(57)【要約】【課題】衛星中継器において、ＩＭ波の周波数的な広がりを考慮して正確に干渉レベルを計算する方法、その干渉レベルに基づいたキャリア配置法を提供する。【解決手段】全キャリアの2波、3波の組合せのＩＭレベルを計算し、衛星中継器の帯域を分割したスロット単位でＩＭレベルを合計し、各キャリアのＣ／ＩＭ値を計算する。その際、キャリアやＩＭ波が正規分布に従う周波数の広がりを有するものとして扱う。キャリアの配置のためには、最小Ｃ／ＩＭ値が最大となる除去キャリアを特定し、その除去キャリアを空きスロットに挿入した場合の最小のＣ／ＩＭ値が最大となるスロットを特定することを、干渉が許容範囲になるまで反復する。【選択図】図５
2015084502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信衛星を介して複数の地球局間で通信を行う衛星通信システムにおける前記通信衛星に装備された衛星中継器で複数の変調されたキャリアを周波数分割多元接続方式によって中継する際の、前記複数のキャリア間の相互変調によって発生する干渉波であるＩＭ波のレベルを求める方法であって、
前記複数のキャリアの内のいずれか３つのキャリアの中心周波数をｆi，ｆj，ｆkとし、衛星中継器の送信機の飽和出力電力をＰos（ｄＢＷ） （＝１０ｌｏｇ（ｐos（Ｗ）））とし、各キャリアの前記衛星中継器の送信機における出力電力をそれぞれｐi（Ｗ），ｐj（Ｗ），ｐk（Ｗ）とするとき、前記各キャリアの相対出力レベルをＰi（ｄＢ），Ｐj（ｄＢ），Ｐk（ｄＢ）としてそれぞれＰi（＝１０ｌｏｇ（ｐi／ｐos）ｄＢ），Ｐj（＝１０ｌｏｇ（ｐj／ｐos）ｄＢ），Ｐk（＝１０ｌｏｇ（ｐk／ｐos）ｄＢ）とし、中心周波数ｆi，ｆjの２波のキャリアによって各中心周波数（２ｆi−ｆj）及び中心周波数（２ｆj−ｆi）に発生するＩＭ波の相対レベルをそれぞれＩij及びＩjiとし、中心周波数ｆi，ｆj，ｆkの３波のキャリアによって各中心周波数（ｆi＋ｆj−ｆk）、中心周波数（ｆk＋ｆi−ｆj）、中心周波数（ｆj＋ｆk−ｆi）に発生するｄＢ値で表したＩＭ波のレベルをそれぞれＩijk，Ｉkij，Ｉjkiとした場合に、前記衛星中継器の送信機の入力信号レベル−出力信号レベル特性（入出力特性）において、出力レベルが飽和していない小入力信号レベル時の入出力特性が大入力信号時まで続くと仮定した理想入出力特性において、入力レベルが等しい２波キャリアによる入力信号レベル対ＩＭ波レベル特性が、小入力信号レベル時のＩＭ波レベルが入力信号レベルの３乗に比例する特性と仮定した場合における、前記理想入出力特性の前記出力信号レベルが前記ＩＭ波レベルと等しくなる時の入力信号レベルにおける、前記理想入出力特性の前記出力信号レベルと実際の衛星中継器の送信機の飽和信号出力レベルの差をＤ（ｄＢ）として、ＩＭ波の相対レベルをＩij＝２Ｐi＋Ｐj−２Ｄ，Ｉji＝２Ｐj＋Ｐi−２Ｄ，Ｉijk＝Ｉkij＝Ｉjki＝Ｐi＋Ｐj＋Ｐk−２Ｄ＋６ として求めることを、前記中継器内の全キャリアの２波及び３波のそれぞれすべての組み合わせに対して実行することにより、すべてのＩＭ波レベルを求めるステップと、
前記各ＩＭ波のレベルの分布を前記中継器の周波数帯域を各キャリアに対する最小割当帯域幅以下の所定帯域幅で分割してその帯域幅を１スロット幅とし、中継器帯域の端から順にスロット番号を付与したスロットとした場合に、前記ＩＭ波レベルの各スロット毎の合計値を求めるステップとを有する、中継器全体のＩＭ波のレベル分布を求める方法。
【請求項２】
前記ＩＭ波レベルの各スロット毎の合計値を求めるステップは、
各キャリアの中心周波数が属するスロットのスロット番号をそのキャリアの番号とし、前記キャリアが一定のスペクトル分布を有する強度を有するものとし、前記キャリアの前記スペクトル分布の周波数で表した標準偏差を前記スロットの帯域幅で割った値をスロット数で表した標準偏差とし、スロット番号ｊ，ｋ，ｌに相当する前記キャリアのスロット数で表した標準偏差をそれぞれσj，σk，σlとした場合に、スロット番号ｉ，ｊの２波のキャリアによって発生し、スロット番号（２ｊ−ｋ）及び（２ｋ−ｊ）を帯域の中心とする各ＩＭ波のスロット数で表した標準偏差をρjk，ρkjとする時、
2015084502.tif 000020
とし、スロット番号ｊ，ｋ，ｌの３波のキャリアによって発生し、スロット番号（ｊ＋ｋ−ｌ），（ｊ−ｋ＋ｌ）及び（−ｊ＋ｋ＋ｌ）を中心とする３波の各ＩＭ波のスロット数で表した標準偏差
2015084502.tif 000021
とし、fiをスロット番号iを中心スロットとするＩＭ波のスロット番号、ρi をそのＩＭ波のスロット数で表した標準偏差とする時、そのＩＭ波の電力密度分布を確率密度関数
2015084502.tif 000022
で表して、スロット番号
2015084502.tif 000023
のスロット幅内のＩＭ波のレベルの積分値を
2015084502.tif 000024
として、前記電力密度分布に対応する累積分布関数としての相補誤差関数を用いて計算し、この値に前記すべてのＩＭ波レベルを求めるステップで求めた対応するＩＭ波の相対レベルを真数値で表した値を乗じて該当するスロットの衛星中継器の送信機の飽和レベルに対する相対値としてそのスロットのＩＭ波レベルを求めることを前記中継器内の全キャリアの２波及び３波のそれぞれすべての組み合わせの各ＩＭ波に対して実行する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ＩＭ波のレベルの各スロット毎の合計値を求めるステップは、ｄＢ値で表現された前記ＩＭ波レベルのそれぞれを真数値に変換して各スロット毎に合計した後に、ｄＢ値に変換する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
求めた前記スロット毎のＩＭ波レベルの合計値に基づいて、各キャリアのそれぞれに対して、それに割り当てられた帯域内に属するスロットの前記ＩＭレベルの合計値の総和を求め、それで対応する前記キャリアの出力レベルを除して各キャリア毎のＣ／ＩＭ値を求めるステップと、
求めた各キャリア毎の前記Ｃ／ＩＭ値に基づいて、前記ＩＭ波レベルが許容範囲になるように前記複数のキャリアのそれぞれの周波数を配置するステップと、をさらに有する、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記複数のキャリアのそれぞれの周波数を配置するステップにおいて、前記キャリアの占有帯域幅を、電波法上、電波型式で表される必要帯域幅を１から１．２の間の数値を除した値とし、この占有帯域幅を５から６の範囲の所定の定数で除した値を前記キャリアのスペクトル分布の前記標準偏差とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記複数のキャリアのそれぞれの周波数を配置するステップにおいて、前記キャリアのロールオフ率に対して、ロールオフ特性におけるスペクトラム分布と、同帯域・同レベルのキャリアが正規分布とした場合の標準偏差を前記キャリアのスペクトル分布の前記標準偏差とする、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記複数のキャリアのそれぞれの周波数を配置するステップは、
各キャリア毎の前記Ｃ／ＩＭ値を求める初期のキャリア配置における各キャリアのＣ／ＩＭ値計算ステップと、
前記複数のキャリアのうちのいずれか１つを除去キャリアとして除去した場合に最小の前記Ｃ／ＩＭ値を示すものを最小Ｃ／ＩＭ値として特定し、前記複数のキャリアの中で前記除去キャリアを順次選択することにより前記最小Ｃ／ＩＭ値が最大となる前記除去キャリアを最小Ｃ／ＩＭ値最大化除去キャリアとして特定する最小Ｃ／ＩＭ値最大化除去キャリア特定ステップと、
特定された前記最小Ｃ／ＩＭ値最大化除去キャリアを、他のキャリアの周波数が割り当てられておらず前記除去キャリアに割り当てられた前記帯域幅を挿入可能である１つのスロットあるいは連続スロットのいずれかの周波数に挿入した場合に最小の前記Ｃ／ＩＭ値を示すものを挿入後最小Ｃ／ＩＭ値として特定し、前記帯域幅を割り当て可能である前記１つのスロットあるいは連続スロットを順次選択することにより前記挿入後最小Ｃ／ＩＭ値が最大となる１つのスロットあるいは連続スロットを最小Ｃ／ＩＭ値最大化挿入スロットとして特定する最小Ｃ／ＩＭ値最大化挿入スロット特定ステップと、
前記干渉が許容範囲になるまで、前記最小Ｃ／ＩＭ値最大化除去キャリア特定ステップ及び前記最小Ｃ／ＩＭ値最大化挿入スロット特定ステップを反復するステップと、を含む請求項４に記載の方法。
【請求項８】
前記複数のキャリアのそれぞれの周波数を配置するステップにおける、前記最小Ｃ／ＩＭ値最大化除去キャリア特定ステップ及び前記最小Ｃ／ＩＭ値最大化挿入スロット特定ステップの反復は、前記除去キャリアの前記スロット番号と前記最小Ｃ／ＩＭ値最大化挿入スロットのスロット番号が等しくなるまで実行される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記複数のキャリアのそれぞれの周波数を配置するステップにおける、前記最小Ｃ／ＩＭ値最大化除去キャリア特定ステップ及び前記最小Ｃ／ＩＭ値最大化挿入スロット特定ステップの反復は、所定の回数だけ実行される、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記複数のキャリアのそれぞれの周波数を配置するステップにおける、前記最小Ｃ／ＩＭ値最大化除去キャリア特定ステップ及び前記最小Ｃ／ＩＭ値最大化挿入スロット特定ステップの反復は、前記挿入後最小Ｃ／ＩＭ値が所定の値以上になるまで実行される、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
新たなキャリアの配置を要求が発生する毎に新たなキャリアを割り当てるデマンドアサイン方式によるマルチキャリアFDMA通信方式において、新しく配置の要求のあったキャリアを、請求項７に記載の方法において、前記除去キャリアに相当するものとして前記最小Ｃ／ＩＭ値最大化挿入スロットを特定し、そこに配置する方法。
【請求項１２】
通信衛星を介して複数の地球局間で通信を行う衛星通信システムにおける前記通信衛星に装備された衛星中継器で複数の変調されたキャリアを周波数分割多元接続方式によって中継する際の、前記複数のキャリア間の相互変調によって発生する干渉を低減させるように配置する方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記方法は、
前記複数のキャリアの内のいずれか３つのキャリアの中心周波数をｆi，ｆj，ｆkとし、衛星中継器の送信機の飽和出力電力をＰos（ｄＢＷ） （＝１０ｌｏｇ（ｐos（Ｗ）））とし、各キャリアの前記衛星中継器の送信機における出力電力をそれぞれｐi（Ｗ），ｐj（Ｗ），ｐk（Ｗ）とするとき、前記各キャリアの相対出力レベルをＰi（ｄＢ），Ｐj（ｄＢ），Ｐk（ｄＢ）としてそれぞれＰi（＝１０ｌｏｇ（ｐi／ｐos）ｄＢ），Ｐj（＝１０ｌｏｇ（ｐj／ｐos）ｄＢ），Ｐk（＝１０ｌｏｇ（ｐk／ｐos）ｄＢ）とし、中心周波数ｆi，ｆjの２波のキャリアによって各中心周波数（２ｆi−ｆj）及び中心周波数（２ｆj−ｆi）に発生するＩＭ波の相対レベルをそれぞれＩij及びＩjiとし、中心周波数ｆi，ｆj，ｆkの３波のキャリアによって各中心周波数（ｆi＋ｆj−ｆk）、中心周波数（ｆk＋ｆi−ｆj）、中心周波数（ｆj＋ｆk−ｆi）に発生するｄＢ値で表したＩＭ波のレベルをそれぞれＩijk，Ｉkij，Ｉjkiとした場合に、前記衛星中継器の送信機の入力信号レベル−出力信号レベル特性（入出力特性）において、出力レベルが飽和していない小入力信号レベル時の入出力特性が大入力信号時まで続くと仮定した理想入出力特性において、入力レベルが等しい２波キャリアによる入力信号レベル対ＩＭ波レベル特性が、小入力信号レベル時のＩＭ波レベルが入力信号レベルの３乗に比例する特性と仮定した場合における、前記理想入出力特性の前記出力信号レベルが前記ＩＭ波レベルと等しくなる時の入力信号レベルにおける、前記理想入出力特性の前記出力信号レベルと実際の衛星中継器の送信機の飽和信号出力レベルの差をＤ（ｄＢ）として、ＩＭ波の相対レベルをＩij＝２Ｐi＋Ｐj−２Ｄ，Ｉji＝２Ｐj＋Ｐi−２Ｄ，Ｉijk＝Ｉkij＝Ｉjki＝Ｐi＋Ｐj＋Ｐk−２Ｄ＋６ として求めることを、前記中継器内の全キャリアの２波及び３波のそれぞれすべての組み合わせに対して実行することにより、すべてのＩＭ波レベルを求めるステップと、
前記各ＩＭ波のレベルの分布を前記中継器の周波数帯域を各キャリアに対する最小割当帯域幅以下の所定帯域幅で分割してその帯域幅を１スロット幅とし、中継器帯域の端から順にスロット番号を付与したスロットとした場合に、前記ＩＭ波レベルの各スロット毎の合計値を求めるステップと、
求めた前記スロット毎のＩＭ波レベルの合計値に基づいて、各キャリアのそれぞれに対して、それに割り当てられた帯域内に属するスロットの前記ＩＭレベルの合計値の総和を求め、それで対応する前記キャリアの出力レベルを除して各キャリア毎のＣ／ＩＭ値を求めるステップと、
求めた各キャリア毎の前記Ｃ／ＩＭ値に基づいて、前記ＩＭ波レベルが許容範囲になるように前記複数のキャリアのそれぞれの周波数を配置するステップと、を有するものであるプログラム。
【請求項１３】
前記ＩＭ波レベルの各スロット毎の合計値を求めるステップは、
各キャリアの中心周波数が属するスロットのスロット番号をそのキャリアの番号とし、前記キャリアが一定のスペクトル分布を有する強度を有するものとし、前記キャリアの前記スペクトル分布の周波数で表した標準偏差を前記スロットの帯域幅で割った値をスロット数で表した標準偏差とし、スロット番号ｊ，ｋ，ｌに相当する前記キャリアのスロット数で表した標準偏差をそれぞれσj，σk，σlとした場合に、スロット番号ｉ，ｊの２波のキャリアによって発生し、スロット番号（２ｊ−ｋ）及び（２ｋ−ｊ）を帯域の中心とする各ＩＭ波のスロット数で表した標準偏差をρjk，ρkjとする時、
2015084502.tif 000025
とし、スロット番号ｊ，ｋ，ｌの３波のキャリアによって発生し、スロット番号（ｊ＋ｋ−ｌ），（ｊ−ｋ＋ｌ）及び（−ｊ＋ｋ＋ｌ）を中心とする３波の各ＩＭ波のスロット数で表した標準偏差
2015084502.tif 000026
とし、fiをスロット番号iを中心スロットとするＩＭ波のスロット番号、ρi をそのＩＭ波のスロット数で表した標準偏差とする時、そのＩＭ波の電力密度分布を確率密度関数
2015084502.tif 000027
で表して、スロット番号
2015084502.tif 000028
のスロット幅内のＩＭ波のレベルの積分値を
2015084502.tif 000029
として、前記電力密度分布に対応する累積分布関数としての相補誤差関数を用いて計算し、この値に前記すべてのＩＭ波レベルを求めるステップで求めた対応するＩＭ波の相対レベルを真数値で表した値を乗じて該当するスロットの衛星中継器の送信機の飽和レベルに対する相対値としてそのスロットのＩＭ波レベルを求めることを前記中継器内の全キャリアの２波及び３波のそれぞれすべての組み合わせの各ＩＭ波に対して実行する請求項１２に記載のプログラム。
【請求項１４】
前記複数のキャリアのそれぞれの周波数を配置するステップは、
各キャリア毎の前記Ｃ／ＩＭ値を求める初期のキャリア配置における各キャリアのＣ／ＩＭ値計算ステップと、
前記複数のキャリアのうちのいずれか１つを除去キャリアとして除去した場合に最小の前記Ｃ／ＩＭ値を示すものを最小Ｃ／ＩＭ値として特定し、前記複数のキャリアの中で前記除去キャリアを順次選択することにより前記最小Ｃ／ＩＭ値が最大となる前記除去キャリアを最小Ｃ／ＩＭ値最大化除去キャリアとして特定する最小Ｃ／ＩＭ値最大化除去キャリア特定ステップと、
特定された前記最小Ｃ／ＩＭ値最大化除去キャリアを、他のキャリアの周波数が割り当てられておらず前記除去キャリアに割り当てられた前記帯域幅を挿入可能である１つのスロットあるいは連続スロットのいずれかの周波数に挿入した場合に最小の前記Ｃ／ＩＭ値を示すものを挿入後最小Ｃ／ＩＭ値として特定し、前記帯域幅を割り当て可能である前記１つのスロットあるいは連続スロットを順次選択することにより前記挿入後最小Ｃ／ＩＭ値が最大となる１つのスロットあるいは連続スロットを最小Ｃ／ＩＭ値最大化挿入スロットとして特定する最小Ｃ／ＩＭ値最大化挿入スロット特定ステップと、
前記干渉が許容範囲になるまで、前記最小Ｃ／ＩＭ値最大化除去キャリア特定ステップ及び前記最小Ｃ／ＩＭ値最大化挿入スロット特定ステップを反復するステップと、を含む請求項１２に記載のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静止軌道衛星を用いた衛星通信ネットワークにおける衛星中継器内の変調波（所謂キャリア）の配置アルゴリズム並びに増幅器の非直線歪みに係る技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
多数の衛星通信地球局相互間を通信衛星を介して接続する方法として、周波数分割多元接続（Frequency Division Multiple Access; FDMA）方式が一般的に採用されている。この方式においては、同一衛星にアクセスする各地球局から送信された変調波（キャリア）が、当該衛星内の単一若しくは複数の中継器上に周波数分割で配置され、各受信地球局が自局宛の変調波を受信し、同時に当該局宛にキャリアを送信することで、双方向回線（チャンネル）を構成し、通常相互に一対のチャンネルが設定されて双方向通信が行われている。また一局からの送信キャリアを多数の局で同時に受信する、同報通信若しくは放送方式の通信も存在する。1:1の双方向通信の場合、チャンネルとキャリアの関係は、一キャリア当たり一チャンネルの場合はSCPC(Single Channel Per Carrier ) と呼ばれ、一対の変調波（キャリア）で一対のチャンネルを構成して通信が行われる。また、中・大型地球局間では、多数のチャンネルを多重化して一つのキャリアとして送信し、同じキャリアを複数の受信局が受信して自局宛のチャンネルだけを取り出す多重化方式も古くから採用されている。そして近年におけるFDMA通信方式における特長の一つは、これらのチャンネル、キャリアがデジタル化され、原信号もこれまでのアナログ電話チャンネルではなく、低速または高速のデータとして扱われることにより、一つの中継器内に様々なデータ速度を伝送するデータ速度に応じた異なった帯域幅のキャリアが混在するようなシステム（以下マルチキャリアシステム）が一般化したことである。
【０００３】
図１に衛星中継器１００の構成例を示す。通常、通信衛星の中継器は、低雑音受信周波数変換部(LNA-Receiver)１０１、I-MUX/BPF(入力分配器フィルター)１０２、送信器(TWTA)１０３、O-MUX（出力合成分配器）１０４等で構成されるが、多数のキャリアを一つの増幅器で共通増幅する場合、増幅器の非直線歪みにより相互変調と呼ばれる干渉波（以下、ＩＭ波）が多数発生する。衛星中継器においては最終の能動素子である送信機(TWTA)でこうした歪みによるＩＭ波が発生する。これらのＩＭ波のうち2波及び3波のキャリア同士の相互変調によるＩＭ波のうち以下のIM波は、元のキャリアと同じ周波数帯に発生し、同帯域のキャリアに対する干渉波となるため問題となる。すなわち、各キャリアの周波数を例えばf1, f2, f3とするとき、f1キャリアとf2キャリア２波の相互変調の場合の2f1−f2及び2f2−f1に発生する2波のIM波、f1〜f3の3波の相互変調の場合にはf1＋f2−f3、f2＋f3−f1及びf3＋f1−f2に発生する3波のIM波が元のキャリアと同じ周波数帯に発生するのでキャリアに対する干渉波となる。図２及び図３に２波及び３波の相互変調によって発生するこれらのＩＭ波と元のキャリアとの周波数関係を、発生するＩＭ波の電力の元のキャリア電力との関係を含めて示す(実際の送受信キャリアは変調波なので帯域幅を有するがこの図はキャリアの電力を線スペクトルで表し、中心周波数に電力が集中している形で示している)。これらのＩＭ波はＴＷＴＡの非直線歪みの３次の成分によって発生するものであり、もっと高次の成分に依るＩＭ波も存在するが、実際には既述の３次の成分が支配的なので、以下、既述の２波、３波の組合せによる３次のＩＭ波について説明する。この発生するＩＭ波のレベルを求める方法は、実際に増幅器に２波又は３波のキャリアを入力し、その出力のスペクトルを測定することで得られるが、机上でシミュレーションによって求める場合には、増幅器の振幅、位相の入出力特性をベッセル関数などの級数展開によって数式で表し、２波又は３波のキャリアの和を入力し、計算結果の出力波成分から該当するＩＭ波成分のレベルを計算する方法などによる。一つの中継器の周波数帯域内に多数のキャリアを配置する場合には、多数のキャリアの全ての２波及び３波の組合せでそれぞれ２波、３波のＩＭ波が発生し、１つの中継器周波数帯域内に配置されるキャリア数が多くなればなるほど組合せの数は指数関数的に増え、中継器帯域内に発生するＩＭ波の数も増える。従って異なった２波、３は波の組合せで同一周波数に発生するＩＭ波も多くなりＩＭ波の重なりが発生する。
ＳＣＰＣ方式における顕著な特長は、多数のキャリアを等間隔配置した場合に、この２波または３波の組み合わせで発生するＩＭ波の多くは、配置されているキャリア若しくは配置可能な周波数が一致し、その周波数のキャリアに対する干渉波になることであり、既述の通り、キャリア数が増えれば、同一周波数に発生するＩＭ波が多数重なって加算されて干渉波のレベルが更に高くなることである。例えば10波のキャリアを等間隔に配置した場合、その5又は6番目のキャリアの周波数に発生する3波の組合せによるＩＭ波の重なりは26波になり、20波のキャリアによって10又は11番目のキャリアの周波数に発生するＩＭ波の重なりは126波に達する。従って同時に多数波を配置するシステムでは、このIM波の重なりによる干渉の増加が問題となってきた。
【０００４】
そこでキャリアの配置法等が研究され、その結果、例えば発生するＩＭ波が元の配置キャリアと重ならないキャリアの配置法として、Bubcock配列(非特許文献1)がある。この方法は、干渉波が元の配置キャリアのいずれとも重ならないため干渉のない配置法として有効であるが、キャリア数が増えるにつれて必要な全体の帯域幅が急激に増加し、数十以上のキャリア配置が必要な場合には、全キャリアの帯域幅の和に対して数百倍以上の割当帯域幅が必要となり現実的ではない。次に、ＩＭ波が元の配置キャリアのいずれかと重なること並びにＩＭ波同士の重なりをある程度許容するとして、その重なりの数の最小化を目指す準最適配置法として「Deletion-Insertion Method」と呼ばれる方法(非特許文献2)がある。この方法は、初期配置のキャリアに対し、各キャリア毎にキャリア周波数に重なるＩＭ波の数とその分布（ＩＭの重なりの分布）を計算し、最も多い重なり数になる周波数とその重なり数を求め、次に端から順に1波ずつキャリアを除去してみて、除去したときの条件で同様の計算を順次行うものである。そして除去前に最も重なりの多かった周波数の重なりの数に対して最大の重なりの数が最も少なくなる除去キャリアを抽出してその除去配置位置とする（ここまで除去操作）。次に配置可能な空き周波数に除去したキャリアを挿入し、同様にＩＭ波の重なりの分布を計算する。この再配置を順次行って、最大のＩＭ波の重なりの数が最も少ない挿入周波数スロットを選定する（ここまで挿入操作）。ここまでを１サイクルとして、結果のキャリア配置を新たな配置として除去-挿入操作を繰り返す。そして除去キャリアと挿入キャリアの周波数が一致するまで繰り返し、一致した状態を準最適解としている。この方法はSCPCシステムにおいては有効である。図４にこの場合の再配置による改善の効果の例を示す。図４には、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）とスロット数を増やして再配置することによってＩＭ変調積の重なり数をほぼ均等に分散させられたことが示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】W.C. BABCOCK “Intermodulation Interference in Radio Systems Frequency of Occurrence and Control by Channel Selection” Bell Syst. Tech. J, 32, 1, p63 (1963)
【非特許文献２】HIDEO OKINAKA, YUTAKA YASUDA, YASUO HIRATA “Intermodulation  Interference-  Minimum Frequency Assignment for Satellite SCPC Systems” IEEE Trans Communi. COM-32,4 pp.462-468 (April 1984)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、この「Deletion-Insertion Method」は、ＳＣＰＣシステムのように総てのキャリアが同一の帯域幅、基本的に同一のレベルで、そのキャリアの割当をキャリアの割当帯域幅を単位として行う場合には、各２波、各３波の組合せで発生する個々のＩＭ波のレベルは２波の組合せによるものと３波の組合せに依るものでは異なるが、それぞれでは同じレベルである。従って、各キャリアの周波数に発生するＩＭ波の重なり数がそのまま干渉波レベルに比例するので、各キャリア周波数におけるＩＭ波の２波によるものと３波に依るもののそれぞれの重なり数をカウントして一方に重みをつけ、最悪の重なり数が最小となる場合を計算すればよかった。しかし既述のように、帯域幅の異なるキャリアが多数存在するなど、近年のマルチキャリアシステムのように帯域幅やレベルのキャリアのパラメータが均一でない場合には、元のキャリアの帯域幅やレベルによって発生する個々のＩＭ波のレベルや帯域幅が異なるので、各キャリア周波数に発生するＩＭ波の重なりの数を求めるだけではＩＭ波による干渉レベルの評価は出来ず、またレベル差や帯域幅を算入できず、「Deletion-Insertion Method」を実用的に適用できないという問題があった。更にＩＭ波は、一般に元のキャリアより帯域的な広がりを持つことから、広帯域キャリアと狭帯域キャリアが混在する場合には、ＩＭ波の一部の帯域しかキャリアとの重なりがない場合など、キャリアやＩＭ波の電力密度分布を求めて計算する必要のある場合にも適用出来ないという問題点もあった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上述の問題を解決し、ＩＭ波の周波数的な広がりを考慮した正確な干渉レベルを計算する方法を提供し、さらに正確な干渉レベルに基づいて干渉を低減するようなキャリア配置法を提供するものである。本発明はこのような課題を、電子計算機を用いる以下の手段によって解決したものである。この方法の特長は、まず中継器帯域内を最小キャリア帯域幅若しくは最小割当周波数ステップ幅に相当する周波数スロット（以下スロット）に分割し、各ＩＭ波の電力をこのスロット帯域幅単位に分割して、スロット帯域幅を単位とする電力密度分布として求めることにより、多数の異なった帯域幅、異なった電力のキャリアを含む与えられたキャリア配置において、同中継器内に発生する各ＩＭ波を、スロット帯域幅を単位帯域幅とするＩＭ波のレベル分布として求め、さらに、ＩＭ波の重なり分も、中継器帯域内のＩＭ波に対して同じスロット帯域幅単位で重なっているＩＭ波の電力を加算することにより、そのキャリア配置における中継器帯域幅全体の加算されたＩＭ波のレベル分布を、スロット帯域幅を単位として求めることが出来るようにしたものである。そして更に、各キャリア毎に自己のキャリア帯域幅に属する各スロットの加算されたＩＭ波のレベルを更に加算して、各キャリアのＩＭ波による干渉レベルである、自己のキャリア帯域幅内の全てのＩＭ波の加算レベルを求め、当該キャリアとの電力比であるＣ／ＩＭ値を求めることを可能にしたものである。本発明は、中継器帯域幅内のあるキャリア配置に対して、各キャリア毎のＣ／ＩＭ値を正確に求めることにより、新たなキャリアを配置する場合に、最も適切な挿入すべき空きスロットを計算により求めたり、更に全キャリアについて求めたそれぞれのＣ／ＩＭ値を比較し、最悪のＣ／ＩＭ値となるキャリアを抽出することでマルチキャリアの場合における「Deletion-Insertion Method」を適用して、最適な再配置を可能としたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のアルゴリズムを適用することにより、周波数上の広がりを有する分布するＩＭのレベルを、周波数スロット幅を基準として、スロット幅を単位としたＩＭの電力密度分布として計算することが出来、各キャリアの帯域幅に属するスロットのＩＭレベルを加算して、キャリアレベルとの比を求めることで、各キャリア毎のＣ／ＩＭ値を正確に計算することが出来る、これらによって、干渉を正確に評価することが出来る。
またこうして求めたＣ／ＩＭ値を元にした配置乃至再配置アルゴリズムにより、中継器全体で最悪(最小)のＣ／ＩＭ値を最大化する再配置等を行うことが出来、このことにより、これまでに比べ１つの中継器内に実際に配置出来るキャリアの数、即ち全帯域幅を大幅に増やすことが出来、中継器利用帯域の効率化を図ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】衛星中継器の構成例を示す図である。
【図２】2波のキャリアによって発生するＩＭ波との周波数関係並びに電力関係を表す図である。
【図３】3波のキャリアによって発生するＩＭ波との周波数関係並びに電力関係を表す図である。
【図４】先行文献で示された、SCPCシステムの場合における「Deletion-Insertion Method」の効果を示す図である。
【図５】本発明の実施例に係る、ＩＭレベル計算方法及びキャリア再配置方法の動作フロー図である。
【図６】中継器の入出力特性と等レベル2波ＩＭ特性並びにDの値との関係を示す図である。
【図７】2キャリアによるＩＭが実際どのように分布するかを示す図である。
【図８】衛星中継器内の実際のキャリア配置例について本発明によるＩＭレベル計算方法と再配置アルゴリズムを適用したソフトウエアにより計算を行った例で、再配置を繰り返す毎の最小のＣ／ＩＭ値を示すキャリアのＣ／ＩＭ値をプロットしたグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の一形態としてのキャリアの再配置法は、初期キャリア配置から順次キャリアを1波ずつ除去キャリアとして除去したとした場合に残る他の全てのキャリアのＣ／ＩＭ値を計算し、一つの除去キャリアに対して、残る他の全てのキャリアのうちの最小のＣ／ＩＭ値を求め、除去キャリアを順次変えていった場合の最小のＣ／ＩＭ値が最大となる除去キャリアを抽出する。次にその除去キャリアを順次空きスロットに挿入して同様に全てのキャリアのＣ／ＩＭ値を計算し、同じく最小のＣ／ＩＭ値が最大となるような空きスロットにその除去キャリアを挿入した場合を新たな配置とする。そして再び除去シーケンスに戻って演算を繰り返すことで、最小のＣ／ＩＭ値を示すキャリアのＣ／ＩＭ値が最大となるような最適配置を求めるという方法により、これまで出来なかった帯域幅、電力の異なったキャリアが含まれる場合の最適配置を可能とした。以下、具体的計算手順について説明する。尚、同じく「Deletion-Insertion Method」と呼んでいるが、先に述べた方法は、同じ周波数に重なるＩＭ波の数をカウントし、その重なりの数が最小になるアルゴリズムであるのに対し、本方法は各ＩＭ波の電力密度とその分布を計算し、各キャリアの帯域内に分布する総てのＩＭ波の電力加算を行うことで、該当するキャリアの帯域内におけるＣ／ＩＭ値を正確に求め、Ｃ／ＩＭ値の最小値（最悪値）が最大になる配置を求めるアルゴリズムである点で、目的と方法において異なったアルゴリズムといえる。
またあるキャリア配置で運用されている場合に新たなキャリアを配置する場合には、新たなキャリアを挿入可能な空きスロットに挿入してみて、その各の場合のＩＭ波のレベル分布と各キャリア毎のＣ／ＩＭ値を同様に計算し、最小のＣ／ＩＭ値を示すキャリアのＣ／ＩＭ値が最大の場合の挿入スロットを求めることによって最適配置が得られる。
【００１１】
以下、図５の動作フロー図を参照し、具体的な計算方法を説明する。２波または３波キャリアの相互変調積により発生し問題となるＩＭ波は、既述のように元のキャリアの周波数をf1, f2, f3とするとき2波のキャリア間で生じる(2×f1-f2)および(2×f2-f1)の2周波数に発生するＩＭ波と3波のキャリア間で生じる、(f1+f2-f3), (f2+f3-f1), (f3+f1-f2)の3周波数に発生する2種類のＩＭ波である。このＩＭ波は、正確には、中継器周波数帯域幅の下限周波数をfl, 上限周波数をfh, 中継器帯域幅をfbw(=fh-fl)とするとき、fl−fbw 〜fh+fbwの間の周波数帯域内に発生する。従って全キャリアの2波の組み合わせと3波の組み合わせの全てのうち、基本的に中継器周波数帯域内に発生するＩＭ波について考えればよいが、ＩＭ波の中心周波数が中継器周波数帯域外に発生する場合でも、電力密度分布の裾野が中継器帯域内に及ぶ場合もあるので、実際には中継器帯域幅の外側に発生するＩＭ波についても近傍については計算に取り入れる必要がある。
【００１２】
手順としては、まず中継器の周波数帯域を最小のキャリア周波数帯域若しくは割当最小周波数ステップの帯域幅のスロットに分割して、中継器周波数帯域端から番号を付与する。そして各キャリアの周波数と帯域幅をその中心周波数に相当するスロット番号と帯域幅に相当するスロットの数で表わすことによって定義する。次に、端から順に2波及び3波の組み合わせを順次抽出し、それぞれの場合のＩＭ波の生じる中心のスロット番号を求める。このＩＭ波の中心スロットは、既述の発生するＩＭ波周波数の式において周波数(f1〜fn)をスロットの番号に置き換えることにより計算する。次に各ＩＭ波の分布する帯域内の各スロットについて各スロット毎のレベル(電力)を後述する方法によって計算する。具体的には、行列を使用した表計算として、横軸に周波数スロットの列を並べた時、1行をキャリア2波又は3波の組み合わせの一組として、その組み合わせで発生するＩＭ波の分布をその行の該当スロットの列のレベルとして求める（ステップＳ１０１）。2波及び3波の組み合わせの数は、キャリア数がnのときnC2+nC3 で計算出来、例えばn が100であれば980,100の組み合わせの数となる。従ってこの組み合わせの数の行数と必要なスロット数の列数の表計算を行う必要がある。総ての行(組み合わせ)についての各列(各スロット)毎のＩＭ波のレベルを計算した後、各列毎に全行の加算を行い、各スロットのトータルのＩＭ波のレベルを求める（ステップＳ１０２）。その分布が中継器帯域内全体のＩＭ波のレベル分布になる。このように表計算で計算を行うと、あるキャリアを削除したり挿入したりしたときに、それによって影響を受ける行だけを再計算した後に、各列毎に加算を行うことによって、少ない計算量で全体のＩＭ波のレベル分布の再計算を行うことができるという効果が得られる。
尚この計算は、表計算を行わずに、各組合せのＩＭ波の各スロットのレベルを計算する度に各スロットのレベルを順次加算して行って各スロット毎に累積値を求める方法によっても達成できる。
【００１３】
2波又は3波の組み合わせによる個別のＩＭ波の電力(レベル)は、本発明による次の方法で計算する。まず衛星中継器の送信機のＩＭ特性は、同送信機の入出力特性を横軸、縦軸をそれぞれdBWで表したdBリニアのグラフで表した時、横軸の入力レベルに相当する等レベル２波のキャリアを入力したとき、２波キャリアの周波数間隔離れた両キャリアの外側に発生する２波のＩＭ波（2f1-f2及び2f2-f1）の出力レベルを、その入力レベルに相当するＩＭ波レベルとしてプロットする。この場合、小信号においては、ＩＭレベルは送信機の入出力特性の主として3次の歪みに依存することから、基本的に入力レベルの3乗に比例し、dBリニアのグラフでは勾配3の直線の特性を示す。送信機の入出力特性とＩＭレベル特性の様子を図６に示す（このようなデータは通常送信機の基本特性としてメーカから提供される）。次に、この小信号におけるＩＭレベル特性を勾配3で延長した直線（小入力信号レベル時のＩＭ波レベルが入力信号レベルの３乗に比例する特性を表わす）と、一方で送信機の小信号における入出力特性をそのまま延長した勾配1の直線（出力レベルが飽和していない小入力信号レベル時の入出力特性が大入力信号時まで続くと仮定した理想入出力特性を表わす）との交差点（図６の３次ＩＭ交差点）における出力レベルと、その時の入力信号レベルにおける送信機の飽和出力レベルとの差をD(dB)とする。そうすると、ある小信号における、等レベル2波の各キャリアの送信機出力レベルと送信機飽和出力レベルとの差をB(dB)とすると、このグラフに基づく幾何の計算から、任意の等レベル2波の1波当たりのレベルと同レベルに対する等レベル2波ＩＭ波とのレベル比IMR(dB)は2(B+D)として求められる。次に、2波のキャリアのレベルが異なった場合のIMRについては、2波の中心周波数をf1,f2、各レベルに相当するBの値をB1,B2とする時、周波数2f1-f2に発生するB1に対するIMR；IMR12は2(B1+D)−(B1−B2)=B1+B2+2Dで表され、周波数2f2-f1に発生するB2に対するIMR;IMR21は2(B2+D)−(B2−B1)=B1+B2+2Dで表される。(これは等レベル2波ＩＭから一方のキャリアレベルが変動した場合、例えばf1のレベルが変動した場合、2f1-f2のレベルは変動値（dB）の2倍で変動し、2f2-f1のレベルは変動値(dB)と同レベルで変動することによる)。しかしこれらの値は、それぞれB1及びB2に対する相対値なので、直接比較する為にそれぞれのＩＭレベルを送信機の飽和出力レベルPos(dBW)に対する相対値で表示すると以下で表される。
IMR12= Pos−B1−(B1+B2+2D)=Pos−2B1−B2−2D
IMR21= Pos−B2−(B1+B2+2D)=Pos−2B2−B1−2D
【００１４】
そこで衛星中継器の送信機の飽和出力電力をPos(dBW)（=10log(pos(W))）とし、各キャリアの出力レベルをそのキャリアの衛星中継器の送信機の出力での電力のPosに対する相対電力比（マイナスのdB値）で定義する。即ちposをPosの真数値(W)とし、piをスロットiのキャリアの中継器出力における電力(真数値：W)としたとき、キャリアの相対レベルPiをPi(dB)=10log(pi/pos)  と定義する。そして更にスロットj, kのキャリアの相対レベルを各Pj，Pkとした時、PiとPjによってスロット（2i−j）に発生する2波によるＩＭ波の相対レベルをdB値でIij、スロット(2j−i)に発生するＩＭ波の相対レベルを同Ijiとし、Pi，Pj，Pkの3波によって、各スロット(i＋j−k)、(k＋i−j)、(j＋k−i)を中心として発生するＩＭ波の相対レベルをPosに対する相対値として同じくdB値でIijk、Ikij、Ijkiとするとき、Dを用いて、Iij=2Pi＋Pj−2D、  Iji=2Pj＋Pi−2D、 Iijk=Ikij=Ijki= Pi＋Pj＋Pk−2D＋6 としていずれもPosに対する相対値として求められる。尚IijをIM波の電力（絶対値）の真数値iijで表すと、Iij=10log(pos/iij)の関係になる。他のIＭレベルも同様である。このように表すことによる利点は、各ＩＭ波のレベルがこのような単純な式で計算出来ることの他に、各キャリアレベルや各ＩＭ波のレベルがいずれも全てPosに対する相対値として一義的に比較出来ること、ＩＭ波の重なりなどによる加算値を求める場合に、個別のPosに対する相対値を真数に変換し加算した後、再び常用対数の10倍に変換すれば加算値を再びPosに対する相対値(dB値)で表すことが出来て、全体としての計算を単純化し、繰り返し演算における計算速度を速めることが出来る点にある。
尚ここで得られた値は、各キャリアのレベルに対応して、各組み合わせで発生する個別のＩＭ波のトータルのレベルである。この関係を図２及び図３に示す。図２及び図３は、本来は周波数の広がりを持つ元のキャリアと発生するＩＭ波をその電力が中心周波数に集中した形で線スペクトルで表し、各々の周波数（＝スロット番号）関係とレベルの関係を表したものである。図２は２波によるＩＭ波、図３は３波によるＩＭ波の場合を表わしている。
【００１５】
次に各ＩＭ波の分布（周波数的な広がり）を以下の方法で求める。今日、衛星通信で用いられるデジタルキャリアは、変調方式として主にPSK(位相シフトキーイング)やAPSK(振幅位相変調)が用いられ、波形整形のためロールオフフィルタが用いられている。これはシンボル周波数幅を等価雑音帯域としてルートコサインロールオフ特性で濾波するもので、正規分布とは言い難いが、このロールオフ特性同士のキャリアで生じるＩＭ波は正規分布とみなせることが分かっている。そこでキャリアの電力密度分布を等価な正規分布の標準偏差で定義すれば、例えば、pi，pj，pkの各キャリアの電力密度分布の等価な正規分布の標準偏差をσi，σj，σk とする時、ＩＭ波は正規分布し、それらの標準偏差は2波によるＩＭ波の場合夫々キャリアの標準偏差またはその2倍の自乗との和の平方根として
2015084502.tif 000003
3波によるＩＭ波の場合、各キャリア標準偏差の自乗和の平方根として
2015084502.tif 000004
と計算できる。
そこで、各ＩＭ波の電力分布はトータルレベルが前記iij, iijk等で、標準偏差が各
2015084502.tif 000005
等の正規分布とすることができ、各スロットのレベルは、スロット幅で正規化された電力密度として、同正規分布に相当する累積分布関数としての誤差関数を用いて計算される。この様子を図７に2波ＩＭの場合で示す。
尚、ロールオフ特性のキャリアの等価な正規分布の標準偏差は、ロールオフ率とシンボル周波数が分かっている場合には、コサインロールオフのスペクトルの電力と正規分布のスペクトルの電力が等しいと置き、コサインロールオフキャリアシンボルレートで正規化した標準偏差をσ0としたとき、以下の式から計算求める。
2015084502.tif 000006
式１において
2015084502.tif 000007
は相補誤差関数、αはコサインロールオフスペクトルのロールオフ率である。キャリアのロールオフ率に対して、ロールオフ特性におけるスペクトラム分布と、同帯域・同レベルのキャリアが正規分布とした場合の標準偏差をキャリアのスペクトル分布の標準偏差とすると好適である。本発明では、周波数帯域幅をスロット帯域幅で除したスロット数で表現しているため、ここで求めたシンボルレートで正規化された標準偏差にシンボルレートを乗じ、更にスロット帯域幅で除した値がスロット数で表した標準偏差となる。
【００１６】
またキャリアのロールオフ率とシンボルレートが分かっていない場合には、キャリアの帯域幅は、通常、割当帯域として電波法上、電波型式で表される必要帯域幅に基づいている。必要帯域幅は通常占有帯域幅(99%エネルギーを含む帯域幅)の1.1〜1.2倍程度で定められることが一般的なことから、これから逆算で求めることが可能である。即ち、正規分布とした場合の標準偏差の±2.6倍（2.6σ）の帯域内の電力値はほぼ99%の値であり、これが占有帯域幅に相当すると考えれば、等価な標準偏差は一義的に定まることになる。具体的には、キャリアの占有帯域幅を、電波法上、電波型式で表される必要帯域幅を１から１．２の間の数値を除した値とし、この占有帯域幅を５から６の範囲（±２．５倍から±３倍の範囲）の所定の定数で除した値をキャリアのスペクトル分布の標準偏差とすると好適である。各キャリアの標準偏差が求まれば、ＩＭ波の標準偏差は前述の方法で求める。
【００１７】
以下、前記によって求めたＩＭ波の標準偏差に基づき、ＩＭ波の各スロットに分布するレベルの計算について具体的に説明する。正規分布するＩＭ波のレベルは、
2015084502.tif 000008
を、周波数
2015084502.tif 000009
を分布の中心とし、標準偏差が
2015084502.tif 000010
基準レベルPos(pos(W))に対するＩＭ波の電力密度分布のスペクトラムとして、確率密度関数（PDF）を用いて次式で表される。
2015084502.tif 000011
ここにρiはＩＭ波についての標準偏差を表している(ここでは、キャリア自身の分布についての標準偏差をσで表し、ＩＭ波の分布についての標準偏差をρで表している)。
この確率密度関数の各スロット毎の積分値が各スロットに分割されたＩＭ波レベルとなり、以下の式で計算される。
2015084502.tif 000012
ここで、
2015084502.tif 000013
は該当するスロット番号である。この式を変数変換を行って相補誤差関数
2015084502.tif 000014
で表すと以下の式で表される。
2015084502.tif 000015
この式を使って
2015084502.tif 000016
を分布の中心とするＩＭ波の各スロット毎に分布するレベルを計算することができる。尚ここでは便宜上 
2015084502.tif 000017
を用いて表しているが、実際にはその周波数に相当するスロット番号を用いて計算を行うことが出来る。ＩＭ波のスペクトルは厳密には
2015084502.tif 000018
を中心に±∞の範囲にわたり分布するが、中心から±3ρ以上離れた周波数領域での分布の合計量は全体の0.27％  (≒−26dB) 以下である。そこで、計算量を削減するために中心から3ρ以上離れたスロットのレベルは無視して計算を行っても問題はない。
ここで求めた
2015084502.tif 000019
の値は、累積全積分値を1とした1スロット当たりの相対積分値であるので、この値に既述の個別のＩＭ波のトータルレベル（衛星中継器の送信機の飽和出力電力に対する相対値）の真数値を乗ずることにより、当該スロットのレベルを衛星中継器の送信機の飽和出力電力に対する相対値として求めるものである。
【００１８】
以上のようにして、キャリアの2波及び3波の各組み合わせ毎の2波及び3波の個別のＩＭ波毎に各スロット単位でＩＭ波のレベル分布を求められる。そして全キャリアの2波及び3波の組合せ毎の各ＩＭ波毎に同一スロット内のＩＭ波のレベルを順次電力加算して累積すれば、各スロットのトータルのＩＭ波レベルを求めることが出来、中継器全体のＩＭ波のレベル分布が得られる。ここでいう電力加算は基本的に衛星中継器の飽和出力レベルを基準（真数で1とした）にした相対値であるが、加算はその相対値であるデシベルの値を真数に変換して真数の加算をすることで、各スロット毎の加算レベルが得られる。本発明による、各キャリアのレベルPi等を衛星中継器の飽和電力に対する比である相対値で表し、更にＩＭ波のトータルレベルIij等も同じく衛星中継器の飽和電力に対する相対値で表示する利点は、このように各dB値をそのまま真数に変換して加算し、加算した後再びdB値に変換して表せば加算値の相対値がdB値で得られ、計算を簡易に出来る点にある。こうして、各スロット毎の累計値（真数）に対し、各キャリアに属するスロットの加算値を更に加算した後dBで表わし、当該キャリアのレベル（例えばPidB）から差し引き、キャリアのレベルと、ＩＭレベルの加算値との比、Ｃ／ＩＭ値(dB)を求める（ステップＳ１０３）。このようにして求めた各キャリアのＣ／ＩＭ値は、キャリアのレベルについてはその割り当て帯域内の全電力であり、ＩＭレベルについては、分布する各ＩＭ波をそれぞれスロット単位で、各スロット毎に分解して電力レベルを求め、各スロットに属する全ＩＭ波の電力レベルをそれぞれ累計値として求め、更に当該キャリアの割り当て帯域に属する全てのスロットの電力レベルを加算しているので、ＩＭ波のレベルの重なりを含む分布に基づく正確なＣ／ＩＭ値である。このようにして、現在のキャリア配置におけるＣ／ＩＭ値を正確に求めることによって、干渉の程度を評価することができる。
全キャリアについてＣ／ＩＭ値を計算すると、その配置での最小のＣ／ＩＭ値を示すキャリアとそのＣ／ＩＭ値も容易に特定することが出来る。
【００１９】
以上で一定の配置における各キャリアのＣ／ＩＭ値が正確に求まったので、次にキャリアの配置の最適化の手順について説明する。
再配置、最適化の方法は基本的に、上記の方法で得ることができる各キャリア毎のＣ／ＩＭ値を用いて、既述の「Deletion-Insertion Method」に類似の方法を実施するものである。即ち初期配置において、各キャリア毎のＣ／ＩＭ値を計算し、最悪のＣ／ＩＭ値を示すキャリアとそのＣ／ＩＭ値を求め、次に各キャリアを端から順に1波ずつ除去して、除去した状態の各キャリアのＣ／ＩＭ値を計算する。そして各配置において最小(最悪)のＣ／ＩＭ値を示したキャリアのＣ／ＩＭ値が最大となる配置のキャリアを選び、それを除去キャリア（最小Ｃ／ＩＭ値最大化除去キャリア）とする（ステップＳ１５１）。次に除去したキャリアを、順次、他のキャリアの周波数が割り当てられておらず除去キャリアに割り当てられた帯域幅を挿入可能である空きスロットに挿入し、同じく各配置毎に全キャリアのＣ／ＩＭ値を計算し、最小の値を示すＣ／ＩＭ値（挿入後最小Ｃ／ＩＭ値）が最大となる挿入スロット（最小Ｃ／ＩＭ値最大化挿入スロット）を選び、これを挿入スロットとして1回目の再配置とする（ステップＳ１５２）。Ｃ／ＩＭ値で評価される干渉が許容範囲であるかどうかを判断し、許容範囲でない場合はステップＳ１５１に戻って同じプロセスを再び繰り返し、許容範囲である場合は計算を終了する（ステップＳ１５３）。通常は、除去キャリアと挿入スロットが一致する場合に最適化されたと判断し、干渉が許容範囲になったものとする。このように、除去キャリアと挿入スロットが一致した場合にその初期配置における最適再配置となる。また繰り返し演算の回数が多くなり、なかなか収束しない場合を考慮して、最小のＣ／ＩＭ値が設定した所定の値となった場合を最終配置とする方法、また設定した一定の繰り返し演算回数で収束する方法、これらの組合せも可能である。
【００２０】
また本発明による再配置の他の形態としては、一定数のキャリアがある配置にて運用されている場合において、更にあるキャリアを追加する場合において、新たなキャリアを順次空きスロットに挿入して、各配置における全キャリアのＣ／ＩＭ値を計算し、同じく最小のＣ／ＩＭ値が最大となる配置を求めてその配置を追加キャリアの配置とすることもできる。
【００２１】
図８に本ＩＭ計算方法と本再配置アルゴリズムを実際に計算機ソフトウエアとして実現し、実際のキャリアの配置例に適用してＣ／ＩＭ値が改善された様子をグラフに示す。このように本発明のアルゴリズムによる再配置を繰り返すことにより、キャリアのＣ／ＩＭ値を改善出来ることが確認された。
【００２２】
上述の実施形態によるＩＭレベルやＣ／ＩＭ値の計算方法やキャリア再配置方法は、衛星事業者、若しくは衛星通信ネットワーク事業者が、衛星ネットワーク内の一つの衛星中継器を共有する各地球局の各にキャリアの帯域幅と周波数の割当を決定する為のツールとして使用するためのソフトウエアとして実施することが可能である。また、Ｃ／ＩＭ値の計算方法やキャリア再配置方法を実施するソフトウエアをモジュールとして要求回線割当(DAMA)装置に組み込んで、回線の自動割当に使用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明は、ソフトウエアとして実現し、具体的にＩＭ干渉のレベル計算、再配置による最適化に使用できる。このように、本発明は衛星通信分野におけるネットワーク制御に有効に利用できる。
【符号の説明】
【００２４】
１００  衛星中継器
１０１  低雑音受信周波数変換部(LNA-Receiver)
１０２  I-MUX/BPF(入力分配器フィルター)
１０３  送信器(TWTA)
１０４  O-MUX（出力合成分配器）
【図１】
2015084502.tif 000030
【図２】
2015084502.tif 000031
【図３】
2015084502.tif 000032
【図４】
2015084502.tif 000033
【図５】
2015084502.tif 000034
【図６】
2015084502.tif 000035
【図７】
2015084502.tif 000036
【図８】
2015084502.tif 000037