(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のビームおよび第２のビームを用いる通信衛星に搭載される衛星中継装置であって、
前記第１のビームが形成する第１ビームエリアと前記第２のビームが形成する第２ビームエリアとが一部重なり合っており、
前記第１ビームエリア内の前記第２ビームエリアと重なり合っていない位置に存在する第１の端末より送信された信号を、前記第１ビームエリアと前記第２ビームエリアが重なり合っている位置に存在する第２の端末から前記第２のビームにて受信した信号の位相および振幅の少なくとも一方を調整して得られた調整後信号を利用して、前記第１のビームにて受信した信号から抽出する信号抽出手段と、
前記信号抽出手段で抽出された、前記第１の端末より送信された信号および前記第２のビームで受信した、前記第２の端末より送信された信号を復調および復号する復調復号手段と、
前記復調復号手段から出力された、前記第１の端末より送信された信号の復号ビット系列および復号結果と、前記第２の端末より送信された信号の復号ビット系列および復号結果とを一時的に保持するバッファ手段と、
前記バッファ手段で保持されている前記第１の端末より送信された信号の復号ビット系列および前記第２の端末より送信された信号の復号ビット系列を個別に誤り訂正符号化する符号化手段と、
前記符号化手段により誤り訂正符号化された後の２個のビット系列の排他的論理和を計算する排他的論理和算出手段と、
前記排他的論理和の計算結果に対して空間符号化を行い、前記第１のビームおよび前記第２のビームに対する送信ビット系列を生成する空間符号化手段と、
前記送信ビット系列を変調してビーム毎に変調信号を生成する変調手段と、
を備えることを特徴とする衛星中継装置。
【請求項２】
第１のビームおよび第２のビームを用いる通信衛星に搭載される衛星中継装置であって、
前記第１のビームが形成する第１ビームエリアと前記第２のビームが形成する第２ビームエリアとが一部重なり合っており、
前記第１ビームエリア内の前記第２ビームエリアと重なり合っていない位置に存在する第１の端末より送信された信号を、前記第１ビームエリアと前記第２ビームエリアが重なり合っている位置に存在する第２の端末から前記第２のビームにて受信した信号の位相および振幅の少なくとも一方を調整して得られた調整後信号を利用して、前記第１のビームにて受信した信号から抽出する信号抽出手段と、
前記信号抽出手段で抽出された、前記第１の端末より送信された信号および前記第２のビームで受信した、前記第２の端末より送信された信号を復調および復号する復調復号手段と、
前記復調復号手段から出力された、前記第１の端末より送信された信号の復号ビット系列および復号結果と、前記第２の端末より送信された信号の復号ビット系列および復号結果とを一時的に保持するバッファ手段と、
前記バッファ手段で保持されている前記第１の端末より送信された信号の復号ビット系列および前記第２の端末より送信された信号の復号ビット系列の排他的論理和を計算する排他的論理和算出手段と、
前記排他的論理和を誤り訂正符号化する符号化手段と、
前記符号化手段により誤り訂正符号化された後の系列に対して空間符号化を行い、前記第１のビームおよび前記第２のビームに対する送信ビット系列を生成する空間符号化手段と、
前記送信ビット系列を変調してビーム毎に変調信号を生成する変調手段と、
を備えることを特徴とする衛星中継装置。
【請求項３】
第１のビームおよび第２のビームを用いる通信衛星に搭載される衛星中継装置であって、
前記第１のビームが形成する第１ビームエリアと前記第２のビームが形成する第２ビームエリアとが一部重なり合っており、
前記第１ビームエリア内の前記第２ビームエリアと重なり合っていない位置に存在する第１の端末および前記第１ビームエリアと前記第２ビームエリアが重なり合っている位置に存在する第２の端末から前記第１のビームにて受信した信号と、前記第２の端末から前記第２のビームにて受信した信号と、に対して空間フィルタリングを実行し、前記第１の端末より送信された信号および前記第２の端末より送信された信号を抽出する信号抽出手段と、
前記信号抽出手段で抽出された、前記第１の端末より送信された信号および前記第２の端末より送信された信号を復調および復号する復調復号手段と、
前記復調復号手段から出力された、前記第１の端末より送信された信号の復号ビット系列および復号結果と、前記第２の端末より送信された信号の復号ビット系列および復号結果とを一時的に保持するバッファ手段と、
前記バッファ手段で保持されている前記第１の端末より送信された信号の復号ビット系列および前記第２の端末より送信された信号の復号ビット系列を個別に誤り訂正符号化する符号化手段と、
前記符号化手段により誤り訂正符号化された後の２個のビット系列の排他的論理和を計算する排他的論理和算出手段と、
前記排他的論理和の計算結果に対して空間符号化を行い、前記第１のビームおよび前記第２のビームに対する送信ビット系列を生成する空間符号化手段と、
前記送信ビット系列を変調してビーム毎に変調信号を生成する変調手段と、
を備えることを特徴とする衛星中継装置。
【請求項４】
第１のビームおよび第２のビームを用いる通信衛星に搭載される衛星中継装置であって、
前記第１のビームが形成する第１ビームエリアと前記第２のビームが形成する第２ビームエリアとが一部重なり合っており、
前記第１ビームエリア内の前記第２ビームエリアと重なり合っていない位置に存在する第１の端末および前記第１ビームエリアと前記第２ビームエリアが重なり合っている位置に存在する第２の端末から前記第１のビームにて受信した信号と、前記第２の端末から前記第２のビームにて受信した信号と、に対して空間フィルタリングを実行し、前記第１の端末より送信された信号および前記第２の端末より送信された信号を抽出する信号抽出手段と、
前記信号抽出手段で抽出された、前記第１の端末より送信された信号および前記第２の端末より送信された信号を復調および復号する復調復号手段と、
前記復調復号手段から出力された、前記第１の端末より送信された信号の復号ビット系列および復号結果と、前記第２の端末より送信された信号の復号ビット系列および復号結果とを一時的に保持するバッファ手段と、
前記バッファ手段で保持されている前記第１の端末より送信された信号の復号ビット系列および前記第２の端末より送信された信号の復号ビット系列の排他的論理和を計算する排他的論理和算出手段と、
前記排他的論理和を誤り訂正符号化する符号化手段と、
前記符号化手段により誤り訂正符号化された後の系列に対して空間符号化を行い、前記第１のビームおよび前記第２のビームに対する送信ビット系列を生成する空間符号化手段と、
前記送信ビット系列を変調してビーム毎に変調信号を生成する変調手段と、
を備えることを特徴とする衛星中継装置。
【請求項５】
前記排他的論理和算出手段は、
計算対象となる２個のビット系列について、両者の系列長が一致しない場合に、系列長の短い方のビット系列にビットパターンを付加して両者の系列長を一致させてから排他的論理和を計算することを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の衛星中継装置。
【請求項６】
前記系列長の短い方のビット系列に付加するビットパターンとして、元のビット系列の一部分を複製したものを用いることを特徴とする請求項５に記載の衛星中継装置。
【請求項７】
前記系列長の短い方のビット系列に付加するビットパターンとして、送受間で既知のビットパターンを用いることを特徴とする請求項５に記載の衛星中継装置。
【請求項８】
前記排他的論理和算出手段は、
入力される個々のビット系列に対応する前記復調復号手段における復号結果を計算結果に付加することを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載の衛星中継装置。
【請求項９】
前記符号化手段は、入力ビット系列に対応する復調結果が復号失敗だった場合には、符号化処理を実施せずに、特定のビットパターンを送信ビット系列として出力することを特徴とする請求項１から８のいずれか一つに記載の衛星中継装置。
【請求項１０】
前記変調手段は、パイロットシンボルおよび同期プリアンブルのうち、少なくとも一方を前記空間符号化手段から入力された送信ビット系列に付加してから変調することを特徴とする請求項１から９のいずれか一つに記載の衛星中継装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一つに記載の衛星中継装置と、
前記衛星中継装置を介して通信を行う端末と、
を備えることを特徴とする衛星通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衛星に搭載された通信装置を介して地上の通信端末が通信を行う衛星通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の衛星通信システムでは、双方向衛星通信において、２台の衛星通信端末から送信された上りリンク信号を衛星上で加算したのちに下りリンク送信し、衛星通信端末では下り受信信号から自身の送信信号をキャンセルすることによって、下りリンクの周波数利用効率を向上していた（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２５１０９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の衛星通信システムでは、複数のビームを形成して周波数を繰り返し利用するマルチビーム衛星において、ビーム間の干渉により下り回線の通信品質が低下するという問題があった。詳細について図７を用いて説明する。
【０００５】
図７は、２台の衛星通信端末（以下、端末と称する）Ａ，Ｂが衛星に搭載された中継器と通信する動作の一例を示す図である。中継器は２本のアンテナを備えており、２つのビームエリアを形成している。また、２つのビームエリアは一部が重なり合うように形成されている。このような環境において、図示したような、端末Ａはビームエリアが重なっていない場所に位置し、端末Ｂはビームエリアが重なり合っている場所に位置している場合について考える。この場合、端末Ａが送信した信号は一方のアンテナによって中継器に受信され、端末Ｂが送信した信号は両方のアンテナによって中継器に受信される。また、端末Ａは中継器の２本のアンテナから送信された信号のうちの一方を受信し、端末Ｂは中継器の２本のアンテナから送信された信号の両方を受信する。
【０００６】
ここで、従来の衛星通信システムによれば、衛星に搭載された中継器は、各アンテナで受信した信号を加算し、共通の周波数にて下り送信する。すなわち、各アンテナから送信される下り信号は、同一周波数にて送信される全く同じ信号となる。このような場合、ビームエリアが重なり合っている場所においては、各アンテナから到達する下り信号同士の位相関係により、信号の電界強度が低下するビート干渉と呼ばれる現象が発生して通信品質が低下する。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ビームエリアが重なり合っている位置にある端末との通信品質を従来よりも向上させることが可能な衛星中継装置および衛星通信システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数のビームを用いる通信衛星に搭載される中継装置であって、前記複数のビームにて受信した信号の一部あるいは全部について受信信号毎に復調および復号する復調復号手段と、前記復調復号手段から出力されたビーム毎の復号ビット系列および復号結果を一時的に保持するバッファ手段と、前記バッファ手段で保持されている複数の復号ビット系列の中から任意の２個を選択してそれぞれを誤り訂正符号化する符号化手段と、前記符号化手段により誤り符号化された後の２個のビット系列の排他的論理和を計算する排他的論理和算出手段と、前記排他的論理和の計算結果に対して空間符号化を行い、複数のビームに対する送信ビット系列を生成する空間符号化手段と、前記送信ビット系列を変調してビーム毎に変調信号を生成する変調手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ビームエリアの境界に跨がるエリア（ビームエリアが重なり合ったエリア）においてビート干渉による通信品質劣化が発生するのを防止できる、すなわち、衛星に搭載された中継装置から複数ビームで信号を受信可能な場所に位置している衛星通信端末における通信品質を向上させることができる、という効果を奏する。
【００１０】
また、複数のアンテナからの信号を受信可能な場所に位置している衛星通信端末においては、各ビームからの下り信号を合成して通信品質を改善することが可能となる。さらに、衛星通信システムのビームエリア設計の観点からは、境界領域における通信品質の低下を回避できるため、ビーム照射パターンの設計が容易化される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【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、実施の形態１の衛星中継装置の構成例を示す構成図である。
【図３】図３は、実施の形態２の衛星中継装置の構成例を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態３の衛星中継装置の構成例を示す図である。
【図５】図５は、実施の形態４の衛星中継装置の構成例を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態５の衛星中継装置の構成例を示す図である。
【図７】図７は、課題を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明にかかる衛星中継装置および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。
【００１３】
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。図示したように、本実施の形態の衛星通信システムは、衛星１００に搭載された衛星中継装置（以下、中継器と称する）１０１と、この中継器１０１を介して通信する衛星通信端末（以下、端末と称する）１０６，１０７とを含んで構成されている。
【００１４】
中継器１０１は複数のアンテナ１０２および１０３を備え、ビームエリア１０４および１０５が形成されている。ビームエリア１０４と１０５はその一部が重なり合っており、端末１０７は、これら２つのビームエリアが重なり合っている領域に存在している。端末１０６は、ビームエリア１０４に存在している。すなわち、端末１０７にはアンテナ１０２から送信された下り信号１１２およびアンテナ１０３から送信された下り信号１１３が到達し、端末１０６にはアンテナ１０２から送信された下り信号１１２のみが到達する。また、端末１０７から送信された上り信号１１０はアンテナ１０２および１０３の双方に到達し、端末１０６から送信された上り信号１０８はアンテナ１０２のみに到達する。
【００１５】
図２は、実施の形態１の中継器（衛星中継装置）１０１の構成例を示す構成図である。図２に示したように、本実施の形態の中継器１０１は、アンテナ１０２および１０３と、ダイプレクサ２０１および２０２と、ＲＦ受信部２０３および２０４と、Ａ／Ｄ変換部（Ａ／Ｄ）２０５および２０６と、再生中継部２５０と、制御部２６０と、Ｄ／Ａ変換部（Ｄ／Ａ）２１７および２１８と、ＲＦ送信部２１９および２２０と、を備えている。また、再生中継部２５０は、復調部２０７および２０８と、復号部２０９および２１０と、バッファ部２１１と、符号化部２１２および２１３と、排他的論理和部（ＸＯＲ）２１４と、空間符号化部２１５と、変調部２１６と、を含んで構成されている。
【００１６】
なお、本実施の形態にかかる中継器１０１を用いた衛星通信システムでは、２台の端末の上り信号は異なる周波数または時間を使うことにより両者の上り信号を中継器１０１内にて分離可能であるものとする。
【００１７】
また、説明を簡略化するために２つの衛星アンテナ１０２および１０３のみを用いる構成を示しているが、本発明はこれより多数のアンテナを用いる構成にも適用できる。さらには複数の再生中継部を有する構成にも適用可能である。図２は、そのような構成において、ある２台の端末間の双方向通信における信号の流れに着目して記載したものである。
【００１８】
また、図１および図２では、単一のアンテナから単一のビームが展開される場合について示しているが、衛星上にて複数のアンテナを用いてビームを形成するビームフォーミング（アナログ方式またはデジタル方式あるいはそれらのハイブリッド方式）にも本発明は適用可能であり、その場合はビームフォーミングにて形成される個々のビームが、図１および図２におけるアンテナに相当する。
【００１９】
以下、本実施の形態の中継器１０１の動作について説明する。一例として、中継器１０１、端末１０６および端末１０７の位置関係が図１に示したものである場合の動作を説明する。
【００２０】
アンテナ１０２にて受信された上り信号は、ダイプレクサ２０１を通過後、ＲＦ受信部２０３において周波数変換、増幅、フィルタ等の高周波信号処理が行われた後、Ａ／Ｄ変換部２０５において量子化離散信号（デジタル信号）に変換され、再生中継部２５０に入力される。同様に、アンテナ１０３にて受信された上り信号も、ダイプレクサ２０２を通過後、ＲＦ受信部２０４において周波数変換、増幅、フィルタ等の高周波信号処理が行われた後、Ａ／Ｄ変換部２０６において量子化離散信号（デジタル信号）に変換され、再生中継部２５０に入力される。なお、アンテナ１０２では端末１０６と端末１０７の双方から送信された上り信号（上り信号１０８，１１０）を受信するため、ＲＦ受信部２０３では、これらを分離し、端末１０６からの上り信号１０８を処理対象として選択する。
【００２１】
再生中継部２５０では、Ａ／Ｄ変換部２０５より入力されたデジタル信号を用いて、復調部２０７にて、端末１０６から送信された信号の復調処理を行う。また、復調部２０８でも同様に、Ａ／Ｄ変換部２０６より入力されたデジタル情報を用いて、端末１０７から送信された信号の復調処理を行う。その後、復号部２０９では復調部２０７の復調出力に対し、また復号部２１０では復調部２０８の復調出力に対して誤り訂正復号やデインタリーブ等を行い、情報ビット系列やＣＲＣ、再符号化誤り個数などの復号情報を出力する。これら復号部２０９および２１０の出力はバッファ部２１１に一旦蓄積されると共に、一部ないし全ての情報を制御部２６０に通達する。
【００２２】
バッファ部２１１は、制御部２６０の指示に従い、復号された情報ビット系列を符号化部２１２および２１３に送信する。復号部２０９によって復号された情報は符号化部２１２にて誤り訂正符号化やＣＲＣ付加等が行われる。また復号部２１０によって復号された情報は符号化部２１３にて誤り訂正符号化やＣＲＣ付加等が行われる。なお、符号化部２１２および２１３では、制御部２６０の指示に従って、復号部２０９および２１０にて得られた復号情報、例えばＣＲＣ結果等の情報を付加してもよい。
【００２３】
また、復号部２０９および２１０にて得られたＣＲＣ結果等、復号の成功／失敗を示す情報によって、バッファ部２１１から符号化部２１２，２１３に送る情報を変えてもよい。例えば、復号部２０９の復号結果が不成功、すなわちＣＲＣがＮＧとなった場合、符号化部２１２に送る情報は、誤り訂正復号後の情報ではなく、ある既知パターンとしてもよい。また、その際には対応する符号化部２１２の誤り訂正符号化動作を止め、既知パターンを誤り訂正符号化出力の代替として用いてもよい。これらの動作は制御部２６０によって制御される。
【００２４】
排他的論理和部２１４では、符号化部２１２および２１３から出力された送信ビット系列に対して、両者の排他的論理和を計算する。具体的には、符号化部２１２より出力されるビット系列をＡ＝｛ａ１，ａ２，ａ３，…，ａｎ｝、符号化部２１３より出力されるビット系列をＢ＝｛ｂ１，ｂ２，ｂ３，…，ｂｎ｝とすると、排他的論理和部の出力ビット系列はＣ＝｛ｃ１，ｃ２，ｃ３，…，ｃｎ｝（ただしｃｉはａｉとｂｉの排他的論理和(ＸＯＲ)）となる。なお、ＡとＢのビット系列長が異なる場合は、両者の系列長が同一となるよう、ＡないしＢ、あるいは双方のビット系列長を調整する。調整の方法としては、元のビット系列の一部を複製して追加する方法や既知のパターンで埋める方法などによる系列長の拡大に加えて、元の符号化後ビット系列の一部分を削除して系列長を縮小する方法など多岐にわたるが、ＡとＢの系列長を同一にすることが可能なものであればいずれの方法でも良い。また、排他的論理和の演算結果Ｃに、さらに復号部２０９および２１０にて得られた復号情報、例えばＣＲＣ結果等の情報を付加したものを排他的論理和部２１４の出力としてもよい。これらの処理によって２台の端末に送信する情報が共通化される。
【００２５】
次に、空間符号化部２１５では、排他的論理和部２１４より出力された送信情報系列に対して空間符号化を行い、アンテナ１０２および１０３から送信される送信信号の元となるデータを生成する。ここで、空間符号化とは、複数の送信アンテナから同一の情報を送信し、受信側でこれら複数の送信信号を合成して受信品質を向上させるために行うもので、送信ダイバーシチとも呼ばれる。空間符号化の方法には一例としてＳＴＢＣ（Space  Time  Block  Coding）やＣＤＤ（Cyclic  Delay  Diversity）、アンテナ毎に変調マッピングを変えるもの、単純にアンテナ毎に異なる遅延時間を加えるものなど多数の方式が存在するが、本実施の形態にかかる中継器および衛星通信システムでは、どのような方式を採用してもよい。空間符号化部２１５は、単一の情報ビット系列からアンテナ毎に異なるビット系列を生成するが、元の情報源は各アンテナで同一なものとなる。
【００２６】
次に、変調部２１６では、空間符号化部２１５から出力される各ビット系列をアンテナ毎に変調し、必要に応じて周波数変換やフィルタ処理などのデジタル信号処理を行い、Ｄ／Ａ変換部２１７および２１８の入力信号を生成する。また、変調部２１６は、パイロットシンボルや制御情報（例えば同期プリアンブル）などを元のビット系列に加えて無線フレームを生成する機能を有しても良い。Ｄ／Ａ変換部２１７および２１８では、入力信号をＤ／Ａ変換したアナログ信号を出力する。これらのアナログ信号に対して、ＲＦ送信部２１９および２２０では周波数変換、増幅、フィルタ等の高周波信号処理が行う。ＲＦ送信部２１９および２２０の出力はダイブレクサ２０１および２２０を通ってアンテナ１０２および１０３から下り信号として出力される。
【００２７】
以上のような動作で信号を中継する中継器１０１を備えた衛星通信システム（図１参照）では、アンテナ１０２および１０３から送信される下り信号１１２および１１３が空間符号化されている。そのため、ビームエリア１０４と１０５が重なり合う領域に存在する端末１０７は、下り信号１１２と１１３がアンテナ端で弱め合うような位相関係にある場合でも、送信ダイバーシチの適用により下り信号１１２と１１３を分離した上で合成することが可能となる。よって、ビート干渉により通信品質が低下するのを抑制できる。
【００２８】
端末１０６および１０７では、復調あるいは復号したビット系列に対して自身が送信した送信ビット系列の排他的論理和を演算することで、相手方より送信されたビット系列（自身に向けて送信された受信すべきビット系列）を復元する。
【００２９】
このように、本実施の形態の衛星通信システムにおいて、中継器は、端末から受信した各上り信号を一旦復号して再符号化し、その結果得られた各送信ビット系列の排他的論理和を空間符号化して各アンテナから送信する送信系列を生成することとした。これにより、ビームエリアの境界に跨がるエリア（ビームエリアが重なり合ったエリア）に端末が存在する場合でも、複数のビームからの下り信号によって引き起こされるビート干渉による通信品質の劣化を回避できる。さらには、複数のビームからの下り信号を合成することよる通信品質改善が可能となる。また、衛星通信システムのビームエリア設計の観点からは、境界領域における通信品質の低下を回避できるため、ビーム照射パターンの設計が容易化されるといった効果が得られる。
【００３０】
実施の形態２．
図３は、実施の形態２にかかる中継器の構成例を示す図である。図３に示した中継器１０１ａは、実施の形態１の中継器１０１（図２参照）に対して加算部２１１および位相・振幅調整部２２２を追加したものである。加算部２２１は、ＲＦ受信部２０３からの出力信号に対し位相・振幅調整部２２２からの出力信号を加算する。位相・振幅調整部２２２は、ＲＦ受信部２０４から出力された信号の位相および振幅を調整して加算部２２１への入力信号を生成する。その他の構成要素は実施の形態１の中継器１０１と同様であるため、中継器１０１と同じ符号を付して説明を省略する。なお、衛星通信システムの構成（衛星に搭載された中継器と各端末の位置関係）は実施の形態１と同様とする（図１参照）。
【００３１】
本実施の形態の中継器１０１ａを用いた衛星通信システムは、２台の端末の上り信号で同一の周波数または時間を使うことで、下りに加えて上りの周波数利用効率の向上を実現する。
【００３２】
以下、本実施の形態の中継器１０１ａの動作について説明する。図１に示したとおり、アンテナ１０２には端末１０６からの上り信号１０８と、端末１０７からの上り信号１１０が到達する。すなわち、アンテナ１０２は、異なる端末から送信された上り信号を受信する。本実施の形態では、上り信号１０８および１１０が同一周波数にて送信された場合に中継器１０１ａ内で信号を分離可能とすることで、上りの周波数利用効率を改善する。
【００３３】
ＲＦ受信部２０４で高周波信号処理が行われた後の受信信号（端末１０７からの受信信号）はＡ／Ｄ変換部２０６および位相・振幅調整部２２２へ出力される。Ａ／Ｄ変換部２０６への出力信号に対しては、Ａ／Ｄ変換部２０６およびその後段の各部において、実施の形態１と同様の処理が実施される。一方、位相・振幅調整部２２２への出力信号は、ＲＦ受信部２０３からの出力信号に含まれている不要成分（すなわち、端末１０７から送信された上り信号１１０）をキャンセルないし低減するための信号となるように、位相および振幅が調整される。位相および振幅の調整量は制御部２６０より指示される。位相および振幅のいずれか一方のみを調整する場合もありうる。ここで、ＲＦ受信部２０４に接続されているアンテナ１０３では、端末１０６から送信された上り信号１０８は存在しないか十分に弱いため、位相・振幅調整部２２２では上記のような信号が生成可能となる。加算部２２１では、位相・振幅調整部２２２から出力される信号をＲＦ受信部２０３の出力と加算することにより、不要成分である端末１０７からの上り信号１１０の成分を元の信号から取り除くことができる。よって、後段の復調部２０７において端末１０６からの上り信号を復調できる。これらの加算部２２１および位相・振幅調整部２２２は不要成分低減手段として動作している。その他の動作は実施の形態１の中継器１と同様である。
【００３４】
なお、図３では説明を簡略化するために、ＲＦ受信部２０４の出力が位相・振幅調整部２２２に入力され、加算部２２１に接続される構成としたが、衛星通信システムにおける端末の運用状況によってはアンテナ１０３の側に複数の上り信号が重畳されている場合も当然ながら考えられるため、本実施の形態２にかかる中継器は、逆方向の接続など接続方法を切り替える機能も有している。
【００３５】
このように、本実施の形態にかかる中継器によれば、複数の端末の上り信号を同一周波数に割り当てることが可能となるため、実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、上り回線の周波数利用効率を向上できる。
【００３６】
実施の形態３．
図４は、実施の形態３にかかる中継器の構成例を示す図である。図４に示した中継器１０１ｂは、実施の形態１の中継器１０１（図２参照）が備えていた再生中継部２５０を再生中継部２５０ｂに置き換えたものである。再生中継部２５０ｂは、再生中継部２５０の符号化部２１２および２１３と排他的論理和部２１４とを排他的論理和部２２３と符号化部２２４とに置き換えたものである。すなわち、再生中継部２５０と再生中継部２５０ｂでは、符号化処理と排他的論理和の算出処理の実行順番が異なる。その他の構成要素は実施の形態１の中継器１０１と同様であるため、中継器１０１と同じ符号を付して説明を省略する。なお、衛星通信システムの構成（衛星に搭載された中継器と各端末の位置関係）は実施の形態１と同様とする（図１参照）。
【００３７】
以下、本実施の形態の中継器１０１ｂの動作について説明する。バッファ部２１１は、制御部２６０の指示に従って、復号された各情報ビット系列を排他的論理和部２２３に出力する。排他的論理和部２２３では、復号部２０９および２１０によって得られた復号結果（バッファ部２１１から受け取った情報ビット系列）の排他的論理和を計算する。具体的には、復号部２０９の復号結果であるビット系列をＡ＝｛ａ1，ａ2，ａ3，…，ａn｝、復号部２１０の復号結果であるビット系列をＢ＝｛ｂ1，ｂ2，ｂ3，…，ｂn｝とすると、排他的論理和部の出力ビット系列はＣ＝｛ｃ1，ｃ2，ｃ3，…，ｃn｝（ただしｃiはａiとｂiの排他的論理和(ＸＯＲ)）となる。なお、ＡとＢのビット系列長が異なる場合は、両者の系列長が同一となるよう、ＡないしＢ、あるいは双方のビット系列長を調整する。調整の方法としては、元のビット系列の一部を複製して追加する方法や既知のパターンで埋める方法などによる系列長の拡大に加えて、元の符号化後ビット系列の一部分を削除して系列長を縮小する方法など多岐にわたるが、ＡとＢの系列長を同一にすることが可能なものであればいずれの方法でも良い。また、排他的論理和の演算結果Ｃに、さらに復号部２０９および２１０にて得られた復号情報、例えばＣＲＣ結果等の情報を付加したものを排他的論理和部２２３の出力としてもよい。これらの処理によって２台の端末に送信する情報が共通化される。
【００３８】
符号化部２２４は、排他的論理和部２２３の出力に対して誤り訂正符号化やＣＲＣ付加等を行う。なお、符号化部２２４は、制御部２６０の指示に従って、復号部２０９および２１０にて得られた復号情報、例えばＣＲＣ結果等の情報を付加してもよい。
【００３９】
また、復号部２０９および２１０にて得られたＣＲＣ結果等、復号の成功／失敗を示す情報によって、バッファ部２１１から排他的論理和部２２３に送る情報を変えてもよい。例えば、復号部２０９の復号結果が不成功、すなわちＣＲＣがＮＧとなった場合、排他的論理和部２２３に送る情報は、誤り訂正復号後の情報ではなく、ある既知パターンとしてもよい。この動作は制御部２６０によって制御される。
【００４０】
なお、実施の形態１にかかる中継器１０１の再生中継部２５０を再生中継部２５０ｂに置き換えた場合について説明したが、実施の形態２にかかる中継器１０１ａの再生中継部２５０を再生中継部２５０ｂに置き換えることも可能である。
【００４１】
このように、本実施の形態にかかる中継器によれば、符号化を個々に行わず共通化したので、実施の形態１，２と同様の効果が得られるとともに、中継器の処理量低減や回路規模削減、低消費電力化を実現できる。
【００４２】
実施の形態４．
図５は、実施の形態４にかかる中継器の構成例を示す図である。図５に示した中継器１０１ｃは、実施の形態３の中継器１０１ｂ（図４参照）が備えていた再生中継部２５０ｂを再生中継部２５０ｃに置き換えたものである。再生中継部２５０ｃは、再生中継部２５０ｂの復調部２０７および２０８の前段に信号分離部２２５を追加したものである。その他の構成要素は実施の形態３の中継器１０１ｂと同様であるため、中継器１０１ｂと同じ符号を付して説明を省略する。なお、衛星通信システムの構成（衛星に搭載された中継器と各端末の位置関係）は実施の形態１と同様とする（図１参照）。
【００４３】
上述した実施の形態２の中継器１０１ａ（図３参照）では、Ａ／Ｄ変換部２０５，２０６の前段にある加算部２２１および位相・振幅調整部２２２において２台の端末の上り信号を分離する構成としていた。これに対して、本実施の形態の中継器１０１ｃでは、再生中継部２５０ｃ内の信号分離部２２５において上り信号を分離する。なお、排他的論理和算出処理と符号化処理の実行順番を入れ換えてもよい。すなわち、中継器１０１ｃが備えている排他的論理和部２２３および符号化部２２４を、実施の形態１の中継器１０１が備えていた符号化部２２１，２１３および排他的論理和部２１４に置き換えた構成としてもよい。
【００４４】
以下、本実施の形態の中継器１０１ｃの動作について説明する。信号分離部２２５は、Ａ／Ｄ変換部２０５から出力される信号（アンテナ１０２にて受信された上り信号成分のデジタル信号）、およびＡ／Ｄ変換部２０６から出力される信号（アンテナ１０３にて受信された上り信号成分のデジタル信号）を入力し、デジタル信号処理にて両者を分離し、端末１０６から送信された上り信号に相当する信号は復調部２０７に、端末１０７から送信された上り信号に相当する信号は復調部２０８に出力する。具体的な分離方法としては、実施の形態２で示した方式、すなわち、Ａ／Ｄ変換部２０５，２０６の前でアナログ的に行う信号キャンセル方式（不要成分低減手段としての処理）をデジタル信号処理に置き換えたものや、アンテナ１０２および１０３を用いた空間フィルタリングといった方法、図５では接続を示していないが、復調部２０７および２０８、復号部２０９および２１０より出力される復調・復号結果、またはその途中経過を信号分離部２２５にフィードバックして信号をキャンセルしていく方法等、デジタル的に信号を空間分離可能な方式であればどのようなものでも適応可能である。信号分離部２２５の動作は制御部２６０によって制御される。その他の動作はその他の実施の形態３の中継器１０１ｂと同様である。
【００４５】
なお、実施の形態３にかかる中継器１０１ｂの再生中継部２５０ｂを再生中継部２５０ｃに置き換えた場合について説明したが、実施の形態１にかかる中継器１０１の再生中継部２５０を再生中継部２５０ｃに置き換えることも可能である。
【００４６】
このように、本実施の形態にかかる中継器によれば、複数の端末から同一周波数にて送信される上り信号をデジタル信号処理によって分離するため、実施の形態２で示したアナログ信号処理で分離する方式と比較して、より高精度な分離が可能となり通信品質の向上が実現できる。また、アナログ部の部品削減による機器の小型化や低消費電力化を実現できる。
【００４７】
実施の形態５．
図６は、実施の形態５にかかる中継器の構成例を示す図である。図６に示した中継器１０１ｄは、実施の形態４の中継器１０１ｃ（図５参照）に対して、チャネライザ部３００を追加したものである。図示したように、チャネライザ部３００は、Ａ／Ｄ変換部２０５，２０６およびＤ／Ａ変換部２１７，２１８と再生中継部２５０ｃとの間に挿入されている。その他の構成要素は実施の形態４の中継器１０１ｃと同様であるため、中継器１０１ｃと同じ符号を付して説明を省略する。なお、衛星通信システムの構成（衛星に搭載された中継器と各端末の位置関係）は実施の形態１と同様とする（図１参照）。
【００４８】
なお、図６ではチャネライザ部３００に再生中継部２５０ｃが１式のみ接続された構成としているが、チャネライザ部３００に複数の再生中継部が接続された構成としてもよい。また、それら複数の再生中継部は、全てが下りリンクにて複数端末の下り信号に乗せるビット系列を排他的論理部２２３や２１４により共通化して同一周波数にて送信する機能を用いるのではなく、一部の再生中継部のみでこの機能を用いるようにしてもよい。
【００４９】
また、チャネライザ部３００に接続されるアンテナ数を２としているが、複数（３以上）のアンテナが接続されていてもよい。その場合は、多数のアンテナのうちチャネライザにて選択した２つのアンテナの信号が再生中継部２５０ｃに接続される。
【００５０】
さらには、１つのアンテナが１つのビームに対応する構成の他、ビームフォーミングによって多数のアンテナにより形成された複数のビームがチャネライザに接続されるような構成でも良い。
【００５１】
以下、本実施の形態の中継器１０１ｄの動作について説明する。チャネライザ部３００は、アンテナ１０２および１０３にて受信された信号がＡ／Ｄ変換部２０５，２０６にてデジタル信号に変換されたものを入力とする。チャネライザ部３００では、各ビームの帯域を複数のサブチャネルに分割（チャネライズ）し、サブチャネルおよびアンテナ（ビーム）の交換等を行ったものをＤ／Ａ変換部２１７，２１８に出力する。またその際に一部のビームおよびサブチャネルを再生中継部２５０ｃの入力とする。
【００５２】
なお、実施の形態４の中継器１０１ｃに対してチャネライザ部３００を追加した場合について説明したが、その他の実施の形態で説明した各中継器に対してチャネライザ部３００を追加してもよい。
【００５３】
このように、本実施の形態にかかる中継器によれば、上述した実施の形態１〜４と同様の効果が得られるとともに、チャネライザ部の有する周波数およびビームの交換機能により、周波数利用効率をさらに向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
以上のように、本発明は、衛星通信システムに有用であり、特に、ビームエリアが重なり合っているエリアにおける通信品質の劣化を抑える衛星中継装置に適している。
【符号の説明】
【００５５】
１００  衛星
１０１，１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ  衛星中継装置
１０２，１０３  アンテナ
１０４，１０５  ビームエリア
１０６，１０７  衛星通信端末
１０８，１１０  上り信号
１１２，１１３  下り信号
２０１，２０２  ダイプレクサ
２０３，２０４  ＲＦ受信部
２０５，２０６  Ａ／Ｄ変換部
２０７，２０８  復調部
２０９，２１０  復号部
２１１  バッファ部
２１２，２１３，２２４  符号化部
２１４，２２３  排他的論理和部
２１５  空間符号化部
２１６  変調部
２１７，２１８  Ｄ／Ａ変換部
２１９，２２０  ＲＦ送信部
２２１  加算部
２２２  位相・振幅調整部
２２５  信号分離部
２５０，２５０ｂ，２５０ｃ  再生中継部
２６０  制御部
３００  チャネライザ部
【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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