(57)【要約】  本発明は、ユーザ衛星（２）および地上局（３）がデータ中継衛星（１）経由でデータ伝送を行う衛星通信システムであって、ユーザ衛星（２）および地上局（３）は、送信データの誤り訂正符号化および誤り訂正符号化された受信データの復号化を行うＦＥＣ  ＥＮＣ（２４，３４）／ＦＥＣ  ＤＥＣ（２５，３５）を備え、データ中継衛星（１）は、ユーザ衛星（２）との間の伝送路で使用する変調方式および地上局（３）との間の伝送路で使用する変調方式に基づいて、一方の伝送路で受信した信号を他方の伝送路に対応したフォーマットに変換して転送信号を生成するフォーマット変換部（１４，１５）を備える。
2010095267.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザ衛星および地上局がデータ中継衛星経由でデータ伝送を行う衛星通信システムであって、
前記ユーザ衛星および前記地上局は、
送信データの誤り訂正符号化および誤り訂正符号化された受信データの復号化を行う符号化／復号化手段、
をそれぞれ備え、
前記データ中継衛星は、
前記ユーザ衛星との間の伝送路で使用する変調方式および前記地上局との間の伝送路で使用する変調方式に基づいて、一方の伝送路で受信した信号を他方の伝送路に対応したフォーマットに変換して転送信号を生成するフォーマット変換手段、
を備えることを特徴とする衛星通信システム。
【請求項２】
前記ユーザ衛星と前記データ中継衛星が光衛星間通信を行うことを特徴とする請求項１に記載の衛星通信システム。
【請求項３】
前記データ中継衛星と前記地上局との間の通信方式としてＯＦＤＭＡを採用することを特徴とする請求項１または２に記載の衛星通信システム。
【請求項４】
ユーザ衛星および地上局がデータ中継衛星経由でデータ伝送を行う衛星通信システムにおいて実行されるデータ伝送方法であって、
データ送信元の装置として動作する、前記ユーザ衛星または前記地上局が、送信データに対して誤り訂正符号化を行い、符号化後のデータを含んだ信号を前記データ中継衛星に対して送信するデータ符号化ステップと、
前記データ中継衛星が、前記データ送信元装置から受信した信号を、当該データ送信元装置との間の伝送路で使用する変調方式および当該受信信号の転送先となる装置との間の伝送路で使用する変調方式に基づいて、当該転送先装置との間の伝送路に対応したフォーマットに変換し、転送先装置に対して送信する転送ステップと、
前記転送先装置として動作する、前記地上局または前記ユーザ衛星が、前記データ中継衛星から受信した信号に含まれるデータに対して誤り訂正復号化を行うデータ復号化ステップと、
を含むことを特徴とするデータ伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データ中継衛星を利用してユーザ衛星と地上局との間の通信を実現し、かつユーザ衛星とデータ中継衛星との間で光通信を行う衛星通信システムおよびデータ伝送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、下記特許文献１において、従来の衛星通信システムに関する技術が開示されている。特許文献１に記載の光通信システムでは、２つの端末間における光通信に対してＦＥＣ（Forward  Error  Correction）を適用してロバストな通信を実現し、より多くのデータを伝送できるようにしている。【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１９３７０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、中継衛星を介して地上と衛星との間でデータを送受信する形態のシステムに対して特許文献１に記載の技術を適用する場合、中継衛星もＦＥＣ用の回路（符号化回路，復号化回路）を備える必要があり、中継処理を行う際の消費電力が増大する、という問題があった。【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、データ中継衛星での消費電力を従来よりも低く抑えた衛星通信システムおよびデータ伝送方法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、ユーザ衛星および地上局がデータ中継衛星経由でデータ伝送を行う衛星通信システムであって、前記ユーザ衛星および前記地上局は、送信データの誤り訂正符号化および誤り訂正符号化された受信データの復号化を行う符号化／復号化手段、をそれぞれ備え、前記データ中継衛星は、前記ユーザ衛星との間の伝送路で使用する変調方式および前記地上局との間の伝送路で使用する変調方式に基づいて、一方の伝送路で受信した信号を他方の伝送路に対応したフォーマットに変換して転送信号を生成するフォーマット変換手段、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明にかかる衛星通信システムでは、ユーザ衛星と地上局が誤り訂正処理を実施することとし、ユーザ衛星と地上局との間で送受信されるデータを中継するデータ中継衛星は、ユーザ衛星との間の伝送路およびユーザ衛星との間の伝送路の各々における信号送信方式に応じたフォーマット変換処理のみを行い、これら各伝送路における誤り訂正は行わずにデータを転送することとしたので、データ伝送品質を維持しつつデータ中継衛星における消費電力を削減できる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、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２】図２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。
【符号の説明】
【０００９】
１，１Ａ，１Ｂ  データ中継衛星
２，２Ａ，２Ｂ  ユーザ衛星
３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ  地上局
１０，２０，３０  信号処理部
１１，１８，２１，３１  アンテナ
１２，２３  光電気変換部（Ｏ／Ｅ）
１３，２２  電気光変換部（Ｅ／Ｏ）
１４，１５  フォーマット変換部
１６，３２  送信部（ＴＸ）
１７，３３  受信部（ＲＸ）
２４，３４  ＦＥＣ符号化回路
２５，３５  ＦＥＣ復号化回路
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明にかかる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。【００１１】
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。この衛星通信システムは、データ中継衛星１、ユーザ衛星２および地上局３を備え、データ中継衛星１は、ユーザ衛星２から地上局３に向けて送信された信号および地上局３からユーザ衛星２に向けて送信された信号を中継する。ユーザ衛星２および地上局３は、データ中継衛星１経由でデータの送受信を行う。なお、ユーザ衛星２とデータ中継衛星１との間ではレーザー光を用いた無線通信を行いアンテナ口径の小型化を実現している。一方、地上局３とデータ中継衛星１との間では電波を用いた無線通信を行う。【００１２】
また、図１は、各衛星（データ中継衛星１，ユーザ衛星２）および地上局３の内部構成例も併せて示している。すなわち、データ中継衛星１は、ユーザ衛星２と地上局３との間で送受信される信号の中継処理を行う信号処理部１０と、ユーザ衛星２との間の通信で使用するアンテナ１１と、地上局３との間の通信で使用するアンテナ１８と、を備え、また、信号処理部１０は、光信号を電気信号に変換する光電気変換部（Ｏ／Ｅ）１２と、電気信号を光信号に変換する電気光変換部（Ｅ／Ｏ）１３と、入力信号に対して後述のフォーマット変換処理を行うフォーマット変換部１４および１５と、地上局３に向けて電気信号を送信する送信部（ＴＸ）１６と、地上局３からの電気信号を受信する受信部（ＲＸ）１７と、により構成される。なお、フォーマット変換部１４および１５がフォーマット変換手段を構成する。【００１３】
ユーザ衛星２は、データ中継衛星１との間の通信で使用するアンテナ２１と、信号の送受信処理を行う信号処理部２０と、を備え、信号処理部２０は、電気信号を光信号に変換する電気光変換部２２と、光信号を電気信号に変換する光電気変換部２３と、地上局３宛の送信データを符号化するＦＥＣ符号化回路（ＦＥＣ  ＥＮＣ）２４と、符号化された受信データを復号化するＦＥＣ復号化回路２５と、により構成される。ユーザ衛星２においては、ＦＥＣ符号化回路２４とＦＥＣ復号化回路２５が符号化／復号化手段を構成する。【００１４】
地上局３は、データ中継衛星１との間の通信で使用するアンテナ３１と、信号の送受信処理を行う信号処理部３０と、を備え、信号処理部３０は、データ中継衛星１に向けて電気信号を送信する送信部（ＴＸ）３２と、データ中継衛星１からの電気信号を受信する受信部（ＲＸ）３３と、ユーザ衛星２宛の送信データを符号化するＦＥＣ符号化回路（ＦＥＣ  ＥＮＣ）３４と、符号化された受信データを復号化するＦＥＣ復号化回路３５と、により構成される。地上局３においては、ＦＥＣ符号化回路３４とＦＥＣ復号化回路３５が符号化／復号化手段を構成する。【００１５】
なお、図１中の「Ｐe1」はデータ中継衛星１とユーザ衛星２との間の伝送路におけるビット誤り率を示し、「Ｐe2」はデータ中継衛星１と地上局３との間の伝送路におけるビット誤り率を示している。【００１６】
つづいて、上記構成の衛星通信システムにおいて、ユーザ衛星２と地上局３がデータを送受信する場合の動作について、図１を参照しながら説明する。【００１７】
まず、ユーザ衛星２が地上局３に対してデータを送信する場合の動作について説明する。地上局３宛のデータを送信する場合、ユーザ衛星２では、ＦＥＣ符号化回路２４が送信データを受け取り、ＦＥＣ符号化を行う。ＦＥＣ符号化された送信データは電気光変換部２２に渡され、電気光変換部２２は、ＦＥＣ符号化部２４から入力された電気信号であるＦＥＣ符号化後の送信データを光信号に変換し、アンテナ２１経由でデータ中継衛星１へ送信する。【００１８】
ユーザ衛星２から送信された上記光信号（ＦＥＣ符号化されたデータを含んだ光信号）を受信したデータ中継衛星１では、受信した光信号がアンテナ１１経由で光電気変換部１２へ入力され、光電気変換部１２は、受け取った光信号を電気信号に変換する。そして、光電気変換部１２から出力された電気信号はフォーマット変換部１４に渡され、フォーマット変換部１４は、入力信号を地上局３との間の無線区間で使用される変調方式に合わせた形式の信号に変換することにより、誤り訂正用にフレーム同期を実施する機能を実現する。たとえば、ユーザ衛星２からデータ中継衛星１への信号の変調方式がＰＳＫであり、データ中継衛星１から地上局３への信号の変調方式が１６ＱＡＭの場合、フォーマット変換部１４は、ＰＳＫ区間のＦＥＣフレームを維持したまま１６ＱＡＭ区間のフレームにマッピングする。フォーマット変換後の信号は送信部１７に渡され、送信部１７は、受け取った信号であるベースバンド信号をＲＦ信号にアップコンバートし、アンテナ１８経由で地上局３へ送信する。【００１９】
データ中継衛星１から送信された上記ＲＦ信号を受信した地上局３では、受信信号がアンテナ３１経由で受信部３３へ入力され、受信部３３は、受信したＲＦ信号をベースバンド信号にダウンコンバートする。そして、ベースバンド信号はＦＥＣ復号化回路３５に渡され、ＦＥＣ復号化回路３５は、受け取った信号に対してＦＥＣ復号化処理を実行して元のデータ（送信データ）を復元する。【００２０】
次に、地上局３がユーザ衛星２に対してデータを送信する場合の動作であるが、この動作は、上述したユーザ衛星２が地上局３に対してデータを送信する動作の逆の動作となるため、簡単に説明する。【００２１】
地上局３がユーザ衛星２に対してデータを送信する場合、地上局３では、ＦＥＣ符号化部３４が送信データを符号化し、送信部３２およびアンテナ３１経由でデータ中継衛星１へ送信する。ＦＥＣ符号化されたデータを含んだ信号を地上局３から受信したデータ中継衛星１では、フォーマット変換部１５が、先に説明したフォーマット変換部１６におけるフォーマット変換処理と逆の変換処理を入力信号に対して行い、フォーマット変換後の信号は、電気光変換部１３で光信号に変換された後、アンテナ１１経由でユーザ衛星２へ送信される。データ衛星１からの光信号を受信したユーザ衛星２では、光電気変換部２３が受信光信号を電気信号に変換し、電気信号に変換後の信号に対してＦＥＣ復号化回路２５がＦＥＣ復号化処理を実行して元のデータを復元する。ただし、データ容量が多くない場合、ユーザ衛星２ではＦＥＣ復号化処理（ＦＥＣ復号化回路２５）を必要としない場合がある。以下にその理由について述べる。【００２２】
ユーザ衛星２からデータ中継衛星１を経由し地上局３に通知する信号は大容量である。一方で、地上局３からデータ中継衛星１を経由しユーザ衛星２に届く信号は容量がそれほど多くない場合もある。データ容量に関係なくビットエラーは発生するが、帯域が広い場合、例えばホワイトノイズのような全ての周波数で同じ強度となるノイズが含まれると、Ｓ／Ｎ比が小さくなる。ところが、帯域が十分狭ければホワイトノイズはそれほどＳ／Ｎ比に影響しない。そのため、たとえば地上局３がデータ中継衛星１経由でユーザ衛星２へ送信するデータが姿勢制御用のデータなどだけでデータ容量が多くない場合、ユーザ衛星２はＦＥＣ復号化回路２５を必要としない。【００２３】
衛星通信システムの全体動作の説明に戻り、図１に示した装置構成や上記説明からもわかるように、本実施の形態の衛星通信システムでは、ユーザ衛星２と地上局３がＦＥＣ符号化／復号化回路を備え、ユーザ衛星２と地上局３との間で誤り訂正処理を行う。すなわち、データ中継衛星１は、ユーザ衛星２または地上局３から信号を受信すると、各無線区間に適用されている信号送信方式の違い（光と電波のどちらが利用されているかの違いと変調方式の違い）に応じた信号変換処理を実行した上で転送を行うが、各無線区間における誤り訂正処理は行わない。【００２４】
この場合、たとえば、ユーザ衛星２から地上局３宛に送信されたデータは、ユーザ衛星２からデータ中継衛星１までの伝送路におけるビット誤り率Ｐe1を残したままデータ中継衛星１から地上局３に転送され、さらに、データ中継衛星１から地上局３までの伝送路におけるビット誤り率Ｐe2が付加され、最終的にはＰe1＋Ｐe2のビット誤り率を有した状態で地上局３に到達することになる。地上局３からユーザ衛星２宛に送信されたデータも同様である。そのため、ユーザ衛星２および地上局３のＦＥＣ符号化／復号化回路（ＦＥＣ符号化回路２４および３４，ＦＥＣ復号化回路２５および３５）は、これらのビット誤りを訂正して所望の通信性能が達成可能な条件で、ＦＥＣ符号化処理およびＦＥＣ復号化処理を行う。【００２５】
例えば、2.4×10-3のビット誤り率を1.0×10-10に訂正する能力を有するＦＥＣを使用した場合、Ｐe2が2.4×10-3よりも十分小さければ、ユーザ衛星２とデータ中継衛星１の回線設計を変えることなく同等の通信が可能である。【００２６】
このように、本実施の形態の衛星通信システムでは、ユーザ衛星と地上局が受信データの誤り訂正を行うための回路（ＦＥＣ符号化回路，ＦＥＣ復号化回路）を備え、ユーザ衛星と地上局との間で送受信されるデータを中継するデータ中継衛星は、ユーザ衛星との間の伝送路およびユーザ衛星との間の伝送路の各々で使用される変調方式に応じたフォーマット変換処理のみを行い、これら各伝送路における誤り訂正は行わずに信号（データ）を転送することとした。これにより、所望のデータ伝送品質を維持しつつデータ中継衛星における消費電力を削減した衛星通信システムが実現できる。【００２７】
また、データ中継衛星は、誤り訂正のための回路が不要となるので、回路規模の小型化やコスト削減が実現できる。【００２８】
実施の形態２．
実施の形態１では、ユーザ衛星と地上局とが１対１で通信を行う場合について説明を行ったが、１つのユーザ衛星と複数の地上局が同時に通信することも可能である。図２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り、１つのユーザ衛星と複数の地上局が同時に通信する場合の例を示している。図示した例では、ユーザ衛星２Ａと地上局３Ａ〜３Ｄがデータ中継衛星１Ａを介して同時に通信を行う様子を示している。なお、ユーザ衛星２Ａおよびデータ中継衛星１Ａが移動するなどして地上局３Ａ〜３Ｄとデータ中継衛星１Ａが通信できない状態となった場合において、地上局３Ａ〜３Ｄは、他のデータ中継衛星１Ｂと通信可能な状態にあれば、このデータ中継衛星１Ｂを介してユーザ衛星２Ｂと通信を行う。また、図示した各衛星（データ中継衛星１Ａ，１Ｂ，ユーザ衛星２Ａ，２Ｂ）および地上局３Ａ〜３Ｄの装置構成は、実施の形態１で説明したデータ中継衛星１および地上局３と同じである。【００２９】
また、図２に示した衛星通信システムでは、データ中継衛星１Ａ，１Ｂと地上局３Ａ〜３Ｄとの間の通信においてＯＦＤＭＡ（Orthogonal  Frequency  Division  Multiplexing  Access）方式を使用して、複数地上局の同時通信を実現している。【００３０】
このように、本実施の形態の衛星通信システムでは、データ中継衛星と地上局との間の通信にＯＦＤＭＡを採用して１対Ｎの通信を実現することとした。これにより、データ中継衛星は、各地上局に対して、劣化の少ないサブキャリアを割り当てることができ、品質の良いサブキャリアを組み合わせて割り当てることができる。すなわち、データ中継衛星と各地上局との間で、データを効率的に伝送することができる。【００３１】
なお、上記説明では、ユーザ衛星と地上局との間で中継を行うデータ中継衛星が１つの場合について示したが、複数のデータ中継衛星を利用し、複数回転送を行うようにすることも可能である。この場合においても、各データ中継衛星は、単純に転送だけを行い、ユーザ衛星と地上局との間でのみ誤り訂正を行う。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
以上のように、本発明にかかる衛星通信システムは、中継衛星を介してユーザ衛星と地上局とが通信を行う通信システムを構築する場合に有用であり、特に、中継衛星における消費電力を極力抑えてデータ伝送を行う通信システムに適している。
【図１】
2010095267.tif 000003
【図２】
2010095267.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成23年3月9日(2011.3.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザ衛星および地上局がデータ中継衛星経由でデータ伝送を行う衛星通信システムであって、
前記ユーザ衛星および前記地上局は、
送信データの誤り訂正符号化および誤り訂正符号化された受信データの復号化を行う符号化／復号化手段、
をそれぞれ備え、
前記データ中継衛星は、
前記ユーザ衛星との間の伝送路で使用する変調方式および前記地上局との間の伝送路で使用する変調方式に基づいて、一方の伝送路から受信した信号をＦＥＣ（Forward  Error  Correction）フレームを維持したまま他方の伝送路に対応したフォーマットに変換して転送信号を生成するフォーマット変換手段、
を備えることを特徴とする衛星通信システム。
【請求項２】
前記地上局と前記データ中継衛星が電波を用いた無線通信を行い、前記ユーザ衛星と前記データ中継衛星が光衛星間通信を行うことを特徴とする請求項１に記載の衛星通信システム。
【請求項３】
前記データ中継衛星と複数の前記地上局との間の通信方式としてＯＦＤＭＡ（Orthogonal  Frequency  Division  Multiplexing  Access）を採用することを特徴とする請求項１または２に記載の衛星通信システム。
【請求項４】
ユーザ衛星および地上局がデータ中継衛星経由でデータ伝送を行う衛星通信システムにおいて実行されるデータ伝送方法であって、
データ送信元の装置として動作する、前記ユーザ衛星または前記地上局が、送信データに対して誤り訂正符号化を行い、符号化後のデータを含んだ信号を前記データ中継衛星に対して送信するデータ符号化ステップと、
前記データ中継衛星が、前記データ送信元装置から受信した信号を、当該データ送信元装置との間の伝送路で使用する変調方式および当該受信信号の転送先となる装置との間の伝送路で使用する変調方式に基づいて、ＦＥＣフレームを維持したまま当該転送先装置との間の伝送路に対応したフォーマットに変換し、転送先装置に対して送信する転送ステップと、
前記転送先装置として動作する、前記地上局または前記ユーザ衛星が、前記データ中継衛星から受信した信号に含まれるデータに対して誤り訂正復号化を行うデータ復号化ステップと、
を含むことを特徴とするデータ伝送方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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、ユーザ衛星および地上局がデータ中継衛星経由でデータ伝送を行う衛星通信システムであって、前記ユーザ衛星および前記地上局は、送信データの誤り訂正符号化および誤り訂正符号化された受信データの復号化を行う符号化／復号化手段、をそれぞれ備え、前記データ中継衛星は、前記ユーザ衛星との間の伝送路で使用する変調方式および前記地上局との間の伝送路で使用する変調方式に基づいて、一方の伝送路から受信した信号をＦＥＣ（Forward  Error  Correction）フレームを維持したまま他方の伝送路に対応したフォーマットに変換して転送信号を生成するフォーマット変換手段、を備えることを特徴とする。
【国際調査報告】
2010095267.tif 000005
2010095267.tif 000006
2010095267.tif 000007
2010095267.tif 000008