(57)【要約】【課題】地上に形成された複数のビームの状況を適切に把握できる技術が望まれていた。【解決手段】複数の通信信号を受信する通信信号受信部と、周波数が互いに異なる複数の計測用信号を生成するための制御信号を受信する制御信号受信部と、制御信号に基づいて複数の計測用信号を生成する計測用信号生成部と、複数の通信信号のそれぞれと複数の計測用信号のそれぞれとを合成して、それぞれが複数の通信信号及び複数の計測用信号のそれぞれを含む複数のビームを形成させるビーム形成制御部とを備えるデジタルチャネライザを提供する。【選択図】図２
2018042187.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の通信信号を受信する通信信号受信部と、
周波数が互いに異なる複数の計測用信号を生成するための制御信号を受信する制御信号受信部と、
前記制御信号に基づいて前記複数の計測用信号を生成する計測用信号生成部と、
前記複数の通信信号のそれぞれと前記複数の計測用信号のそれぞれとを合成して、それぞれが前記複数の通信信号及び前記複数の計測用信号のそれぞれを含む複数のビームを形成させるビーム形成制御部と
を備えるデジタルチャネライザ。
【請求項２】
前記制御信号は、前記複数の計測用信号の周波数の値及び振幅の値を含む、請求項１に記載のデジタルチャネライザ。
【請求項３】
前記計測用信号は、ＣＷ信号である、請求項１又は２に記載のデジタルチャネライザ。
【請求項４】
前記通信信号受信部が受信した、前記複数の通信信号を含むアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換部と、
前記デジタル信号を複数の周波数帯に分割する信号分割部と、
前記信号分割部によって分割された前記デジタル信号をフーリエ変換するフーリエ変換部と
を更に備え、
前記ビーム形成制御部は、
前記フーリエ変換部による変換結果を振り分ける第１スイッチと、
前記計測用信号生成部によって生成された前記複数の計測用信号を振り分ける第２スイッチと、
前記第１スイッチによって振り分けられた前記変換結果と、前記第２スイッチによって振り分けられた前記計測用信号とを合成する合成部と
を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載のデジタルチャネライザ。
【請求項５】
コンピュータを、請求項１から４のいずれか一項に記載のデジタルチャネライザとして機能させるためのプログラム。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか一項に記載のデジタルチャネライザと、
前記ビーム形成制御部によって合成された前記複数の通信信号及び前記複数の計測用信号を受信して、前記複数のビームを形成するデジタルビーム形成器と、
前記複数のビームを放射するマルチビームアンテナと
を備える通信衛星。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルチャネライザ、プログラム及び通信衛星に関する。
【背景技術】
【０００２】
周波数帯域を繰り返し利用して地上端末との間で相互通信を行う衛星搭載用マルチビームアンテナ装置が知られていた（例えば、特許文献１参照）。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］特開２００９−１７１３０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
地上に形成された複数のビームの状況を適切に把握できる技術が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様によれば、デジタルチャネライザが提供される。デジタルチャネライザは、複数の通信信号を受信する通信信号受信部を備えてよい。デジタルチャネライザは、周波数が互いに異なる複数の計測用信号を生成するための制御信号を受信する制御信号受信部を備えてよい。デジタルチャネライザは、制御信号に基づいて複数の計測用信号を生成する計測用信号生成部を備えてよい。デジタルチャネライザは、複数の通信信号のそれぞれと複数の計測用信号のそれぞれとを合成して、それぞれが複数の通信信号及び複数の計測用信号のそれぞれを含む複数のビームを形成させるビーム形成制御部を備えてよい。
【０００５】
上記制御信号は、上記複数の計測用信号の周波数の値及び振幅の値を含んでよい。上記計測用信号は、ＣＷ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｗａｖｅ）信号であってよい。上記デジタルチャネライザは、上記通信信号受信部が受信した、上記複数の通信信号を含むアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換部と、上記デジタル信号を複数の周波数帯に分割する信号分割部と、上記信号分割部によって分割された上記デジタル信号をフーリエ変換するフーリエ変換部とを更に備えてよく、上記ビーム形成制御部は、上記フーリエ変換部による変換結果を振り分ける第１スイッチと、上記計測用信号生成部によって生成された上記複数の計測用信号を振り分ける第２スイッチと、上記第１スイッチによって振り分けられた上記変換結果と、上記第２スイッチによって振り分けられた上記計測用信号とを合成する合成部とを有してよい。
【０００６】
本発明の第２の態様によれば、コンピュータを、上記デジタルチャネライザとして機能させるためのプログラムが提供される。
【０００７】
本発明の第３の態様によれば、上記デジタルチャネライザと、上記ビーム形成制御部によって合成された上記複数の通信信号及び上記複数の計測用信号を受信して、上記複数のビームを形成するデジタルビーム形成器と、上記複数のビームを放射するマルチビームアンテナとを備える通信衛星が提供される。
【０００８】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】通信衛星１００の一例を概略的に示す。
【図２】通信衛星１００の機能構成の一例を概略的に示す。
【図３】ＤＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｈａｎｎｅｌｉｚｅｒ）２００の構成の一例を概略的に示す。
【図４】スイッチ合成部２４０の構成の一例を概略的に示す。
【図５】フィーダリンク４１０、計測用信号４２０及びサービスリンク４３０の一例を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１１】
図１は、通信衛星１００の一例を概略的に示す。通信衛星１００は、アンテナ１１０、ＤＣ２００、及びＤＢＦ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｂｅａｍ  Ｆｏｒｍｅｒ）３００を備える。アンテナ１１０は、マルチビームを形成可能なマルチビームアンテナである。アンテナ１１０は、例えば、フェーズドアレイアンテナである。
【００１２】
ＤＣ２００とＤＢＦ３００とは、一体であってよく、別体であってもよい。ＤＣ２００は、地上に配置されたフィーダリンク局からの信号を分割し、周波数軸上で並べ替えてサービスリンクへ出力する機能を有する。ＤＢＦ３００は、ＤＣ２００によって分割された信号に対して励振分布制御を施してＤＣ２００に戻す機能を有する。
【００１３】
通信衛星１００は、複数のビーム１０２を形成する。複数のビーム１０２のそれぞれには、隣接するビームと異なる周波数帯が割り当てられてよく、複数のビーム１０２の一部には、同一の周波数帯が割り当てられてよい。通信衛星１００は、複数のビーム１０２によって複数の通信信号を地上に向けて送信する。通信衛星１００は、同一の周波数帯を繰り返し利用することによって周波数利用効率を向上できる。
【００１４】
しかしながらその一方で、通信衛星１００によって形成されるビーム１０２はサイドローブレベルをゼロにできないので、同一の周波数帯を繰り返し利用する場合、同一の周波数帯が割り当てられた複数のビーム１０２間に干渉が発生してしまう場合がある。特に、通信衛星１００が有するアンテナ１１０は、太陽光によって熱変形が生じる場合があり、その場合に複数のビーム１０２によって構成されるそれぞれのエリアが変形し、干渉の量が増大してしまう場合がある。したがって、複数のエリアの状態を適宜把握できることが望ましい。
【００１５】
そこで通信衛星１００は、複数のビーム１０２のそれぞれが伝送する通信信号に計測用信号を含めて出力させる。複数の計測用信号は、無変調波であってよく、互いに周波数が異なっていてよい。当該複数の計測用信号を地上に配置した複数の測定器によって測定することにより、複数のエリアの状態を把握することができる。
【００１６】
従来技術によれば、地上から計測用信号を通信衛星１００に向けて送信することにより、通信衛星１００から計測用信号を地上に送信させることができる。しかし、この場合、ビーム１０２の数に等しい数の発振器が必要になる。例えば、４０のビームを形成する場合、４０の発振器が必要になってしまう。
【００１７】
これに対して本実施形態に係る通信衛星１００は、ＤＣ２００において計測用信号を生成する。例えば、ＤＣ２００は、周波数が互いに異なる複数の計測用信号を生成するための制御信号をフィーダリンク局から受信して、当該制御信号に基づいて、複数の計測用信号を生成する。これにより、地上に多数の発振器を配置することなく、複数のビーム１０２のそれぞれに、周波数が互いに異なる複数の計測用信号を含めることができる。なお、計測用信号は、ＣＷ信号であってよい。
【００１８】
図２は、通信衛星１００の機能構成の一例を概略的に示す。通信衛星１００は、アンテナ１１０、周波数変換部１１２、電力増幅部１１４、アンテナ入力部１１６、ＤＣ２００、及びＤＢＦ３００を備える。ＤＣ２００は、通信信号受信部２０２、通信信号処理部２０４、制御信号受信部２０６、計測用信号生成部２０８、ビーム形成制御部２１０、及びビーム処理部２１２を有する。
【００１９】
通信信号受信部２０２は、フィーダリンク局によって送信された複数の通信信号を受信する。通信信号処理部２０４は、通信信号受信部２０２が受信した通信信号に各種処理を施して、ビーム形成制御部２１０に入力する。通信信号処理部２０４は、例えば、各通信信号に、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）変換処理、ＩＱ（Ｉｎ−ｐｈａｓｅ  Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ）復調処理、及びデシメーション処理を施し、分割フィルタによって複数の周波数帯域に分割して、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理を施す。
【００２０】
制御信号受信部２０６は、フィーダリンク局によって送信された、周波数が互いに異なる複数の計測用信号を生成するための制御信号を受信する。計測用信号生成部２０８は、制御信号受信部２０６が受信した制御信号に従って複数の計測用信号データを生成する。
【００２１】
ビーム形成制御部２１０は、複数の通信信号のそれぞれと複数の計測用信号のそれぞれとを合成し、それぞれが複数の通信信号及び複数の計測用信号のそれぞれを含む複数のビームを形成させる処理を実行する。例えば、ビーム形成制御部２１０は、複数の通信信号のそれぞれと複数の計測用信号のそれぞれとを合成して、ＤＢＦ３００に入力してよい。
【００２２】
ＤＢＦ３００は、フィーダリンク局によって送信されたビームの指向性を制御するための制御値を取得して、当該制御値を用いて、複数の通信信号及び複数の計測用信号に対してビームフォーミング処理を実行する。制御値は、振幅の値及び位相の値を含んでよい。ＤＢＦ３００は、制御値を用いて、複数の通信信号及び複数の計測用信号の振幅の値及び位相の値を調整することにより、複数のビームを形成するための複数のデータを生成してよい。制御値は、例えば、重み係数である。重み係数は、励振係数及びＤＢＦ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｂｅａｍ  Ｆｏｒｍｉｎｇ）係数等と呼ばれる場合もある。ＤＢＦ３００は、生成した複数のデータをビーム処理部２１２に送信する。
【００２３】
ビーム処理部２１２は、ＤＢＦ３００から受信した複数のデータに各種処理を施して周波数変換部１１２に入力する。ビーム処理部２１２は、例えば、各データに、ＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理、合成フィルタによる合成処理、インターポレーション処理、ＩＱ変調処理、及びＤ／Ａ変換処理を施す。
【００２４】
周波数変換部１１２は、ビーム処理部２１２から受信した信号に対して周波数変換処理を施す。周波数変換部１１２は、アップコンバート処理を実行してよい。周波数変換部１１２は、例えば、ビーム処理部２１２から受信した信号の周波数が１００ＭＨｚである場合に、２ＧＨｚにアップコンバートする。当該数値は例示であり、他の値であってもよい。電力増幅部１１４は、周波数変換部１１２から受信した信号に対して電力増幅処理を施す。アンテナ入力部１１６は、電力増幅部１１４から信号を受信して、アンテナ１１０に入力することにより、アンテナ１１０から複数のビーム１０２を放射させる。
【００２５】
図３は、ＤＣ２００の構成の一例を概略的に示す。ＤＣ２００は、Ａ／Ｄ変換部２２２、ＩＱ復調部２２４、デシメーション部２２６、分割フィルタ部２２８、ＦＦＴ部２３０、計測用信号データ生成部２３２、スイッチ合成部２４０、ＩＦＦＴ部２５２、合成フィルタ部２５４、インターポレーション部２５６、ＩＱ変調部２５８、及びＤ／Ａ変換部２６０を備える。
【００２６】
Ａ／Ｄ変換部２２２、ＩＱ復調部２２４、デシメーション部２２６、分割フィルタ部２２８、及びＦＦＴ部２３０は、通信信号処理部２０４の一例であってよい。ＩＦＦＴ部２５２、合成フィルタ部２５４、インターポレーション部２５６、ＩＱ変調部２５８、及びＤ／Ａ変換部２６０は、ビーム処理部２１２の一例であってよい。
【００２７】
Ａ／Ｄ変換部２２２は、受信した複数の通信信号にＡ／Ｄ変換を施す。ＩＱ復調部２２４は、Ａ／Ｄ変換部２２２から受信した通信信号にＩＱ復調を施す。デシメーション部２２６は、ＩＱ復調部２２４から受信した通信信号にデシメーション処理を施す。分割フィルタ部２２８は、デシメーション部２２６から受信した通信信号に、通信信号を複数の周波数帯域に分割する分割処理を施す。
【００２８】
ＦＦＴ部２３０は、複数の周波数帯域に分割された通信信号にＦＦＴ処理を施す。ＦＦＴ部２３０から、周波数領域の形式で表現された複数の通信信号データがスイッチ合成部２４０に入力される。
【００２９】
計測用信号データ生成部２３２は、受信した制御信号に従って、周波数領域の形式で表現された、周波数が互いに異なる複数の計測用信号データを生成する。計測用信号データ生成部２３２から、複数の計測用信号データがスイッチ合成部２４０に入力される。
【００３０】
スイッチ合成部２４０は、複数の通信信号データ及び複数の計測用信号データに基づいて、複数の通信信号のそれぞれと複数の計測用信号のそれぞれとを合成して、それぞれが複数の通信信号及び複数の計測用信号のそれぞれを含む複数のビームを形成させる処理を実行する。スイッチ合成部２４０は、複数の通信信号データと複数の計測用信号データとを合成して、ＤＢＦ３００に入力してよい。
【００３１】
ＤＢＦ３００は、複数の通信信号データ、複数の計測用信号データ、及び複数の重み係数を用いて、複数のビームを形成するための複数のデータを生成する。ＤＢＦ３００は、生成した複数のデータをＩＦＦＴ部２５２に入力する。
【００３２】
ＩＦＦＴ部２５２は、ＤＢＦ３００から受信した複数のデータにＩＦＦＴ処理を施す。合成フィルタ部２５４は、分割フィルタ部２２８によって分割された単位の複数の信号を適宜合成する。インターポレーション部２５６は、合成フィルタ部２５４から受信した複数の信号にインターポレーション処理を施す。
【００３３】
ＩＱ変調部２５８は、インターポレーション部２５６から受信した複数の信号にＩＱ変調を施す。Ｄ／Ａ変換部２６０は、ＩＱ変調部２５８から受信した複数の信号にＤ／Ａ変換を施す。Ｄ／Ａ変換が施された複数の信号は、周波数変換部１１２に入力される。
【００３４】
図４は、スイッチ合成部２４０の構成の一例を概略的に示す。スイッチ合成部２４０は、スイッチ２４２、スイッチ２４４、及び合成部２４６を有する。スイッチ２４２は、第１スイッチの一例であってよい。スイッチ２４４は、第２スイッチの一例であってよい。
【００３５】
スイッチ２４２は、ＦＦＴ部２３０による変換結果を振り分ける。スイッチ２４２は、ＦＦＴ部２３０から受信した複数の通信信号データをビーム毎に振り分けてよい。スイッチ２４４は、計測用信号データ生成部２３２から受信した複数の計測用信号データをビーム毎に振り分ける。
【００３６】
合成部２４６は、ビーム毎に通信信号データと計測用信号データとを合成する。合成部２４６は、合成した結果をＤＢＦ３００に入力する。これにより、ＤＢＦ３００に、それぞれが複数の通信信号及び複数の計測用信号のそれぞれを含む複数のデータを生成させることができる。
【００３７】
図５は、フィーダリンク４１０、複数の計測用信号４２０、及びサービスリンク４３０の一例を概略的に示す。ここでは、７つの周波数帯域をそれぞれ５回ずつ繰り返し利用する場合の例を示す。
【００３８】
フィーダリンク４１０を介して通信衛星１００に送信された複数の通信信号４１２は、ＤＣ２００によって、複数のビーム４３２に振り分けられる。ＤＣ２００は、どの周波数帯の通信信号４１２をどのビーム４３２に割り当てるかを設定する割当設定値に従って、複数の通信信号４１２を複数のビーム４３２に割り当ててよい。割当設定値は、通信衛星１００を管理する管理者等によって設定されてよい。割当設定値は、フィーダリンク局から通信衛星１００に送信されてよい。ＤＣ２００は、フィーダリンク局から受信した制御信号に従って複数の計測用信号４２０を生成し、割当設定値に従って、複数の計測用信号４２０を複数のビーム４３２に割り当ててよい。
【００３９】
上述したように、割当設定値に従って複数の通信信号４１２を複数のビーム４３２に割り当てる機能を有するＤＣ２００に、周波数が互いに異なる複数の計測用信号４２０を生成させることによって、通信信号４１２を含むビーム４３２に、効率的に計測用信号４２０を含めさせることができる。
【００４０】
上記実施形態では、通信衛星１００がＤＣ２００及びＤＢＦ３００を備える例を挙げて説明したが、これに限らず、フィーダリンク局が、ＤＣ２００及びＤＢＦ３００を備えてもよい。ＤＣ２００及びＤＢＦ３００を備えるフィーダリンク局は、Ｄ／Ａ変換部２６０によってＤ／Ａ変換を施した複数の信号を、通信衛星１００に送信してよい。通信衛星１００は、受信した複数の信号に対して、例えば周波数変換処理及び電力増幅処理を施して、アンテナ１１０から複数のビーム１０２を放射させてよい。
【００４１】
以上の説明において、ＤＣ２００の各部は、ハードウエアにより実現されてもよく、ソフトウエアにより実現されてもよい。また、ハードウエアとソフトウエアとの組み合わせにより実現されてもよい。また、プログラムが実行されることにより、コンピュータが、ＤＣ２００として機能してもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な媒体又はネットワークに接続された記憶装置から、ＤＣ２００の少なくとも一部を構成するコンピュータにインストールされてよい。
【００４２】
コンピュータにインストールされ、コンピュータを本実施形態に係るＤＣ２００として機能させるプログラムは、ＣＰＵ等に働きかけて、コンピュータを、ＤＣ２００の各部としてそれぞれ機能させてよい。これらのプログラムに記述された情報処理は、コンピュータに読込まれることにより、ソフトウエアとＤＣ２００のハードウエア資源とが協働した具体的手段である通信信号受信部２０２、通信信号処理部２０４、制御信号受信部２０６、計測用信号生成部２０８、ビーム形成制御部２１０、及びビーム処理部２１２として機能する。そして、これらの具体的手段によって、本実施形態におけるコンピュータの使用目的に応じた情報の演算又は加工を実現することにより、使用目的に応じた特有のＤＣ２００が構築される。なお、本実施形態に係るプログラムは、Ａ／Ｄ変換部２２２、ＩＱ復調部２２４、デシメーション部２２６、分割フィルタ部２２８、ＦＦＴ部２３０、スイッチ２４２、ＩＦＦＴ部２５２、合成フィルタ部２５４、インターポレーション部２５６、ＩＱ変調部２５８、及びＤ／Ａ変換部２６０を備えるコンピュータにインストールされることによって、コンピュータを計測用信号データ生成部２３２、スイッチ２４４、及び合成部２４６として機能させてもよい。
【００４３】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００４４】
特許請求の範囲、明細書、及び図面中において示した装置、システム、プログラム、及び方法における動作、手順、ステップ、及び段階などの各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」などと明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、及び図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」などを用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００４５】
１００  通信衛星、１０２  ビーム、１１０  アンテナ、１１２  周波数変換部、１１４  電力増幅部、１１６  アンテナ入力部、２００  ＤＣ、２０２  通信信号受信部、２０４  通信信号処理部、２０６  制御信号受信部、２０８  計測用信号生成部、２１０  ビーム形成制御部、２１２  ビーム処理部、２２２  Ａ／Ｄ変換部、２２４  ＩＱ復調部、２２６  デシメーション部、２２８  分割フィルタ部、２３０  ＦＦＴ部、２３２  計測用信号データ生成部、２４０  スイッチ合成部、２４２  スイッチ、２４４  スイッチ、２４６  合成部、２５２  ＩＦＦＴ部、２５４  合成フィルタ部、２５６  インターポレーション部、２５８  ＩＱ変調部、２６０  Ｄ／Ａ変換部、３００  ＤＢＦ、４１０  フィーダリンク、４１２  通信信号、４２０  計測用信号、４３０  サービスリンク、４３２  ビーム
【図１】
2018042187.tif 000003
【図２】
2018042187.tif 000004
【図３】
2018042187.tif 000005
【図４】
2018042187.tif 000006
【図５】
2018042187.tif 000007