(57)【要約】  提供されているものは、マルチビーム通信のための衛星中継器用スイッチを制御するための装置及びその方法である。その装置と方法は、１：１の地上局通信、或いは、１：多の地上局通信において、通信される衛星電波信号の出力効率の向上と、周波数の再利用を可能にする。その装置は以下を含む。地上制御局からのコマンドの受信と処理をし、そのスイッチ制御装置の動作状態を収集し、地上制御局へそれらを報告する、地上制御局インターフェースブロック。スイッチ制御装置の動作に必要な基準クロックを発生し、その基準クロックに基づいて基準周波数を発生するための基準周波数ブロック。スイッチングシーケンスを格納しているメモリの内容を定期的に読み出し、スイッチ制御信号の生成のために内容のエラーを検出及び訂正し、その信号をＲＦスイッチに伝えるためのスイッチ制御ブロック。
2007511974.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチビーム通信用衛星中継器のスイッチを制御する装置であって、ここでスイッチ制御装置と呼ばれるであろう装置は、
地上制御局からの命令を受信および処理し、前記スイッチ制御装置の動作状態を収集し、動作状態を前記地上制御局へ報告する地上制御局インターフェース手段と、
前記スイッチ制御装置を動作するのに必要な基準クロックを発生し、前記基準クロックに基づいて前記スイッチ制御装置を動作するのに必要な基準周波数を発生するための基準周波数発生手段と、
スイッチングシーケンスを格納するメモリの内容を定期的に読み出し、スイッチ制御信号を生成するためにその内容のエラーを検出と訂正をし、前期スイッチ制御信号を無線周波ＲＦ（radio Frequency）スイッチへ伝えるためのスイッチ制御手段と
を備えたことを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載のスイッチ制御装置であって、前記地上制御局インターフェース手段は、
前記地上局からの上へ送られた制御コマンドを受信し、前記コマンドを分析し、スイッチ制御装置の対応する地域へコマンドを送るための制御装置と、
前記スイッチ制御装置のモジュールの動作状態を収集し、前記スイッチ制御装置の動作状態を前記地上制御局で監視できるように、前記地上制御局へ動作状態を送るための監視ユニットと
を備えたことを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１に記載のスイッチ制御装置であって、前記基準周波数発生手段は、
高安定クロックを発生させるＶＣＸＯ（電圧制御水晶発振器）から形成され、地上局クロックとの位相差を修正することによって前記地上局からの周波数制御データを受信する基準クロック発生部と、
前記基準クロック発生部から発生するクロックに基づいて、前記スイッチ制御装置が動作するのに必要な様々な同期信号を発生させるための基準周波数発生部と
を備えたことを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項３に記載のスイッチ制御装置であって、前記スイッチ制御手段は、
送受切替え装置に格納されたスイッチングデータを読み出し、送受切替え装置に前記地上局から上へ送られた更新済スイッチングデータを書き込むためのメモリインターフェースユニットと、
前記メモリインターフェースユニットとの信号送受信の間に主メモリが故障したとき、予備メモリを動作するための送受切替えの実行のための前記送受切替え装置と、
スイッチング信号中のエラーが、ＲＦスイッチへ送られることになるのを回避するためのスイッチング信号処理部と、
前記スイッチング信号を前記ＲＦスイッチに伝送するための出力制御部と、
前記クロックに基づいてスイッチ制御装置の前期動作に必要な動作時間を発生するための動作周波数発生部と、前記基準周波数発生方法において発生する同期信号と、
前記メモリインターフェースユニットの動作を制御することによって、前記送受切替え装置でデータ通信を同期させるためのメモリ制御部と
を備えたことを特徴とする装置。
【請求項５】
スイッチ制御装置と呼ばれる衛星中継器用スイッチ制御のための装置に適用されるスイッチ制御方法であって、前記方法は、
（ａ）地上制御局からの命令を受信と処理をし、前記スイッチ制御装置の動作状態を収集し、前記地上制御局へ報告するステップと、
（ｂ）前記スイッチ制御装置の動作に必要とされる基準クロックを発生させ、前記基準クロックに基づいてスイッチ制御装置の動作に必要とされる基準周波数を発生させるステップと、
（ｃ）スイッチングシーケンスを格納しているメモリの内容を定期的に読み出し、前記内容のエラーを検出及び修正してスイッチ制御信号を生成し、前記スイッチ制御信号をＲＦ(Radio Frequency)スイッチへ送るステップと
を備えたことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチビーム通信用衛星中継器のスイッチ制御のための装置及びその方法に関するものである。さらに詳しくは、マルチビームのスイッチングを実行する、通信衛星中継器のＯＢＳ（On Board Switch）を制御することができる、マルチビーム通信用衛星中継器のスイッチを制御するための装置と、その方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、静止軌道上の通信衛星に搭載されている通信衛星中継器は、地上局からのアップリンク信号を受信し、信号の変換と増幅を通してそのアップリンク信号をダウンリンク信号に変換し、地上局へそのダウンリンク信号を送信し返す。この機能は信号中継と呼ばれる。
【０００３】
その通信衛星中継器はベントパイプ型中継器と呼ばれ、衛星へ入力されたアップリンク信号の周波数を単に変換し、結果として得られる信号を増幅し送信する。
【０００４】
そのベントパイプ型中継器は単純な構造なので、通信衛星中継サービスに広く用いられている。しかし、通信衛星信号電波は広い地域に送信されるので、１：１通信をおこなう地上局側では、衛星電波の出力と周波数資源が浪費されるという問題がある。
【０００５】
衛星に採択された、「time-space-time」スイッチングネットワークが本発明に関係する先行技術として、１９９４年５月２６日に公開された特許文献１に開示されている。
【０００６】
上記の先行技術の技術は、従来型のＴ−Ｓ−Ｔ型交換網のＮ×Ｎスイッチ構造を有する空間スイッチを、Ｎ／ｍ×Ｎ／ｍスイッチに分割することにより、システム全体の信頼性を改善するＴ−Ｓ−Ｔ型スイッチング回路を実現する。そしてそれは、衛星通信システムのＯＢＰ(On-board Baseband Processor）において、受信側時間スイッチ−ベースバンド空間スイッチ−送信側時間スイッチから構成される。空間スイッチが１つしかない場合、空間スイッチの障害は、システム全体の深刻な障害を招く。しかし、そのスイッチは複数の空間スイッチに分割されているので、空間スイッチのいくつかが故障しても、トラフィックは他の空間スイッチで処理することができる。よって、性能の信頼性を高めることができる。
【０００７】
しかし、その開示特許は、衛星から送られた信号データのスイッチング方法のみを提案するものであって、衛星へ送られる信号を復調し、その信号をデータに変換することによって、データ内容をスイッチングしてシステムの信頼性を高めるものである。言い換えると、それは、衛星の複数のビーム地域から送信された地上局のアップリンク信号を受信し、リアルタイムに電波信号をスイッチングすることによって、対応するビーム地域にダウンリンク信号を送る。結果的にそれは、スイッチング機能の使用によって、ビーム地域から衛星の他の地域へ伝送されるべき、電波信号を送る機能は提供していない。よって、それは中継器の電力効率を上げ、周波数を再利用することはできなかった。
【０００８】
【特許文献１】大韓民国特許公開第１９９４−００１０５７号明細書
【特許文献２】大韓民国特許出願第２００３−００８２２３９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
よって、マルチビーム通信のための衛星中継器用スイッチを制御するための装置を実現することが本発明の目的であり、それは１対１の地上局通信または１対多の地上局通信において、通信する衛星電波信号の出力効率を上げて、周波数の再利用を可能にする装置とその方法である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のある態様によれば、マルチビーム通信のための衛星中継器用スイッチ制御のための装置が提供される。そしてそれは、ここでスイッチ制御装置と呼ばれるであろう。そしてそれは以下を含む。地上制御局からの命令の受信と処理をし、スイッチ制御装置の動作状態を収集し、地上制御局へその動作状態を報告するための、地上制御局インターフェースブロック。スイッチ制御装置の動作に必要な基準クロックを生成し、その基準クロックに基づいてスイッチ制御装置の動作に必要な基準周波数を発生するための、基準周波数生成ブロック。スイッチングシーケンスを格納しているメモリの内容を定期的に読み出して、スイッチ制御信号を生成するために内容のエラーを検出及び訂正し、そのスイッチ制御信号を無線周波ＲＦ(Radio Frequency)スイッチに送る、スイッチ制御ブロック。
【００１１】
本発明のある態様によれば、衛星中継器用スイッチ制御装置に適用されるスイッチを制御するための方法が提供され、その方法は次のステップを含む。(a)地上制御局からの命令を受信して処理し、そのスイッチ制御装置の動作状態を収集し、その地上制御局へ動作状態を報告すること。(b)そのスイッチ制御装置を動作するために必要な基準クロックを生成し、その基準クロックに基づくスイッチ制御装置の動作のために必要な基準周波数を発生すること。(c)スイッチングシーケンスを格納するメモリの内容を定期的に読み出し、スイッチ制御信号を生成するためにその内容のエラーを検出かつ訂正し、そのスイッチ制御信号をＲＦスイッチに伝える。
【００１２】
本発明は、ＯＢＳ(On-board Switch)衛星という概念で、マルチビームスイッチング機能を行う通信衛星中継器を実現する。従来のベントパイプ型衛星とは違って、本発明のＯＢＳ衛星は、通信可能範囲をいくつかの地域（例えば、Ａ地域、Ｂ地域、Ｃ地域）に分け、その地域から衛星へのアップリンク信号およびダウンリンク信号を、衛星でビームスイッチングすることによって中継する。全通信可能地域に衛星信号が送られる従来の方式とは違って、それぞれの地域に従って衛星信号が収集され送信されるので、各地域で受信する衛星信号の出力は、従来のベントパイプ型中継器における信号の出力より、高くなる。さらに、マルチビームの使用により、各地域で周波数の再利用が可能である。
【００１３】
これにより、本発明では、マルチビームスイッチングのためのＲＦスイッチを効率的に制御するスイッチ制御装置を提供する。その二重化メモリ構造は、システムの信頼性を高める。そしてそのスイッチ制御装置は、地上制御局のスイッチ制御装置の動作状態を監視して制御するための、地上局インターフェースを有する。
【００１４】
本発明の、上記または別の目的と特徴は、添付図面と共に与えられた好適な実施例である以下の説明から明らかとなるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
発明の他の目的と態様は、以下に説明する添付図面を参照する実施例の記述から明らかになるだろう。
【００１６】
図１は、本発明が適用されるマルチビーム通信のための衛星通信システムを示す例示図である。
【００１７】
図１に示されるように、ＯＢＳ(On-board Switch)衛星１０００は、衛星からの電波が受け取れる衛星受信可能な範囲を、複数の地域に分ける。たとえば、Ａ地域の地上局２０は、ＯＢＳ衛星１０００のビーム地域Ａに位置する地上局のうちの１つを示す。Ｂ地域の地上局Ｂ３０とＣ地域の地上局Ｃ３０は、それぞれＯＢＳ衛星１０００のビーム地域ＢとＣに位置する地上局を示す。
【００１８】
Ａ地域の地上局２０は、同じＡ地域内にある他の地上局に送られることになる信号（Ａ→Ａ）と共に、他の地域にある地上局に送られることになる信号（Ａ→ＢとＡ→Ｃ）を時分割することによって、ＯＢＳ衛星１０００にアップリンク信号を送る。
【００１９】
Ｂ地域の地上局３０は、同じＢ地域内にある他の地上局に送られることになる信号（Ｂ→Ｂ）と共に、他の地域にある地上局に送られることになる信号（Ｂ→ＡとＢ→Ｃ）を時分割して、ＯＢＳ衛星１０００にアップリンク信号を送る。
【００２０】
Ｃ地域の地上局４０は、同じ地域（Ｃ地域）内にある他の地上局に送られることになる信号（Ｃ→Ｃ）と共に、他の地域にある地上局に送られることになる信号（Ｃ→ＡとＣ→Ｂ）を時分割して、ＯＢＳ衛星１０００にアップリンク信号を送る。
【００２１】
ＯＢＳ衛星１０００は、その地域の地上局２０、３０、４０から送られたＲＦ信号を時分割スイッチングし、Ａ地域に伝送されることになる信号（Ａ→Ａ、Ｂ→Ａ、Ｃ→Ａ）を、Ａ地域への信号として分類する。そしてＢ地域に伝送されることになる信号（Ａ→Ｂ、Ｂ→Ｂ、Ｃ→Ｂ）を、Ｂ地域への信号として分類し、Ｃ地域に伝送されることになる信号（Ａ→Ｃ、Ｂ→Ｃ、Ｃ→Ｃ）を、Ｃ地域への信号として分類する。
【００２２】
その分類された信号は、各地域に向けられた衛星アンテナを介して、各地域にダウンリンク信号として送られる。要約すると、Ａ地域へのダウンリンク信号は、Ａ地域に送られるべき信号（黒色信号）を衛星でスイッチングすることによって得られ、Ａ地域へ送られる。Ｂ地域へのダウンリンク信号は、Ｂ地域に送られるべき信号（白色信号）を衛星でスイッチングすることによって得られ、Ｂ地域へ送られる。Ｃ地域へのダウンリンク信号は、Ｃ地域に送られるべき信号（黒と白で表わされる信号。つまり黒白信号）を衛星でスイッチングすることによって得られ、Ｃ地域へ送られる。
【００２３】
図２は、ＭＳＭ(Microwave Switch Matrix)であるＲＦ(radio frequency)スイッチと、本発明が適応されるＯＢＳ(On-Board Switch)スイッチに搭載されるＤＣＵ(Digital Control Unit)であるスイッチ制御装置を説明する図である。
【００２４】
図２に示されるように、そのＭＳＮ１１００は、地上局から上へ送られるアップリンク信号Ａ、Ｂ、Ｃのスイッチングを実行し、それらをダウンリンク信号ａ、ｂ、ｃへ変換し、その地域の地上局へそれらを送る。ＭＳＭ１１００の動作は、スイッチ制御装置であるＤＣＵ１２００によって制御される。そのＤＣＵ１２００は、そのＭＳＭ１１００を制御するのに必要とされるスイッチングシーケンスをメモリに格納し、そのシーケンスを順に読み出してＭＳＭ１１００を制御する。
【００２５】
ＤＣＵ１２００は、地上制御局１３００とインターフェース接続される。ＤＣＵ１２００はＴＴ＆Ｃ(Tracking, Telemetry & Command)チャネルで、地上制御局１３００と通信する。そのインターフェースを通して、地上制御局１３００は、衛星に搭載されたＤＣＵ１２００の動作を監視でき、動作に必要な様々なＤＣＵ動作パラーメーターを調整できる。なお、地上制御所１３００とのインターフェースを通して、ＤＣＵ１２００のスイッチングメモリ１２２１に格納されているスイッチングシーケンスをアップデートする機能も実行する。
【００２６】
図３は、本発明の一実施例に基づいて、マルチビーム通信のための衛星中継器のＤＣＵ１２００を表すブロック図である。
【００２７】
図３に示されるように、本発明において提案されるマルチビーム通信のための衛星中継器のＤＣＵ１２００は、制御局インターフェースブロック１２１０と、スイッチ制御ブロック１２２０と、基準周波数発生ブロック１２３０を備える。
【００２８】
その制御局インターフェースブロック１２１０は、地上制御局１３００からの命令の受信と処理をし、ＤＣＵ１２００の動作状態のデータを収集し、地上制御局１３００へそれらを報告する。そのスイッチ制御ブロック１２２０は、スイッチングシーケンスを格納しているメモリの内容を定期的に読み出し、スイッチ制御信号を生成するためにその内容のエラーの検出と修正をし、ＲＦスイッチ１１００にそのスイッチ制御信号を伝える。基準周波数発生ブロック１２３０は、ＤＣＵ１２００の動作に必要な基準クロックを発生し、ＤＣＵ１２００の動作に必要な基準周波数を発生する。
【００２９】
本発明で提案された、上記の構造を持つマルチビーム通信のための衛星中継のスイッチ制御装置１２００は、次のように動作する。
【００３０】
制御局インターフェースブロック１２１０は、ＤＣＵ１２００と地上制御局１３００の間のインターフェースを担うモジュールであって、制御部１２１１と遠隔監視ユニット１２１２を含む。
【００３１】
制御部１２１１は、地上制御局１３００から上へ伝えられるＤＣＵ制御命令を受信して、その命令を解析し、それらをＤＣＵ（つまり、スイッチ制御装置１２００）の対応する部分へ伝える。
【００３２】
また、遠隔監視ユニット１２１２は、ＤＣＵ１２００のモジュールの動作状態を定期的に収集し、それらを地上制御局１３００に送るので、そのＤＣＵ１２００の動作状態は地上制御局１３００で監視できる。
【００３３】
基準周波数発生ブロック１２３０は、ＤＣＵ１２００の動作に必要なクロックと同期信号を発生し、基準クロック発生部１２３１と基準周波数発生部１２３２を含む。その基準クロック発生部１２３１は、高安定クロックを発生させる電圧制御水晶発振器ＶＣＸＯ(voltage control crystal oscillator)を含む。そしてそれは、地上局のクロックからの位相差を修正するために、その地上局からの周波数制御データを受信する機能を持つ。基準周波数発生部１２３２は、基準クロック発生部１２３１から発生したクロックを用いて、ＤＣＵ１２００の動作に必要な様々な同期信号を発生する。その同期信号を用いてＤＣＵ１２００を動作する。
【００３４】
スイッチ制御ブロック１２２０は、スイッチング制御を担うモジュールであり、スイッチングメモリ１２２１とメモリインターフェースユニット１２２２を含む。そのスイッチングメモリ１２２１は、主メモリと予備メモリの二つのメモリから構成される。主メモリが故障の場合にも、予備メモリで動作し続けられる。メモリインターフェースユニット１２２２は、スイッチングメモリ１２２１に格納されたスイッチングデータを読み出し、地上局から送られた更新スイッチングデータをスイッチングメモリ１２２１に書き込む。ＦＥＣ(forward error correction)処理部１２２３は、宇宙環境の放射線のために発生したメモリ内容エラーを訂正することによって、スイッチング信号のエラーがＲＦスイッチ１１００（つまりＭＳＭ）へ送られることを防ぐ。そのＦＥＣ処理部１２２３は、スイッチングメモリ１２２１で読み込んだメモリデータ中の１ビットのエラーを修正する。２ビット以上のエラーについては、ＦＥＣ処理部１２２３は地上局にそのエラーの存在を報告する。出力制御部１２２４もまた、ＭＳＭ１１００にスイッチング信号を送り、動作周波数発生器１２２６は、基準周波数発生ブロック１２３０で発生したクロック／同期信号を用いて、スイッチ制御ブロック１２２０の動作に必要な動作時間を発生させる。メモリ制御ユニット１２２５は、スイッチングメモリ１２２１とメモリインターフェースユニット１２２２との動作を制御し、それらの間のデータ通信を同期する。
【００３５】
上記のように、マルチビーム通信用ＯＢＳ衛星に搭載され、地上局と衛星との間でアップリンク信号とダウンリンク信号のビームスイッチングを実行するＲＦスイッチ制御装置は、従来の通信衛星中継器の問題（つまり、衛星中継器の低い電力効率の問題と、周波数再使用の問題）を一度に解決できる新しい技術である。それは、中継器の限られた電力でリアルタイムでビームをスイッチングして、それぞれの通信地域へまとめて信号を送るので、衛星中継器の電力効率がすぐれている。さらに、分離したビーム間で周波数を再使用できるので、周波数資源の不足の問題が解決できる。
【００３６】
上記の本発明の方法は、プログラムとして具現化され、コンピュータで読取り可能な記録媒体（ＣＤ−ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、またそれらと似たようなもの）に格納できる。本発明の属する技術分野における通常の知識を有した者によって、容易にその処理は実行できるので、そのさらなる詳細な説明はここでは省く。
【００３７】
上記のとおり、本発明で提案されたメモリ二重化構造は、動作中のメモリにおけるトラブルによって起こるシステム停止の可能性を最小化できる。スイッチ制御装置もまた、宇宙環境での動作の間、放射線によって発生する可能性のあるデータエラーを訂正するためのＦＥＣ機能を含めることによって、安定してＲＦスイッチを制御できる。それは、地上局でＤＣＵの動作状態を監視、制御するための地上局インターフェースもまた含む。
【００３８】
周波数変換と増幅を通して、アップリンク信号をダウンリンク信号に単に変換することによって信号を中継する従来の通信衛星と違って、本発明のＯＢＳ衛星は、マルチビーム通信を行い、地上局からのアップリンク信号の周波数を変換し増幅する。そしてさらに、地上局から送られる信号のビームスイッチングを行い、対応する地域へそれらを下方送信する。このように、スイッチングされたビーム間の干渉を最小化することによって、それは衛星出力を効率的に使用し、周波数を再利用できる。
【００３９】
本出願は、韓国特許庁に２００３年１１月１９日に出願された特許文献２に関係する題材を含み、盛り込まれたその内容全体を参照によりここに組み込む。
【００４０】
本発明は、ある特定の好適な実施例に関して説明したが、当業者にとって、添付の特許請求の範囲で定義される発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更と修正がなされるであろうことは明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明が適用されるマルチビーム通信のための衛星通信システムを示す例示的な図である。
【図２】マイクロ波スイッチマトリックスＭＳＭ(Microwave Switch Matrix)である無線周波ＲＦ(Radio Frequency)スイッチと、本発明が適用されるＯＢＳ(On-Board Switch)に搭載される、デジタル制御ユニットＤＣＵ(Digital Control Unit)であるスイッチ制御装置を説明する図である。
【図３】本発明の一実施例に基づいて、マルチビーム通信のための衛星中継器用スイッチ制御装置を説明するブロック図である。
【図１】
2007511974.tif 000003
【図２】
2007511974.tif 000004
【図３】
2007511974.tif 000005
【国際調査報告】
2007511974.tif 000006
2007511974.tif 000007