星通信システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかる衛星通信システムの実施の形態１の構成例を示す図である。図１に示すように、本実施の形態の衛星通信システムは、マルチビーム通信衛星通信システムであり、人工衛星（以下、衛星という）に搭載される衛星搭載受信アンテナ（受信アンテナ）１−１〜１−Ｋ（Ｋは２以上の整数）、衛星に搭載される中継部１２と、衛星に搭載される衛星搭載送信アンテナ（送信アンテナ）１１−１〜１１−Ｎ（Ｎは２以上の整数）と、地上送信局（受信装置）１０１，１０２と、地上受信局２０１と、を備える。なお、中継部１２、衛星搭載送信アンテナ１１−１〜１１−Ｎおよび衛星搭載受信アンテナ１−１〜１−Ｋは、衛星に搭載される本実施の形態の衛星搭載中継器を構成する。
【００１１】
中継部１２は、受信ＢＦＮ（Beam  Forming  Network）（送信ビーム形成部）２、ＲＦ（Radio  Frequency）受信部３−１〜３−Ｌ（Ｌは２以上の整数）（受信処理部）、Ａ／Ｄ（Analog／Digital）変換部４−１〜４−Ｌ（アナログデジタル変換部）、分波部５−１〜５−Ｌ、スイッチ部６、合波部７−１〜７−Ｍ（Ｍは２以上の整数）、Ｄ／Ａ（Digital／Analog）変換部８−１〜８−Ｍ（デジタルアナログ変換部）、ＲＦ送信部９−１〜９−Ｍ（送信処理部）および送信ＢＦＮ（受信ビーム形成部）１０を備える。
【００１２】
本実施の形態の衛星搭載中継器は、複数の上りビーム（受信ビーム）を形成する。図１では、地上送信局１０１，１０２にそれぞれ対応する上りビーム１３，１４を図示しているが、一般には、上りビームの数はこれより多く、ビームカバレッジ内には図示しない地上送信局が存在する。図１では、全上りビームのうち、本実施の形態の説明に用いる上りビーム１３，１４を図示している。本実施の形態の衛星搭載中継器は、上りビーム１３，１４を形成して、地上送信局１０１，１０２から送信される上り信号１０３，１０４を受信する。
【００１３】
また、本実施の形態の衛星搭載中継器は、複数の下りビーム（送信ビーム）を形成する。図１では、地上受信局２０１に対応する下りビーム１５を図示しているが、一般には、下りビームの数はこれより多く、図示しない地上受信局が存在する。図１では、全下りビームのうち、本実施の形態の説明に用いる下りビーム１５を図示している。本実施の形態の衛星搭載中継器は、下りビーム１５を形成して、地上受信局２０１へ下り信号２０２を送信する。
【００１４】
また、地上受信局、地上送信局の一部は同一のビームカバレッジ内に存在してもよい。また、図１では、地上送信局１０１，１０２と地上受信局２０１を個別に記載しているが、同一の筐体に地上送信局と地上受信局が実装されるものが含まれてもよい。
【００１５】
また、図１の衛星通信システムにおける地上送信局としては、衛星通信システム内の正規の地上送信局の他に、正規ではない地上送信局や、故障や動作が異常な地上送信局も存在し得る。これらの地上送信局による送信信号は干渉として扱われる。
【００１６】
次に本実施の形態の動作を説明する。衛星搭載受信アンテナ１−１〜１−Ｋは、Ｋ個のアンテナ素子により上り信号を受信し、受信ＢＦＮ２は、Ｋ個のアンテナ素子により最大Ｌ個の上りビーム信号を形成する。受信ＢＦＮ２により形成されたＬ個の上りビーム信号は、それぞれＲＦ受信部３−１〜３−Ｌに入力される。ＲＦ受信部３−１〜３−Ｌは、入力された上りビーム信号に対して増幅、フィルタリング、周波数変換等の処理（所定の受信処理）を実施し、処理後のアナログ信号を出力する。
【００１７】
Ａ／Ｄ変換部４−１〜４−Ｌは、それぞれＲＦ受信部３−１〜３−Ｌから出力されたアナログ信号サンプリングしてデジタル信号に変換する。ここでアナログ信号は複素ベースバンド信号や中間周波数信号など様々な形態を取り得るが、本発明はこれらのサンプリング方式には依存しないため、実装の容易性等からアナログ信号の形態を適切に選択すればよい。
【００１８】
分波部５−１〜５−Ｌは、それぞれＡ／Ｄ変換部４−１〜４−Ｌから出力されるデジタル信号を複数のサブチャネルに周波数分解する。すなわち、分波部５−１〜５−Ｌは、それぞれＡ／Ｄ変換部４−１〜４−Ｌから出力されるデジタル信号を元の信号帯域幅以下の帯域幅を持つ複数の狭帯域信号に分解する。例えば、Ａ／Ｄ変換部４−１〜４−Ｌの入力が中間周波数であり、Ａ／Ｄ変換部４−１〜４−ＬがＩＦ（Intermediate  Frequency）サンプリングを行う場合、分波部５−１〜５−Ｌは、まず入力信号をデジタル直交検波して複素ベースバンド信号に変換した上で、複数のサブチャネルに周波数分解（分波）する。分波部５−１〜５−Ｌから出力される複数のサブチャネル信号も複素ベースバンド信号となる。また分波部５−１〜５−Ｌは分波前の入力信号（チャネル信号）や、分波後のサブチャネル信号に対して重み係数を乗算して利得調整（実数または複素数）を実施してもよい。この重み係数は、例えば、地上管制局から送信された制御情報に従って更新可能としてもよい。なお、図示は省略しているが、各分波部５−１〜５−Ｌは、サブチャネル数の出力線を有し、サブチャネルに分解した信号（サブチャネル信号）をそれぞれ対応する出力線に出力する。
【００１９】
スイッチ部６は、分波部５−１〜５−Ｌより出力されるサブチャネル信号を、出力側（送信側）の下りビーム（送信ビーム）、および下りビーム内のサブチャネルにマッピングする。図示は省略しているが、合波部７−１〜７−Ｍは、サブチャネル数の入力線を有し、スイッチ部６は、サブチャネル信号の出力先として合波部７−１〜７−Ｍと当該合波部７−１〜７−Ｍの入力線とを選択することにより送信ビームのサブチャネルにマッピングする（送信ビームを選択するとともに、当該送信ビームにおける前記狭帯域信号の送信周波数を指定する）ことができる。すなわち、スイッチ部６は衛星の受信側と送信側の間に位置し、送信／受信の周波数やビームの交換機能を実現する。また、合波部７−１〜７−Ｍの入力線の選択により前記狭帯域信号の送信周波数を指定するようにしたが、入力線は１つとし、入力の時間的な順番により送信周波数を指定するようにしてもよいし、サブチャネルの番号の情報を付加して指定するようにしてもよい。
【００２０】
なお、スイッチ部６のマッピング規則は、１対１のマッピングのみではなく、１：（Ｐは２以上の整数）、Ｐ：１等のマッピング等にも対応してもよい。例えば１：Ｐマッピングの場合、ある受信ビームのあるサブチャネルをコピーし、コピーした信号を、複数の送信ビームに出力したり、また単一の送信ビームの複数のサブチャネルに出力したり、といった経路操作が可能となる。またＰ：１マッピングの場合は受信側の複数のサブチャネル（受信ビームが異なってもよい）の信号を加算して送信ビーム側に出力するといったことも可能なる。このＰ：１マッピングは上り信号がスペクトラム拡散信号の場合は、衛星内部で符号多重を実現することにほかならない。また、Ｐ：１マッピングの際に受信側の個々のサブチャネルに複素数の重み係数を乗算することで、複数の受信ビームを重み付け合成する受信ＤＢＦ（Digital  Beam  Forming）を実現することもできる。この重み係数は、例えば、地上管制局から送信された制御情報に従って更新可能としてもよい。
【００２１】
合波部７−１〜７−Ｍは、スイッチ部６から出力されるサブチャネル信号を周波数合成してＭ本の送信ビーム信号を生成する。後続のＤ／Ａ変換部８−１〜８−ＭがＩＦサンプリングを行う場合は、合波部７−１〜７−Ｍは、合波信号（複素ベースバンド）を直交変調等でＩＦ信号に変換する。分波部５−１〜５−Ｌと同様、合波部７−１〜７−Ｍは合波後の出力信号（チャネル信号）や、合波前のサブチャネル信号に対して重み係数を乗算して利得調整（実数または複素数）を実施してもよい。
【００２２】
Ｄ／Ａ変換部８−１〜８−Ｍは、合波部７−１〜７−Ｍの出力信号をアナログ信号に変換する。ＲＦ送信部９−１〜９−Ｍは、それぞれＤ／Ａ変換部８−１〜８−Ｍから出力されるアナログ信号に対して増幅、フィルタリング、周波数変換等の処理（所定の送信処理）を実施する。送信ＢＦＮ１０は、ＲＦ送信部９−１〜９−Ｍから出力される信号に基づいて最大Ｍ本のビーム信号を形成する。最大Ｍ本のビーム信号はＮ個の衛星搭載送信アンテナ１１−１〜１１−Ｎから送信される。
【００２３】
地上送信局１０１，１０２は、本実施の形態の衛星搭載中継器を搭載する衛星に対して上り信号１０３，１０４をそれぞれ送信する。上り信号１０３，１０４は衛星搭載受信アンテナ１−１〜１−Ｋで受信され、受信ＢＦＮ２によって複数の上りビームに分離される。図１の例では、上りビーム１３のカバレッジエリアに地上送信局１０１が、上りビーム１４のカバレッジエリアに地上送信局１０２が在圏する例を示している。送信信号１０１は主に上りビーム１３にて受信されるが、一方でビーム間干渉により他のビーム、例えば上りビーム１４でも受信される。しかしながら、これら干渉による受信電力は主たるビーム（図１の送信信号１０１の例ではビーム１３）における受信電力よりも弱くなる。このことは地上送信局１０２も同様である。なお、図１ではビーム間干渉の例を説明するための最小限の構成（ビーム２本、地上送信局２局）を記載しているが、本発明はビームおよび送信局の数を限定するものではない。
【００２４】
衛星で受信された上り信号１０３，１０４は、中継部１２によって任意の下りビームの任意の周波数にマッピングされ、下り信号２０２として送信される。図２は、本実施の形態における上り信号１０３，１０４と下り信号２０２の関係の一例を示す図である。
【００２５】
地上送信局１０１が送信する上り信号１０３(図２の（１）、および地上送信局１０２が送信する上り信号１０４（図２の（２））は、周波数帯域の一部ないし全部が互いに重複している。図２では、上り信号１０３と上り信号１０４の中心周波数が同一（ｆ１）の例を示しているが、中心周波数は同一である必要はなく、上り信号１０３と上り信号１０４の周波数帯域の少なくとも一部が重複していればよい。
【００２６】
ＲＦ受信部３−１〜１−Ｌは、それぞれ対応する上りビームで受信した信号を処理するが、ここでは上りビーム１３により受信した信号はＲＦ受信部３−１が処理し、ビーム１４により受信した信号はＲＦ受信部３−２が処理することとする。上りビーム１３と上りビーム１４は一般に空間的に完全には直交せず、相互のビーム間干渉がある。このため、図２の（３）に示すように、ＲＦ受信部３−１に入力される受信信号には、主たるビームである上りビーム１３内の地上送信局１０１から送信された上り信号１０３と、ビーム間干渉により受信した上り信号１０４との両方の成分が含まれる。同様に、図２の（４）に示すように、ＲＦ受信部３−２に入力される受信信号には、主たるビームである上りビーム１４内の地上送信局１０２から送信された上り信号１０４と、ビーム間干渉により受信した上り信号１０３との両方の成分が含まれる。
【００２７】
ここで、下りビーム１５内の地上受信局２０１が、地上送信局１０１からの上り信号１０３を受信したい場合、通常は衛星搭載中継器においてＲＦ受信部３−１に入力された受信信号を下りビーム１５内の地上受信局２０１が受信している周波数にマッピングする。しかしながら、このようにマッピングされて送信された場合、図２の（３）に示したように、本来受信したい上り信号１０３の成分に、地上受信局１０２が送信する上り信号１０４の成分が干渉成分として存在するため、受信品質が低下して満足な通信が実現できない。
【００２８】
本実施の形態では、この問題を避けるため、マルチビーム衛星通信システムでは、地上受信局２０１が受信する下り信号２０２に対して、ＲＦ受信部３−１の受信信号とＲＦ受信部３−２の受信信号の両方を衛星搭載中継器内で割り当てる。ＲＦ送信部９−Ｍが、下りビーム１５に対応するとした場合、図２の（４）に示すように、ＲＦ送信部９−Ｍの送信信号として、ＲＦ受信部３−１の受信信号とＲＦ受信部３−２の受信信号とを、周波数が直交するよう配置する（周波数が重ならないように配置する）。このような配置は、従来のベントパイプ型衛星搭載中継器では実現できないが、本実施の形態のように、Ａ／Ｄ変換した後のデジタル信号で分波−スイッチ−合波を行いＤ／Ａ変換で再びアナログ信号に戻すデジタルチャネライザ型衛星搭載中継器であれば実現が容易である。具体的には、図２の例では、スイッチ部６が、分波部５−１，５−２により分波された信号を上記の配置となるようにマッピングして合波部７−Ｍに入力する。
【００２９】
地上受信局２０１は、下り信号２０１に含まれる２つの上り信号１０３と上り信号１０４を用いて、信号処理によって地上送信局１０２が送信する上り信号１０４の成分を抑圧することで、上り信号１０３の受信品質を改善し、通信品質を向上させることが可能となる。図３は、本実施の形態の地上受信局２０１の構成例を示す図である。図３に示すように、地上受信局２０１は、受信アンテナ２１１、ＲＦ受信部２１２、Ａ／Ｄ変換部２１３、周波数変換部２１４−１，２１４−２、デジタルフィルタ２１５−１，２１５−２、合成部２１６、復調部２１７および復号部２１８を備える。
【００３０】
次に、図３を用いて地上受信局２０１の動作を説明する。下り信号２０２は受信アンテナ２１１で受信される。ＲＦ受信部２１２は、受信アンテナ２１１で受信した受信信号に対して増幅、フィルタリング、周波数変換等の処理を行い、Ａ／Ｄ変換部２１３へ入力する。Ａ／Ｄ変換部２１３は、入力されたアナログ信号をサンプリグしてデジタル信号に変換する。ここでアナログ信号は複素ベースバンド信号や中間周波数信号など様々な形態を取り得るが、本発明はこれらのサンプリング方式には依存せず、実装の容易性等からアナログ信号の形態を適切に選択すればよい。
【００３１】
Ａ／Ｄ変換部２１３の出力は２系統に分岐され、周波数変換部２１４−１，２１４−２へそれぞれ入力される。周波数変換部２１４−１は、入力されたデジタル信号に対して、中継部１２のＲＦ受信部３−１の受信信号（ＲＦ受信部３−１に入力される受信信号）に対応するＲＦ送信部９−Ｍの送信信号における信号成分の中心周波数（図２ではｆ２）が周波数０となるように周波数を変換する。後段のデジタルフィルタ２１５−１は、周波数変換後の信号から、ＲＦ受信部３−１の受信信号に対応する信号成分を抜き出して出力する。同様に周波数変換部２１４−２とデジタルフィルタ２１５−２によってＲＦ受信部３−２の受信信号に対応する信号成分を抜き出す。
【００３２】
合成部２１６は、デジタルフィルタ２１５−１，２１５−２からの出力を重み付け合成して出力する。例えば地上受信局２０１が、地上送信局１０１の送信信号を復調したい場合は、地上送信局１０４の送信信号成分が抑圧されるように重み付けを制御する。また、地上送信局１０３，１０４両方の送信信号を復調したい場合は、それぞれを取り出すような重み付けを用いる。このような重み付けを行う信号処理としては、一般的なＭＩＭＯ（Multiple−Input  Multiple−Output）受信機と同等の処理を用いればよい。合成部２１６より出力された信号は、復調部２１７、復号部２１８によって復調、復号され、送信側から伝送された情報系列が復元される。以上の動作により、地上受信局２０１は上りビームのビーム間干渉を抑圧して高品質な通信を実現できる。
【００３３】
なお、本実施の形態では２本の上りビームを地上受信局側で空間信号処理により合成する例を示したが、本発明は重み付け合成する上りビームの本数が３本以上になっても適用可能である。その場合は、上りビーム毎に異なる周波数で下り信号を送信すればよい。また地上受信局側も３つ以上の信号を並列受信できるように周波数変換部やデジタルフィルタの数を揃えればよい。なおこれらの並列数は論理的なものであり、Ａ／Ｄ変換以降のデジタル信号に対しては、１式の回路を時間多重して用いるといったことも可能である。また、従来のマルチビーム衛星通信システムとは異なり、全てのアンテナ素子（衛星搭載アンテナ１−１〜１−Ｋ）の受信信号を地上受信局に中継するのではなく、ビーム間干渉の多いビーム同士で、通信に寄与しているサブチャネルのみを地上受信局に中継するので、２ホップ中継の場合でもフィーダリンクの帯域有効利用を図ることが可能である。
【００３４】
また、図２では干渉信号を除去する場合の動作例を示したが、実施の形態にかかる衛星通信システムは、干渉信号が無い場合でも受信品質の改善効果が得られる。一般にビームカバレッジ端（ＥＯＣ：Edge  of  Coverage）はビーム中心より衛星側のアンテナ利得が低くなるため、達成可能な伝送レートもビーム中心に比べて低くなるが、本実施の形態の中継方法を適用することで複数の上りビームをダイバーシチ合成できるため、端末受信Ｃ／Ｎ（Carrier  to  Noise）が改善される。たとえば図１において上りビーム１３と上りビーム１４の境界領域に存在する地上送信局に対しては、２本のビームを合成することで最大３ｄＢのＣ／Ｎの改善効果が得られる。
【００３５】
またこのことにより、マルチビーム通信衛星のビーム配置数の削減や配置制約の緩和といった効果が得られ、その結果としてアンテナを含むマルチビーム通信衛星搭載中継器の構成の簡易化や低コスト化といった効果も得られる。一般にマルチビーム衛星通信システムでは、あるビームのＥＯＣにおいても通信品質が得られるようにビーム半径を設計する。たとえばＥＯＣの利得がビーム中心から３ｄＢ低いとの条件で設計されたシステムの場合、本実施の形態のビーム合成を適用することで、ＥＯＣ利得をビーム中心から６ｄＢ低いという条件に緩和できる。このため、同じ衛星送信アンテナであれば、ビームカバレッジの半径を増加できることとなり、その結果、あるサービスエリアを覆うビームの数を減らせ、さらにその結果として衛星搭載中継器の簡略化や低コストが実現できる。
【００３６】
なお、図１では、送信および受信のマルチビーム形成にＢＦＮを使用する例を示したが、たとえば送信、受信の一方または両方がアンテナ１素子で１ビームを形成するようなアンテナであればＢＦＮは不要となる。
【００３７】
また、図１の例では２つの上りビームが隣接している例を示したが、必ずしもビーム配置が隣接している必要はなく、相互に空間的な干渉があるビームであればビーム配置が隣接していないビーム同士でも適用可能である。
【００３８】
また、衛星搭載中継器は、地上受信局ごとの地上受信側で空間信号処理を行うために必要な上りビームの選択を、例えば、把握している地上送信局の在圏情報、衛星搭載中継器の分波部５−１〜５−Ｌ出力におけるサブチャネル単位の出力電力情報、把握している地上受信局の通信品質情報（ビットエラーレートやパケットエラーレート、ＳＩＲ（信号対干渉電力比）推定値）等の情報を用いて行うことができる。例えば、３つの上りビームが隣接するときに、３つのうち１つの上りビームに地上送信局が在圏し残り２つには地上送信局が在圏しない場合には上記のビーム合成による送信は行わず、通常の送信を行うようにしてもよい。そして、３つのうち２つの上りビームに地上送信局が在圏し残り１つには地上送信局が在圏しない場合に地上送信局が在圏する２つの上りビームを選択し、３つの全ての上りビームに地上送信局が在圏する場合に３つの上りビームを選択してもよい。通信品質がよくない地上受信局については、選択する上りビームの数を増やすようにしてもよい。また、衛星搭載中継器は、ある地上送信局の通信に寄与できる上りビームの候補を、把握している上りビームの配置や形状と、把握している地上送信局の在圏情報とに基づいて選択することができる。
【００３９】
さらに空間信号処理による干渉抑圧を実際に行うべきか否かは、たとえば衛星搭載中継器で測定可能な各上りビームの各サブチャネル電力から把握可能である。すなわち、回線設計から予測される電力値より高い電力が測定されるサブチャネルは、干渉電力が加わっていると考えてよい。さらに、地上受信局が測定する通信品質情報を、衛星通信システムを管理する装置に、別の衛星通信回線を用いてフィードバックし、衛星上の受信電力が高いにもかかわらず通信品質が悪い場合には当該上りビームの当該サブチャネルは干渉を受けていると推察できる。
【００４０】
以上に示したように、本発明の実施の形態1にかかるマルチビーム衛星通信システムによれば、１ホップ衛星中継においても複数の上りビームを重み付け合成するデジタルビームフォーミングが適用でき、その結果として上り通信品質の向上との効果が得られる。さらに２ホップ衛星中継においてもフィーダリンクの帯域を有効利用できるという効果が得られる。
【００４１】
さらには、本実施の形態にかかる衛星通信システムによれば、衛星上にデジタルビームフォーミングの重み係数計算や積和演算といった複雑な処理が不要となるため、衛星搭載機器の小型化や低コスト化といった効果が得られる。
【００４２】
実施の形態２．
図４は、本発明にかかる衛星通信システムの実施の形態２の構成例を示す図である。本実施の形態の衛星通信システムは、衛星搭載受信アンテナ１−１〜１−Ｋ（Ｋは２以上の整数）、衛星に搭載される中継部２０と、衛星に搭載されるコマンド受信部３０２と、衛星搭載送信アンテナ１１−１〜１１−Ｎと、地上送信局１０１，１０２と、地上受信局２０３，２０４と、地上管制局３０１とを備える。なお、中継部２０、衛星搭載送信アンテナ１１−１〜１１−Ｎおよび衛星搭載受信アンテナ１−１〜１−Ｋは、人工衛星に搭載される本実施の形態の衛星搭載中継器を構成する。
【００４３】
本実施の形態の衛星通信システムは、中継部１２を中継部２０に替え、コマンド受信部３０２を追加する以外は、実施の形態１の衛星通信システムと同様である。本実施の形態の中継部２０は、ＤＢＦ部２１および制御部２２を追加する以外は、実施の形態１の中継部１２と同様である。実施の形態１と同様の機能を有する構成要素は、実施の形態１と同一の符号を付して重複する説明を省略する。なお、図１では、地上受信局を１つ記載していたが、図４では、説明のため地上局２０３，２０４の２つを記載している。地上局２０３，２０４は、それぞれ下りビーム１６，１５に材圏しているとする。図４に記載されているビーム数は上り２本、下り２本であるが、実際にはこれより多いビームが形成されていてもよい。
【００４４】
また、図４では地上管制局は１台のみ記載しているが、実際のシステムでは冗長性確保やサイトダイバーシチのため複数の地上管制局を設置することがある。そのような場合でも、本発明は適用可能であるが、図４では説明を簡易にするため、単純な最小限のシステム構成例を示している。
【００４５】
また、図４では、地上管制局３０１と通信する衛星側の機能をコマンド受信部３０２としているが、実際のコマンド通信では互いに送受信して通信を確立するためにコマンド送受信部が衛星側に搭載される場合もある。コマンド受信部３０２の代わりにコマンド送受信部を用いた場合も本発明は適用可能である。
【００４６】
実施の形態１で述べたとおり、図４に示した衛星通信システムにおいても、地上送信局は、システム内の正規の送信局の他に、正規ではない送信局や、故障や動作が異常な送信局も存在し得る。これらの送信局は干渉として扱われる。
【００４７】
次に、本実施の形態の動作を説明する。衛星搭載受信アンテナ１−１〜１−Ｋ、受信ＢＦＮ２、ＲＦ受信部３−１〜３−Ｌ、Ａ／Ｄ変換部４−１〜４−Ｌ、分波部５−１〜５−Ｌの動作は実施の形態１と同様である。
【００４８】
ＤＢＦ部２１は、制御部２２からの制御に従って、分波部５−１〜５−Ｌより出力されるサブチャネル信号に対してデジタルビームフォーミング処理を行う。具体的には、最大Ｌ本のビームにおける同一周波数のサブチャネル信号に対して重み係数を乗算することで、複数のビームを合成して新たなビームを形成する。これを複数のサブチャネルに対して行う。同一周波数のサブチャネルにおいて形成するビームの本数はＬ以下となる。
【００４９】
スイッチ部６は、ＤＢＦ部２１より出力されるデジタルビームフォーミング処理後のサブチャネル信号を、出力側（送信側）の下りビーム、および下りビーム内のサブチャネルにマッピングする。なお、スイッチ部６のマッピング規則は、実施の形態１と同様に、１対１のマッピングのみではなく、１：ＰやＰ：１等のマッピング等にも対応してもよい。またＰ：１マッピングにおいて入力サブチャネルに重み係数を乗算してから加算する積和演算を行ってもよい。この場合、スイッチ部６の内部でＤＢＦ部２１の機能を実現することと等価である。またこの場合は、制御部２２はスイッチ部６に接続され、スイッチ部のＰ：１ルーティングの制御（経路、重み係数など）を行う。
【００５０】
合波部７−１〜７−Ｍは、スイッチ部６から出力されるサブチャネル信号を周波数合成してＭ本の送信ビーム信号を生成する。合波部７−１〜７−Ｍ、Ｄ／Ａ変換部８−１〜８−Ｍ、ＲＦ送信部９−１〜９−Ｍの動作は、実施の形態１と同様である。
【００５１】
地上送信局１０１，１０２は、衛星に対して上り信号１０３，１０４をそれぞれ送信する。上り信号１０３，１０４は衛星搭載受信アンテナ１−１〜１−Ｋで受信され、受信ＢＦＮ２によって複数の上りビームに分離される。図１の例では、上りビーム１３のカバレッジエリアに地上送信局１０１が、上りビーム１４のカバレッジエリアに地上送信局１０２が在圏する例を示している。送信信号１０１は主に上りビーム１３にて受信されるが、実施の形態１で述べたように、一方でビーム間干渉により他のビーム、例えば上りビーム１４でも受信される。
【００５２】
衛星で受信された上り信号１０３，１０４は、衛星搭載中継器によって任意の下りビームの任意の周波数にマッピングされ、下り信号２０５および下り信号２０６として送信される。図５は、本実施の形態における上り信号１０３，１０４と下り信号２０５，２０６の関係の一例を示す図である。
【００５３】
地上送信局１０１が送信する上り信号１０３(図５の（１）、および地上送信局１０２が送信する上り信号１０４（図５の（２））は、周波数帯域の一部ないし全部が互いに重複している。図２では、上り信号１０３と上り信号１０４の中心周波数が同一（ｆ１）の例を示しているが、中心周波数は同一である必要はなく、上り信号１０３と上り信号１０４の周波数帯域の少なくとも一部が重複していればよい。
【００５４】
ＲＦ受信部３−１の受信信号（ＲＦ受信部３−１に入力される受信信号）は、図５の（３）に示すように、主たるビームである上りビーム１３内の地上送信局１０１から送信された上り信号１０３と、ビーム間干渉により受信した上り信号１０４との両方の成分が含まれる。同様に、図５の（４）に示すように、ＲＦ受信部３−２に入力される受信信号には、主たるビームである上りビーム１４内の地上送信局１０２から送信された上り信号１０４と、ビーム間干渉により受信した上り信号１０３との両方の成分が含まれる。
【００５５】
ここで、下りビーム１５内の地上受信局２０４が、地上送信局１０１からの上り信号１０３を受信するとする。本実施の形態の衛星搭載中継器は、地上受信局２０４が在圏する下りビーム１５に対して地上受信局２０４が受信する周波数で上りビーム１３の受信信号を中継する。ここでＤＢＦ２１部の重み係数を適切に設定すれば、下りビーム１５に含まれる干渉成分（地上送信局１０２の送信信号に由来）はＤＢＦ部２１により抑圧されるが、ＤＢＦ設定前は干渉成分が残留しており通信品質が劣化している。
【００５６】
本実施の形態にかかる衛星通信システムでは、ＤＢＦ部２１の重み係数等の設定を以下の手順で行う。ここでは、説明の簡略化のため、Ｍ＝４とし、ＲＦ送信部９−３が下りビーム１６に対応し、ＲＦ送信部９−４が下りビーム１５に対応するとする。まず下りビーム１６に在圏する地上受信局２０３が受信する下り信号２０５（ＲＦ送信部９−３の送信信号）を、図５の（４）に示すように、実施の形態の図２（５）と同様に上りビーム１３，１４の両方の受信信号成分を互いに直交するよう配置する。
【００５７】
地上受信局２０３は、下り信号２０５を受信すると、実施の形態１と同様に、上りビーム１３の受信信号成分と上りビーム１４の受信信号成分を分離したのち、地上送信局１０１の送信信号１０４の成分が抑圧されるよう、両信号成分に適切な重み係数を乗算したのち加算する。地上受信局２０３は、このとき用いた重み係数を地上管制局３０１へ送信する。地上管制局３０１は、受信した重み係数に基づいてＤＢＦ部２１に設定する重み係数を算出し、算出した重み係数を衛星へコマンドとして送信する。衛星上の制御部２２は、コマンド受信部３０２を介して受信した重み係数をＤＢＦ部（デジタルビーム形成部）２１に設定する。なお、地上受信局２０３に対する下り信号２０５は常時送信する必要はなく、衛星上のＤＢＦ部２１の重み係数設定を更新する必要のあるときのみ送信すればよい。例えば地上送信局１０１，１０２が共にほとんど移動しないかゆっくり移動しており、また上り回線と下り回線の伝搬路特性の変動が緩やかな場合は、重み係数の更新頻度も少なくてよく、したがって下り信号２０５の送信頻度も少なくてよい。このような場合は、下り信号２０５に割当てられていた周波数資源ならびにビーム資源を図４には図示されていない他の地上受信局ならびに地上送信局に対して割当てることで、周波数およびビームの有効利用が実現できる。
【００５８】
ＤＢＦ部２１の重み係数を設定する前は、図５（５）に示すように、下りビーム１５により送信される下り信号２０６（ＲＦ送信部９−４の送信信号）は、上り信号１０４による干渉成分が含まれている。これに対し、上記のようにＤＢＦ部２１の重み係数を設定した後は、図５（６）に示すように、上り信号１０４による干渉成分が抑圧される。
【００５９】
地上受信局２０４は、実施の形態１にかかる地上受信局２０１とは異なり、自身が２波分離機能と空間信号処理機能を有せずとも、衛星側で干渉を抑圧した後の信号が下り信号として衛星から送信されるため、地上受信局のコスト増などの負担なく、通信品質の改善が可能となる。
【００６０】
図６は、本実施の形態の地上受信局２０３および地上管制局３０１の構成例を示す図である。本実施の形態の地上受信局２０３は、合成部２１６を合成部２２０に替える以外は、実施の形態１の地上受信局２０１と同様である。地上管制局３０１は、制御部２２２、符号化部２２３、変調部２２４、Ｄ／Ａ変換部２２５、ＲＦ送信部２２６、送信アンテナ２２７を備える。
【００６１】
図６を用いて、本実施の形態の重み係数等の設定動作を説明する。衛星から送信された下り信号２０５は、地上受信局２０３の受信アンテナ２２１で受信され、実施の形態１と同様に、ＲＦ受信部２１２、Ａ／Ｄ変換部２１３、周波数変換部２１４−１，２１４−２、デジタルフィルタ２１５−１，２１５−２の処理が行われる。合成部２２０は、デジタルフィルタ２１５−１，２１５−２からの出力を重み付け合成して復調部２１７へ出力するとともに、この重み付けに用いた重み係数を重み係数情報２２１として地上管制局３０１へ送信する。
【００６２】
地上管制局２０６では、制御部２２２が受信した重み係数情報２２１を衛星のコマンド受信部３０２に送信するための送信信号を生成する。なお、衛星へ送信する重み係数情報は、合成部２２０で算出した重み係数をそのまま用いてもよいが、合成部２２０で算出した重み係数から衛星側のＲＦ送信部や衛星搭載送信アンテナの特性を含む下り伝送路特性を排除したものを重み係数を用いてもよい。この下り伝送路特性を排除したものを重み係数の算出は、制御部２２２が行ってもよいし、地上受信局２０３が行ってもよい。
【００６３】
地上管制局３０１は、重み係数情報以外にも、衛星に送信すべき様々なコマンドを受信する場合があるので、制御部２２２はこれらの情報と重み係数情報を多重して符号化部２２３に送る。符号化部２２３は、必要に応じて誤り訂正符号化などを行い、変調部２２４が符号化部２２３による符号化後の信号に基づいて変調信号を生成する。そして、Ｄ／Ａ変換部２２５が変調信号をアナログ信号に変換し、ＲＦ送信部２２６が、アナログ信号に対して周波数変換、フィルタ処理、増幅などを行い、処理後の信号を送信アンテナ２２７から送信する。
【００６４】
コマンド受信部３０２は、地上管制局３０１から送信された送信信号を受信し、復調・復号処理を行って、重み係数情報２２１を復元し、制御部２２２に渡す。制御部２２２は、受け取った重み係数情報を用いてＤＢＦ部２１の重み係数を設定する。ＤＢＦ部２１の重み設定後、下り信号２０６は図５の（７）に示したように、地上送信局１０２の送信信号１０４の成分が抑圧され、通信品質が向上する。
【００６５】
以上の動作により、本実施の形態にかかる衛星通信システムは、衛星上にＤＢＦの重み係数を計算する機能を有することなく、衛星受信ＤＢＦが実現でき、衛星上りリンクの耐干渉能力向上と衛星通信回線の品質向上が実現できる。以上述べた以外の本実施の形態の動作は、実施の形態１と同様である。
【００６６】
なお、本実施の形態では２本の上りビームを地上端末側で空間信号処理により合成する例を示したが、実施の形態１で述べた通り、本発明は重み付け合成する上りビームの本数が３本以上になっても適用可能である。
【００６７】
また、実施の形態１と同様に、本実施の形態では、干渉信号が無い場合でも受信品質の改善効果が得られる。このことにより、マルチビーム通信衛星のビーム配置数の削減や配置制約の緩和といった効果が得られ、その結果としてアンテナを含む通信衛星搭載中継器の構成の簡易化や低コスト化といった効果も得られる。
【００６８】
さらに、実施の形態１と同様に、空間信号処理による干渉抑圧を実際に行うべきか否かは、たとえば衛星上の衛星搭載中継器で測定可能な各受信ビームの各サブチャネル電力から把握可能である。また、地上受信局が測定する通信品質情報を衛星通信システムを管理する装置に、別の衛星通信回線を用いてフィードバックし、衛星上の受信電力が高いにもかかわらず通信品質が悪い場合には当該受信ビームの当該サブチャネルは干渉を受けていると推察できる。
【００６９】
以上に示したように、本実施の形態にかかる衛星通信システムによれば、実施の形態１で得られる効果に加えて、従来の地上受信局であっても衛星受信ＤＢＦの干渉抑圧効果を利用できるため、地上受信局の小型化や低コスト化といった効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
以上のように、本発明にかかる衛星搭載中継器、受信装置および衛星通信システムは、マルチビーム衛星通信システムに有用である。
【符号の説明】
【００７１】
１−１〜１−Ｋ  衛星搭載受信アンテナ、２  受信ＢＦＮ、３−１〜３−Ｌ，２１２  ＲＦ受信部、４−１〜４−Ｌ，２１３  Ａ／Ｄ変換部、５−１〜５−Ｌ  分波部、６  スイッチ部、７−１〜７−Ｍ  合波部、８−１〜８−Ｍ  Ｄ／Ａ変換部、９−１〜９−Ｍ  ＲＦ送信部、１０  送信ＢＦＮ、１１−１〜１１−Ｎ  衛星搭載送信アンテナ、１２，２０  中継部、１３，１４  上りビーム、１５，１６  下りビーム、２１  ＤＢＦ部、２２，２２２  制御部、１０１，１０２  地上送信局、１０３，１０４  上り信号、２０１，２０３，２０４  地上受信局、２０２，２０５，２０６  下り信号、２１１  受信アンテナ、２１４−１，２１４−２  周波数変換部、２１５−１，２１５−２  デジタルフィルタ、２１６  合成部、２１７  復調部、２１８  復号部、２２３  符号化部、２２４  変調部、２２５  Ｄ／Ａ変換部、２２６  ＲＦ送信部、２２７  送信アンテナ、３０１  地上管制局、３０２  コマンド受信部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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