(57)【要約】【課題】  従来の手法によるビーム切替は、ビーム切替に時間を要し、通信できない時間が長くなるという問題がある。【解決手段】  それぞれの通信エリアで複数の通信回線を有する複数のビームをそれぞれ放射し、前記通信エリアからの電波をそれぞれ受信する複数の送受信アンテナ３１、通信回線を管理する回線管理部４５、それぞれのビームの通信エリアを記憶するビーム設定情報記憶部４４、複数の送受信アンテナ３１を使用して地球局との間で通信する地球局通信部４２、複数の送受信アンテナを使用して地球局同士の間の通信を中継する中継部４１を有する通信衛星１と通信し、通信衛星１に中継されて地球局３と通信する衛星通信部２３と、自身の位置である自局位置を計測する自局位置計測部１３とを備え、切替後ビームに属する通信回線である切替後回線を衛星通信部２３が使用する移動局２である。【選択図】  図４
2015180026.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれの通信エリアで複数の通信回線を有する複数のビームをそれぞれ放射し、前記通信エリアからの電波をそれぞれ受信する複数の送受信アンテナ、前記通信回線を管理する回線管理部、それぞれの前記ビームの前記通信エリアを記憶するビーム設定情報記憶部、複数の前記送受信アンテナを使用して地球局との間で通信する地球局通信部、複数の前記送受信アンテナを使用して地球局同士の間の通信を中継する中継部を有する通信衛星と通信し、前記通信衛星に中継されて地球局と通信する衛星通信部と、
自身の位置である自局位置を計測する自局位置計測部とを備え、
前記衛星通信部が使用中の前記通信回線である使用中回線が属する前記ビームである使用中ビームの前記通信エリアと、前記使用中ビームとは異なる前記ビームである切替後ビームの前記通信エリアとの両方に前記自局位置が入っている状態で、前記回線管理部により割当てられた、前記切替後ビームに属する前記通信回線である切替後回線を前記衛星通信部が使用することを特徴とする移動局。
【請求項２】
前記通信衛星との通信で得た前記切替後回線を前記衛星通信部が使用するようにする回線切替部と、
前記切替後回線で前記通信衛星に送信される、前記切替後回線へ切替えたことを通知するビーム切替完了通知を作成する切替完了通知作成部とをさらに備えた請求項１に記載の移動局。
【請求項３】
前記通信衛星が、前記切替後回線を前記地球局通信部が使用するようにする回線切替部を有することを特徴とする請求項１に記載の移動局。
【請求項４】
前記通信衛星が有するそれぞれの前記ビームの前記通信エリアを記憶する通信エリア記憶部と、
前記使用中ビームの前記通信エリアと、前記切替後ビームの前記通信エリアとの両方に前記自局位置が入っており、決められた条件が成立する場合に前記切替後ビームへの切替を必要と判断するビーム切替要否判断部と、
前記ビーム切替要否判断部が前記切替後ビームへの切替を必要と判断した場合に、前記通信衛星に前記切替後ビームへの切替を要求するビーム切替要求を作成するビーム切替要求作成部とをさらに備え、
前記ビーム切替要求を受信した前記通信衛星は、前記ビーム切替要求で要求された前記切替後ビームに属する前記切替後回線を前記回線管理部により割当てることを特徴とする請求項１から請求項３までの何れか１項に記載の移動局。
【請求項５】
前記自局位置を前記通信衛星に送信するための自局位置情報を作成する自局位置情報作成部をさらに備え、
前記通信衛星は、前記自局位置情報を送信した移動局である対象移動局の前記使用中ビームの前記通信エリアと、前記切替後ビームの前記通信エリアとの両方に前記対象移動局の前記自局位置情報から決まる前記自局位置が入っており、決められた条件が成立する場合に前記切替後ビームへの切替を必要と判断するビーム切替要否判断部を有し、
前記通信衛星は、前記ビーム切替要否判断部が前記切替後ビームへの切替を必要と判断した場合に、前記対象移動局の前記切替後ビームに属する前記切替後回線を前記回線管理部により割当てることを特徴とする請求項１から請求項３までの何れか１項に記載の移動局。
【請求項６】
それぞれの通信エリアで複数の通信回線を有する複数のビームをそれぞれ放射し、前記通信エリアからの電波をそれぞれ受信する複数の送受信アンテナと、
それぞれの前記ビームの前記通信エリアを記憶するビーム設定情報記憶部と、
複数の前記送受信アンテナを使用して地球局との間で通信する地球局通信部と、
複数の前記送受信アンテナを使用して地球局同士の間の通信を中継する中継部と、
前記通信回線を管理し、ある移動局が使用中の前記通信回線である使用中回線が属する前記ビームである使用中ビームの前記通信エリアと、前記使用中ビームとは異なる前記ビームである切替後ビームの前記通信エリアとの両方に前記移動局の位置が入っている状態で、前記切替後ビームに属する前記通信回線である切替後回線を前記移動局に割当てる回線管理部とを備えた通信衛星。
【請求項７】
前記切替後回線を前記移動局に通知する回線切替指示を作成する回線切替指示作成部と、
前記回線切替指示で通知された前記切替後回線に切替えたことを前記移動局が通知するビーム切替完了通知を受信した後に、前記移動局と通信する地球局に送信される前記移動局と通信ができることを通知する通信開始通知を作成する通信開始通知作成部とをさらに備えた請求項６に記載の通信衛星。
【請求項８】
前記回線切替指示を前記地球局通信部が前記移動局に送信する場合に、前記移動局と通信する地球局に送信される前記使用中回線で前記移動局との通信ができないことを通知する通信途絶通知を作成する通信途絶通知作成部とをさらに備えた請求項７に記載の通信衛星。
【請求項９】
前記切替後回線を前記地球局通信部が使用するようにする回線切替部をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の通信衛星。
【請求項１０】
前記移動局から送信されて受信した前記切替後ビームへの切替を要求するビーム切替要求に応じて、前記ビーム切替要求で要求された前記切替後ビームに属する前記切替後回線を前記回線管理部により割当てることを特徴とする請求項６から請求項９までの何れか１項に記載の通信衛星。
【請求項１１】
前記移動局から送信された前記移動局の位置である移動局位置が、前記使用中ビームの前記通信エリアと、前記切替後ビームの前記通信エリアとの両方に入っており、決められた条件が成立する場合に前記切替後ビームへの切替を必要と判断するビーム切替要否判断部とをさらに備え、
前記ビーム切替要否判断部が前記切替後ビームへの切替を必要と判断した場合に、前記移動局の前記切替後ビームに属する前記切替後回線を前記回線管理部により割当てることを特徴とする請求項６から請求項９までの何れか１項に記載の通信衛星。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のビームを持つマルチビーム通信衛星と通信する移動局、および通信衛星に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両や列車や船舶や航空機などの移動体に搭載されている移動局、あるいは移動体の内部または外部に持ち込まれたハンドヘルドの移動局が通信する通信衛星には、一つの衛星で複数のビームを持つマルチビーム衛星も使用される。マルチビーム衛星は、一般的にビーム数が多くなるにしたがって一つのビームでカバーするサービスエリアが狭くなる。したがって、移動局が移動することによって発生するビーム切替の回数は、移動局の軌跡が同じ場合には、ビーム数が多い衛星ほど増加する。
【０００３】
従来の切替の手法は、移動局が衛星を介して基地局に対しビーム切替を要求し、基地局は移動局からのビーム切替要求に基づいて、ビーム切替に伴う回線の割当を行っている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、従来の通信衛星のほとんどはベントパイプ(非再生中継)方式となっており、移動局や基地局から受信したデータを衛星内で復号化することなく、基地局ならびに移動局へ送信する。したがって、ベントパイプ方式の衛星は、移動局や基地局から送信されたデータを抽出することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４０３７３０２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の手法によるビーム切替は、ビーム切替のために移動局と基地局の間で少なくとも１往復半は情報をやり取りする必要があり、ビーム切替に時間を要し、ビーム切替のために通信できない時間が長くなるという問題がある。移動局に複数のアンテナ装置を持たせて、同時に複数の通信回線で通信できるようにすれば、ビーム切替時に移動局が全く通信できない時間を無くすることができる。しかし、複数のアンテナを移動局に持たせると、装置が大型化し重量も増えるため、適用できる移動体は限定されるという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、衛星を介して通信する移動局において、従来の手法よりもビーム切替に要する時間を短縮することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る移動局は、それぞれの通信エリアで複数の通信回線を有する複数のビームをそれぞれ放射し、前記通信エリアからの電波をそれぞれ受信する複数の送受信アンテナ、前記通信回線を管理する回線管理部、それぞれの前記ビームの前記通信エリアを記憶するビーム設定情報記憶部、複数の前記送受信アンテナを使用して地球局との間で通信する地球局通信部、複数の前記送受信アンテナを使用して地球局同士の間の通信を中継する中継部を有する通信衛星と通信し、前記通信衛星に中継されて地球局と通信する衛星通信部と、自身の位置である自局位置を計測する自局位置計測部とを備え、前記衛星通信部が使用中の前記通信回線である使用中回線が属する前記ビームである使用中ビームの前記通信エリアと、前記使用中ビームとは異なる前記ビームである切替後ビームの前記通信エリアとの両方に前記自局位置が入っている状態で、前記回線管理部により割当てられた、前記切替後ビームに属する前記通信回線である切替後回線を前記衛星通信部が使用することを特徴とするものである。
【０００９】
この発明に係る通信衛星は、それぞれの通信エリアで複数の通信回線を有する複数のビームをそれぞれ放射し、前記通信エリアからの電波をそれぞれ受信する複数の送受信アンテナと、それぞれの前記ビームの前記通信エリアを記憶するビーム設定情報記憶部と、複数の前記送受信アンテナを使用して地球局との間で通信する地球局通信部と、複数の前記送受信アンテナを使用して地球局同士の間の通信を中継する中継部と、前記通信回線を管理し、ある移動局が使用中の前記通信回線である使用中回線が属する前記ビームである使用中ビームの前記通信エリアと、前記使用中ビームとは異なる前記ビームである切替後ビームの前記通信エリアとの両方に前記移動局の位置が入っている状態で、前記切替後ビームに属する前記通信回線である切替後回線を前記移動局に割当てる回線管理部とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、従来の手法よりもビーム切替に要する時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明が対象とする移動体衛星通信システムの構成を説明する図である。
【図２】複数のビームを持つ通信衛星の各ビームの通信エリアと移動局が実施するビーム切替を例により説明する図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る移動局の構成を示す機能ブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る通信衛星の構成を示す機能ブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る移動局および通信衛星においてビーム切替を実施する場合の処理フロー図である。
【図６】この発明の実施の形態２に係る移動局の構成を示す機能ブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係る通信衛星の構成を示す機能ブロック図である。
【図８】この発明の実施の形態２に係る移動局および通信衛星においてビーム切替を実施する場合の処理フロー図である。
【図９】この発明の実施の形態３に係る移動局の構成を示す機能ブロック図である。
【図１０】この発明の実施の形態３に係る通信衛星の構成を示す機能ブロック図である。
【図１１】この発明の実施の形態３に係る移動局および通信衛星においてビーム切替を実施する場合の処理フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、この発明が対象とする移動体衛星通信システムの構成を説明する図である。移動体衛星通信システムは、通信衛星１、移動局２、地上局３を有する。移動体とともに移動する移動局２は、通信衛星１に中継されて地上局３または他の移動局２と通信する。地上局３は、通信衛星１に中継されて移動局２と通信し、移動局２が地上ネットワーク６０と接続することを可能にする。地上局３は地上に固定されている通信局である。地上局の中で移動体衛星通信システムを管理する機能を持つ地上局を基地局とも呼ぶ。移動局と地上局をまとめて地球局と呼ぶ。
【００１３】
図２は、複数のビームを持つ通信衛星の各ビームの通信エリアと移動局が実施するビーム切替を例により説明する図である。図２において破線の円が、通信衛星１が有する複数（図２では３個）のビームのそれぞれで通信できる地理的な範囲である通信エリア４である。通信エリア４は、隣接する通信エリア４が重なる部分を持つように決められている。各ビームは複数の通信回線を有している。一点鎖線で示したのが移動局２の軌跡５である。図において、中にＨを書いた丸が、移動局２が実施したビーム切替６である。移動局２は、３つのビームの通信エリア４を通り、２回のビーム切替６を実施している。ビーム切替を、ビームハンドオーバーとも呼ぶ。
【００１４】
図３は、この発明の実施の形態１に係る移動局の構成を示す機能ブロック図である。移動局２は、送受信アンテナ１１と、送受信アンテナ１１を駆動させるアンテナ駆動装置１２と、移動局１自身の位置である自局位置を計測する自局位置計測部であるＧＰＳ受信装置１３と、送受信アンテナ１１が受信した信号を増幅する増幅装置１４と、送受信アンテナ１１へ送信する信号を増幅する増幅装置１５と、受信した信号の周波数を変換する周波数変換装置１６と、送信する信号の周波数を変換する周波数変換装置１７と、受信信号を復調する復調装置１８と、送信信号を変調する変調装置１９と、アンテナ駆動装置１２などを制御する制御装置２０と、通信衛星と通信するために使用するビームの切替を制御するビーム切替制御部２１と、通信衛星１の各ビームの通信エリアを記憶する通信エリア記憶部２２とを有して構成される。
【００１５】
通信衛星１と通信し通信衛星１に中継されて地球局と通信する衛星通信部２３は、送受信アンテナ１１、アンテナ駆動装置１２、増幅装置１４、増幅装置１５、周波数変換装置１６、周波数変換装置１７、復調装置１８、および変調装置１９を有する。
【００１６】
図３において、実線の矢印は信号の流れを意味する。破線の矢印は制御することを意味する。図示しないが、制御装置２０は、アンテナ駆動装置１２、ＧＰＳ受信装置１３、増幅装置１４、増幅装置１５、周波数変換装置１６、周波数変換装置１７、復調装置１８、変調器１９、ビーム切替制御部２１、および通信エリア記憶部２２を制御する。
【００１７】
ビーム切替制御部２１は、ＧＰＳ受信装置１３が計測する当該移動局２の位置である自局位置と通信エリア記憶部２２に記憶された各ビームの通信エリアに基づきビーム切替の要否を判断するビーム切替要否判断部２４、ビーム切替要否判断部２４がビーム切替を必要と判断した場合に、通信衛星１にビーム切替を要求するビーム切替要求を作成する切替要求作成部２５、ビーム切替要求に対して通信衛星１が割当てた切替後回線を衛星通信部２３が使用するようにする回線切替部２６、切替後回線へ切替えたことを通信衛星１に通知するビーム切替完了通知を作成する切替完了通知作成部２７を有する。
【００１８】
ビーム切替要否判断部２４は、衛星通信部２３が使用している通信回線である使用中回線が属するビームである使用中ビームの通信エリアと使用中ビームとは異なるビームである切替後ビームの通信エリアとの両方に自局位置が入っている状態で、決められた条件が成立する場合に切替後ビームへの切替を必要と判断する。ここで、決められた条件とは、例えば各ビームに対して重複無く割当てた使用エリアに関して、自局位置が使用中ビームの使用エリアから出て切替後ビームの使用エリアに入る場合などである。移動局が持つ移動する予定の情報を利用してビーム切替の要否と、切替後ビームを決めてもよい。
【００１９】
切替要求作成部２５は、ビーム切替要否判断部２４が切替後ビームへの切替が必要と判断した場合に、切替後ビームへの切替を要求するビーム切替要求を作成する。
【００２０】
回線切替部２６は、回線切替通知で通知された切替後回線を衛星通信部２３が使用するように、切替後回線の周波数および偏波方向に合うように、アンテナ駆動装置１２、周波数変換装置１６、周波数変換装置１７、復調装置１８および変調器１９を制御するあるいはその設定を変更する。
【００２１】
図４は、実施の形態１に係る通信衛星の構成を示す機能ブロック図である。マルチビームを形成するために、それぞれの通信エリアにビームを放射する複数の送受信アンテナ３１が必要になり、通信衛星１はビーム数以上の数の送受信アンテナ３１を有する。それぞれの送受信アンテナ３１は、それぞれの通信エリアからの電波を受信する。なお、通信衛星１の送受信アンテナ３１は、送信用と受信用を別に搭載されている場合もある。送信用と受信用とが別のアンテナである場合も、送受信アンテナに含まれる。さらに、送受信アンテナ３１が受信した信号を増幅する低雑音増幅器３２、増幅された信号の周波数を変更する受信周波数変換装置３３、受信に使用する通信回線の周波数および偏波方向とビームの対応関係を記憶する受信側スイッチマトリクス３４および受信信号を復調および復号化する復調復号化装置３５を有する。
【００２２】
復調復号化装置３５が出力する信号は、移動局２または地上局３から送信されたデータを復元した信号である。通信衛星１内で、復調復号化装置３５が出力する信号を利用することができる。
【００２３】
さらに、信号内に示された送信先に信号を送るスイッチングルータ３６、変調および符号化する変調符号化装置３７、送信に使用する通信回線の周波数および偏波方向とビームの対応関係を記憶する送信側スイッチマトリクス３８、送信信号の周波数を変換する送信周波数変換装置３９、周波数変換された送信信号を増幅する増幅器４０を有している。復調復号化装置３５または後述するビーム切替制御装置４３が送信する信号は、スイッチングルータ３６、変調符号化装置３７、送信側スイッチマトリクス３８、送信周波数変換装置３９、および増幅器４０を経由し、通信回線ごとに決められた通信相手である地上局３または移動局２に電波を送信できるいずれかの送受信アンテナ３１に送られる。
【００２４】
移動局２または地上局３である地球局同士の間の通信を通信衛星１が中継する場合には、図４において破線で示した中継部４１の範囲の装置、すなわち低雑音増幅器３２、受信周波数変換装置３３、受信側スイッチマトリクス３４、送信側スイッチマトリクス３８、送信周波数変換装置３９、増幅器４０を有していればよい。
【００２５】
地球局と通信衛星１が通信するためには、図４において一点鎖線で示した地球局通信部４２の範囲の装置、すなわち中継部４１の範囲の装置に加えて、復調復号化装置３５、スイッチングルータ３６、および変調符号化装置３７を有する必要がある。
【００２６】
通信衛星１内でビーム切替を制御するため、ビーム切替を制御するビーム切替制御装置４３と、ビーム切替の際にビーム切替制御装置４３が参照する、各ビームの通信エリアなどの各ビームに関するデータが記憶されたビーム設定情報記憶部４４、通信回線を管理し要求に応じて通信回線を割当てる回線管理部４５を有する。ビーム切替制御装置４３は、スイッチングルータ３６に接続されており、ビーム切替制御装置４３で作成された信号が移動局２または地上局３に送信される。
【００２７】
回線管理部４５は、移動局２から送信されたビーム切替要求で要求された切替後ビームに属する通信回線の中で使用されていない通信回線を、移動局２が切替後ビームで使用する通信回線である切替後回線として割当てる。
【００２８】
ビーム切替制御装置４３は、切替後回線を移動局２に通知する回線切替指示を作成する回線切替指示作成部４６と、移動局２と通信する地球局に送信される移動局２と通信ができることを通知する通信開始通知を作成する通信開始通知作成部４７と、移動局２がビーム切替中であるため移動局２との通信ができないことを地球局に通知する通信途絶通知を作成する通信途絶通知作成部４８とを有する。
【００２９】
次に、動作を説明する。図５は、この発明の実施の形態１に係る移動局および通信衛星においてビーム切替を実施する場合の処理フロー図である。ただし、地上局３から遠隔操作で人為的に移動局２の切替を実施する場合は、図５とは異なる処理フローで処理される。
【００３０】
最初は、移動局２と通信衛星１間ならびに通信衛星１と地上局３間の通信を確立させた状態Ｆ１である。状態Ｆ１において、移動局２が使用中ビーム内を移動して、状態Ｆ２となる。状態Ｆ２において、ビーム切替要否判断部２４が、使用中ビームの通信エリアと、使用中ビームとは異なるビームである切替後ビームの通信エリアとの両方に自局位置が入っている状態で、決められた条件が成立するので、切替後ビームへの切替を必要と判断する。
【００３１】
切替要求作成部２５が切替後ビームへの切替を要求するビーム切替要求i1を作成し、ビーム切替要求i1が通信衛星１に送信されて、状態Ｆ３となる。通信衛星１がビーム切替要求i1を受信すると、状態Ｆ４となる。
【００３２】
状態Ｆ４では、回線管理部４５が、ビーム切替要求i1で要求された切替後ビームに属する通信回線の中で使用されていない通信回線を切替後回線として割当てる。割当後、地球局通信部４２は切替後回線で移動局２からの通信を待機する。そして、回線切替指示作成部４６が作成した回線切替指示i2を移動局２に送信する。こうして、状態Ｆ５となる。さらに、回線切替指示i2を移動局２が受信して、状態Ｆ６となる。
【００３３】
状態Ｆ４または状態Ｆ５では、通信途絶通知作成部４８が作成した通信途絶通知i3が地上局３に送信される。状態Ｆ４以降の何れかの状態で地上局３が通信途絶通知i3を受信し、地上局３が移動局２との通信を停止する。
【００３４】
状態Ｆ６で、回線切替指示i2で通知された切替後回線を衛星通信部２３が使用するように、切替後回線の周波数および偏波方向に合うように設定を変更する。切替完了通知作成部２７が作成した切替後回線へ切替えたことを通信衛星１に通知するビーム切替完了通知i4を送信して、状態Ｆ７になる。通信衛星１がビーム切替完了通知i4を受信して、状態Ｆ８になる。
【００３５】
状態Ｆ８で、通信開始通知作成部４７が作成した通信開始通知i5が地上局３に送信され、通信開始通知i6が移動局２に送信されて、状態Ｆ９になる。地上局３が通信開始通知i5を受信し、移動局２が通信開始通知i6を受信して、移動局２と地上局３および通信衛星１との間の通信が切替後ビームで実施される状態Ｆ１０になる。
【００３６】
地上局３で回線割当を実施する場合と比較して通信衛星１から地上局３へのビーム切替要求の送信と、地上局３が通信衛星１への回線切替指示の送信が不要になり、ビーム切替に要する時間を短くすることができる。さらには、ビーム切替で通信ができない時間も短縮できる場合がある。
【００３７】
移動局の通信相手の地球局に通信途絶通知が送信されるので、通信相手の地球局からビーム切替中の移動局に送信されて通信不良になることを防止できる。
【００３８】
自局位置を通信衛星に送信して、通信衛星でビーム切替要否判定を実施してもよい。切替後回線を使用するための回線切替部を通信衛星が有するようにしてもよい。ビーム切替をこの実施の形態１とは異なる手順で実施する場合でも、通信衛星でビーム切替にともなう回線割当を実施する手順であれば、地上局で回線割当を実施する場合よりも、ビーム切替に要する時間を短くすることができる。
以上のことは、他の実施の形態でも当てはまる。
【００３９】
実施の形態２．
実施の形態２は、移動局が自局位置を通信衛星に送信し、通信衛星でビーム切替の要否を判断する場合である。図６は、この発明の実施の形態２に係る移動局の構成を示す機能ブロック図である。図７は、この発明の実施の形態２に係る通信衛星の構成を示す機能ブロック図である。実施の形態１と相違する点だけを説明する。
【００４０】
図６において、移動局２Ａは、通信エリア記憶部２２を持たない。移動局２Ａが有するビーム切替制御部２１Ａは、ビーム切替要否判断部２４および切替要求作成部２５を有さない。そのため、ＧＰＳ受信装置１３が周期的に計測する自局位置は変調装置１９Ａに入力される。変調装置１９Ａは、自局位置を通信衛星に送信するための自局位置情報を作成して、本来、通信すべき情報とともに周波数変換装置１８へ出力する。通信すべき情報が存在しない場合には、自局位置情報だけを出力する。変調装置１９Ａは、自局位置を通信衛星に送信するための自局位置情報を作成する自局位置情報作成部でもある。
【００４１】
図７において、通信衛星１Ａが有するビーム切替制御装置４３Ａには、移動局２Ａから送信される自局位置情報に基づき移動局２Ａでのビーム切替の要否を判断するビーム切替要否判断部４９を有する。自局位置情報を送信する移動局を対象移動局と呼ぶ。対象移動局が使用している通信回線である使用中回線が属する使用中ビームの通信エリアと、使用中ビームとは異なるビームである切替後ビームの通信エリアとの両方に移動局２Ａから送信される自局位置情報による移動局２Ａの位置が入っている状態で、決められた条件が成立する場合に切替後ビームへの切替を必要と判断する。また、移動局２Ａから送信された自局位置情報から決まる移動局２Ａの位置を移動局位置とも呼ぶ。
【００４２】
次に動作を説明する。図８は、この発明の実施の形態２に係る移動局および通信衛星においてビーム切替を実施する場合の処理フロー図である。
【００４３】
最初は、移動局２Ａと通信衛星１Ａ間ならびに通信衛星１Ａと地上局３間の通信を確立させた状態Ｆ１である。状態Ｆ１および以降の状態において、周期的に自局位置情報i0が移動局２Ａから通信衛星１Ａに送信される。状態Ｆ１において、移動局２が使用中ビーム内を移動して、状態Ｆ２Ａとなる。状態Ｆ２Ａにおいて、ビーム切替要否判断部４９が、移動局２Ａの使用中ビームの通信エリアと、使用中ビームとは異なるビームである切替後ビームの通信エリアとの両方に移動局２Ａから送信される自局位置情報による移動局２Ａの位置が入っている状態で、決められた条件が成立するので、移動局２Ａに対して切替後ビームへの切替を必要と判断する。こうして、状態Ｆ４となる。通信衛星１Ａでビーム切替要否を判断するので、ビーム切替要求が移動局から通信衛星に送信されている状態である状態Ｆ３は、実施の形態２では存在しない。
【００４４】
状態Ｆ４では、回線管理部４５が、ビーム切替要否判断部４９が判断した切替後ビームに属する通信回線の中で使用されていない通信回線を切替後回線として割当てる。割当後、地球局通信部４２は切替後回線で移動局２Ａからの通信を待機する。そして、回線切替指示作成部４６が作成した回線切替指示i2を移動局２に送信する。こうして、状態Ｆ５となる。このように、状態Ｆ４以降の動作は、実施の形態１と同じになる。
【００４５】
地上局３で回線割当を実施する場合と比較して通信衛星１から地上局３へのビーム切替要求の送信と、地上局３が通信衛星１への回線切替指示の送信が不要になり、ビーム切替で通信ができない時間を短くすることができる。通信衛星でビーム切替の要否を判断するので、移動局から通信衛星にビーム切替要求を送信する必要がなくなり、ビーム切替で通信ができない時間をさらに短くすることができる。
【００４６】
実施の形態３．
実施の形態３は、移動局が通信衛星と通信する際にビームによらず同じ周波数と偏波方向の回線を使用する移動局などの場合に、ビーム切替の際に移動局での回線設定の変更が不要で通信衛星で回線設定を変更する場合である。図９は、この発明の実施の形態３に係る移動局の構成を示す機能ブロック図である。図１０は、この発明の実施の形態３に係る通信衛星の構成を示す機能ブロック図である。実施の形態１と相違する点だけを説明する。
【００４７】
図８において、移動局２Ｂが有するビーム切替制御部２１Ｂは、回線切替部２６および切替完了通知作成部２７を有さない。
【００４８】
図９において、通信衛星１Ｂが有するビーム切替制御装置４３Ｂは、ビーム切替の際に受信側スイッチマトリクス３４および送信側スイッチマトリクス３８の設定を変更する回線切替部５０、ビーム切替を実施する時刻であるビーム切替時刻を設定する切替時刻設定部５１、ビーム切替時刻を通知するビーム切替時刻通知を作成する切替時刻通知作成部５２を有する。
【００４９】
回線切替部５０が実施する処理内容を説明する。以下の変数を定義する。
f1：移動局２Ｂが通信衛星１Ｂから受信する回線の周波数。
h1：移動局２Ｂが通信衛星１Ｂから受信する回線の偏波方向。
f2：移動局２Ｂが通信衛星１Ｂに送信する回線の周波数。
h2：移動局２Ｂが通信衛星１Ｂに送信する回線の偏波方向。
BM1：ビーム切替前に移動局２Ｂに対して使用しているビーム。
BM2：ビーム切替後に移動局２Ｂに対して使用するビーム。
RX(jb,jf:jh)：受信側スイッチマトリクス３４で表現された各ビームで使用する回線の状態を表現する変数。jbがビームを意味し、jf:jhが周波数jfで偏波方向がjhである回線を意味する。RX(jb,jf:jh)＝1で使用、RX(jb,jf:jh)＝0で不使用。
SX(jb,jf:jh)：送信側スイッチマトリクス３８で表現された各ビームで使用する回線の状態を表現する変数。SX(jb,jf:jh)＝1で使用、SX(jb,jf:jh)＝0で不使用。
【００５０】
ビーム切替前には、以下の状態である。
RX(BM1,f1:h1)＝１、for jb ≠BM1で、RX(jb,f1:h1)＝0
SX(BM1,f2:h2)＝１、for jb ≠BM1で、SX(jb,f2:h2)＝0
ビーム切替後には、以下の状態になる。
RX(BM2,f1:h1)＝１、for jb ≠BM2で、RX(jb,f1:h1)＝0
SX(BM2,f2:h2)＝１、for jb ≠BM2で、SX(jb,f2:h2)＝0
回線切替部５０は、上記のように受信側スイッチマトリクス３４および送信側スイッチマトリクス３８の設定を変更する。
【００５１】
切替時刻設定部５１は、ビーム切替時刻を設定する。移動局２Ｂと地上局３が通信している途中にビーム切替が発生し、ビーム切替によりデータ欠損が発生することがないように、ビーム切替時刻は設定される。ビーム切替要求を受信した時刻をt0とし、Ｔcを通信途中でビーム切替が発生しないように適切に設定された長さの時間とすると、ビーム切替時刻t1は、以下の式で計算される。
t1＝t0＋Ｔc
ここに、Ｔcは、通信衛星１と移動局２Ｂとの間で信号が１往復する時間の通常想定される最大値、および通信衛星１と地上局３の間で信号が１往復する時間の通常想定される最大値よりも長く設定される。切替時刻通知作成部５２は、ビーム切替時刻t1からビーム切替時刻通知を作成する。
【００５２】
次に、動作を説明する。図１１は、この発明の実施の形態３に係る移動局および通信衛星においてビーム切替を実施する場合の処理フロー図である。
【００５３】
最初は、移動局２Ｂと通信衛星１Ｂ間ならびに通信衛星１Ｂと地上局３間の通信を確立させた状態Ｆ１１である。状態Ｆ１１において、移動局２が使用中ビーム内を移動して、状態Ｆ１２となる。状態Ｆ１２において、ビーム切替要否判断部２４が、使用中ビームの通信エリアと、使用中ビームとは異なるビームである切替後ビームの通信エリアとの両方に自局位置が入っている状態で、決められた条件が成立するので、切替後ビームへの切替を必要と判断する。
【００５４】
切替要求作成部２５が切替後ビームへの切替を要求するビーム切替要求i1を作成し、ビーム切替要求i1が通信衛星１に送信されて、状態Ｆ１３となる。通信衛星１がビーム切替要求i1を受信すると、状態Ｆ１４となる。
【００５５】
状態Ｆ１４では、回線管理部４５が、ビーム切替要求i1で要求された切替後ビームに属する通信回線の中で移動局２Ｂ専用の周波数および偏波方向の通信回線を切替後回線として割当てる。切替時刻設定部５１がビーム切替時刻t1を設定して、切替時刻通知作成部５２がビーム切替時刻t1を移動局２Ｂと地上局３に通知するビーム切替時刻通知を作成する。ビーム切替時刻通知i7が地上局３に送信され、ビーム切替時刻通知i8が移動局２Ｂに送信される。こうして、状態Ｆ１５となる。さらに、ビーム切替時刻通知i7を地上局３が受信し、ビーム切替時刻通知i8を移動局２Ｂが受信して、状態Ｆ１６となる。
【００５６】
状態Ｆ１６では、移動局２Ｂと地上局３は通信を停止する。ビーム切替時刻t1になり、回線切替部５０がビーム切替にともなう通信回線の設定を変更して、状態Ｆ１７となる。そして、移動局２Ｂと地上局３は通信を再開する。
【００５７】
地上局３の主導でビーム切替にともなう回線設定の変更を実施する場合と比較して、通信衛星１から地上局３へのビーム切替要求の送信が不要になる。また、地上局３の主導の場合には、通信途中でビーム切替が発生しないように設定する時間Ｔcを、移動局と地上局の間で信号が１往復する時間の通常想定される最大値よりも長くする必要がある。これに対して、通信衛星１と移動局２Ｂとの間で信号が１往復する時間の通常想定される最大値、および通信衛星１と地上局３の間で信号が１往復する時間の通常想定される最大値よりも長くすることでよくなり、Ｔｃが半分程度になり、ビーム切替を早く実施することができる。
【００５８】
ビーム切替の要否を通信衛星で判断する場合でも、同様の効果がある。ビームによらず同じ周波数と偏波方向の回線を使用する移動局と、ビームごとに空き回線が割当てられる移動局がともに存在する場合には、ビームごとに空き回線が割当てられる移動局に対しては実施の形態１または２の方法、あるいは別の方法でビーム切替を実施する。
【符号の説明】
【００５９】
１、１Ａ、１Ｂ  通信衛星
２、２Ａ、２Ｂ  移動局
３  地上局
４  通信エリア
５  移動局の軌跡
６  ビーム切替
１１  送受信アンテナ
１２  アンテナ駆動装置
１３  ＧＰＳ受信装置（自局位置計測部）
１４  増幅装置
１５  増幅装置
１６  周波数変換装置
１７  周波数変換装置
１８  復調装置
１９  変調装置、１９Ａ  変調装置（自局位置情報作成部）
２０  制御装置
２１、２１Ａ、２２Ｂ  ビーム切替制御部
２２  通信エリア記憶部
２３  衛星通信部
２４  ビーム切替要否判断部
２５  切替要求作成部
２６  回線切替部
２７  切替完了通知作成部
３１  送受信用アンテナ
３２  低雑音増幅装置
３３  受信周波数変換装置
３４  受信側スイッチマトリクス
３５  復調符号化装置
３６  スイッチングルータ
３７  変調符号化装置
３８  送信側スイッチマトリクス
３９  送信周波数変換装置
４０  増幅装置
４１  中継部
４２  地球局通信部
４３、４３Ａ、４３Ｂ  ビーム切替制御装置
４４  ビーム設定情報記憶部
４５  回線管理部
４６  回線切替指示作成部
４７  通信開始通知作成部
４８  通信途絶通知作成部
４９  ビーム切替要否判断部
５０  回線切替部
５１  切替時刻設定部
５２  切替時刻通知作成部
６０  地上ネットワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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