(57)【要約】【課題】  複数の端末装置が直交符号によるＣＤＭＡを用いて基地局にアクセスする場合に非静止衛星上で各端末装置から送信されたＣＤＭＡ信号の直交符号が同期したショートメッセージ通信システム及びショートメッセージ通信端末を得ること。【解決手段】  フォワードリンク信号を送信する基地局と、基地局が送信したフォワードリンク信号を受信し、ショートメッセージを含む送信信号をリターンリンク信号として、基地局へ送信する複数のショートメッセージ通信端末と、これらの複数のショートメッセージ通信端末と基地局との通信を中継する衛星とを備え、複数のショートメッセージ通信端末は、時間情報から、直交符号発生部による直交符号の生成タイミングを複数のショートメッセージ通信端末間で同期する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォワードリンク信号を送信する基地局と、前記基地局が送信した前記フォワードリンク信号を受信し、ショートメッセージを含む送信信号をリターンリンク信号として、前記基地局へ送信する複数のショートメッセージ通信端末と、これらの複数のショートメッセージ通信端末と前記基地局との通信を中継する衛星とを備え、
前記ショートメッセージ通信端末は、直交符号を生成する直交符号発生部と、外部から所定の時間精度を取得する情報取得部と、この情報取得部が取得した時間情報を基準とし、所定の時間精度よりも長い１チップ長から成るチップクロックを生成し、このチップクロックを前記直交符号発生部による直交符号の生成タイミングの基準とする送信タイミング発生部と、前記送信信号を生成する送信信号発生部と、前記直交符号発生部が生成した直交符号により前記送信信号発生部が生成した前記送信信号を拡散してＣＤＭＡ信号を生成するＣＤＭＡ拡散部と、前記ＣＤＭＡ信号を前記衛星へ送信するときに、前記ショートメッセージ通信端末と前記衛星との距離により生じる遅延を補正する遅延処理部と、搬送波を生成する搬送波発生部と、この搬送波発生部が生成した搬送波を用いて、前記遅延処理部による補正後の前記ＣＤＭＡ信号を変調する変調部と、前記変調部により変調された前記ＣＤＭＡ信号を前記衛星に送信する送信部とを有し、
前記複数のショートメッセージ通信端末は、前記時間情報から、前記直交符号発生部による直交符号の生成タイミングを前記複数のショートメッセージ通信端末間で同期するものであるショートメッセージ通信システム。
【請求項２】
前記ショートメッセージ通信端末は、前記衛星と前記ショートメッセージ通信端末との相対距離の変化から前記ＣＤＭＡ信号のドップラー周波数偏移による周波数のずれを計算するドップラー周波数計算部を有し、前記搬送波発生部は、前記ドップラー周波数計算部が計算したドップラー周波数偏移による周波数のずれを搬送波の周波数で補償するものである請求項１に記載のショートメッセージ通信システム。
【請求項３】
前記遅延処理部は、位置情報から前記衛星までの距離を導出し、遅延時間を計算する遅延時間計算部と、この遅延時間計算部が計算した遅延時間から、前記送信信号を補正する遅延補正部とからなる請求項１又は２に記載のショートメッセージ通信システム。
【請求項４】
前記送信信号発生部は、前記送信タイミング発生部が生成したチップクロックを基準としたスロットタイミングで、前記変調部により変調された前記ＣＤＭＡ信号を前記衛星に送信し、
前記複数のショートメッセージ通信端末は、前記スロットタイミングを前記複数のショートメッセージ通信端末間で同期するものである請求項１，２，３のいずれかに記載のショートメッセージ通信システム。
【請求項５】
前記送信信号発生部は、前記情報取得部が取得した時間情報を基準とし、所定の時間精度よりも長い１チップ長から成るチップクロックを生成し、このチップクロックを基準としたスロットタイミングで、前記変調部により変調された前記ＣＤＭＡ信号を前記衛星に送信し、
前記複数のショートメッセージ通信端末は、前記スロットタイミングを前記複数のショートメッセージ通信端末間で同期するものである請求項１，２，３のいずれかに記載のショートメッセージ通信システム。
【請求項６】
衛星とアクセスする複数のショートメッセージ通信端末の一つであって、前記衛星に中継され、基地局から送信されるフォワードリンク信号を受信する受信部と、直交符号を生成する直交符号発生部と、外部から所定の時間精度を取得する情報取得部と、この情報取得部が取得した時間情報を基準とし、所定の時間精度よりも長い１チップ長から成るチップクロックを生成し、このチップクロックを前記直交符号発生部による直交符号の生成タイミングの基準とする送信タイミング発生部と、前記受信部が受信した前記フォワードリンク信号に応じて、ショートメッセージを含む送信信号を生成する送信信号発生部と、前記直交符号発生部が生成した直交符号により前記送信信号発生部が生成した前記送信信号を拡散してＣＤＭＡ信号を生成するＣＤＭＡ拡散部と、前記ＣＤＭＡ信号を前記衛星へ送信するときに、前記ショートメッセージ通信端末と前記衛星との距離により生じる遅延を補正する遅延処理部と、搬送波を生成する搬送波発生部と、この搬送波発生部が生成した搬送波を用いて、前記遅延処理部による補正後の前記ＣＤＭＡ信号を変調する変調部と、前記変調部により変調された前記ＣＤＭＡ信号をリターンリンク信号として前記衛星に送信する送信部とを有し、前記時間情報から、前記直交符号発生部による直交符号の生成タイミングを前記複数のショートメッセージ通信端末間で同期するものであるショートメッセージ通信端末。
【請求項７】
前記衛星との相対距離の変化から前記ＣＤＭＡ信号のドップラー周波数偏移による周波数のずれを計算するドップラー周波数計算部有し、前記搬送波発生部は、前記ドップラー周波数計算部が計算したドップラー周波数偏移による周波数のずれを搬送波の周波数で補償するものである請求項６に記載のショートメッセージ通信端末。
【請求項８】
前記遅延処理部は、位置情報から前記衛星までの距離を導出し、遅延時間を計算する遅延時間計算部と、この遅延時間計算部が計算した遅延時間から、前記送信信号を補正する遅延補正部とからなる請求項６又は７に記載のショートメッセージ通信端末。
【請求項９】
前記送信信号発生部は、前記送信タイミング発生部が生成したチップクロックを基準としたスロットタイミングで、前記変調部により変調された前記ＣＤＭＡ信号を前記衛星に送信することで、前記スロットタイミングを前記複数のショートメッセージ通信端末間で同期するものである請求項６，７，８のいずれかに記載のショートメッセージ通信端末。
【請求項１０】
前記送信信号発生部は、前記情報取得部が取得した時間情報を基準とし、所定の時間精度よりも長い１チップ長から成るチップクロックを生成し、このチップクロックを基準としたスロットタイミングで、前記変調部により変調された前記ＣＤＭＡ信号を前記衛星に送信することで、前記スロットタイミングを前記複数のショートメッセージ通信端末間で同期するものである請求項６，７，８のいずれかに記載のショートメッセージ通信端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、双方向通信に好適な衛星通信アクセス方式に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
準天頂衛星などの非静止衛星を介して、複数の端末装置がＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ、符号分割多元接続方式）を用いて基地局にアクセスする衛星通信アクセス方式が従来からよく知られている。また、ＣＤＭＡを行うための拡散符号系列として直交符号を用いる技術についても従来からよく知られている。
【０００３】
例えば、非特許文献１には、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）を行うための拡散符号系列として直交ゴールド符号系列について述べられており、発生された直交ゴールド符号系列は、互いにシフト０で直交していることが記述されている。
【０００４】
また、特開２００２−５７６１３公報（特許文献１）には、従来の衛星通信アクセス方式が開示されている。この特開２００２−５７６１３に開示された衛星通信アクセス方式は、各端末側で、ＧＰＳにより一定周期の基準同期信号を発生させ、前記周期の中でデータを送信するタイミングをランダムに選択することにより、複数の端末からの同時データ通信を防止する技術である。
【０００５】
さらに、特開２００４−２８９７１７公報（特許文献２）に開示された従来の衛星通信アクセス方式は、基地局が、所定の遅延時間情報を各端末装置宛に通知し、次に、各端末装置が、それぞれの送信データを同一の拡散符号で拡散し、さらに、前記遅延時間情報に基づいて個別に遅延時間を調整した拡散後の送信データを、規定のスロット内に配置して送信する。
【０００６】
また、特開２００６−２５３７９９公報（特許文献３）には、準天頂衛星などの非静止衛星を介して、親局と子局と間で双方向の衛星通信を行う場合に、非静止衛星の移動によって発生する搬送波のドップラー周波数偏移を、非静止衛星の軌道情報と子局の位置情報に基づいて周波数補償する技術が開示されている。
【０００７】
非特許文献２には、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（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）経由で送信することが想定される旨の記載がある。また、ＧＰＳ信号を用いて搬送波周波数偏差を補償することやＧＰＳ信号を用いて伝搬遅延差を補償することも開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−５７６１３公報
【特許文献２】特開２００４−２８９７１７公報
【特許文献３】特開２００６−２５３７９９公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】羽渕裕真著  「Ｍ系列を基に構成される系列とその通信への応用」  電子情報通信学会  基礎・境界ソサイエティ、Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ  Ｒｅｖｉｅｗ、Ｖｏｌ．３  Ｎｏ．１、２００９年７月、Ｐ．３２−４２
【非特許文献２】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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
非特許文献１には、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）を行うための拡散符号系列としての直交ゴールド符号系列は、互いにシフト０で直交していることが記述されている。したがって、準天頂衛星などの非静止衛星を介して、複数の端末装置が直交符号による符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）を用いて基地局にアクセスする場合、非静止衛星上で各端末装置から送信された直交符号を直交させるためには、非静止衛星上で各端末装置から送信されたＣＤＭＡ信号の直交符号を同期させる必要がある。
【００１１】
しかしながら、従来の非特許文献１および特許文献１〜３には、非静止衛星上で各端末装置から送信された直交符号を同期させる手段については記述されていないという課題がある。また、従来の非特許文献２には、非静止衛星上で各端末装置から送信された直交符号を同期させる具体的な手段には言及していないという課題がある。
【００１２】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、複数の端末装置が直交符号によるＣＤＭＡを用いて基地局にアクセスする場合に非静止衛星上で各端末装置から送信されたＣＤＭＡ信号の直交符号が同期したショートメッセージ通信システム及びショートメッセージ通信端末を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１の発明に係るショートメッセージ通信システムは、フォワードリンク信号を送信する基地局と、前記基地局が送信した前記フォワードリンク信号を受信し、ショートメッセージを含む送信信号をリターンリンク信号として、前記基地局へ送信する複数のショートメッセージ通信端末と、これらの複数のショートメッセージ通信端末と前記基地局との通信を中継する衛星とを備え、前記ショートメッセージ通信端末は、直交符号を生成する直交符号発生部と、外部から所定の時間精度を取得する情報取得部と、この情報取得部が取得した時間情報を基準とし、所定の時間精度よりも長い１チップ長から成るチップクロックを生成し、このチップクロックを前記直交符号発生部による直交符号の生成タイミングの基準とする送信タイミング発生部と、前記送信信号を生成する送信信号発生部と、前記直交符号発生部が生成した直交符号により前記送信信号発生部が生成した前記送信信号を拡散してＣＤＭＡ信号を生成するＣＤＭＡ拡散部と、前記ＣＤＭＡ信号を前記衛星へ送信するときに、前記ショートメッセージ通信端末と前記衛星との距離により生じる遅延を補正する遅延処理部と、搬送波を生成する搬送波発生部と、この搬送波発生部が生成した搬送波を用いて、前記遅延処理部による補正後の前記ＣＤＭＡ信号を変調する変調部と、前記変調部により変調された前記ＣＤＭＡ信号を前記衛星に送信する送信部とを有し、
前記複数のショートメッセージ通信端末は、前記時間情報から、前記直交符号発生部による直交符号の生成タイミングを前記複数のショートメッセージ通信端末間で同期するものである。
【００１４】
請求項２の発明に係るショートメッセージ通信システムは、前記ショートメッセージ通信端末が、前記衛星と前記ショートメッセージ通信端末との相対距離の変化から前記ＣＤＭＡ信号のドップラー周波数偏移による周波数のずれを計算するドップラー周波数計算部を有し、前記搬送波発生部は、前記ドップラー周波数計算部が計算したドップラー周波数偏移による周波数のずれを搬送波の周波数で補償するものである請求項１に記載のものである。
【００１５】
請求項３の発明に係るショートメッセージ通信システムは、前記遅延処理部が、位置情報から前記衛星までの距離を導出し、遅延時間を計算する遅延時間計算部と、この遅延時間計算部が計算した遅延時間から、前記送信信号を補正する遅延補正部とからなる請求項１又は２に記載のものである。
【００１６】
請求項４の発明に係るショートメッセージ通信システムは、前記送信信号発生部は、前記送信タイミング発生部が生成したチップクロックを基準としたスロットタイミングで、前記変調部により変調された前記ＣＤＭＡ信号を前記衛星に送信し、前記複数のショートメッセージ通信端末は、前記スロットタイミングを前記複数のショートメッセージ通信端末間で同期するものである請求項１，２，３のいずれかに記載のものである。
【００１７】
請求項５の発明に係るショートメッセージ通信システムは、前記送信信号発生部は、前記情報取得部が取得した時間情報を基準とし、所定の時間精度よりも長い１チップ長から成るチップクロックを生成し、このチップクロックを基準としたスロットタイミングで、前記変調部により変調された前記ＣＤＭＡ信号を前記衛星に送信し、前記複数のショートメッセージ通信端末は、前記スロットタイミングを前記複数のショートメッセージ通信端末間で同期するものである請求項１，２，３のいずれかに記載のものである。
【００１８】
請求項６の発明に係るショートメッセージ通信端末は、衛星とアクセスする複数のショートメッセージ通信端末の一つであって、前記衛星に中継され、基地局から送信されるフォワードリンク信号を受信する受信部と、直交符号を生成する直交符号発生部と、外部から所定の時間精度を取得する情報取得部と、この情報取得部が取得した時間情報を基準とし、所定の時間精度よりも長い１チップ長から成るチップクロックを生成し、このチップクロックを前記直交符号発生部による直交符号の生成タイミングの基準とする送信タイミング発生部と、前記受信部が受信した前記フォワードリンク信号に応じて、ショートメッセージを含む送信信号を生成する送信信号発生部と、前記直交符号発生部が生成した直交符号により前記送信信号発生部が生成した前記送信信号を拡散してＣＤＭＡ信号を生成するＣＤＭＡ拡散部と、前記ＣＤＭＡ信号を前記衛星へ送信するときに、前記ショートメッセージ通信端末と前記衛星との距離により生じる遅延を補正する遅延処理部と、搬送波を生成する搬送波発生部と、この搬送波発生部が生成した搬送波を用いて、前記遅延処理部による補正後の前記ＣＤＭＡ信号を変調する変調部と、前記変調部により変調された前記ＣＤＭＡ信号をリターンリンク信号として前記衛星に送信する送信部とを有し、前記時間情報から、前記直交符号発生部による直交符号の生成タイミングを前記複数のショートメッセージ通信端末間で同期するものである。
【００１９】
請求項７の発明に係るショートメッセージ通信端末は、前記衛星との相対距離の変化から前記ＣＤＭＡ信号のドップラー周波数偏移による周波数のずれを計算するドップラー周波数計算部有し、前記搬送波発生部は、前記ドップラー周波数計算部が計算したドップラー周波数偏移による周波数のずれを搬送波の周波数で補償するものである請求項６に記載のものである。
【００２０】
請求項８の発明に係るショートメッセージ通信端末は、前記遅延処理部が、位置情報から前記衛星までの距離を導出し、遅延時間を計算する遅延時間計算部と、この遅延時間計算部が計算した遅延時間から、前記送信信号を補正する遅延補正部とからなる請求項６又は７に記載のものである。
【００２１】
請求項９の発明に係るショートメッセージ通信端末は、前記送信信号発生部が、前記送信タイミング発生部が生成したチップクロックを基準としたスロットタイミングで、前記変調部により変調された前記ＣＤＭＡ信号を前記衛星に送信することで、前記スロットタイミングを前記複数のショートメッセージ通信端末間で同期するものである請求項６，７，８のいずれかに記載のものである。
【００２２】
請求項１０の発明に係るショートメッセージ通信端末は、前記送信信号発生部が、前記情報取得部が取得した時間情報を基準とし、所定の時間精度よりも長い１チップ長から成るチップクロックを生成し、このチップクロックを基準としたスロットタイミングで、前記変調部により変調された前記ＣＤＭＡ信号を前記衛星に送信することで、前記スロットタイミングを前記複数のショートメッセージ通信端末間で同期するものである請求項６，７，８のいずれかに記載のものである。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように、請求項１〜５に係る発明によれば、直交符号によるＣＤＭＡにおいて、符号間の相互相関による干渉の小さい衛星通信アクセス方式が提供できるので、各端末装置から基地局へ送信するＣＤＭＡ信号の品質を向上させることができ、多数の通信端末が同時にアクセスしても符号間の相互相関による干渉を小さくできるので、リターンリンクの通信容量を増大させることができるショートメッセージ通信システムを得ることができる。
【００２４】
請求項６〜１０に係る発明によれば、直交符号によるＣＤＭＡにおいて、符号間の相互相関による干渉の小さい衛星通信アクセス方式が提供できるので、各端末装置から基地局へ送信するＣＤＭＡ信号の品質を向上させることができ、多数の通信端末が同時にアクセスしても符号間の相互相関による干渉を小さくできるので、リターンリンクの通信容量を増大させることができるショートメッセージ通信システムに好適なショートメッセージ通信端末を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明の実施の形態１に係る通信システムの概略を示す概略図（この発明の実施の形態１に係るチップクロック生成方法及び直交符号生成方法を示すフローチャート）である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る通信端末の機能ブロック図（この発明の実施の形態１に係る通信システムの概略を示す概略図）である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る基地局の機能ブロック図及び実施の形態１に係る通信システムの概略を示す概略図）である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る通信端末（通信システム）の処理を示すフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態１に係る通信端末の直交符号発生部の機能ブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る通信端末における位相差を考察した図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る通信端末における各部の波形を示す波形図である。
【図８】この発明の実施の形態１に係る通信端末間の直交符号開始タイミングが同期していることを示す波形図である。
【図９】この発明の実施の形態１に係る通信端末と準天頂衛星との距離を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態１に係る通信端末と非静止衛星との距離を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態１に係る通信端末における衛星軌道情報の処理を示すフローチャートである。
【図１２】この発明の実施の形態１に係る通信端末における遅延時間差τの計算処理を示すフローチャートである。
【図１３】この発明の実施の形態１に係る通信端末におけるドップラー周波数偏移の導出を示す概略図である。
【図１４】この発明の実施の形態１に係る通信端末における周波数減算器及び周波数逓倍器を示す機能ブロック図である。
【図１５】この発明の実施の形態１に係る通信端末におけるドップラー周波数偏移の補償処理を示すフローチャートである。
【図１６】この発明の実施の形態２に係る通信端末の機能ブロック図である。
【図１７】この発明の実施の形態２に係る通信システムの概略を示す概略図（この発明の実施の形態２に係るチップクロック生成方法を示すフローチャート）である。
【図１８】この発明の実施の形態２に係る通信端末間の直交符号開始タイミングが同期していることを示す波形図である。
【図１９】この発明の実施の形態２に係る通信端末のデータバースト送信のためのパラメータ表（テーブル）を示す図である。
【図２０】この発明の実施の形態２に係る通信端末における時間スロット開始タイミングの処理を示すフローチャートである。
【図２１】この発明の実施の形態２に係る通信端末（通信システム）の処理を示すフローチャートである。
【図２２】この発明の実施の形態２に係る通信端末間の時間スロット開始タイミングが同期していることを示す波形図である。
【図２３】この発明の実施の形態２に係る通信システムの基地局における時間スロット開始タイミングの処理（ＣＤＭＡ逆拡散部の処理）を示すフローチャートである。
【図２４】この発明の実施の形態３に係る通信端末の機能ブロック図（この発明の実施の形態１に係る通信システムの概略を示す概略図）である。
【図２５】この発明の実施の形態３に係る通信端末における周波数減算器及び周波数逓倍器を示す機能ブロック図である。
【図２６】この発明の実施の形態３に係る通信端末における移動速度計算部の処理を示すフローチャートである。
【図２７】この発明の実施の形態３に係る通信端末におけるドップラー周波数偏移の補償処理を示すフローチャートである。
【図２８】この発明の実施の形態４に係る通信システムの概略を示す概略図である。
【図２９】この発明の実施の形態４に係る通信端末の機能ブロック図である。
【図３０】この発明の実施の形態４に係る通信端末の機能ブロック図である。
【図３１】この発明の実施の形態４に係る通信端末の機能ブロック図である。
【図３２】この発明の実施の形態４に係る通信端末の機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について図１乃至図１５を用いて説明する。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。まず、この発明の実施の形態１に係る全体システム、通信端末、基地局を図１乃至図３により説明する。実施の形態１では、複数の通信端末が、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）拡散されたバースト状のデータをランダムに衛星に向けて送信する、いわゆるｐｕｒｅ（純）ＡＬＯＨＡ方式によるランダムアクセスを行う。
【００２７】
図１（ａ）は実施の形態１に係る通信システム（ショートメッセージ通信システム）の構成を示す構成図、図１（ｂ）は実施の形態１に係るチップクロック生成方法及び直交符号生成方法に用いるチップクロック発生部（送信タイミング発生部，情報取得部）及び直交符号発生部の機能ブロック図、図１（ｃ）はチップクロック生成（発生）のフローチャート、図１（ｄ）はチップクロック生成（発生）及び直交符号生成（発生）のフローチャート、図１（ｅ）はチップクロック生成（発生）のフローチャート（Ｓ００１省略）である。図２（ａ）は実施の形態１に係る通信端末の機能ブロック図、図２（ｂ）は実施の形態１に係る通信システムの概略図、図３は実施の形態１に係る基地局の機能ブロック図である。
【００２８】
図１（ａ）において、基地局２は、フォワードリンク通信回線８により、準天頂衛星に代表される非静止衛星３を介して、通信端末１−１乃至通信端末１−３に対して、データを送信する（前記３台の通信端末は例示的に示したものであり、通信端末の台数はこれに限らない。よって、本願では、通信端末１を通信端末１−ｎと称する場合がある。ｎは正の整数）。前記データには、各通信端末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が、各通信端末に共通の制御データを含んでもよい。通信端末１−１乃至通信端末１−３は、それぞれ個別に、リターンリンク通信回線９により、非静止衛星３を介して、基地局２に対して、通信データあるいは制御データを送信する。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ー６及び衛星追跡管制センター７と接続されている。サービスセンター６は、基地局２経由で、通信端末１−１乃至通信端末１−３とメッセージを送受信して、サービスを提供する。
【００２９】
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（短メッセージ，ショートメッセージ，ロケーション・ショートメッセージともいえる、以下、ショートメッセージと称する）を衛星（準天頂衛星）経由で送信することが想定される旨の記載が、非特許文献２の「あらまし」に開示されている。したがって、ショートメッセージを用いた前記サービスの一例としては、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、リターンリンク信号（送信信号）として、衛星回線によりサービスセンターへ伝送するとともに、サービスセンターにおいては、受信したショートメッセージに対し、同じく衛星回線により、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。なお、本願に係る発明では、準天頂衛星がＧＰＳ衛星の機能を有しているものでもよい。
【００３０】
本願に係る発明は、これらのサービスに関連するものである。本願の実施の形態に係る発明は、通信システム（ショートメッセージ通信システム），通信端末（ショートメッセージ通信端末），通信方法（ショートメッセージ通信方法），チップクロック生成方法，直交符号生成方法から構成されている。
【００３１】
衛星追跡管制センター７は、基地局２に対し、非静止衛星３の衛星軌道情報等を送信する。通信端末１−１乃至通信端末１−３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）。
【００３２】
図１（ａ）のような非静止衛星通信システム（実施の形態１に係る通信システム）の一例として、準天頂衛星システムがある。この準天頂衛星システムの一例として、３機の衛星が所定の軌道を通って１日で地球を１周し、３機の衛星の少なくとも１機が日本の上空（天頂）付近に存在する地域限定型の衛星システムがある。また、衛星の切り替えを８時間ごとに行えば、常に６０度以上の仰角が確保され、ユーザは、常に、ビル等による通信回線の遮断が少ない良好な移動体通信サービスの提供を受けられる。
【００３３】
次に、図２を用いて、複数の通信端末１と通信する基地局２とを具備した通信システムに使用する通信端末１の構成を説明する。通信端末１は、直交符号を生成する直交符号発生部２２、外部から時間情報を取得する情報取得部３１０が取得した時間情報を基準としたチップクロックを生成し、このチップクロックを直交符号発生部２２による直交符号の生成タイミングの基準とする送信タイミング発生部２３、直交符号発生部２２が生成した直交符号により基地局２へ送信する送信信号を拡散してＣＤＭＡ信号を生成するＣＤＭＡ拡散部２１を有している。よって、複数の通信端末１は、時間情報から、直交符号発生部２２による直交符号の生成タイミングを複数の通信端末１−ｎ間で同期することができる。
【００３４】
詳しくは、通信端末１において、基地局２からのフォワードリンク通信回線８の信号は、通信端末１の衛星通信用アンテナ１１で受信され（図２（ｂ））、図２（ａ）に示すように、信端末１の衛星通信用アンテナ１１が受信し、デュプレクサ１２により送信信号から分離された後、無線受信部１３で低雑音増幅等されたのち、ＱＰＳＫ復調部１４において、ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）変調波が復調される。ＱＰＳＫ復調された後の受信データは、誤り訂正復号部１５で誤り訂正復号が行われて、元の情報データとなる。ここで、フォワードリンク回線の情報データは、ＴＤＭ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ、時分割多重）により送信され、各通信端末１宛の通信データあるいは制御データが時分割多重されている。ＴＤＭ分離部１６は自端末宛の受信データを分離して、受信データ出力端子３４に出力するとともに、制御データの一部である衛星の軌道情報を分離して、軌道情報受信部１７（第１情報取得部１７（情報取得部１７））に出力する。
【００３５】
一方、ＧＰＳ衛星４からのＧＰＳ信号１０は、ＧＰＳ用アンテナ３０経由ＧＰＳ受信機３１で受信され、ＧＰＳ信号処理部３２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。第２情報取得部３１０（情報取得部３１０）は、ＧＰＳ用アンテナ３０，ＧＰＳ受信機３１，ＧＰＳ信号処理部３２から構成される。
【００３６】
次に、通信端末１の送信側について説明する。データ入力端子１８（送信データ（ショートメッセージ）入力端子）に入力した送信データは、データ生成部１９において、送信データに同期ビット、制御ビットなどが付加されて所定のバーストフォーマットに変換された後、誤り訂正符号化部２０において誤り訂正符号化され、さらにＣＤＭＡ拡散部２１において、直交符号発生部２２において発生させられた直交符号系列とモジュロ２加算されて、ＣＤＭＡのために拡散される。送信信号発生部１８０は、データ入力端子１８，データ生成部，誤り訂正符号化部２０，ＣＤＭＡ拡散部２１から構成される。
【００３７】
送信タイミング発生部２３は、ＧＰＳ信号処理部３２からのＧＰＳ時刻信号に同期した各部へのクロック信号及びタイミング信号を発生する。詳しくは、図１（ｂ）に示すチップクロック発生部（送信タイミング発生部２３，情報取得部３１０）及び直交符号発生部と、図１（ｃ）（ｄ）（ｅ）に示す実施の形態１に係るチップクロック生成方法（及び直交符号生成方法）とを用いて説明する。
【００３８】
図１（ｃ）のＳ００２（Ｓはステップを表す）は、所定の時間精度よりも長い１チップ長から成るチップクロックを生成するものである（クロック発生ステップ）。このＳ００２の前に所定の時間精度を有する時間情報を取得するものであるＳ００１（取得ステップ）を行ってもよい。そして、Ｓ００３（決定ステップ）にて、時間情報（Ｓ００１でＧＰＳ衛星４から取得したものでもよい）から、Ｓ００２（クロック発生ステップ）のチップクロック開始のタイミングを決定する。なお、Ｓ００１は、ＧＰＳ衛星４から時間情報を取得するものでもよい。所定の時間精度よりも長い１チップ長から成るチップクロックに関しての詳細説明は後述する。
【００３９】
このチップクロック生成方法にて生成されたチップクロック開始のタイミングを基準にして直交符号を生成するものが、図１（ｄ）に示すＳ００４（直交符号発生ステップ）である。換言すると、図１（ｃ）はチップクロック開始のタイミングの決定までを示しており、図１（ｄ）はチップクロック開始のタイミングに基づく、直交符号の生成までを示している。また、チップクロック生成方法は、所定の時間精度を有する時間情報を事前に取得することができるのであれば、図１（ｅ）に示すようにＳ００１を省略してもよい。
【００４０】
ＣＤＭＡ拡散部２１出力のＣＤＭＡ拡散されたデータは、遅延補正部２４において、通信端末１間の衛星までの距離差による遅延時間差を補正したあと、ＢＰＳＫ変調部２５（変調部２５）にて搬送波発生部２６の出力を搬送波としてＢＰＳＫ変調され、無線送信部２７にて、電力増幅等され、デュプレクサ１２を経由して衛星通信用アンテナ１１から、リターンリンク通信回線９の送信バースト信号として、非静止衛星３に向けて送信される（図２（ｂ））。
【００４１】
遅延時間計算部２９は、通信端末１間の衛星３までの距離差による遅延時間差を、ＧＰＳ信号処理部３２出力のＧＰＳ位置データを用いて計算する。遅延処理部２４０は遅延補正部２４及び遅延時間計算部２９から構成される。ドップラー周波数計算部２８は、軌道情報受信部１７からの衛星軌道情報、ＧＰＳ信号処理部３２からのＧＰＳ位置データを用いて、非静止衛星３が通信端末１に対して移動することにより発生する、ＲＦ搬送波周波数相当のドップラー周波数偏移を計算する。
【００４２】
換言すると、ドップラー周波数計算部２８は、衛星３と通信端末１との相対距離の変化からＣＤＭＡ信号のドップラー周波数偏移による周波数のずれを計算するものであるといえる。なお、通信端末１が移動する場合に関する説明は、実施の形態３で行う。つまり、実施の形態１に係る通信システム，通信端末，通信方法では、ドップラー周波数計算部２８は、衛星３の移動速度から、ドップラー周波数偏移を計算するものであるといえる。一方、実施の形態３に係る通信システム，通信端末，通信方法では、ドップラー周波数計算部２８は、通信端末１の移動速度から、ドップラー周波数偏移を計算するもの、若しくは、ドップラー周波数計算部２８は、通信端末１の移動速度及び衛星３の移動速度から、ドップラー周波数偏移を計算するものであるといえる。
【００４３】
ドップラー周波数処理部２５０はＢＰＳＫ変調部２５，搬送波発生部２６，ドップラー周波数計算部２８から構成される。搬送波発生部２６からの搬送波のＯＮ／ＯＦＦは、送信タイミング発生部２３が生成するチップクロックに応じて、ＣＤＭＡ拡散部２１から送出されるＣＤＭＡ信号に合わせている。搬送波のＯＮ／ＯＦＦ自体は、ＢＰＳＫ変調部２５又は搬送波発生部２６のいずれかで行なうか、ＢＰＳＫ変調部２５と搬送波発生部２６との間にスイッチを設けるなどが考えられる。
【００４４】
次に、図３を用いて、基地局２の構成について説明する。図３において、サービスセンター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各通信端末１に送信するデータは、基地局２の地上インターフェース部４１において受信される。一方、衛星追跡管制センター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（主として衛星の軌道情報）は、同じく、基地局２の地上インターフェース部４１において受信される。
【００４５】
基地局２のデータ生成部４２は、地上インターフェース部４１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別に送信データを生成し、ＴＤＭ多重化部４３において、制御情報送信部から送信される制御データ（衛星軌道情報等）とともに、ＴＤＭ多重化される。ＴＤＭ多重化されたデータは、誤り訂正符号化部４５で誤り訂正符号化された後、ＱＰＳＫ変調部４６でＱＰＳＫ変調され、無線送信部４７において、ＲＦ周波数に周波数変換後、大電力増幅されて、デュプレクサ４８経由で衛星通信用アンテナ４９から、非静止衛星３に向けて、フォワードリンク通信回線信号として送信される。
【００４６】
次に、基地局２の受信側について説明する。複数の通信端末１が送信した信号は、非静止衛星３経由（中継）で、衛星通信用アンテナ４９で受信され、デュプレクサ４８を経由して、無線受信部５０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５１は、受信ＣＤＭＡ信号からチップクロック及び直交符号開始タイミングを捕捉して、ＣＤＭＡ逆拡散を行う。
【００４７】
基地局２のＣＤＭＡ逆拡散部５１において逆拡散された信号は、ＢＰＳＫ復調部５２においてＢＰＳＫ復調された後、誤り訂正復号部５３にて誤り訂正復号され、データ処理部５４において、サービスセンター６に出力するデータを形成して、地上インターフェース部４１に送信する。地上インターフェース部４１は、地上ネットワーク５経由でサービスセンター６にデータを送信する。
【００４８】
実施の形態１に係る通信方法（なお、実施の形態１の衛星通信アクセス方式は、複数の通信端末と、基地局との間の通信方法に関連するものである）について説明する。実施の形態１に係る通信方法は、複数の通信端末１は、時間情報から、直交符号発生部２４による直交符号の生成タイミングを複数の通信端末１−ｎ間で同期するものである。
【００４９】
構成は、通信端末１の情報取得部３１０がＧＰＳ衛星４から所定の時間精度を有する時間情報を取得する取得ステップ，通信端末１の送信タイミング発生部２３が所定の時間精度よりも長い１チップ長から成るチップクロックを生成するクロック発生ステップ，通信端末１の送信タイミング発生部２３が取得ステップで取得した時間情報からクロック発生ステップのチップクロック開始のタイミングを決定する決定ステップから成るＳ１０４と、通信端末１の直交符号発生部２２が、決定ステップで決定されたクロック発生ステップのチップクロック開始のタイミングを基準にして直交符号を生成する直交符号発生ステップ（図４のＳ１０５）と、通信端末１のＣＤＭＡ拡散部２１が直交符号発生ステップで生成された直交符号により基地局２へ送信する送信信号を拡散してＣＤＭＡ信号を生成するＣＤＭＡ信号発生ステップ（図４のＳ１０８）とを備えたものである。
【００５０】
詳細を図４により説明する。図４は本実施の形態１の衛星通信アクセス方式に係る通信端末の動作を示すフローチャートである。図４において、通信端末が電源ＯＮされるとＳ１０１でＧＰＳ衛星４からのＧＰＳ信号１０を受信し、次にＳ１０２において、データを送信するかどうかを判断する。例えば、ユーザが、通信端末１（携帯端末）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。もし、Ｓ１０２においてデータを送信すると判断すると、Ｓ１０３にて通信端末１の受信系を立ち上げて、基地局２からのフォワードリンク信号を受信する。なお、フォワードリンク信号は、データ送信の有無に係らず、常に受信していてもよく、その場合は、Ｓ１０３は、Ｓ１０２の前のステップとなる。
【００５１】
次に、Ｓ１０４において、送信タイミング発生部２３はＧＰＳ信号処理部３２で生成したＧＰＳ時刻信号に同期した送信タイミング信号を生成する。ここで、送信タイミング信号とは、直交符号発生のためのチップクロック、直交符号開始タイミング、誤り訂正符号化クロック、データクロックなどである。Ｓ１０５において、直交符号発生部２２は、複数の直交符号の中から１つの直交符号をランダムに選択して、前記ＧＰＳ時刻信号に同期したチップクロックと直交符号開始タイミングにより、前期選択した直交符号を発生させる。この結果、複数の通信端末が衛星に向けて送信するＣＤＭＡ信号の直交符号のチップクロック及び直交符号開始タイミングを、複数の通信端末間で同期させることができ、各通信端末から衛星までの距離が同じであれば、衛星のトランスポンダ上で各端末が送信したＣＤＭＡ信号の直交符号のチップクロックと直交符号開始タイミングが同期することになる。
【００５２】
しかしながら、一般的に、衛星通信を行う通信端末は、広域（例えば日本全域）に広がっているので、各通信端末が存在する地理的位置によって衛星までの距離が異なり、したがって、各通信端末のＣＤＭＡ信号送信時点と衛星トランスポンダ到着時点との間の遅延時間も各通信端末の位置によって異なる。このため、Ｓ１０６では、遅延時間計算部２９において、ＧＰＳ信号処理部３２で測定した位置データを用いて、自端末の位置から衛星までの距離と、予めメモリ等に記憶されている基準地上位置から衛星までの距離との差を求め、その距離差に相当する遅延時間差分を計算し、遅延補正部２４において、その遅延時間差分を補償する。なお、ここでＧＰＳの位置データとは、具体的には緯度データ、経度データ、及び高度データを指す。
【００５３】
次に、各通信端末が送信するＣＤＭＡ信号の搬送波周波数に差がある場合は、後述するように直交符号の直交性が崩れるので、Ｓ１０７において、ドップラー周波数計算部２８が衛星の移動によるドップラー周波数偏差を、通信端末１の位置に応じて計算し、搬送波発生部２６において補償するようにしている。Ｓ１０８において、前記ＧＰＳ時刻信号に同期したチップクロックと直交符号開始タイミングにより直交符号発生部２２において発生させた直交符号により送信データを拡散して、ＣＤＭＡ信号として、衛星に向けて送信する。
【００５４】
図５は図２の直交符号発生部２２の詳細を示したものである。符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）を行う場合には、発生できる符号系列数が多いこと、発生した符号系列間の相互相関値が小さいことを満たすような系列が望まれる。そのような条件を満たすものの一例として、直交ゴールド符号がある。図５は、例えば、非特許文献１に記述されている直交ゴールド符号の発生回路について説明している。しかしながら、直交符号は、直交ゴールド符号に限らず、携帯電話システムでよく用いられているウォルシュ符号（Ｗａｌｓｈ  Ｃｏｄｅ）をＰＮコードで拡散したものでもよい。
【００５５】
図５において、Ｍ系列発生器６１の発生するＭ系列（周期：Ｎ−１）とＭ系列発生器６２の発生するＭ系列（周期；Ｎ−１）はプリファードペアであり、モデュロ２加算器６３の出力のゴールド符号系列（周期；Ｎ−１）を発生する。ここで、Ｎはチップ数であり、図５の０挿入器６４は、周期Ｎ−１ごとに発生されたゴールド符号系列の最後に０を加えるもので、その結果、０挿入器６４の出力は、周期Ｎの直交ゴールド符号系列となる。また、与えられたプリファードペアから発生できる直交ゴールド符号系列の数は、その系列長と同数であるので、数Ｎの直交ゴールド符号系列が生成できる。
【００５６】
このように発生された系列は、互いにシフト０で、すなわち位相差０において互いに直交しており、相互相関値を０に抑えることができる。したがって、衛星通信において直交符号を用いた符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）を行う場合、各通信端末１が送信した直交符号により拡散されたＣＤＭＡ信号を、衛星トランスポンダ上で直交させるためには、各通信端末１から送信された直交符号間の位相差が、衛星トランスポンダ上で１チップ以内のできるだけ小さい位相差となるように、各端末の送信タイミングを制御して同期させる必要がある。
【００５７】
そのために、特許文献２に示される方法のように、基地局から各端末の送信タイミングを制御する方法が考えられるが、アクセスする端末の数が多くなると、基地局と各端末間でやり取りされる制御ビットの数が膨大となり、基地局の処理量が大きくなったり、周波数利用効率が悪化したり、制御に遅延が発生したり、輻輳が発生したりする。そこで、実施の形態１に係る発明では、各通信端末１の送信タイミングを同期させるために、図１（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）を用いて説明した実施の形態１に係るチップクロック生成方法（及び直交符号生成方法）を用いる。実施の形態１に係る通信端末（通信システム）では、ＧＰＳ信号処理部３２から出力されるＧＰＳ時刻信号を用いる場合を想定したもので説明を行う。
【００５８】
次に、直交符号間の１チップ以内の位相差をどの程度まで抑えればよいか検討する。図６に示すように、今、所望信号と干渉信号の２つの直交符号によるＣＤＭＡ信号がアクセスしているとし、両信号の直交符号の１チップの長さをＴｃ、両信号の直交符号間の１チップ以内の位相差を△Ｔｃとする。ただし、△Ｔｃは下記の数１の数式の範囲である。
【００５９】
【数１】
2014042115.tif 000003
【００６０】
直交符号の周期をＮチップとすると、所望信号の直交符号１周期分の自己相関値を所望信号の信号成分（Ｓｉｇｎａｌ）と考えると、下記の数２の数式となる。
【００６１】
【数２】
2014042115.tif 000004
【００６２】
次に、所望信号直交符号と干渉信号直交符号の相互相関値を考える。図６に示すように、これら２つの直交符号系列の相互相関は、２つの部分に分かれる。すなわち、図６の斜線部以外の部分のように、両者が重なっている部分の相互相関値は、位相の揃った直交符号列の相関値と同じなので無相関、すなわち相互相関値が０になる。
【００６３】
一方、斜線部は１チップ以内の位相差の部分であり、この部分は隣の符号チップとの相関になるので、相互相関値はランダムになり、所望信号成分に対する雑音成分と考えることができる。その雑音成分の量（Ｎｏｉｓｅ）は、下記の数３の数式と表される。
【００６４】
【数３】
2014042115.tif 000005
【００６５】
したがって、所望信号の信号対雑音比は数４の数式と表される。
【００６６】
【数４】
2014042115.tif 000006
【００６７】
数４において、２０＊ｌｏｇＮ／√Ｎは、一般的な直交符号を用いないＣＤＭＡにおける拡散符号間の相互相関干渉によるＳ／Ｎ比と考えることができる。
【００６８】
また、２０＊ｌｏｇＴｃ／√（Ｔｃ／△Ｔｃ）は、ＣＤＭＡに直交符号を用い、かつ、本発明のＣＤＭＡ信号の直交符号を１チップ以内の位相差で、衛星上で同期させる技術を用いたときの前記Ｓ／Ｎ比の改善度、性能指数（ｆｉｇｕｒｅ  ｏｆ  ｍｅｒｉｔ）と考えることができる。例えば、△Ｔｃ／Ｔｃ＝１／１０チップのとき、前記改善度は１０ｄＢとなる。
【００６９】
数４の数式において、周期Ｎ＝１０２４とし、△Ｔｃ／Ｔｃ＝１／１０チップとすると、数４より、数５の数式となって、所望信号の信号対雑音比は４０ｄＢとなる。
【００７０】
【数５】
2014042115.tif 000007
【００７１】
△Ｔｃ／Ｔｃ＝１／１０チップの場合、同時にアクセスする端末の数を仮に１５０とし、所望信号が他のすべての信号から、同じ相互相関による干渉量を受けるとすると、上記信号対雑音比は、１０×ｌｏｇ（１４９）≒２２ｄＢ劣化するので、所望信号の信号対雑音比は、約１８ｄＢとなるが、この値は通常衛星通信で要求される信号対雑音比（数ｄＢ）よりも十分高い。
【００７２】
また、例えば、△Ｔｃ／Ｔｃ＝１／１００チップとすると、上記と同様にして、所望信号の信号対雑音比は、５０ｄＢとなる。△Ｔｃ／Ｔｃ＝１／１００チップの場合は、周期１０２４の場合の直交符号系列の数１０２４に等しい同時アクセス端末数があった場合でも、上記信号対雑音比は約３０ｄＢの劣化となり、所望信号の信号対雑音比は、約２０ｄＢ取れることになる。ただし、上記は１つの所望信号に対し、他のすべての干渉信号が１／１０チップあるいは１／１００チップずれていて、所望信号が他の総ての干渉信号から干渉を受けた場合に相当する最悪ケースであり、実際は、もっと良好な信号対雑音比が得られると考えられる。よって、前述のとおり、所定の時間精度（時刻精度）よりも長い１チップ長から成るチップクロックであればよいということになる。
【００７３】
次に、具体的なシステムパラメータを仮定して検討する。一般的に、衛星通信におけるリターンリンクの情報レートは、端末の送信電力で制限されるが、例えば、端末として携帯電話程度の大きさを考えても、情報レート５０ｂｐｓ程度のメッセージ通信は可能であると考えられる。符号化率１/２の誤り訂正符号を考え、符号系列長１０２４チップの直交符号で拡散する場合、直交符号のチップレートは、５０×２×１０２４＝１０２．４ｋｃｐｓとなり、１チップの長さは約１０μｓｅｃとなる。ＧＰＳ時刻信号の時刻精度は、０．１μｓｅｃ乃至1μｓｅｃは取れるので、各端末送信信号の△Ｔｃ／Ｔｃを１／１００チップ乃至１／１０チップ以内で同期させることが可能となる。
【００７４】
上記から、実施の形態１に係る通信システム（通信端末、通信方法）では、特に、低速のチップレートの直交符号によるＣＤＭＡに有効である。すなわち、１チップの持続時間が、ＧＰＳの時刻精度より十分長いようなチップレートを持つ直交符号によるＣＤＭＡに有効である。これは、換言すると、所定の時間精度（時刻精度）よりも長い１チップ長といえる。
【００７５】
このような低速のチップレートの直交符号によるＣＤＭＡを適用できるアプリケーション例として、例えば、前述したような準天頂衛星によるショートメッセージによる救難メッセージサービスが考えられる。その理由は、救難メッセージに必要な最低限の情報は、遭難者（通信端末１保持者）のＩＤと位置情報であるので、情報ビット数が少なく、したがってメッセージの情報レートを低速とすることができるため、直交符号のチップレートも低速にできるからである。
【００７６】
また、大規模災害時は多数の遭難者から、ほぼ同時に救難メッセージが送信されるので、できるだけ多くの回線容量を確保するためには、ＣＤＭＡによる符号間の相互相関干渉をできるだけ少なくする必要があり、そのために、本発明による各通信端末１の直交符号を１チップ以内で同期させる技術が有効である。具体的には、実施の形態１に係る通信端末（通信システム）では、第２情報取得部３１０が、所定の時間精度を有する時間情報を取得し、送信タイミング発生部２３が、所定の時間精度よりも長い１チップ長から成るチップクロックを生成することになる。
【００７７】
図７は、図２の通信端末１のブロック図における送信回路の各部の波形例を示し、これらの波形がＧＰＳ時刻信号（秒信号、１ＰＰＳ）に同期している様子を示す。図７において、ＧＰＳ時刻信号はＧＰＳ信号処理部３２の出力波形、直交符号とチップクロックは、直交符号発生部２２の出力波形、誤り訂正符号化後データは誤り訂正符号化部２０の出力波形、拡散後データはＣＤＭＡ拡散部２１の出力波形をそれぞれ示す。また、図７において、直交符号Ｃ１（ｔ）の１周期（Ｎチップ）と誤り訂正符号化後のデータＤ１（ｔ）は同期して、モデュロ２加算されて、ＣＤＭＡ拡散後データとなる。
【００７８】
図８は、通信端末１−１及び通信端末１−２の図２における直交符号発生部２２の出力を示しており、通信端末１−１及び通信端末１−２がそれぞれ送信する直交符号Ａ及び直交符号Ｂの直交符号開始タイミングが、チップクロックレベルで、ＧＰＳ時刻信号に同期している様子を示す。ただし、図８ではＧＰＳ時刻信号の時刻精度による直交符号間の位相差はないものと仮定している。両通信端末１におけるＣＤＭＡ拡散部２１以降の送信回路の遅延時間が等しくなるように回路が構成されており、両通信端末１の位置が近接していて両通信端末１から衛星トランスポンダまでの距離に差がない場合は、衛星トランスポンダ上で図７に示す直交符号Ａと直交符号Ｂの間のタイミング関係が保持され、直交符号ＡとＢの間の相互相関値は０となる。
【００７９】
次に、図４におけるＳ１０６の処理について、その詳細を以下に説明する。図９に、端末の地上位置と準天頂衛星までの距離との関係を示す。図９において、計算の簡略化のため、準天頂衛星Ｓ（衛星３）は、基準地上位置Ａ点の真上ａｋｍにあると仮定する。また、端末位置Ｂ点は、前記Ａ点からｄｋｍ離れているとし、準天頂衛星Ｓとの間の距離をｂｋｍとし、地球の半径をｒｋｍとし、地球中心Ｏから見たＡ点とＢ点のなす角度をθｒａｄとすると、余弦定理より次の数６の数式が成り立つ。
【００８０】
【数６】
2014042115.tif 000008
【００８１】
ここで、地球半径ｒはＡ点とＢ点間の距離よりも十分大きいので、下記の数７の数式が成り立つ。よって、数６の数式は数８の数式となる。
【００８２】
【数７】
2014042115.tif 000009
【００８３】
【数８】
2014042115.tif 000010
【００８４】
したがって、ａ＝３９，０００ｋｍ、ｒ＝６４００ｋｍとすると、例えば、ｄ＝３０ｋｍの場合は、光速ｃ＝３００、０００ｋｍ／秒とすると、遅延時間差τは、τ＝（ｂ−ａ）／ｃ＝０．２７μｓｅｃ、また、ｄ＝２００ｋｍの場合は、τ＝（ｂ−ａ）／ｃ＝１２．１μｓｅｃ、となる。
【００８５】
前述のシステムパラメータを用いると、直交符号のチップレートは約１００ｋｃｐｓであるので、１チップ持続時間は約１０μｓｅｃである。図９のＡ点に位置する端末とＢ点に位置する端末により、直交符号によるＣＤＭＡ信号を同時に衛星に向けて送信するとする。両端末間の衛星までの遅延時間差は、ｄ＝３０ｋｍの場合、上記の結果から、２．７／１００チップとなって非常に小さく無視できるが、ｄ＝２００ｋｍの場合は、１．２１チップとなって、１チップよりも衛星までの遅延時間差が大きくなり、衛星トランスポンダ上で直交符号間の直交性が確保できない。したがって、端末は、自端末の位置に応じて、衛星までの遅延時間差を補償する必要がある。その処理内容について、実施の形態１に係る通信端末(通信端末)１を用いて、以下に説明する。
【００８６】
図１０に示すように、非静止衛星Ｓは、地表面に対し衛星軌道上を時々刻々移動しているとし、その最新の軌道は、基地局からダウンロードされる最新の衛星軌道情報により、予測可能であるとする。ここで、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。
【００８７】
まず、通信端末１の軌道情報受信部１７（第１情報取得部１７）は、図１１に示すように、基地局２から最新の衛星軌道情報を受信し（Ｓ２０１）、次に図示しないメモリ内の衛星軌道情報を常に更新している（Ｓ２０２）。通信端末１の遅延時間計算部２９は、図１２に示すように、Ｓ３０１で、前記メモリ内の衛星軌道情報を読み出す。ここで、衛星の軌道情報は、基地局からフォワードリンク回線を通じて、各端末にダウンロードされる最新の軌道情報を用いるとしているが、予めメモリ内に記憶された、デフォールトの軌道情報を用いてもよい。
【００８８】
計算の単純化のために、準天頂衛星が常に天頂付近にあることを利用して、上記衛星の軌道情報の代わりに、図９に示すように、近似的に衛星の位置が基準地上位置の天頂方向上空に固定高度で存在すると計算してもよい。この場合、基準地上位置と自端末位置から衛星までの遅延時間差は、前述の数８の数式を用いて計算することができる。さらに、非静止衛星３が準天頂衛星であり、かつ前記準天頂衛星がＧＰＳ衛星機能を具備している場合は、準天頂衛星が送信するＧＰＳ信号から前記衛星軌道情報を取得してもよい。この場合、第１情報取得部１７（軌道情報受信部１７）が第２情報取得部３１０の機能を有しているといえる。詳しくは、第２情報取得部３１０を構成するＧＰＳ用アンテナ３０，ＧＰＳ受信機３１は、それぞれ、衛星通信用アンテナ１１，無線受信部１３に相当しているので、軌道情報受信部１７がＧＰＳ信号処理部３２の機能を有しているといえる。
【００８９】
次に、遅延時間計算部２９は、Ｓ３０２において、ＧＰＳ信号処理部３２より自端末（通信端末１）のＧＰＳ位置データ（緯度、経度、高度）を入力する。Ｓ３０３では、上記衛星軌道情報と上記ＧＰＳ位置データより、自端末（通信端末１）から衛星３までの距離ｂを算出する。次に、遅延時間計算部２９は、Ｓ３０４において、メモリに記憶されている基準地上位置データを読み出す。さらに、Ｓ３０５において、上記衛星軌道情報と上記基準地上位置データとより、基準地上位置から衛星３までの距離ａを算出する。
【００９０】
さらに、Ｓ３０６において、遅延時間計算部２９は、距離差ｂ−ａを計算し、光速ｃで割り算することによって、遅延時間差τを算出し、Ｓ３０７において、前記遅延時間差τを遅延補正部２４に設定する。なお、ここで、自端末（通信端末１）の位置と衛星３までの距離ｂが、基準位置と衛星３までの距離ａより短い場合は、τの符号は負（すなわち、信号を絶対値τ分ＧＰＳ時刻信号より遅らせる）となる。
【００９１】
逆に、自端末（通信端末１）の位置と衛星３までの距離が、基準地上位置と衛星３までの距離より長い場合は、τの符号は正（すなわち、信号を絶対値τ分ＧＰＳ時刻信号より進ませる）となる。ただし、衛星３の軌道情報、基準地上位置と衛星３までの距離ａ、自端末（通信端末１）から衛星までの距離ｂは、すべて時間の関数であるので、遅延時間差τも時間の関数となり、当該通信端末がＣＤＭＡ信号を衛星に送信する時間におけるτを予測して遅延補正部２４に設定する必要がある。
【００９２】
なお、上記では、遅延時間差τが正の場合（すなわち、信号を絶対値τ分ＧＰＳ時刻信号より進ませる場合）も考慮したが、この場合、制御が複雑になる。したがって、基準地上位置を常に距離差ｂ−ａが０または負になるような地上位置とし、τの符号を常に負（すなわち、信号を絶対値τ分常にＧＰＳ時刻信号より遅らせる）とすると、遅延時間を設定するための制御が単純化される効果がある。
【００９３】
また、上記では、基準地上位置と衛星３までの距離aと自端末（通信端末１）から衛星３までの距離ｂを算出して、距離差ｂ−ａを算出したが、上記基準地上位置と衛星３までの距離aはデフォールトの固定値であってもよい。これにより、計算の簡略化が図れる。
【００９４】
さらに、上記では、衛星３の軌道情報と自端末（通信端末１）のＧＰＳ位置データを用いて、自端末（通信端末１）と衛星３までの距離ｂを算出したが、衛星３である非静止衛星が準天頂衛星であり、かつ前記準天頂衛星がＧＰＳ衛星機能を具備している場合は、準天頂衛星が送信するＧＰＳ信号から自端末のＧＰＳ位置データを算出する際に自端末と衛星までの距離を算出するので、この値を上記自端末と衛星までの距離ｂとして用いてもよい。これにより、計算の簡略化が図れる。
【００９５】
以上のように、各通信端末１が、自端末が送信するＣＤＭＡ信号のＧＰＳ時刻信号に対する遅延時間を調整することによって、衛星トランスポンダ上で、各通信端末が送信するＣＤＭＡ信号の直交符号間の同期を、１チップ以内の位相差で取ることができるので、通信端末１は、複数の通信端末１−ｎ間で、衛星３へ送信する送信信号の送信タイミングを同期した送信タイミングを生成する送信タイミング発生部２３と、送信信号を生成する送信信号発生部１８０と、送信信号発生部１８０が生成した送信信号を送信タイミングで衛星３へ送信するときに、通信端末１と衛星３との距離により生じる遅延を補正する遅延処理部２４０とを備えているといえ、複数の通信端末１−ｎは、個々の衛星３との距離による送信信号の遅延をそれぞれ補正するものであるといえる。
【００９６】
次に図４のＳ１０７の処理について、その詳細を以下に説明する。各通信端末１の送信するＣＤＭＡ信号の搬送波周波数に偏差がある場合、直交符号間の相互相関に悪影響を与えることを、最初に説明する。今、通信端末１−１が送信する直交符号Ｃ１（ｔ）でＢＰＳＫ変調された変調波を下記の数９の数式とおく。
【００９７】
【数９】
2014042115.tif 000011
【００９８】
同様に、別の通信端末１−２が送信する直交符号Ｃ２（ｔ）がＢＰＳＫ変調された変調波を下記の数１０の数式とおく。
【００９９】
【数１０】
2014042115.tif 000012
【０１００】
ここで、Ａ，Ｂは搬送波の振幅、ｆ１，ｆ２は搬送波の周波数であり、θ１，θ２は搬送波の位相である。ただし、簡略化のため、データ変調はないものとした。衛星トランスポンダ上で、上記２つの信号は足しあわされて、次の数１１の数式となる。
【０１０１】
【数１１】
2014042115.tif 000013
【０１０２】
基地局受信側のＣＤＭＡ逆拡散／復調において、通信端末１−１からの信号を復調する場合、下記の数１２の数式を上記の数１１の数式に掛けて相関をとる。
【０１０３】
【数１２】
2014042115.tif 000014
【０１０４】
相関をとった結果は次の数１３の数式で表される。
【０１０５】
【数１３】
2014042115.tif 000015
【０１０６】
ここで、Ｔは相関をとる時間であり、直交符号の周期の整数倍である。また、説明の簡略化のためＡ＝Ｂ＝１とし、高調波成分はフィルタリングされるので無視した。数１３の数式の第１項は所望信号であり、第２項が符号間干渉成分となる。数１３の数式の第２項はｆ１＝ｆ２のとき、すなわち、両搬送波の周波数偏差がなければ、Ｃ１（ｔ）とＣ２（ｔ）とは直交符号であるので、０となる。しかしながら、ｆ１≠ｆ２であれば、数１３の数式の第２項は０とならずに、相互相関による干渉成分が残ることになる。そのため、各通信端末１の送信するＣＤＭＡ信号の搬送波周波数偏差を小さくして、直交符号間の相互相関を小さくすることが必要である。
【０１０７】
一般的に、衛星通信では、端末は、衛星トランスポンダのローカル周波数偏差を基地局側で補償したフォワード信号を基地局から受信して、そのフォワード信号の受信搬送波周波数を基準として、自端末のリターンリンク信号の搬送波周波数を発生させることによって、端末が送信するリターンリンク信号の搬送波周波数偏差を小さくするようにしている。
【０１０８】
また、非静止衛星の場合は、非静止衛星が基地局に対して相対移動することによって、フォワードリンク信号の搬送波にドップラー周波数偏移を生じ、この周波数偏移は各端末で共通なので、非静止衛星の基地局に対する相対移動によるフォワードリンク信号搬送波のドップラー周波数偏移についても、基地局側で補償することができる。これらの基地局側でのフォワードリンク信号の搬送波周波数補償については、基地局側で、パイロット信号を衛星折り返しすることにより達成でき、その方法の詳細は、特許文献３に記載されている。
【０１０９】
しかしながら、非静止衛星が端末に対して相対移動することによるフォワードリンク信号のドップラー周波数偏移及び、非静止衛星が端末に対して相対移動することによるリターンリンク信号のドップラー周波数偏移は、各端末の地理的位置が異なると、そのドップラー周波数偏移の大きさが異なるため、基地局側では補償することができない。
【０１１０】
そこで、本実施の形態１では、各通信端末１の送信するＣＤＭＡ信号の搬送波周波数偏差を小さくして、直交符号間の相互相関を小さくするために、各通信端末１側で、その通信端末１の地理的位置に基づいて、非静止衛星の移動による非静止衛星と端末間の搬送波ドップラー周波数偏移を補償して、各通信端末１間で搬送波周波数偏差が小さいリターンリンク信号を送信する方法を用いている。なお、本実施の形態１では、各通信端末１は移動していないか、移動していてもゆっくりと移動していて、通信端末１の移動による非静止衛星に対する搬送波のドップラー周波数偏移は無視できるものとしている。
【０１１１】
図１３に、通信端末１の搬送波周波数のドップラー周波数偏移を示す。今、通信端末１−ｎが、地理的位置Ｐｎに存在するとする。ここでは、通信端末１−ｎは地表面で静止しており、端末の移動速度ＶＴｎ＝０であるとする。
【０１１２】
今、通信端末１−ｎの受信フォワードリンク信号の搬送波周波数をＦｒｎとし、光速をＣとする。また、通信端末１−ｎが受信するフォワードリンク信号搬送波周波数の中心周波数をＦｒｏとする。ただし、前述のように、衛星のローカル周波数偏差及び非静止衛星の基地局に対する相対移動によるドップラー周波数偏移は基地局送信側で補償されているので、上記Ｆｒｏには、これらに起因する周波数偏差は含まれていない。図１３から衛星移動による端末方向の受信搬送波相当のドップラー周波数偏移△Ｆｒｏ１は、下記の数１４の数式と表される。
【０１１３】
【数１４】
2014042115.tif 000016
【０１１４】
ただし、△Ｆｒｏ１は、衛星３と通信端末１とが近づく場合を正とする。
したがって、通信端末１−ｎの受信フォワードリンク信号の搬送波周波数Ｆｒｎは次の数１５の数式で表される。
【０１１５】
【数１５】
2014042115.tif 000017
【０１１６】
通信端末１−ｎは、まず衛星の軌道情報と端末のＧＰＳ位置データにより、非静止衛星が通信端末１に対して移動する相対移動速度ＶＳｎを求め、次に上式から受信搬送波中心周波数相当のドップラー周波数偏移△Ｆｒｏ１を計算により求める。次に、図１４に示すように、周波数減算器７１において、通信端末１−ｎは、受信フォワードリンク信号の搬送波周波数Ｆｒｎを基準として、下記の数１６の数式によってＦｒｏを生成する。
【０１１７】
【数１６】
2014042115.tif 000018
【０１１８】
すなわち、受信搬送波中心周波数相当のドップラー周波数偏移△Ｆｒｏ１を補償する。受信フォワードリンク信号の搬送波中心周波数Ｆｒｏと送信リターンリンク信号の搬送波中心周波数Ｆｔｏの比をＲｒｔとすると、周波数逓倍器７２において、下記の数１７の数式によって、Ｆｔｏを生成することができる。
【０１１９】
【数１７】
2014042115.tif 000019
【０１２０】
ただし、ここで、Ｒｒｔは予め設定された値である。次に、図１３より、送信搬送波中心周波数相当のドップラー周波数偏移△Fto1を計算により求める（数１８の数式）。ただし、△Ｆｔｏ１は、衛星３と通信端末１が近づく場合を正とする。
【０１２１】
【数１８】
2014042115.tif 000020
【０１２２】
さらに、周波数減算器７３において、下記の数１９の数式によって、
【０１２３】
【数１９】
2014042115.tif 000021
【０１２４】
Ｆｔｎを得て、送信搬送波中心周波数相当のドップラー周波数偏移△Fto1を補償することができる。すなわち、上式で与えられるＦｔｎの搬送波周波数を持つリターンリンク信号を通信端末１−ｎが送信したときに、前記リターンリンク信号は衛星トランスポンダで受信される際に、非静止衛星の移動による自端末の位置に応じたドップラー周波数偏移を受けるので、衛星トランスポンダ上で通信端末１−ｎから受信されるリターンリンク信号の搬送波周波数Ｆｔｎ’は次の数２０の数式で表される。
【０１２５】
【数２０】
2014042115.tif 000022
【０１２６】
したがって、衛星トランスポンダ上で各通信端末１が送信するリターンリンクＣＤＭＡ信号間の搬送波周波数偏差がほぼ０となり、各通信端末１が送信する直交符号間の直交性の搬送波周波数偏差による劣化を小さくすることができる。
【０１２７】
図１５には、通信端末１−ｎにおける搬送波周波数のドップラー周波数偏移補償フローチャートを示し、これらの処理は、主として、図２の搬送波発生部２６及びドップラー周波数計算部２８において行われる。まず、Ｓ４０１において、ドップラー周波数計算部２８は、メモリ内の衛星軌道情報を読み出し、次にＳ４０２において、ＧＰＳ信号処理部３２より、自端末（通信端末１）のＧＰＳ位置データを入力する。さらに、ドップラー周波数計算部２８は、Ｓ４０３において、上記衛星軌道情報と上記ＧＰＳ位置データにより、非静止衛星の自端末（通信端末１）方向の速度ＶＳｎを計算し、Ｓ４０４において、上記ＶＳｎを用いて、フォワードリンク信号の搬送波中心周波数Ｆｒｏ相当のドップラー周波数偏移△Ｆｒｏ１を計算する。
【０１２８】
次に、搬送波発生部２６はＳ４０５において、ＱＰＳＫ復調部１４から入力される受信フォワードリンク信号の搬送波周波数Ｆｒｎより、フォワードリンク信号の搬送波中心周波数ＦｒｏをＦｒｏ＝Ｆｒｎ−△Ｆｒｏ１より生成する。さらに、搬送波発生部２６はＳ４０６において、送信リターンリンク信号の搬送波中心周波数ＦｔｏをＦｔｏ＝Ｆｒｏ×Ｒｒｔにより生成する。次に、ドップラー周波数計算部２８はＳ４０７において、上記非静止衛星の自端末方向の速度ＶＳｎを用いて、リターンリンク信号の搬送波中心周波数△Ｆｔｏ１を計算する。最後に、搬送波発生部２６は、Ｓ４０８において、Ｆｔｎ＝Ｆｔｏ−△Ｆｔｏ１より、リターンリンクの送信搬送波中心周波数Ｆｔｏ相当のドップラー周波数偏移を補償する。
【０１２９】
ここで、実施の形態１に係る通信システム及び通信端末の動作をまとめると、通信端末１が直交符号を生成する直交符号発生部２２と、外部から時間情報を取得する第２情報取得部３１０と、情報取得部３１０が取得した時間情報を基準としたチップクロックを生成し、このチップクロックを直交符号発生部２２による直交符号の生成タイミングの基準とする送信タイミング発生部２３と、直交符号発生部２２が生成した直交符号により衛星３へ送信する送信信号を拡散してＣＤＭＡ信号を生成するＣＤＭＡ拡散部２１とをするものを基本構成としている。
【０１３０】
さらに、通信端末１の遅延処理部２４０によって、通信端末１の位置情報から衛星３までの距離を導出し、遅延時間を計算し（遅延時間計算部２９）、計算した遅延時間から、送信信号を補正（遅延補正部２４）してもよい。また、通信端末１のドップラー周波数処理部２５０によって、衛星３と通信端末１との相対距離の変化から送信信号のドップラー周波数偏移による周波数のずれを補正してもよい。
【０１３１】
ここで、実施の形態１に係るショートメッセージ通信システム（ショートメッセージ方法）及びショートメッセージ通信端末としての本実施の形態１の説明を行う。まず、実施の形態１に係るショートメッセージ通信システムは、フォワードリンク信号を送信する基地局２が送信したフォワードリンク信号を受信し、ショートメッセージを含む送信信号をリターンリンク信号として、基地局２へ送信する複数のショートメッセージ通信端末１−ｎと基地局２との通信を中継する衛星３とを備えたものであり、複数のショートメッセージ通信端末１−ｎは、時間情報から、直交符号発生部２２による直交符号の生成タイミングを複数のショートメッセージ通信端末１−ｎ間で同期するものである。
【０１３２】
具体的には、ショートメッセージ通信端末１は、直交符号を生成する直交符号発生部２２と、外部から所定の時間精度を取得する情報取得部３１０と、情報取得部３１０が取得した時間情報を基準とし、所定の時間精度よりも長い１チップ長から成るチップクロックを生成し、このチップクロックを直交符号発生部２２による直交符号の生成タイミングの基準とする送信タイミング発生部２３と、送信信号を生成する送信信号発生部１８０と、直交符号発生部２２が生成した直交符号により送信信号発生部１８０が生成した送信信号を拡散してＣＤＭＡ信号を生成するＣＤＭＡ拡散部２１と、ＣＤＭＡ信号を衛星３へ送信するときに、ショートメッセージ通信端末１と衛星３との距離により生じる遅延を補正する遅延処理部２４０と、搬送波を生成する搬送波発生部２６と、搬送波発生部２６が生成した搬送波を用いて、遅延処理部２４０による補正後のＣＤＭＡ信号を変調する変調部２５と、変調部２５により変調されたＣＤＭＡ信号を衛星３に送信する送信部２７とを有しているものである。
【０１３３】
また、ショートメッセージ通信端末１は、衛星３とショートメッセージ通信端末１との相対距離の変化からＣＤＭＡ信号のドップラー周波数偏移による周波数のずれを計算するドップラー周波数計算部２８を有し、搬送波発生部２６が、ドップラー周波数計算部２８が計算したドップラー周波数偏移による周波数のずれを搬送波の周波数で補償するものである。さらに、ショートメッセージ通信端末１の遅延処理部２４０は、ショートメッセージ通信端末１の位置情報から衛星３までの距離を導出し、遅延時間を計算する遅延時間計算部２９と、遅延時間計算部２９が計算した遅延時間から、送信信号を補正する遅延補正部２４とからなるものである。
【０１３４】
なお、災害時等において、基地局２から発信されたフォワードリンク信号を受信したユーザ端末（携帯端末１）が、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、リターンリンク信号（送信信号）として、衛星回線を用いて、基地局２を介して、サービスセンター６へ伝送するかどうかは、ユーザ端末（携帯端末１）側で判断できるようにしてもよいし、フォワードリンク信号を受信した場合は、強制的に、リターンリンク信号（送信信号）を発信するようにしてもよい。
【０１３５】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２について図１６乃至図２３を用いて説明する。実施の形態１と異なる部分を中心に説明を行い、実施の形態１と共通の部分の説明は、省略する場合がある。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。実施の形態１では、直交符号の開始タイミングを、チップクロックレベルで、ＧＰＳ時刻信号に同期させて、各通信端末１はバースト上のＣＤＭＡ信号をランダムに非静止衛星（３）に向けて送信したが、実施の形態２では、通信端末は、さらにＣＤＭＡ拡散されたバースト上のデータを時間軸上のスロットにランダムに衛星に向けて送信することにより、いわゆるｓｌｏｔｔｅｄ（スロッテッド）ＡＬＯＨＡ方式による衛星通信アクセスを行って、スループットを向上させる。このとき、通信端末１は、直交符号の開始タイミングを、チップクロックレベルで、ＧＰＳ時刻信号に同期させるだけでなく、スロットタイミングもＧＰＳ時刻信号に同期させることによって、各端末間でのスロットの同期を容易にする。
【０１３６】
つまり、実施の形態２に係る通信システム（ショートメッセージ通信システム）及び通信端末（ショートメッセージ通信端末）並びに通信方法（ショートメッセージ通信方法）は、送信信号発生部１８０が、送信タイミング発生部２３が生成したチップクロックを基準としたスロットタイミングで、変調部２５により変調されたＣＤＭＡ信号を衛星３に送信すること、又は、送信信号発生部１８０が、情報取得部３１０が取得した時間情報を基準とし、所定の時間精度よりも長い１チップ長から成るチップクロックを生成し、このチップクロックを基準としたスロットタイミングで、変調部２５により変調されたＣＤＭＡ信号を衛星３に送信することで、複数のショートメッセージ通信端末１−ｎは、スロットタイミングを複数のショートメッセージ通信端末１−ｎ間で同期するものである。
【０１３７】
実施の形態２に係る通信端末１の構成を図１６（ａ）（ｂ）に示す。なお、全体システムの構成は、実施の形態１において説明した図１及び図２に相当する構成を有しており、この実施の形態２において特に説明する部分の構成及び動作の他、実施の形態１において説明した部分の構成及び動作に相当する構成及び動作を有するものである。図１６（ａ）と図１６（ｂ）とに記載の通信端末１は、図１６（ｂ）に記載の通信端末１はドップラー周波数計算部２８が省略されている点である。つまり、周波数偏移の補償が必要でない場合には、図１６（ｂ）に記載の構成を採用すればよい。
【０１３８】
実施の形態２に係る基地局２の構成を図１７に示す。なお、全体システムの構成は、実施の形態１において説明した図１及び図２に相当する構成を有しており、この実施の形態２において特に説明する部分の構成及び動作の他、実施の形態１において説明した部分の構成及び動作に相当する構成及び動作を有するものである。詳しくは、図１７（ａ）は実施の形態２に係る通信システム（ショートメッセージ通信システム）の構成を示す構成図、図１７（ｂ）は実施の形態２に係るチップクロック生成方法に用いるチップクロック発生部（受信タイミング発生部，情報取得部）の機能ブロック図、図１（ｃ）はチップクロック生成（発生）のフローチャート、図１（ｄ）はチップクロック生成（発生）のフローチャート（Ｓ００１省略）である。
【０１３９】
図１７（ａ）に示す実施の形態２に係る基地局２の構成について説明する。図３に示す実施の形態１に係る基地局２の構成に対し、以下の構成が実施の形態２に係る基地局２に追加されている。図１７（ａ）において、基地局２は、通信端末１と同様に、ＧＰＳ衛星４からＧＰＳ信号１０をＧＰＳアンテナ３０及びＧＰＳ受信機３１により受信する。ＧＰＳ信号処理部３２は前記受信されたＧＰＳ信号１０を処理して、ＧＰＳ時刻信号を受信タイミング発生部５５に出力する。
【０１４０】
受信タイミング発生部５５は、地上インターフェース部４１からの衛星軌道情報及び入力端子５６からの基地局位置及び基準地上位置を用いて、ＧＰＳ信号処理部３２からのＧＰＳ時刻信号を基準とし、基準地上位置から非静止衛星経由基地局受信までの遅延時間分遅延させたチップクロック、直交符号開始タイミング、スロットタイミングを発生する。ＣＤＭＡ逆拡散部５１は、前記チップクロック、直交符号開始タイミング、スロットタイミングにより、通信端末１から送信された信号の時間的位置を予測して、ＣＤＭＡ逆拡散を行う。
【０１４１】
上記のとおり、受信タイミング発生部２３は、ＧＰＳ信号処理部３２からのＧＰＳ時刻信号に同期した各部へのクロック信号及びタイミング信号を発生する。詳しくは、図１（ｂ）に示すチップクロック発生部（受信タイミング発生部５５，情報取得部３１０）と、図１（ｃ）（ｄ）に示す実施の形態１に係るチップクロック生成方法とを用いて説明する。
【０１４２】
図１７（ｃ）のＳ００２（Ｓはステップを表す）は、所定の時間精度よりも長い１チップ長から成るチップクロックを生成するものである（クロック発生ステップ）。このＳ００２の前に所定の時間精度を有する時間情報を取得するものであるＳ００１（取得ステップ）を行ってもよい。そして、Ｓ００３（決定ステップ）にて、時間情報（Ｓ００１でＧＰＳ衛星４から取得したものでもよい）から、Ｓ００２（クロック発生ステップ）のチップクロック開始のタイミングを決定する。
【０１４３】
そして、Ｓ００３で決定したタイミングで、チップクロック開始するのではなく、Ｓ００５にて、所定の遅延時間を加えて、チップクロック開始タイミングを最終決定する。これは、タイミング決定ステップが実施の形態１で説明したものと異なる点である。その理由は、前述のとおり、通信端末（端末）からの送信信号（リターンリンク信号）を基準地上位置から非静止衛星経由基地局受信までの遅延時間分遅延させて、基地局２はチップクロック、直交符号開始タイミング、スロットタイミングを発生する必要があるためである。
【０１４４】
つまり、所定の遅延時間とは、通信端末（端末）からの送信信号（リターンリンク信号）を基準地上位置から非静止衛星経由基地局受信までの遅延時間を意味する。なお、Ｓ００１は、ＧＰＳ衛星４から時間情報を取得するものでもよい。所定の時間精度よりも長い１チップ長から成るチップクロックに関しての詳細説明は実施の形態１で説明したとおりである。なお、チップクロック生成方法は、所定の時間精度を有する時間情報を事前に取得することができるのであれば、図１（ｄ）に示すようにＳ００１を省略してもよい。
【０１４５】
次に、実施の形態２に係る通信方法（なお、実施の形態２の衛星通信アクセス方式は、複数の通信端末と、基地局との間の通信方法に関連するものである）について説明する。実施の形態２に係る通信方法は、複数の通信端末１は、時間情報から、直交符号発生部２４による直交符号の生成タイミング及びスロットタイミングを複数の通信端末１−ｎ間で同期するものである。
【０１４６】
図１８において、通信端末１−１、通信端末１−２、通信端末１−３はそれぞれ、ＧＰＳ時刻に同期したチップクロック、直交符号開始タイミング、スロットタイミングにより、ＣＤＭＡ拡散されたバースト信号を、時間スロットにランダムに送信する。つまり、送信タイミング発生部２３が生成したチップクロック，直交符号開始タイミング，スロットタイミングをデータ生成部１９，誤り訂正符号化部２０，ＣＤＭＡ拡散部２１へそれぞれ送ることにより、ＣＤＭＡ拡散されたバースト信号を、時間スロットにランダムに送信する。
【０１４７】
これにより、各通信端末１が送信するＣＤＭＡ信号の直交符号間の位相が、１チップ以内の位相差となるように制御されたｓｌｏｔｔｅｄ（スロッテッド）ＡＬＯＨＡ方式によるランダムアクセスを実現する。図１９に示す表（通信端末１(ショートメッセージ端末１）の送信パラメータ例）に、実施の形態２の典型的な通信端末１のデータバースト送信のためのパラメータを例示する。
【０１４８】
図１９に示す表の送信パラメータ例において、スロットのＧＰＳ時刻信号への同期は、例えば次のようにする。ＧＰＳ時刻信号の毎分の００秒を基準とし、２．５秒ごとにスロットを発生させる。したがって、１分間で２４のスロットを発生できる。また、直交符号の開始時間も同様に、毎分の００秒を基準にすると、１スロットで２５０周期の直交符号を発生できる。
【０１４９】
図２０は実施の形態２における図１６（図１７）の送信タイミング発生部２３の動作フローを示す図である。図２０において、Ｓ５０１〜Ｓ５０３については、実施の形態１にける図４に示すＳ１０１，Ｓ１０４，Ｓ１０５にそれぞれ相当する同じ動作であるが、実施の形態２では、Ｓ５０４において、ＧＰＳ時刻信号に同期した時間スロット開始タイミングを発生させる。このことにより、各通信端末１の送信スロットタイミングを、容易に各通信端末１間で同期させることができる。なお、図２０では、図４のＳ１０２，Ｓ１０３に相当するステップやＳ１０６以降のステップの説明は、実施の形態２の特徴の理解を優先して省略するが、実際は存在するので、図２１を用いて説明する。
【０１５０】
図２１は、通信端末の動作フローであり、図４と同一の番号を付したステップは、実施の形態１と同一の機能である。Ｓ６０１においてＧＰＳ時刻信号に同期したスロットタイミング信号を発生し、Ｓ６０２において送信スロットの一つをランダムに選択する。前記ランダムに選択する方法としては、例えば実際に送信するスロットまでの待ち時間をランダムに発生する方法等がある。Ｓ６０３において、Ｓ１０５で選択した直交符号によりデータを拡散して、ＣＤＭＡバースト信号として上記送信スロットにおいて衛星に向けて送信する。
【０１５１】
なお、図２１では、送信スロットの１つと直交符号の１つとをランダムに選択して、ランダムアクセスする方法を示したが、さらに、ＦＤＭＡされた複数の周波数チャネルのうちの一つをランダムに選択して、選択された送信スロット、直交符号、周波数チャネルでランダムアクセスしてもよい。この動作は、送信信号発生部１８０で行なわれる。これによって、送信スロット、直交符号、周波数チャネルがすべて一致しない限り、ランダムアクセスバーストの衝突が発生することがなくなるので、さらに、ランダムアクセスバーストの衝突確率を下げることができ、その結果、ランダムアクセスのスループットを高めることができるという効果がある。
【０１５２】
次に、実施の形態２に係る基地局２の受信側について説明する。図２２に示すように、通信端末１−１〜１−３が送信したＣＤＭＡ信号のＧＰＳ時刻に同期したチップクロック、直交符号開始タイミング（図示しない）及び送信スロットタイミングは、基地局２の受信において、非静止衛星までの往復遅延時間Ｄ秒の遅延を受ける。実施の形態１で示したように、リターンリンクにおける各通信端末１の位置の差による遅延時間差は、各端末送信において補償されているので、基地局２側では、基準地上位置からの衛星往復時間を計算することによって、上記遅延時間Ｄ秒を推定することができる。
【０１５３】
例えば、非静止衛星として準天頂衛星を用いる場合、基準地上位置の真上３６，０００ｋｍに準天頂衛星があるとし、また、基地局が基準地上位置と同じ地理的位置にあるとすると、上記遅延時間Ｄは０．２４秒と計算される。なお、衛星トランスポンダによる遅延や基地局受信系による遅延が無視できない場合は、予め遅延時間を測定しておくことにより、これらを上記遅延時間Ｄに加算して計算できる。
【０１５４】
したがって、基地局２においてもＧＰＳ衛星４からＧＰＳ信号を受信して、ＧＰＳ時刻信号を発生させ、それに同期して発生させたチップクロック、直交符号開始タイミング及びスロットタイミングをＤ秒遅延させれば、各通信端末１から受信するＣＤＭＡ信号のチップクロック、直交符号開始タイミング及びスロットタイミングを基地局受信側で容易に推定することができ、ＣＤＭＡ逆拡散部５１における直交符号、チップクロック、バースト信号の捕捉及び同期を速める効果がある。なお、チップクロック、直交符号開始タイミング及びスロットタイミングをＤ秒遅延させることが、前述の所定の遅延時間に相当することはいうまでもない。
【０１５５】
図２３は、図１７に示す基地局２の受信タイミング発生部５５の動作フローを示す図であり、Ｓ７０１において、まず、ＧＰＳ時刻信号をＧＰＳ受信処理部３２より入力する。次に、Ｓ７０２において、ＧＰＳ時刻信号に同期したチップクロック、直交符号開始タイミング、スロットタイミングを発生させる。次に、Ｓ７０３において、衛星軌道情報、基準地上位置、基地局位置を用いて、基準地上位置から非静止衛星経由基地局受信までの遅延時間を計算する。ここで、衛星軌道情報は図３の地上インターフェース部４１より入力し、また、基準地上位置と基地局位置は入力端子５３より入力する。基準地上位置と基地局位置は、予め図示しないメモリ内に記憶されていてもよい。
【０１５６】
Ｓ７０４において、前記チップクロック、直交符号開始タイミング、スロットタイミングを、前記遅延時間分遅延させ、Ｓ７０５において、これらのタイミング信号をＣＤＭＡ逆拡散部５１に出力する。ＣＤＭＡ逆拡散部５１において、各通信端末１からのＣＤＭＡバースト信号を逆拡散するためには、受信信号からチップクロック、直交符号開始タイミング、及びバーストタイミングを推定する必要があるが、上記遅延したチップクロック、直交符号開始タイミング、及びスロットタイミングを用いることにより、上記推定に要する処理を少なくでき、したがって、推定に要する時間を短くできるので、直交符号、チップクロック、バースト信号の捕捉及び同期を速める効果がある。
【０１５７】
以上のように、実施の形態２では、通信端末１は、ＣＤＭＡ拡散されたバースト上のデータを時間軸上のスロットにランダムに衛星に向けて送信することにより、いわゆるｓｌｏｔｔｅｄ（スロッテッド）ＡＬＯＨＡ方式による衛星通信アクセスを行うので、スループットを向上させることができる。さらに、ＦＤＭＡされた複数の周波数チャネルのうちの一つをランダムに選択して、選択された送信スロット、直交符号、周波数チャネルでランダムアクセスすると、ランダムアクセスのスループットをさらに高めることができる。
【０１５８】
また、通信端末１は、直交符号の開始タイミングを、チップクロックレベルで、ＧＰＳ時刻信号に同期させるだけでなく、スロットタイミングもＧＰＳ時刻信号に同期させるので、各端末間でのスロットの同期を容易にとることができる。さらに、基地局受信側では、チップクロック、直交符号開始タイミング、スロットタイミングを、基準地上位置から非静止衛星経由基地局受信までの遅延時間（所定の遅延時間）分遅延させるので、直交符号、チップクロック、バースト信号の捕捉及び同期を速める効果がある。
【０１５９】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３について図２４乃至図２７を用いて説明する。実施の形態１及び２と異なる部分を中心に説明を行い、実施の形態１及び２と共通の部分の説明は、省略する場合がある。図２４（ａ）は実施の形態３に係る通信端末の機能ブロック図、図２４（ｂ）は実施の形態３に係る通信システムの概略図である。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。実施の形態１では、図１３における非静止衛星の移動速度の通信端末１−ｎの位置方向の速度ＶＳｎによるドップラー周波数偏移を補償するが、実施の形態３では、さらに、図１３における通信端末１−ｎの移動速度の非静止衛星方向の速度ＶＴｎｓによるドップラー周波数偏移も補償する。
【０１６０】
つまり、実施の形態３に係る通信システム（ショートメッセージ通信システム）及び通信端末（ショートメッセージ通信端末）は、ドップラー周波数計算部２８は、通信端末１の移動速度から、ドップラー周波数偏移を計算するもの、若しくは、ドップラー周波数計算部２８は、通信端末１の移動速度及び衛星３の移動速度から、ドップラー周波数偏移を計算するものである。
【０１６１】
詳しくは、通信端末１は、移動速度を検出する移動速度検出部３３を有し、ドップラー周波数計算部２８が、移動速度検出部３３が検出した移動速度から、ドップラー周波数偏移を計算するものである。なお、通信端末１は、実施の形態１及び２と同様に、衛星３の移動速度を外部から取得する軌道情報受信部１７（移動速度取得部１７）を有し、ドップラー周波数計算部２８が、移動速度取得部１７が取得した移動速度からも、ドップラー周波数偏移を計算するものであってよい。
【０１６２】
実施の形態３に係る通信端末１の構成を図２４（ａ）に示す。なお、全体システムや基地局２の構成は、実施の形態１において説明した図１〜図３に相当、及び、実施の形態２において説明した図１６，図１７に相当する構成を有しており、この実施の形態３において特に説明する部分の構成及び動作の他、実施の形態１及び２において説明した部分の構成及び動作に相当する構成及び動作を有するものである。
【０１６３】
図２４（ａ）に示す実施の形態２に係る通信端末１の構成について説明する。図２に示す実施の形態１に係る通信端末１の構成に対し、以下の構成が実施の形態３に係る通信端末１の構成に追加されている。
【０１６４】
移動速度計算部３３はＧＰＳ信号処理部３２出力のＧＰＳ位置データにより、通信端末１の移動速度と移動方向を計算して、ドップラー周波数計算部２８に出力する。ドップラー周波数計算部２８は、軌道情報受信部１７からの衛星軌道情報、ＧＰＳ信号処理部３２からのＧＰＳ位置データ、移動速度計算部３３からの端末移動速度データ、端末移動方向データを用いて、非静止衛星及び通信端末が移動することにより発生する、ＲＦ搬送波周波数相当のドップラー周波数偏移を計算する。
【０１６５】
実施の形態３に係る通信端末における搬送波周波数のドップラー周波数偏移補償ブロック図を図２５に示す。図２５において、図１４の実施の形態１との違いは、図１４における△Ｆｒｏ１及び△Ｆｔｏ１が、それぞれ、図２５における△Ｆｒｏ１＋△Ｆｒｏ２、
△Ｆｔｏ１＋△Ｆｔｏ２に置き換わっている点である。ここに、実施の形態１において述べたように、△Ｆｒｏ１は非静止衛星の端末に対する相対移動によるＦｒｏ相当のドップラー周波数偏移を表し、また、△Ｆｔｏ１は非静止衛星の端末に対する相対移動によるＦｔｏ相当のドップラー周波数偏移を表す。△Ｆｔｏ２及び△Ｆｔｏ２は、実施の形態３に特徴的であり、それぞれ、端末の非静止衛星に対する相対移動によるＦｒｏ相当のドップラー周波数偏移と非静止衛星の端末に対する相対移動によるＦｔｏ相当のドップラー周波数偏移を表す。ただし、△Ｆｔｏ２、△Ｆｔｏ２は、衛星３と通信端末１が近づく場合を正とする。図１３を参照すると、下記の数２１の数式が成り立つ。
【０１６６】
【数２１】
2014042115.tif 000023
【０１６７】
ここで、Ｃは光速であり、ＶＴｎｓは非静止衛星位置方向の端末移動速度である。したがって、図１４の実施の形態１と同様に、実施の形態３では、図２５に基づいて、通信端末１−ｎの送信搬送波周波数のドップラー周波数偏差を補償することができる。しかしながら、図２５に基づくドップラー周波数偏差を補償するためには、通信端末１−ｎの移動速度と移動方向を知る必要がある。
【０１６８】
図２６には、図２４における移動速度計算部３３において、通信端末１の移動速度と移動方向を、ＧＰＳ位置データを用いて求めるための機能フローを示す。まず、Ｓ８０１では、ＧＰＳ信号処理部３２より、ＧＰＳ位置データとその取得時刻を定期的に入力する。Ｓ８０２では、それらを位置履歴データとしてメモリに記憶する。Ｓ８０３では、上記メモリから読み出した位置履歴データから、現在の通信端末１の移動速度と移動方向を推定する。Ｓ８０４では、上記現在の通信端末１の移動速度と移動方向を、現在の移動速度と移動方向として、メモリに記憶する。
【０１６９】
なお、図２６では、移動速度計算部３３は、ＧＰＳ位置データを用いて、通信端末１の移動速度と移動方向を求めたが、通信端末（携帯端末）に装備されているジャイロセンサーや加速度センサー、地磁気センサーを用いて、端末の移動速度と移動方向を求めてもよい。この場合は、ジャイロセンサーや加速度センサー、地磁気センサーが移動速度検出部３３となるので、移動速度検出部３３とＧＰＳ信号処理部３２（情報取得部３１０（第２情報取得部３１０））とを接続する必要性はない。
【０１７０】
図２７は、実施の形態３に係る通信端末１における搬送波周波数のドップラー周波数偏移補償フローである。図２７において、Ｓ９０１において、ドップラー周波数計算部２８は、移動速度計算部３３のメモリ内から現在の自端末（通信端末１）の移動速度と移動方向を読み出す。次に、ドップラー周波数計算部２８は、Ｓ９０２において、上記現在の自端末（通信端末１）の移動速度から、自端末が移動しているかどうか判定する。
【０１７１】
移動していない場合は、図１５にしたがって、ドップラー周波数偏移の補償を行う。移動していると判断した場合は、Ｓ９０３において、軌道情報受信部１７から衛星軌道情報を読み出す。さらに、Ｓ９０４において、ＧＰＳ信号処理部３２から、ＧＰＳ位置データを入力する。次にドップラー周波数計算部２８は、Ｓ９０５において、衛星軌道情報とＧＰＳ位置データから、衛星の自端末方向の速度ＶＳｎを計算し、また、衛星軌道情報とＧＰＳ位置データと通信端末の現在の移動速度と移動方向から、通信端末の衛星方向の移動速度ＶＴｎｓを計算する。
【０１７２】
さらに、ドップラー計算部２８はＳ９０６において、上記ＶＳｎ及びＶＴｎｓを用いて、フォワードリンク信号の搬送波中心周波数Fro相当のドップラー周波数偏移△Ｆｒｏ１，△Ｆｒｏ２を計算し、搬送波発生部２６に出力する。さらにまた、ドップラー周波数計算部２８はＳ９０７において、上記ＶＳｎ及びＶＴｎｓを用いて、リターンリンク信号の搬送波中心周波数Ｆｔｏ相当のドップラー周波数偏移△Ｆｔｏ１，△Ｆｔｏ２を計算し搬送波発生部２６に出力する。
【０１７３】
まず、搬送波発生部２６は、Ｓ９０８において、受信フォワードリンク信号の搬送波周波数Ｆｒｎより、ＦｒｏをＦｒｏ＝Ｆｒｎ−（△Ｆｒｏ１＋△Ｆｒｏ２）により生成する。さらに、搬送波発生部２６は、Ｓ９０９において、送信リターンリンク信号の搬送波中心周波数Ｆｔｏを、Ｆｔｏ＝Ｆｒｏ×Ｒｒｔにより生成する。最後に、搬送波発生部２６は、Ｓ９１０において、Ｆｔｎ＝Ｆｔｏ−（△Ｆｔｏ１＋△Ｆｔｏ２）より、送信搬送波周波数Ｆｔｏのドップラー周波数偏移を補償する。
【０１７４】
以上のように、実施の形態３では、通信端末１は、直交符号を生成する直交符号発生部２２と、外部から時間情報を取得する情報取得部３１０と、情報取得部３１０が取得した時間情報を基準としたチップクロックを生成し、このチップクロックを直交符号発生部２２による直交符号の生成タイミングの基準とする送信タイミング発生部２３と、前記直交符号発生部２２が生成した直交符号により衛星３へ送信する送信信号を拡散してＣＤＭＡ信号を生成するＣＤＭＡ拡散部２１と、ＣＤＭＡ信号を衛星３へ送信するときに、通信端末１と衛星３との距離により生じる遅延を補正する遅延処理部２４０と、搬送波を生成する搬送波発生部２６と、搬送波発生部２６が生成した搬送波を用いて、遅延処理部２４０による補正後のＣＤＭＡ信号を変調する変調部２５と、衛星３と通信端末１との相対距離の変化からＣＤＭＡ信号のドップラー周波数偏移による周波数のずれを計算するドップラー周波数計算部とを備えているといえる。
【０１７５】
よって、搬送波発生部２６は、ドップラー周波数計算部２８が計算したドップラー周波数偏移による周波数のずれを搬送波の周波数で補償することができる。つまり、通信端末１が地上を移動する場合も、その移動速度と移動方向に応じて、通信端末１が送信するリターンリンク信号の搬送波周波数のドップラー周波数偏差を補償するので、衛星トランスポンダ上で各通信端末１が送信するリターンリンクＣＤＭＡ信号間の搬送波周波数偏差がほぼ０となり、各通信端末１が送信する直交符号間の直交性の搬送波周波数偏差による劣化をほぼ０に抑えることができるという効果を得ることができる。
【０１７６】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４について図２８乃至図３２を用いて説明する。実施の形態１〜３と異なる部分を中心に説明を行い、実施の形態１〜３と共通の部分の説明は、省略する場合がある。図２８（ａ）は実施の形態４に係る通信システムの概略を示す概略図（ＧＰＳ衛星４からの受信無し）、図２８（ｂ）は実施の形態４に係る通信システムの概略を示す概略図（ＧＰＳ衛星４からの受信無し）である。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。
【０１７７】
実施の形態１及び２では、各通信端末１は移動していないか、移動していてもゆっくりと移動している場合を想定し、実施の形態３では、各通信端末１が移動している場合を想定していた。実施の形態４では、各通信端末１は固定か、殆ど移動しない場合、或いは、各通信端末１が所定の範囲内で移動する場合を想定している。つまり、実施の形態４は、通信端末１間の衛星３までの距離差による遅延時間差が生じない程度に集中的に、各通信端末１が配置される場合、又は、通信端末１間の衛星３までの距離差による遅延時間差が生じない範囲内（前述の「所定の範囲内」に相当）で移動する場合を想定したものである。これは、通信端末１に遅延処理部２４０を形成する必要がないことを意味する。
【０１７８】
実施の形態４に係る通信システム（ショートメッセージ通信システム）及び通信端末（ショートメッセージ通信端末）並びに通信方法（ショートメッセージ通信方法）は、適用先としては、図２８に示すように、実施の形態４に係る通信端末を山間部などの小規模集落に各戸に設置する場合などが考えられる。図２８（ａ）は、ＧＰＳ衛星４からの受信無しに実施する場合を示している。図２８（ｂ）は、ＧＰＳ衛星４からの受信を行ない実施する場合を示している。図２８（ａ）の場合は、図２９に記載の通信端末１及び図３２に記載の通信端末１の運用が考えられる。図２８（ｂ）の場合は、図３０に記載の通信端末１及び図３１に記載の通信端末１の運用が考えられる。もちろん、図２８（ａ）（ｂ）に示す複数の通信端末１は、それぞれ、通信端末１間の衛星３までの距離差による遅延時間差が生じない範囲内で移動するものであってもよい。
【０１７９】
まず、図２９に記載の通信端末１は、直交符号を生成する直交符号発生部２２と、時間情報を取得する情報取得部３１０と、情報取得部３１０が取得した時間情報を基準としたチップクロックを生成し、このチップクロックを直交符号発生部２２による直交符号の生成タイミングの基準とする送信タイミング発生部２３と、直交符号発生部２２が生成した直交符号により衛星３へ送信する送信信号を拡散してＣＤＭＡ信号を生成するＣＤＭＡ拡散部２１と、搬送波を生成する搬送波発生部２６と、搬送波発生部２６が生成した搬送波を用いて、ＣＤＭＡ信号を変調する変調部２５と、衛星３と通信端末１との相対距離の変化からＣＤＭＡ信号のドップラー周波数偏移による周波数のずれを計算するドップラー周波数計算部２８とを備えている。
【０１８０】
そして、搬送波発生部２６は、ドップラー周波数計算部２８が計算したドップラー周波数偏移による周波数のずれを搬送波の周波数で補償する。ここでは、ドップラー周波数計算部２８は、通信端末１自身が保持している通信端末１の位置データが、ＧＰＳ位置データの代替として入力される。もちろん、ドップラー周波数計算部２８自体が通信端末１の位置データを保持していてもよい。なお、情報取得部３１０は、所定の時間精度を有する時間情報を取得又は保持し、送信タイミング発生部２３は、所定の時間精度よりも長い１チップ長から成るチップクロックを生成するものである。
【０１８１】
図３０に記載の通信端末１は、ドップラー周波数計算部２８が、衛星３の移動速度から、ドップラー周波数偏移を計算するものである。図３０に記載の通信端末１は、図２（ａ）に記載の通信端末１における遅延処理部２４０を削除した構成であるので、詳細説明は省略する。また、図３１に記載の通信端末１は、ドップラー周波数計算部２８が、衛星３の移動速度及び通信端末１の移動速度から、ドップラー周波数偏移を計算するものである。図３１に記載の通信端末１は、図２４（ａ）に記載の通信端末１における遅延処理部２４０を削除した構成であるので、詳細説明は省略する。
【０１８２】
図３２に記載の通信端末１は、図２９に記載の通信端末１の端末装置に、通信端末（携帯端末）に装備されているジャイロセンサーや加速度センサー、地磁気センサーなどの移動速度計算部３３が追加されたものである。よって、図３２に記載の通信端末１は、実施の形態３で説明したような方法のドップラー周波数偏移による周波数のずれを補償することが可能である。
【０１８３】
実施の形態１〜４では、衛星通信アクセス方式や衛星通信アクセス方式に必要なチップクロック生成方法及び直交符号生成方法を得ることができる。詳しくは、準天頂衛星などの非静止衛星を介して、複数の端末装置が直交符号によるＣＤＭＡを用いて基地局にアクセスする場合、非静止衛星上で各端末装置から送信されたＣＤＭＡ信号の直交符号を１チップ以内の位相差で同期させて、直交符号間の相互相関による干渉の小さい衛星通信アクセス方式に好適なクロック生成方法及び直交符号生成方法を含む通信システム（ショートメッセージ通信システム）及び通信端末（ショートメッセージ通信端末）並びに通信方法（ショートメッセージ通信方法）を得ることができる。
【０１８４】
また、実施の形態１〜４に係るクロック生成方法及び直交符号生成方法を含む通信システム（ショートメッセージ通信システム）及び通信端末（ショートメッセージ通信端末）並びに通信方法（ショートメッセージ通信方法）は、実施の形態間で相互に構成、状況、ショートメッセージの内容を置換して実施することが可能であることはいうまでもない。実施の形態１〜４に係るショートメッセージは、緊急時に限らす、インターネット上へ情報を提供する場合なども利用してもよいことはいうまでもない。実施の形態１〜４に係る通信端末は、移動式でも固定式でもよい。また、実施の形態１〜４に係る通信端末は、携帯電話、通信機器、防災無線などの端末装置にハードウェアやソフトウェアを追加することで構成してもよい。
【符号の説明】
【０１８５】
１・・通信端末（ショートメッセージ通信端末）、２・・基地局、３・・衛星（非静止衛星）、４・・ＧＰＳ衛星、５・・地上ネットワーク、６・・サービスセンター、７・・衛星追尾管制センター、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・・衛星通信用アンテナ（端末側衛星通信用アンテナ）、１２・・デュプレクサ（端末）、１３・・無線受信部（端末側受信部）、１４・・ＱＰＳＫ復調部、１５・・誤り訂正復号部、１６・・ＴＤＭ分離部、１７・・軌道情報受信部（情報取得部（第１情報取得部）、移動速度取得部）、１８・・データ入力端子（送信データ（ショートメッセージ）入力端子）、１８０・・送信信号発生部、１９・・データ生成部、２０・・誤り訂正符号化部、２１・・ＣＤＭＡ拡散部、２２・・直交符号発生部、２３・・送信タイミング発生部、２４０・・遅延処理部、２４・・遅延補正部、２５０・・ドップラー周波数処理部、２５・・ＢＰＳＫ変調部、２６・・搬送波発生部、２７・・無線受信部（端末側受信部）、２８・・ドップラー周波数計算部、２９・・遅延時間計算部、３０・・ＧＰＳ用アンテナ、３１０・・情報取得部（第２情報取得部）、３１・・ＧＰＳ受信機、３２・・ＧＰＳ信号処理部、３３・・移動速度計算部、３４・・受信データ出力端子、４１・・地上インターフェース部、４２・・データ生成部、４３・・ＴＤＭ多重化部、４４・・制御情報送信部、４５・・誤訂正符号化部、４６・・ＱＰＳＫ変調部、４７・・無線送信部（基地局側送信部）、４８・・デュプレクサ（基地局）、４９・・衛星通信用アンテナ（基地局側衛星通信用アンテナ）、５０・・無線受信部（基地局側受信部）、５１・・ＣＤＭＡ逆拡散部、５２・・ＢＰＳＫ復調部、５３・・誤り訂正復号部、５４・・データ処理部、５５・・受信タイミング発生部、５６・・基地局位置及び基準地上位置、６１・・Ｍ系列発生器、６２・・Ｍ系列発生器、６３・・モデュロ２加算器、６４・・０送入器、７１・・周波数減算器、７２・・周波数逓倍器、７３・・周波数減算器。
【図１】
2014042115.tif 000024
【図２】
2014042115.tif 000025
【図３】
2014042115.tif 000026
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014042115.tif 000030
【図８】
2014042115.tif 000031
【図９】
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【図１０】
2014042115.tif 000033
【図１１】
2014042115.tif 000034
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2014042115.tif 000037
【図１５】
2014042115.tif 000038
【図１６】
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【図１７】
2014042115.tif 000040
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
2014042115.tif 000044
【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
2014042115.tif 000049
【図２７】
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【図２８】
2014042115.tif 000051
【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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