(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御局と、２つ以上のビームを形成可能な中継器と、を備える通信システムであって、
前記制御局は、前記２つ以上のビームを、前記２つ以上のビームのうちの２つ以上のビームで構成されるクラスタに分類し、１つの前記クラスタに属する前記ビームに異なる周波数を割当てる制御部、
を備え、
前記中継器は、
入力される受信信号に交換処理を行い送信信号として出力する交換部、
を備え、
前記交換処理において用いられる信号は、１つの前記クラスタを構成する前記ビームに対応する信号が合成された信号を含み、
前記中継器は、
同一の前記クラスタに属する２つ以上の前記ビームにより受信された信号をそれぞれ異なる周波数特性で濾波する受信フィルタ部と、
前記受信フィルタ部による処理後の信号を合成して１つの合成信号とする合成部と、
前記合成信号を周波数変換し、前記交換部へ出力する受信周波数変換部と、
を備える受信処理部と、
同一の前記クラスタに属する２つ以上の前記ビームにより送信される信号成分が含まれる信号を前記交換部から受け取り、前記交換部から受け取った信号を周波数変換する送信周波数変換部と、
前記送信周波数変換部により周波数変換された信号を２つ以上の信号に分配する分配部と、
前記分配された２つ以上の信号をそれぞれ異なる周波数特性で濾波する送信フィルタ部と、
を備える送信処理部と、のうちの少なくとも１つを備えることを特徴とする通信システム。
【請求項２】
制御局と、２つ以上のビームを形成可能な中継器と、を備える通信システムであって、
前記制御局は、前記２つ以上のビームを、前記２つ以上のビームのうちの２つ以上のビームで構成されるクラスタに分類し、１つの前記クラスタに属する前記ビームに異なる周波数を割当てる制御部、
を備え、
前記中継器は、
入力される受信信号に交換処理を行い送信信号として出力する交換部、
を備え、
前記交換処理において用いられる信号は、１つの前記クラスタを構成する前記ビームに対応する信号が合成された信号を含み、
前記中継器は、
同一の前記クラスタに属する２つ以上の前記ビームにより受信された信号をそれぞれ周波数変換する受信周波数変換部と、
前記受信周波数変換部により周波数変換された２つ以上の信号をそれぞれ異なる周波数特性で濾波する受信フィルタ部と、
前記受信フィルタ部による処理後の信号を合成して１つの合成信号として前記交換部へ出力する合成部と、
を備える受信処理部と、
同一の前記クラスタに属する２つ以上の前記ビームにより送信される信号成分が含まれる信号を前記交換部から受け取り、前記交換部から受け取った信号を２つ以上の信号に分配する分配部と、
前記分配部により分配された２つ以上の信号をそれぞれ異なる周波数特性で濾波する送信フィルタ部と、
前記送信フィルタ部により濾波された２つ以上の信号をそれぞれ周波数変換する送信周波数変換部と、
を備える送信処理部と、のうちの少なくとも１つを備えることを特徴とする通信システム。
【請求項３】
制御局と、２つ以上のビームを形成可能な中継器と、を備える通信システムであって、
前記制御局は、前記２つ以上のビームを、前記２つ以上のビームのうちの２つ以上のビームで構成されるクラスタに分類し、１つの前記クラスタに属する前記ビームに異なる周波数を割当てる制御部、
を備え、
前記中継器は、
入力される受信信号に交換処理を行い送信信号として出力する交換部、
を備え、
前記交換処理において用いられる信号は、１つの前記クラスタを構成する前記ビームに対応する信号が合成された信号を含み、
前記中継器は、
同一の前記クラスタに属する２つ以上の前記ビームにより受信された信号をそれぞれ第１の周波数帯へ周波数変換する１次受信周波数変換部と、
前記１次受信周波数変換部により周波数変換された２つ以上の信号をそれぞれ異なる周波数特性で濾波する１次受信フィルタ部と、
前記１次受信フィルタ部による処理後の信号を合成して１つの合成信号とする合成部と、
前記合成部により合成された信号を第２の周波数帯に周波数変換する２次受信周波数変換部と、
前記２次受信周波数変換部により周波数変換された信号を濾波し、濾波後の信号を前記交換部へ出力する２次受信フィルタ部と、
を備える受信処理部と、
同一の前記クラスタに属する２つ以上の前記ビームにより送信される信号成分が含まれる信号を前記交換部から受け取り、前記交換部から受け取った信号を濾波する１次送信フィルタと、
前記１次送信フィルタにより濾波された信号を第３の周波数帯へ周波数変換する１次送信周波数変換部と、
前記１次送信周波数変換部により周波数変換された信号を２つ以上の信号に分配する分配部と、
前記分配部により分配された２つ以上の信号をそれぞれ異なる周波数特性で濾波する２次送信フィルタ部と、
前記２次送信フィルタ部により濾波された２つ以上の信号をそれぞれ第４の周波数帯へ周波数変換する２次送信周波数変換部と、
を備える送信処理部と、のうちの少なくとも１つを備えることを特徴とする通信システム。
【請求項４】
制御局と、２つ以上のビームを形成可能な中継器と、を備える通信システムであって、
前記制御局は、前記２つ以上のビームを、前記２つ以上のビームのうちの２つ以上のビームで構成されるクラスタに分類し、１つの前記クラスタに属する前記ビームに異なる周波数を割当てる制御部、
を備え、
前記中継器は、
入力される受信信号に交換処理を行い送信信号として出力する交換部、
を備え、
前記交換処理において用いられる信号は、１つの前記クラスタを構成する前記ビームに対応する信号が合成された信号を含み、
前記中継器は、複数の前記交換部を備え、
前記クラスタごとに、前記制御局により前記中継器により中継される通信の所要帯域に基づいて決定された前記交換部を用いて前記交換処理を実施することを特徴とする通信システム。
【請求項５】
２つ以上のビームを形成可能なアンテナ部と、
入力される受信信号に交換処理を行い送信信号として出力する交換部と、
を備え、
前記２つ以上のビームは、前記２つ以上のビームのうちの２つ以上のビームで構成されるクラスタに分類され、１つの前記クラスタに属する前記ビームには異なる周波数を割当てられ、
前記交換処理において用いられる信号は、１つの前記クラスタを構成する前記ビームに対応する信号が合成された信号を含み、
同一の前記クラスタに属する２つ以上の前記ビームにより受信された信号をそれぞれ異なる周波数特性で濾波する受信フィルタ部と、
前記受信フィルタ部による処理後の信号を合成して１つの合成信号とする合成部と、
前記合成信号を周波数変換し、前記交換部へ出力する受信周波数変換部と、
を備える受信処理部と、
同一の前記クラスタに属する２つ以上の前記ビームにより送信される信号成分が含まれる信号を前記交換部から受け取り、前記交換部から受け取った信号を周波数変換する送信周波数変換部と、
前記送信周波数変換部により周波数変換された信号を２つ以上の信号に分配する分配部と、
前記分配された２つ以上の信号をそれぞれ異なる周波数特性で濾波する送信フィルタ部と、
を備える送信処理部と、のうちの少なくとも１つを備えることを特徴とする中継器。
【請求項６】
２つ以上のビームを形成可能なアンテナ部と、
入力される受信信号に交換処理を行い送信信号として出力する交換部と、
を備え、
前記２つ以上のビームは、前記２つ以上のビームのうちの２つ以上のビームで構成されるクラスタに分類され、１つの前記クラスタに属する前記ビームには異なる周波数を割当てられ、
前記交換処理において用いられる信号は、１つの前記クラスタを構成する前記ビームに対応する信号が合成された信号を含み、
同一の前記クラスタに属する２つ以上の前記ビームにより受信された信号をそれぞれ周波数変換する受信周波数変換部と、
前記受信周波数変換部により周波数変換された２つ以上の信号をそれぞれ異なる周波数特性で濾波する受信フィルタ部と、
前記受信フィルタ部による処理後の信号を合成して１つの合成信号として前記交換部へ出力する合成部と、
を備える受信処理部と、
同一の前記クラスタに属する２つ以上の前記ビームにより送信される信号成分が含まれる信号を前記交換部から受け取り、前記交換部から受け取った信号を２つ以上の信号に分配する分配部と、
前記分配部により分配された２つ以上の信号をそれぞれ異なる周波数特性で濾波する送信フィルタ部と、
前記送信フィルタ部により濾波された２つ以上の信号をそれぞれ周波数変換する送信周波数変換部と、
を備える送信処理部と、のうちの少なくとも１つを備えることを特徴とする中継器。
【請求項７】
２つ以上のビームを形成可能なアンテナ部と、
入力される受信信号に交換処理を行い送信信号として出力する交換部と、
を備える中継器であって、
前記２つ以上のビームは、前記２つ以上のビームのうちの２つ以上のビームで構成されるクラスタに分類され、１つの前記クラスタに属する前記ビームには異なる周波数を割当てられ、
前記交換処理において用いられる信号は、１つの前記クラスタを構成する前記ビームに対応する信号が合成された信号を含み、
前記中継器は、
同一の前記クラスタに属する２つ以上の前記ビームにより受信された信号をそれぞれ第１の周波数帯へ周波数変換する１次受信周波数変換部と、
前記１次受信周波数変換部により周波数変換された２つ以上の信号をそれぞれ異なる周波数特性で濾波する１次受信フィルタ部と、
前記１次受信フィルタ部による処理後の信号を合成して１つの合成信号として前記交換部へ出力する合成部と、
前記合成部により合成された信号を第２の周波数帯に周波数変換する２次受信周波数変換部と、
前記２次受信周波数変換部により周波数変換された信号を濾波し、濾波後の信号を前記交換部へ出力する２次受信フィルタ部と、
を備える受信処理部と、
同一の前記クラスタに属する２つ以上の前記ビームにより送信される信号成分が含まれる信号を前記交換部から受け取り、前記交換部から受け取った信号を濾波する１次送信フィルタと、
前記１次送信フィルタにより濾波された信号を第３の周波数帯へ周波数変換する１次送信周波数変換部と、
前記１次送信周波数変換部により周波数変換された信号を２つ以上の信号に分配する分配部と、
前記分配部により分配された２つ以上の信号をそれぞれ異なる周波数特性で濾波する２次送信フィルタ部と、
前記２次送信フィルタ部により濾波された２つ以上の信号をそれぞれ第４の周波数帯へ周波数変換する２次送信周波数変換部と、
を備える送信処理部と、のうちの少なくとも１つを備える中継器。
【請求項８】
請求項５に記載の中継器が形成可能な２つ以上のビームを、前記２つ以上のビームのうちの２つ以上のビームで構成されるクラスタに分類し、前記クラスタに属する前記ビームに異なる周波数を割当てる制御部、
を備えることを特徴とする制御局。
【請求項９】
請求項６に記載の中継器が形成可能な２つ以上のビームを、前記２つ以上のビームのうちの２つ以上のビームで構成されるクラスタに分類し、前記クラスタに属する前記ビームに異なる周波数を割当てる制御部、
を備えることを特徴とする制御局。
【請求項１０】
２つ以上のビームを形成可能なアンテナ部と、入力される受信信号に交換処理を行い送信信号として出力する複数の交換部と、を備える中継器の前記２つ以上のビームを、前記２つ以上のビームのうちの２つ以上のビームで構成されるクラスタに分類し、前記クラスタごとに、前記中継器において用いられる前記交換部を選択するとともに、前記クラスタに属する前記ビームに異なる周波数を割当てる制御部、
を備え、
前記交換処理において用いられる信号は、前記クラスタを構成する前記ビームに対応する信号が合成された信号を含むことを特徴とする制御局。
【請求項１１】
２つ以上のビームを形成可能なアンテナ部と、入力される受信信号に交換処理を行い送信信号として出力する複数の交換部と、を備える中継器を制御する制御局における制御方法であって、
前記制御局が、２つ以上のビームを、前記２つ以上のビームのうちの２つ以上のビームで構成されるクラスタに分類し、１つの前記クラスタごとに、前記中継器において用いられる前記交換部を選択する第１のステップと、
前記制御局が、前記クラスタに属する前記ビームに異なる周波数を割当てる第２のステップと、
を含み、
前記交換処理において用いられる信号は、１つの前記クラスタを構成する前記ビームに対応する信号が合成された信号を含むことを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中継器を含む通信システム、中継器、制御局および制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
人工衛星を用いて地球上の２点間の通信を中継する通信システムである衛星通信システムが導入されている。ここで、地球上とは、船舶上、地球の大気圏を航行する航空機上などを含む。衛星通信システムでは、地球上の通信機器から送信された信号を人工衛星に搭載された中継器が地球上の別の通信機器に送信する、すなわち中継器が中継することによって、地球上の２点間の通信が実現される。以下、単に衛星といった場合には人工衛星を示す。【０００３】
近年では、衛星通信システムにおける伝送容量の大容量化を実現するため、衛星が地域ごとにビームを照射してデータ伝送を行うマルチビーム衛星が運用されている。マルチビーム衛星では、限られた無線リソースを用いて広い範囲をカバーするため、ビーム間の干渉が問題にならない地域間で、同一の周波数および同一の偏波を用いている。このように、同一の周波数および同一の偏波などのように同一の無線リソースを使用することを、無線リソースの再利用と呼ぶ。【０００４】
衛星打ち上げ後の通信需要の変化への柔軟な対応を可能とするためには、特許文献１に記載されているような、各ビームへ割当てる周波数を変更可能なチャネライザを搭載するマルチビーム衛星が有効である。例えば、特定の地域で災害が起きた場合、チャネライザを搭載するマルチビーム衛星を用いた衛星通信システムは、特定の地域への周波数の割当て量を増やすことができるため、地上通信網の代替手段としての利用が期待される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４６６７３６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
今後、衛星通信システムにおける伝送容量のさらなる大容量化が要求されることが予想できるため、マルチビーム衛星におけるビーム数の増大が見込まれる。しかしながら、マルチビーム衛星では、中継器がビームごとに増幅器およびフィルタといったアナログ機器を備える必要があり、ビーム数の増大に伴い、衛星の重量、消費電力およびコストが増大するという問題がある。特に、衛星通信が用いる周波数が高くなるにつれて、同一アンテナサイズで形成するアンテナパタンは狭域になるため、ビームサイズは小さくなり、結果として、同一地域を照射するのに必要となるビーム数は増大する。したがって、衛星通信が用いる周波数が高くなるにつれて、衛星の重量および消費電力が増大する。【０００７】
また、通信需要の変化への柔軟な対応のためにチャネライザを有する中継器を衛星が搭載する場合、ビーム数を増大させると、各ビームへ割当てる周波数帯を増加させるためには、チャネライザの処理能力を増加する必要がある。また、上述したようにビーム数の増加によってもチャネライザの処理能力を増加する必要がある。したがって、チャネライザをデジタル信号処理で実現する場合には、デジタル機器の重量および消費電力が増大する。【０００８】
一方で、衛星においては、打ち上げ重量の制約、および軌道上で運用されることによる消費電力の制約により重量および消費電力の削減が要求される。このため、中継器のアナログ機器およびデジタル機器の部品点数の削減が望まれる。【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、中継器のアナログ機器およびデジタル機器の部品点数を削減しつつ、通信需要の変化に対応可能な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】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、制御局と、２つ以上のビームを形成可能な中継器と、を備える通信システムであって、制御局は、２つ以上のビームを、２つ以上のビームのうちの２つ以上のビームで構成されるクラスタに分類し、１つのクラスタに属するビームに異なる周波数を割当てる制御部、を備える。中継器は、入力される受信信号に交換処理を行い送信信号として出力する交換部、を備え、交換処理において用いられる信号は、１つのクラスタを構成するビームに対応する信号が合成された信号を含む。中継器は、同一のクラスタに属する２つ以上のビームにより受信された信号をそれぞれ異なる周波数特性で濾波する受信フィルタ部と、受信フィルタ部による処理後の信号を合成して１つの合成信号とする合成部と、合成信号を周波数変換し、交換部へ出力する受信周波数変換部と、を備える受信処理部と、同一のクラスタに属する２つ以上のビームにより送信される信号成分が含まれる信号を交換部から受け取り、交換部から受け取った信号を周波数変換する送信周波数変換部と、送信周波数変換部により周波数変換された信号を２つ以上の信号に分配する分配部と、分配された２つ以上の信号をそれぞれ異なる周波数特性で濾波する送信フィルタ部と、を備える送信処理部と、のうちの少なくとも１つを備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明にかかる通信システムは、中継器のアナログ機器およびデジタル機器の部品点数を削減しつつ、通信需要の変化に対応することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１にかかる衛星通信システムの構成例を示す図
【図２】実施の形態１の衛星中継器の構成例を示す図
【図３】実施の形態１のユーザリンク受信ＲＦ部の構成例を示す図
【図４】実施の形態１のユーザリンク送信ＲＦ部の構成例を示す図
【図５】実施の形態１の通信網制御局の構成例を示す図
【図６】実施の形態１の制御回路の構成例を示す図
【図７】実施の形態１のユーザリンクのビームの配置例を示す図
【図８】図７における各ビームにおいて用いられる周波数および偏波の一例を示す図
【図９】衛星中継器が端末から送信された信号をゲートウェイに中継する際のユーザリンク受信ＲＦ部の動作例を示す図
【図１０】衛星中継器がゲートウェイから送信された信号を端末に中継する際のユーザリンク送信ＲＦ部の動作例を示す図
【図１１】実施の形態１のリソース制御部の動作の一例を示すフローチャート
【図１２】実施の形態２の衛星中継器の構成例を示す図
【図１３】実施の形態２のユーザリンク受信ＲＦ部の構成例を示す図
【図１４】実施の形態２のユーザリンク送信ＲＦ部の構成例を示す図
【図１５】実施の形態２の衛星中継器が端末から送信された信号をゲートウェイに中継する際の動作例を示す図
【図１６】実施の形態２の衛星中継器がゲートウェイから送信された信号を端末に中継する際の動作例を示す図
【図１７】実施の形態３の衛星中継器の構成例を示す図
【図１８】実施の形態３のユーザリンク受信ＲＦ部の構成例を示す図
【図１９】実施の形態３のユーザリンク送信ＲＦ部の構成例を示す図
【図２０】実施の形態３の衛星中継器が端末から送信された信号をゲートウェイに中継する際の動作例を示す図
【図２１】実施の形態３の衛星中継器がゲートウェイから送信された信号を端末に中継する際の動作例を示す図
【図２２】実施の形態４の衛星中継器の構成例を示す図
【図２３】実施の形態４の通信網制御局のリソース制御部における動作の一例を示すフローチャート
【図２４】実施の形態４における所要帯域と割当タイプの一例を示す図
【図２５】図２４に示した所要帯域を前提にした周波数帯域の割り当て結果を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施の形態にかかる通信システム、中継器、制御局および制御方法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。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる衛星通信システムの構成例を示す図である。本実施の形態の衛星通信システム２００は、衛星中継器２、ゲートウェイ４−１〜４−ｊ（ｊは２以上の整数）および通信網制御局５を備える。図１において、点線は無線で接続されていることを示し、実線は有線で接続されていることを示す。図１では、本実施の形態の衛星通信システム２００を用いて通信を行う端末１０、および公衆網６についても、本実施の形態の衛星通信システム２００とともに図示している。
【００１５】
ゲートウェイ４−１〜４−ｊは、通信網制御局５に接続されるとともに公衆網６に接続されている。公衆網６は、衛星通信システム２００が、端末１０に対して、本実施の形態の衛星通信システム２００の外部の他の通信システムであるインターネットなどとの通信を提供する場合に用いられる。本実施の形態の衛星通信システム２００が、端末１０に対して、他の通信システムとの通信のサービスを提供しない場合には、ゲートウェイ４−１〜４−ｊは、公衆網６に接続されていなくてよい。以下、ゲートウェイ４−１〜４−ｊを区別せずに示す場合には、ゲートウェイ４と称す。
【００１６】
衛星に搭載される中継器である衛星中継器２は、送受信ビームであるビーム１−１〜１−ｎ（ｎは２以上の整数）、および送受信ビームであるビーム３−１〜３−ｎを形成可能である。以下、ビーム１−１〜１−ｎを区別せずに示す場合には、ビーム１と称し、ビーム３−１〜３−ｎを区別せずに示す場合には、ビーム３と称す。
【００１７】
図１に示した例では、ビーム３−１の照射範囲内にゲートウェイ４−１が存在し、ビーム３−ｉ（ｉは１＜ｉ＜ｎを満たす整数）の照射範囲内にゲートウェイ４−２が存在し、ビーム３−ｎの照射範囲内にゲートウェイ４−ｊが存在する。以下、衛星中継器２が形成するビーム３の照射範囲に存在するゲートウェイ４を、該ビーム３に在圏するゲートウェイ４という。図１に示した例では、１つのビーム３に１つのゲートウェイ４が在圏しているが、１つのビーム３に在圏するゲートウェイの数は２以上であってもよい。また、ゲートウェイ４が在圏しないビーム３があってもよい。
【００１８】
端末１０は、本実施の形態の衛星通信システム２００が通信サービスを提供する端末である。すなわち衛星通信システム２００は、端末１０の通信を中継する。図１に示した例では、ビーム１−１の照射範囲内およびビーム１−ｎの照射範囲内に、それぞれ２つの端末１０が存在している。以下、衛星中継器２が形成するビーム１の照射範囲に存在する端末１０を、該ビーム１に在圏する端末１０という。各ビーム１に在圏する端末１０の数、および端末１０の配置は図１に示した例に限定されない。
【００１９】
なお、図１では、説明を明瞭にするためにビーム１−１〜１−ｎとビーム３−１〜３−ｎとに、異なる符号を付しているが、ビーム１−１〜１−ｎとビーム３−１〜３−ｎとは実際には同一であってもよい。すなわち、衛星中継器２により実際に形成されるｎ個のビームが、ビーム１−１〜１−ｎとしても用いられ、かつビーム３−１〜３−ｎとしても用いられてもよい。
【００２０】
端末１０は、宛先を指定して無線信号を送信する。宛先を指定するとは、例えば、無線信号として送信されるフレームのヘッダ内の宛先アドレスのフィールドに宛先となる通信装置のアドレスが格納されていることである。衛星中継器２は、無線信号の送信元の端末１０が在圏するビーム１により該無線信号を受信し、受信した無線信号を、宛先すなわち宛先として指定された通信装置に対応するゲートウェイ４が在圏するビーム３を用いて送信する。ゲートウェイ４は、受信した無線信号を宛先へ向けて送信する。宛先へ向けて送信するとは、直接または間接的に、すなわち他の通信装置などを介して宛先の通信装置へ送信することを示す。このようにして、衛星通信システム２００は、２地点間の通信を中継することができる。無線信号の宛先とゲートウェイ４との対応付けを示す情報であるルーティング情報は、後述するように、図示しない、ゲートウェイ４から衛星中継器２へ送信される。
【００２１】
以下、端末１０と衛星中継器２との間の通信回線をユーザリンクと呼び、衛星中継器２とゲートウェイ４−１〜４−ｊとの間の通信回線をフィーダリンクと呼ぶ。
【００２２】
次に、本実施の形態における端末１０、衛星中継器２、ゲートウェイ４および通信網制御局５の構成について説明する。なお、本実施の形態では、端末１０とゲートウェイ４はどのような構成のものを用いてもよく、一般的なものを用いてよいため、これらの詳細な構成の説明は省略する。
【００２３】
図２は、実施の形態１の衛星中継器２の構成例を示す図である。本実施の形態の衛星中継器２は、フィーダリンク受信ＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）部２１、ユーザリンク受信ＲＦ部２２、チャネライザ２３、ユーザリンク送信ＲＦ部２８、フィーダリンク送信ＲＦ部２９および中継器制御部３０を備える。入力される受信信号に交換処理を行い送信信号として出力する交換部であるチャネライザ２３は、分波部２４、スイッチ部２５、合波部２６およびチャネライザ制御部２７を備える。
【００２４】
なお、図２では、フィーダリンク受信ＲＦ部２１、ユーザリンク受信ＲＦ部２２、ユーザリンク送信ＲＦ部およびフィーダリンク送信ＲＦ部をそれぞれ１つずつ図示しているが、フィーダリンク受信ＲＦ部２１、ユーザリンク受信ＲＦ部２２、ユーザリンク送信ＲＦ部およびフィーダリンク送信ＲＦ部のそれぞれの個数はビーム数に応じて個数が決定される。後述するように本実施の形態では、２つのビームで構成されるクラスタを単位として処理を実施する。ユーザリンク受信ＲＦ部２２およびユーザリンク送信ＲＦ部の数は、ｎが偶数のときはｎを２で割った数であり、ｎが奇数のときはｎを２で割った商に１を加算した値である。フィーダリンク受信ＲＦ部２１およびフィーダリンク送信ＲＦ部の個数はゲートウェイの個数と同数である。なお、予備を考慮して、衛星中継器２が、上述した数より多くの数のフィーダリンク受信ＲＦ部２１、ユーザリンク受信ＲＦ部２２、ユーザリンク送信ＲＦ部およびフィーダリンク送信ＲＦ部を備えていてもよい。
【００２５】
図３は、実施の形態１のユーザリンク受信ＲＦ部２２の構成例を示す図である。受信処理部であるユーザリンク受信ＲＦ部２２は、受信アンテナ２２１−１，２２１−２と、フィルタ２２２−１，２２２−２と、合成部２２３と、受信周波数変換部である周波数変換部２２４とを備える。受信アンテナ２２１−１，２２１−２は、２つのビームを形成可能なアンテナ部である。
【００２６】
図４は、実施の形態１のユーザリンク送信ＲＦ部２８の構成例を示す図である。送信処理部であるユーザリンク送信ＲＦ部２８は、周波数変換部２８１、分配部２８２、フィルタ２８３−１，２８３−２および送信アンテナ２８４−１，２８４−２を備える。
【００２７】
図５は、実施の形態１の通信網制御局５の構成例を示す図である。制御局である通信網制御局５は、送受信部５１、制御情報蓄積部５２、トラヒック監視部５３、回線品質監視部５４およびリソース制御部５５を備える。制御部であるリソース制御部５５は、後述するように、２つ以上のビームの一例である図１に示したビーム１−１〜１−ｎを、ビーム１−１〜１−ｎのうちの２つのビームで構成されるクラスタに分類し、１つのクラスタに属するビームに異なる周波数を割当てる。
【００２８】
図２から図５に示した各部は、各々を単独の装置または処理回路などのハードウェアとして実現することができる。例えば、各送信アンテナおよび受信アンテナは、アンテナであり、他の各部は、アナログ回路またはデジタル回路などの処理回路である。また、各部は、単独の処理回路または装置として構成されてもよいし、複数の機能部が１つの処理回路または装置として構成されてもよい。
【００２９】
例えば、上述した処理回路は専用のハードウェアであっても、プロセッサを備える制御回路であってもよい。専用のハードウェアで実現される場合、これらは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、またはこれらを組み合わせたものである。
【００３０】
処理回路が、プロセッサを備える制御回路である場合、この制御回路は、例えば図６に示した制御回路である。図６は、実施の形態１の制御回路５００の構成例を示す図である。制御回路５００は、プロセッサ５０１およびメモリ５０２を備える。プロセッサ５０１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）ともいう）である。メモリ５０２は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリー、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ）等が該当する。図２から図５に示した各部のうち制御回路５００により実現されるものがある場合、これらは、メモリ５０２に格納されたプログラムがプロセッサ５０１により実行されることにより実現される。メモリ５０２は、プロセッサ５０１によりプログラムが実行される際の記憶領域としても用いられる。
【００３１】
次に、本実施の形態の動作について説明する。まず、衛星中継器２の動作を、図２を用いて説明する。ユーザリンク受信ＲＦ部２２は、ビーム１−１〜１−ｎにより端末１０から無線信号を受信し、チャネライザ２３へ出力する。チャネライザ２３では、分波部２４が、ユーザリンク受信ＲＦ部２２から受け取った信号を複数の分波信号へ分波し、スイッチ部２５へ出力する。なお、図示は省略しているが分波部２４は１つ以上の入力ポートおよび複数の出力ポートを有する。分波部２４における分波の方法を示す分波情報はチャネライザ制御部２７から分波部２４へ指示される。分波情報は、例えば、ゲートウェイ４から衛星中継器２へ送信されてもよいし、あらかじめ定められていてもよい。スイッチ部２５は、複数の入力ポートと１つ以上の出力ポートを有し、ゲートウェイ４から受信したルーティング情報をルーティングテーブルとして保持しており、ルーティングテーブルにしたがって分波部２４から受け取った信号を合波部２６の対応するポートへ出力する。合波部２６は、図示は省略しているが複数の入力ポートおよび出力ポートを有しており、スイッチ部２５から出力された信号を合波してフィーダリンク送信ＲＦ部２９へ出力する。合波部２６における合波の方法を示す合波情報は、チャネライザ制御部２７から合波部２６へ指示される。合波情報は、例えば、ゲートウェイ４から衛星中継器２へ送信されてもよいし、あらかじめ定められていてもよい。分波情報、ルーティング情報および合波情報は、ユーザリンクからフィーダリンクへの方向の中継と、フィーダリンクからユーザリンクへの方向の中継とのそれぞれについて定められている。
【００３２】
中継器制御部３０は、図示を省略しているが、衛星中継器２内の各部と接続され、各部の動作を制御する。フィーダリンク受信ＲＦ部２１は、ビーム３−１〜３−ｎによりゲートウェイ４から無線信号を受信し、受信した無線信号をチャネライザ２３へ出力する。チャネライザ２３では、分波部２４が、フィーダリンク受信ＲＦ部２１から受け取った信号を複数の分波信号へ分波し、スイッチ部２５へ出力する。スイッチ部２５は、ルーティングテーブルにしたがって、分波部２４から受け取った信号を合波部２６の対応するポートへ出力する。合波部２６は、スイッチ部２５から出力された信号を合波してフィーダリンク送信ＲＦ部２９へ出力する。
【００３３】
次に、図３に示したユーザリンク受信ＲＦ部２２における動作について説明する。図７は、ユーザリンクのビーム１の配置例を示す図である。図７には、各ビーム１により照射される地上におけるエリアすなわちフットプリントが示されている。図８は、図７における各ビームにおいて用いられる周波数および偏波の一例を示す図である。
【００３４】
図７は、各ビーム１としてビーム１の番号がａ−１〜ａ−４，ｂ−１，ｂ−３，ｂ−４，ｃ−１，ｃ−２，ｃ−４，ｄ−１〜ｄ−４，ｅ−１，ｅ−３，ｆ−１，ｆ−２，ｇ−１の合計１９のビームを示している。図７に示した例では、隣接した４つのビームを１組とし、同一組に属するビームの番号には同一のアルファベッドを用いている。そして同一の組に属するビーム、すなわちビームの番号に同一のアルファベッドが用いられているビーム同士は、互いに異なる無線リソースを用いる。すなわち、同一のアルファベッドが用いられているビーム同士は、周波数および偏波のうち少なくとも一方が異なる。また、同一の枝番号のビームの番号を有するビームの、各組内の配置は同一である。
【００３５】
また、図７において、ビーム番号の枝番号が同一のビームでは、同一の周波数および偏波が用いられる。例えば、ビームの番号がａ−１，ｂ−１，ｃ−１，ｄ−１，ｅ−１、ｆ−１およびｇ−１のビームでは、同一の周波数および偏波が用いられる。
【００３６】
同一組内のビームは隣接しているため、同一の周波数および偏波を用いると互いに干渉が生じるが、例えば、組が異なる同一枝番号のｂ−１とｃ−１とｄ−１とは地理的に隣接しておらず、干渉が十分に小さいことから、同一の偏波および周波数を利用することができる。なお、偏波の種類には直線偏波と円偏波とがあり、円偏波には、右旋偏波と左旋偏波とがある。図８では、円偏波の右旋偏波と左旋偏波とが用いられる例を示している。また、図８では、ａからｄまでのアルファベッドに対応する組のビーム番号に対応する周波数および偏波を示しているが、ｅからｇまでのアルファベッドに対応する組についても同様に、ビーム番号の枝番号が同一のビームでは、同一の偏波および周波数が用いられる。図７には、ビームの番号がｂ−２のビームは図示していないが、ビームの数をさらに増やす場合には、ｂ−１の右隣にｂ−２の番号のビームを配置するなどといったように、増やしていくことができる。
【００３７】
図８に示した例では、ユーザリンクにおいて使用可能な全体の周波数帯域であるユーザリンク帯域を、クラスタを構成するビームの数に分割する。すなわちここでは、クラスタは２つのビームで構成されるため、ユーザリンク帯域を２つに分割する。そして、分割された２つの周波数帯域のうち、周波数の低い方の周波数帯域が、枝番号が１および３のビーム番号のビームに割り当てられ、周波数の高い方の周波数帯域が、枝番号が２および４のビーム番号のビームに割り当てられる。
【００３８】
以下では、一例として、図７および図８に示したビームの配置と各ビームに用いられる周波数および偏波とを前提に説明するが、ビームの配置と各ビームに用いられる周波数および偏波とは、図７および図８に示した例には限定されない。
【００３９】
図９は、衛星中継器２が端末１０から送信された信号をゲートウェイ４に中継する際のユーザリンク受信ＲＦ部２２の動作例を示す図である。本実施の形態では、ビーム１−１〜１−ｎは、２つのビームで１つのクラスタを構成するように、クラスタに分類される。例えば、ビーム１−１とビーム１−２とが１つのクラスタを構成し、ビーム１−３とビーム１−４が別の１つのクラスタを構成するといったように分類される。ユーザリンク受信ＲＦ部２２は、同一クラスタの２つのビームで受信された信号を処理する。なお、ここでは、２つのビームで１つのクラスタを構成する例を説明するが、３つ以上のビームで１つのクラスタを構成してもよい。
【００４０】
図９に示した例では、ビーム１−１とビーム１−２が同一のクラスタに属している。また図９に示した例では、図８に示したように、ユーザリンク帯域を、クラスタを構成するビームの数である２つに分割している。そして、低い方の周波数帯ｆ１がビーム１−１に割り当てられ、高い方の周波数帯ｆ２がビーム１−２に割当てられているとする。なお、各端末１０には、送信および受信のために、割当てられた周波数すなわち周波数帯および偏波が衛星中継器２から通知される。割当てられた周波数および偏波を通知する動作については一般的な動作と同様であるため説明を省略する。
【００４１】
衛星中継器２のユーザリンク受信ＲＦ部２２では、受信アンテナ２２１−１は、ビーム１−１により、図９の（１）に示すように、端末１０から送信された所望の信号である周波数帯ｆ１の信号を含む信号を受信し、受信した信号をフィルタ２２２−１へ渡す。図９では、所望の信号をハッチング無しで示し、所望の信号以外の受信信号をハッチングして示している。なお、図９においてハッチング無しでｆ１と示した信号は、ビーム１−１に在圏する端末１０から送信された信号であるが、この信号は、周波数帯ｆ１のうちの一部を用いて送信された信号である。図９においてハッチング無しでｆ２と示した信号は、同様に、ビーム１−２に在圏する端末１０から送信された信号を示しているが、この信号は、周波数帯ｆ２のうちの一部を用いて送信された信号である。
【００４２】
衛星中継器２では、受信アンテナ２２１−２は、ビーム１−２により、図９の（２）に示すように、端末１０から送信された所望の信号である周波数帯ｆ２の信号を含む信号を受信し、受信した信号をフィルタ２２２−２へ渡す。
【００４３】
図９の（３）には、フィルタ２２２−１およびフィルタ２２２−２の周波数特性の一例をそれぞれ示している。フィルタ２２２−１は、周波数帯ｆ１の信号を抽出し、他の周波数の信号を除去するような周波数特性を有する。フィルタ２２２−２は、周波数帯ｆ２の信号を抽出し、他の周波数の信号を除去するような周波数特性を有する。フィルタ２２２−１およびフィルタ２２２−２は、それぞれ受信アンテナ２２１−１および受信アンテナ２２１−２から受け取った信号をそれぞれの周波数特性で濾波し、濾波後の信号を合成部２２３に出力する。図９の（４）はフィルタ２２２−１に濾波された信号を示し、図９の（５）はフィルタ２２２−２に濾波された信号を示す。このように、受信フィルタ部を構成するフィルタ２２２−１およびフィルタ２２２−２は、同一のクラスタに属する２つのビームにより受信された信号をそれぞれ異なる周波数特性で濾波する。
【００４４】
合成部２２３は、２ビーム分の信号、すなわちフィルタ２２２−１から受け取った信号とフィルタ２２２−２から受け取った信号とを合成し、合成後の信号を周波数変換部２２４へ渡す。すなわち、合成部２２３は、受信フィルタ部による処理後の信号を合成して１つの合成信号とする。図９の（６）は、合成部２２３により合成された信号を示す。ここで、各ビーム１で受信した信号には不要波が存在する可能性がある。しかしながら、フィルタ２２２−１およびフィルタ２２２−２で濾波することで、それぞれの周波数特性に対応した範囲以外の範囲の不要波は除去される。このため、合成後の信号には、例えば、フィルタ２２２−１の周波数特性に対応する周波数帯には、同一クラスタ内の他のビームで受信された信号は存在しない。
【００４５】
周波数変換部２２４は、図９の（７）に示すように、合成部２２３により合成された信号を周波数変換し、周波数変換後の信号をチャネライザ２３へ渡す。詳細には、周波数変換部２２４は、次のように周波数変換を行う。ユーザリンク帯域の中心周波数を受信ＲＦ周波数ｆｒｉとする。ユーザリンク帯域は、上述したように、ユーザリンクにおいて使用可能な全体の周波数帯域である。本実施の形態では、上述したように、ユーザリンク帯域を、クラスタを構成するビームの数である２つに分割している。また、入力側のチャネライザの処理帯域の中心周波数を受信ＩＦ（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ  Ｆｒｅｑｕｎｃｙ）周波数ｆｉｉとする。周波数変換部２２４は、ユーザリンク帯域が周波数変換された後の周波数帯の中心周波数がｆｉｉとなるように、合成部２２３により合成された信号全体の周波数をシフトさせる周波数変換を行う。入力側のチャネライザの処理帯域とは、チャネライザ２３の分波部２４が、入力信号として受け付けることが可能な周波数帯域である。以上のように、受信周波数変換部である周波数変換部２２４は、合成信号を周波数変換し、チャネライザ２３へ出力する。
【００４６】
チャネライザ２３は、周波数変換部２２４から受け取った信号を分波し、分波した信号をルーティングテーブルにしたがって合波して、合波後の信号をフィーダリンク送信ＲＦ部２９へ渡す。フィーダリンク送信ＲＦ部２９は、チャネライザ２３から受け取った信号をビーム３により送信する。
【００４７】
以上の動作により、本実施の形態のユーザリンク受信ＲＦ部２２は、２つのビーム１により受信された信号を１つの信号にまとめてチャネライザ２３へ入力することができる。すなわち、チャネライザ２３による交換処理において用いられる信号は、１つのクラスタを構成するビームに対応する信号が合成された信号を含むことになる。また、２つのビーム１により受信された信号を合波して周波数変換することにより、周波数変換部をビーム数分持つ必要がなくなる。また、一般に、図３では図示を省略しているがユーザリンク受信ＲＦ部２２には増幅器が含まれる。本実施の形態では増幅器についても、同様にビーム数分持つ必要がなくなる。これにより、本実施の形態の衛星中継器２では、受信した信号をビームごとにチャネライザへ入力させる構成に比べて、部品点数を削減することができる。
【００４８】
図１０は、衛星中継器２がゲートウェイ４から送信された信号を端末１０に中継する際のユーザリンク送信ＲＦ部２８の動作例を示す図である。衛星中継器２では、フィーダリンク受信ＲＦ部２１が、ゲートウェイ４からビーム３により無線信号を受信すると、受信した信号をチャネライザ２３へ渡す。図１０に示した例では、ゲートウェイ４から送信された信号に、ビーム１−１内の端末１０宛ての信号とビーム１−２内の端末１０宛ての信号とが含まれている。チャネライザ２３は、フィーダリンク受信ＲＦ部２１から受け取った信号を分波し、分波した信号をルーティングテーブルにしたがって合波して、合波後の信号をユーザリンク送信ＲＦ部２８へ渡す。
【００４９】
ユーザリンク送信ＲＦ部２８には、図１０の（１）に示すように、出力側のチャネライザの処理帯域内の信号が入力される。出力側のチャネライザの処理帯域とは、チャネライザ２３の合波部２６が出力することが可能な周波数帯域である。
【００５０】
図１０の（２）に示すように、ユーザリンク送信ＲＦ部２８の周波数変換部２８１は、送信ＩＦ周波数ｆｉｏが、送信用のユーザリンク帯域の中心周波数ｆｒｏとなるようにチャネライザ２３から入力された信号を周波数変換し、周波数変換後の信号を分配部２８２へ渡す。すなわち、送信周波数変換部である周波数変換部２８１は、同一のクラスタに属する２つのビームにより送信される信号成分が含まれる信号をチャネライザ２３から受け取り、チャネライザ２３から受け取った信号を周波数変換する。分配部２８２は、周波数変換部２８１から受け取った信号を複製して２つの信号に分配し、分配した信号をフィルタ２８３−１およびフィルタ２８３−２へそれぞれ渡す。すなわち、分配部２８２は、周波数変換部２８１により周波数変換された信号を２つの信号に分配する。
【００５１】
図１０の（３）は、フィルタ２８３−１およびフィルタ２８３−２の周波数特性を示している。フィルタ２８３−１は、図１０の（３）に示した特性で濾波し、濾波後の信号を送信アンテナ２８４−１へ渡す。図１０の（４）は、フィルタ２８３−１による濾波後の信号を示している。フィルタ２８３−２は、図１０の（３）に示した特性で濾波し、濾波後の信号を送信アンテナ２８４−２へ渡す。図１０の（５）は、フィルタ２８３−２による濾波後の信号を示している。すなわち、送信フィルタ部を構成するフィルタ２８３−１およびフィルタ２８３−２は、分配された２つの信号をそれぞれ異なる周波数特性で濾波する。送信アンテナ２８４−１，２８４−２は、受け取った信号をそれぞれビーム１−１，１−２により送信する。
【００５２】
本実施の形態のユーザリンク送信ＲＦ部２８は、２つのビーム１により送信する信号を１つの信号としてチャネライザ２３から受け取ることができる。チャネライザ２３から出力される信号もチャネライザ２３による交換処理において用いられる信号である。このため、ユーザリンク送信ＲＦ部２８を用いることにより、チャネライザ２３による交換処理において用いられる信号は、１つのクラスタを構成するビームに対応する信号が合成された信号を含むことになる。このように、２つのビーム１により送信する信号を１つの信号としてまとめて周波数変換することで、周波数変換部をビーム数分持つ必要がなくなる。また、一般に、図４では図示を省略しているがユーザリンク送信ＲＦ部２８には増幅器が含まれる。本実施の形態では増幅器についても、同様にビーム数分持つ必要がなくなる。これにより、本実施の形態の衛星中継器２では、送信する信号をビームごとにチャネライザから受け取る構成に比べて、部品点数を削減することができる。
【００５３】
なお、本実施の形態では、ユーザリンク受信ＲＦ部２２およびユーザリンク送信ＲＦ部２８の両方を用いて、ユーザリンクの受信および送信の両方をクラスタ単位で処理を実施するようにしたが、ユーザリンクの受信および送信のうちいずれか一方に上述した本実施の形態の構成および動作を適用し、他方は従来と同様としてもよい。すなわち、衛星中継器２は、受信処理部であるユーザリンク受信ＲＦ部２２と、送信処理部であるユーザリンク送信ＲＦ部２８とのうち少なくとも１つを備える。
【００５４】
なお、上述した例では、ユーザリンクの受信側および送信側ともに、チャネライザの処理帯域とユーザリンク帯域とは同一の帯域幅であるとしているが、チャネライザの処理帯域とユーザリンク帯域とで帯域幅が異なっていてもよい。例えば、周波数変換部２２４の後段にユーザリンク帯域幅より狭く、かつ２ビームを通過することが可能なフィルタを備えてもよい。この場合、チャネライザの処理帯域の帯域幅をユーザリンク帯域の帯域幅より狭くすることが可能である。同様に、周波数変換部２８１の前段にフィルタを備えることにより、チャネライザの処理帯域の帯域幅をユーザリンク帯域の帯域幅より狭くすることが可能である。
【００５５】
次に、通信網制御局５の動作について説明する。通信網制御局５は、各ビームに割り当てる帯域幅と、ユーザリンクの周波数配置と、フィーダリンクの周波数配置とを決定し、ゲートウェイ４−１〜４−ｊに通知する。また、通信網制御局５は、衛星中継器２における周波数変換部２２４および周波数変換部２８１の周波数変換量と、スイッチ部２５が用いるルーティングテーブルとを決定し、衛星中継器２に通知する。
【００５６】
詳細には、通信網制御局５は以下に示す動作を実施する。通信網制御局５の送受信部５１は、ゲートウェイ４から制御情報を受信し、受信した制御情報を制御情報蓄積部５２へ蓄積する。ここで、制御情報とは、後述するようにリソース制御部５５が各ビームの所要帯域を集計するために必要な情報であり、具体的には、各端末１０が送信および受信を要求しているトラヒック量すなわちデータ量と、各端末１０とゲートウェイ４とが衛星中継器２を介して通信する際の回線品質を含む。回線品質は、端末１０により測定された受信電力などであってもよいし、パケットエラーレートなどの誤り率であってもよい。ゲートウェイ４は、例えば、衛星中継器２を介して端末１０からこれらの制御情報を取得する。
【００５７】
トラヒック監視部５３では、制御情報蓄積部５２に蓄積された、各端末１０が要求するトラヒック量を監視し、端末１０ごとのトラヒック量に対して平均化処理などの統計処理を行うことにより端末１０ごとの要求トラヒック量を求める。回線品質監視部５４は、制御情報蓄積部５２に蓄積された各端末１０の回線品質を監視し、端末１０ごとの回線品質に対して平均化処理などの統計処理を行うことにより端末１０ごとの統計処理後の回線品質を求める。
【００５８】
図１１は、実施の形態１のリソース制御部５５の動作の一例を示すフローチャートである。リソース制御部５５は、要求トラヒック量と統計処理後の回線品質とに基づいて、各端末１０がデータ伝送に要する所要帯域を計算し、計算した結果を用いてビームごとに在圏する端末の所要帯域を合計することで、各ビームの所要帯域を集計する（ステップＳ１）。ここで、所要帯域とは、伝送に必要な周波数の帯域幅のことを示す。
【００５９】
つぎに、リソース制御部５５は、クラスタを構成する２つのビームの所要帯域の合計値を算出することで、各クラスタの所要帯域を集計する（ステップＳ２）。なお、リソース制御部５５は、ユーザリンクの周波数配置と、フィーダリンクの周波数配置とをステップＳ２の実施前に決定しておく。ユーザリンクの周波数配置と、フィーダリンクの周波数配置とは、ユーザリンクおよびフィーダリンクのそれぞれについての、図７および図８に示したビームごとの偏波および周波数の割当てのことを示す。ここで、クラスタを構成するビームの組み合わせは予め決められたルールに従えばよい。このルールは、同一クラスタを構成する２つのビームがユーザリンクにおいて同一偏波かつ異なる周波数を割り当てられていれば、どのようなルールであってもよい。例えば、図７および図８に示した例では、ビーム番号がａ−１のビームとビーム番号がａ−２のビームとでは、同一偏波の異なる周波数帯が割当てられるため、ビーム番号がａ−１のビームとビーム番号がａ−２のビームとでクラスタを構成するといった組み合わせとすることができる。
【００６０】
なお、後述するように、実際には、各クラスタへの周波数割り当てはクラスタごとに行われるため、クラスタを構成するビームを決定する際には、各ビームに割当てられる周波数帯域すなわち帯域幅は決定されていない。しかしながら、図７および図８で述べたように、同一組内で同一偏波を用いるビームと異なる周波数を用いるビームとを定めておくことにより、帯域幅は決定されていなくても、クラスタを構成するビームを決定することは可能である。すなわち、各ビームに割当てられる周波数帯域の中心周波数と最大帯域幅をあらかじめ定めておき、各ビームの最大帯域幅の範囲で後述する帯域の割当てを実施すればよい。なお、同一クラスタを構成するビームに割当てられる周波数は隣接する周波数であることが望ましい。同一クラスタを構成するビームに割当てられる周波数帯でない場合、合成部２２３により合波された信号におけるユーザリンク帯域幅において使用されていない周波数帯域が含まれることになり、ユーザリンク帯域幅が広くなってしまうためである。
【００６１】
次に、リソース制御部５５は、クラスタの番号を示す変数であるｋを１に設定し（ステップＳ３）、ｋ番目のクラスタに対して、フィーダリンクの帯域を割り当てる（ステップＳ４）。また、リソース制御部５５は、ｋ番目のクラスタに対して、ユーザリンクの帯域を割り当てる（ステップＳ５）。ここで、送信のユーザリンクの帯域の割り当てでは、各ビームの所要帯域を各ビームへ割り当てる帯域幅とする。ただし、クラスタを構成する２つのビームへ割り当てる帯域幅が、フィルタ２２２−１，２２２−２でそれぞれ濾波できる範囲とする。クラスタを構成する２つのビームへ割り当てる帯域幅が、フィルタ２２２−１，２２２−２でそれぞれ濾波できる範囲を超える場合、リソース制御部５５は、帯域超過と判断した上で、次のステップへ進む。受信のユーザリンクの帯域の割り当てでは、各ビームの所要帯域を、各ビームへ割り当てる帯域幅とする。ただし、クラスタを構成する２つのビームの割り当てる帯域幅が、フィルタ２８３−１，２８３−２でそれぞれ濾波できる範囲とする。クラスタを構成する２つのビームの割り当てる帯域幅が、フィルタ２８３−１，２８３−２でそれぞれ濾波できる範囲を超える場合、リソース制御部５５は、帯域超過と判断した上で、次のステップへ進む。フィーダリンクの周波数帯域の方法については任意であるが、ユーザリンクにおける周波数割り当てと同様の方法を用いてもよい。なお、フィルタ２２２−１，２２２−２およびフィルタ２８３−１，２８３−２の周波数特性は、それぞれに対応する各ビームに割当てる最大の帯域幅の信号を透過させることができるように、あらかじめ定めておく。
【００６２】
次に、リソース制御部５５は、ｋがＮkであるか否かを判断する（ステップＳ６）。Ｎkはクラスタの数である。換言するとステップＳ６では、リソース制御部５５は、全てのクラスタに対して周波数割り当てを行ったか否かを判断する。ｋがＮkでない場合（ステップＳ６  Ｎｏ）、リソース制御部５５は、ｋをｋ＋１として（ステップＳ７）、ステップＳ４からの処理を繰り返す。
【００６３】
ｋがＮkである場合（ステップＳ６  Ｙｅｓ）、リソース制御部５５は、帯域超過しているかを判定する（ステップＳ８）。ここで、帯域超過しているか否かの判定基準は、ユーザリンクの周波数割り当てについては、各クラスタに割当てた帯域幅の合計がチャネライザ２３の処理帯域を超過しているか否かを用いることができる。フィーダリンクの周波数を割り当てり場合、処理帯域を超過しているか否かの判定基準は、全てのクラスタに割当てた帯域幅の合計がフィーダリンクの最大帯域幅を超過しているか否かを用いることができる。
【００６４】
帯域超過している場合（ステップＳ８  Ｙｅｓ）、リソース制御部５５は、各ビームの割り当て帯域を削減するように調整を行い（ステップＳ９）、ステップＳ３からの処理を繰り返す。ここで、ステップＳ９の調整は、例えば各端末１０の契約形態に応じた優先度、または各端末１０が送受信するデータの優先度に応じて、優先度が低いものから順に割当てる帯域を一定量または一定比率削減していくことにより実施する。
【００６５】
帯域超過していない場合（ステップＳ８  Ｎｏ）、リソース制御部５５は、処理を終了する。以上の処理により、クラスタに割当てた帯域幅が決定される。なお、上述したステップＳ８で帯域超過と判定された場合、リソース制御部５５は、帯域超過していると判断する。
【００６６】
リソース制御部５５は、図１１に示した処理により各ビームに割り当てる帯域幅と、ユーザリンクの周波数配置と、フィーダリンクの周波数配置とを送受信部５１を介してゲートウェイ４へ送信する。
【００６７】
また、これにより、リソース制御部５５は、チャネライザ２３におけるクラスタごとの入力側および出力側の処理帯域の中心周波数とユーザリンク帯域の中心周波数とに基づいて衛星中継器２における周波数変換部２２４および周波数変換部２８１の周波数変換量を求めることができる。また、リソース制御部５５は、各クラスタを構成するビームに存在する端末１０と端末１０から送信される信号の宛先とに基づいてスイッチ部２５が用いるルーティング情報を決定する。通信網制御局５は、図示しない自身の衛星通信部または図示しない衛星制御局を介して、周波数変換部２２４および周波数変換部２８１の周波数変換量とルーティング情報とを衛星中継器２に通知する。
【００６８】
衛星中継器２は、例えば、ユーザリンクおよびフィーダリンクとは別の通信回線により、周波数変換部２２４および周波数変換部２８１の周波数変換量とルーティング情報とを図示しない送受信部により受信する。衛星中継器２の中継器制御部３０が、ルーティング情報をチャネライザ２３へ渡し、周波数変換部２２４の周波数変換量を周波数変換部２２４へ設定し、周波数変換部２８１の周波数変換量を周波数変換部２８１へ設定する。
【００６９】
なお、上述したように、クラスタを構成するビーム数は３以上であってもよい。図７および図８に示した各ビームの周波数配置においては各ビームを２つの周波数に分けている。クラスタを構成するビーム数は３以上の場合、例えば、図７および図８に示した周波数配置の代わりに、クラスタを構成するビーム数の数に分けるようにすればよい。
【００７０】
なお、以上では、端末１０がゲートウェイ４を経由して通信を行う動作例を説明したが、衛星中継器２は、端末１０と別の端末１０との間の通信も中継することが可能である。この場合、衛星中継器２のチャネライザ２３は、ユーザリンク受信ＲＦ部２２から受信した信号をルーティングテーブルにしたがってユーザリンク送信ＲＦ部２８へ出力する。
【００７１】
以上説明したように、本実施の形態で示す衛星通信システム２００では、端末１０とゲートウェイ４とが衛星中継器２を介してデータを伝送する過程において、２つのビームで構成されるクラスタ単位で、端末１０から送信された信号または端末１０が受信する信号を一括して周波数変換するようにした。このため、本実施の形態で示す衛星通信システム２００は、通信需要の変化に対応可能なチャネライザ２３を用いつつ、チャネライザ２３の入出力ポートの数を削減することができ、周波数変換部をビーム数分持つ必要がなくなり、受信した信号をビームごとにチャネライザへ入力させる構成に比べて、部品点数を削減することができる。
【００７２】
実施の形態２．
図１２は、本発明にかかる実施の形態２の衛星中継器２ａの構成例を示す図である。本実施の形態の衛星通信システムの構成は、実施の形態１の衛星中継器２の代わりに衛星中継器２ａを備える以外は実施の形態１と同様である。図１２に示すように、本実施の形態の衛星中継器２ａは、実施の形態１のユーザリンク受信ＲＦ部２２およびユーザリンク送信ＲＦ部２８の代わりに、それぞれユーザリンク受信ＲＦ部２２ａおよびユーザリンク送信ＲＦ部２８ａを備える以外は、実施の形態１の衛星中継器２と同様である。実施の形態１と同様の機能を有する構成要素は実施の形態１と同一の符号を付して重複する説明を省略する。以下、実施の形態１と異なる点を中心に説明する。
【００７３】
実施の形態１では、各ビームの周波数をフィルタの境界になるように割り当てて、２つのビームを一括で周波数変換するようにすることで、中継器の部品点数を削減した。一方、実施の形態１では、図９に示すように、各ビームに割当てられる帯域幅は最大でユーザリンク帯域の半分であるという制約がある。本実施の形態では、各ビームに割当てられる帯域幅を実施の形態１より増やすことのできる衛星中継器２ａについて説明する。
【００７４】
図１３は、本実施の形態のユーザリンク受信ＲＦ部２２ａの構成例を示す図である。本実施の形態の受信処理部であるユーザリンク受信ＲＦ部２２ａは、実施の形態１と同様の受信アンテナ２２１−１，２２１−２と、周波数変換部２２５−１，２２５−２と、フィルタ２２２ａ−１,２２２ａ−２と、合成部２２３ａとを備える。
【００７５】
図１４は、本実施の形態のユーザリンク送信ＲＦ部２８ａの構成例を示す図である。本実施の形態の送信処理部であるユーザリンク送信ＲＦ部２８ａは、分配部２８２ａと、フィルタ２８３ａ−１，２８３ａ−２と、周波数変換部２８５−１，２８５−２と、実施の形態１と同様の送信アンテナ２８４−１，２８４−２とを備える。
【００７６】
図１３および図１４に示した各部は、実施の形態１のユーザリンク受信ＲＦ部２２およびユーザリンク送信ＲＦ部２８の各部と同様に、それぞれが装置または処理回路により実現される。処理回路は、専用ハードウェアであってもよいし、図６に示した制御回路５００であってもよい。
【００７７】
図１５は、本実施の形態の衛星中継器２ａが端末１０から送信された信号をゲートウェイ４に中継する際の動作例を示す図である。図１３および図１５を用いて、ユーザリンク受信ＲＦ部２２ａの動作を説明する。本実施の形態では、各ビームに最大でユーザリンク帯域全体を割当て可能とする。実施の形態１では、ユーザリンク帯域をあらかじめ２つに分割しておいたが、本実施の形態では、クラスタを構成する２つのビームへの割当て可能な帯域幅を変更可能である。したがって、本実施の形態の通信網制御局５は、周波数配置を決定する際に、クラスタ内の一方のビームの所要帯域が他方に比べて多い場合、所要帯域が多い方のビームに多くの帯域を割当てる。また、クラスタ内の一方に端末１０が存在しない場合、通信網制御局５は、他方のクラスタにユーザリンク帯域全体を割当てる。
【００７８】
図１５の（１）は、衛星中継器２ａの受信アンテナ２１１−１で受信された信号を示し、図１５の（２）は、衛星中継器２ａの受信アンテナ２１１−２で受信された信号を示す。図１５に示した例では、ビーム１−１とビーム１−２が同一クラスタを構成し、ビーム１−１の所要帯域がビーム１−２の所要帯域より多い例を示している。したがって、ビーム１−１に対して割当てられる周波数帯ｆ１の帯域幅は、ビーム１−２に対して割当てられる周波数帯域ｆ２の帯域幅より広い。このため、このまま、実施の形態１と同様のフィルタを用いて濾波すると、ビーム１−１により受信した端末１０の信号の一部が失われてしまうことになる。
【００７９】
本実施の形態では、周波数変換部２２５−１，２２５−２により、受信アンテナ２２１−１，２２１−２でそれぞれ受信された信号を周波数変換する。図１５（３）は、周波数変換部２２５−１により周波数変換された後の信号を示し、図１５（４）は、周波数変換部２２５−２により周波数変換された後の信号を示す。周波数変換部２２５−１，２２５−２は、図１５（３）および図１５（４）に示すように、周波数帯ｆ１と周波数帯ｆ２の境界が、入力側のチャネライザの処理帯域の中心周波数である受信ＩＦ周波数ｆｉｉとなるように、周波数変換を行う。すなわち、受信周波数変換部である周波数変換部２２５−１および周波数変換部２２５−２は、同一の前記クラスタに属する２つのビームにより受信された信号をそれぞれ周波数変換する。
【００８０】
図１５（５）には、フィルタ２２２ａ−１，２２２ａ−２の周波数特性を示している。図１５（５）に示すように、フィルタ２２２ａ−１は、受信ＩＦ周波数ｆｉｉより下の周波数でユーザリンク帯域の帯域幅の周波数帯域の信号を抽出し他の周波数帯域の信号を除去する周波数特性を有する。フィルタ２２２ａ−２は、受信ＩＦ周波数ｆｉｉより上の周波数でユーザリンク帯域の帯域幅の周波数帯域の信号を抽出し他の周波数帯域の信号を除去する周波数特性を有する。また、図１５（５）に示すようにフィルタ２２２ａ−１，２２２ａ−２の周波数特性は、隣接するように設定される。すなわち、受信フィルタ部を構成するフィルタ２２２ａ−１およびフィルタ２２２ａ−２は、周波数変換部２２５−１，２２５−２により周波数変換された２つの信号をそれぞれ異なる周波数特性で濾波する。
【００８１】
フィルタ２２２ａ−１，２２２ａ−２は、周波数変換部２２５−１，２２５−２により周波数変換された信号を、それぞれ濾波する。図１５（６）および図１５（７）は、フィルタ２２２ａ−１，２２２ａ−２によりそれぞれ濾波された信号を示している。フィルタ２２２ａ−１，２２２ａ−２は、濾波後の信号を合成部２２３ａへ渡す。合成部２２３ａはフィルタ２２２ａ−１，２２２ａ−２から受け取った信号を合成し、合成後の信号をチャネライザ２３へ出力する。すなわち、合成部２２３ａは、フィルタ２２２ａ−１，２２２ａ−２による処理後の信号を合成して１つの合成信号としてチャネライザ２３へ出力する。図１５（８）は、合成部２２３ａによる合成後の信号を示す。
【００８２】
合成部２２３により合成された信号がチャネライザ２３へ入力されてからの衛星中継器２ａにおける動作は、実施の形態１と同様である。
【００８３】
図１６は、本実施の形態の衛星中継器２ａがゲートウェイ４から送信された信号を端末１０に中継する際の動作例を示す図である。図１４および図１６を用いて、本実施の形態のユーザリンク送信ＲＦ部２８ａの動作を説明する。
【００８４】
ゲートウェイ４から送信された信号が、衛星中継器２ａで受信されてチャネライザ２３へ入力されるまでの動作は、実施の形態１と同様である。図１６（１）は、チャネライザ２３からユーザリンク送信ＲＦ部２８ａへ出力される信号を示している。図１６（１）に示すように、チャネライザ２３からは、２つのビーム分の信号を含む信号が出力される。分配部２８２ａは、チャネライザ２３から出力される信号を複製してフィルタ２８３ａ−１，２８３ａ−２へそれぞれ出力する。すなわち、分配部２８２ａは、同一のクラスタに属する２つのビームにより送信される信号成分が含まれる信号をチャネライザ２３から受け取り、チャネライザ２３から受け取った信号を２つの信号に分配する。
【００８５】
図１６（２）は、フィルタ２８３ａ−１，２８３ａ−２の周波数特性を示す。図１６（２）に示したようにフィルタ２８３ａ−１，２８３ａ−２が抽出する周波数帯域は隣接している。フィルタ２８３ａ−１は、出力側のチャネライザの処理帯域の中心周波数である送信ＩＦ周波数ｆｉｏより下の周波数でユーザリンク帯域の帯域幅の周波数帯域の信号を抽出し他の周波数帯域の信号を除去する周波数特性を有する。また、フィルタ２８３ａ−２は、送信ＩＦ周波数ｆｉｏより上の周波数でユーザリンク帯域の帯域幅の周波数帯域の信号を抽出し他の周波数帯域の信号を除去する周波数特性を有する。すなわち、送信フィルタ部を構成するフィルタ２８３ａ−１および２８３ａ−２は、分配部に２８２ａにより分配された２つの信号をそれぞれ異なる周波数特性で濾波する。
【００８６】
図１６（３）および図１６（４）は、フィルタ２８３ａ−１，２８３ａ−２によりそれぞれ濾波された信号を示している。フィルタ２８３ａ−１，２８３ａ−２は、濾波後の信号をそれぞれ周波数変換部２８５−１，２８５−２へ渡す。周波数変換部２８５−１，２８５−２は、入力された２つの信号がユーザリンク帯域に収まるように、それぞれフィルタ２８３ａ−１，２８３ａ−２から出力された信号を周波数変換する。すなわち周波数変換部２８５−１，２８５−２は、フィルタ２８３ａ−１，２８３ａ−２から出力された信号を、チャネライザの送信ＩＦ周波数ｆｉｏがビーム１−１の周波数帯とビーム１−２へ割当てられた周波数帯との境界の周波数となるように、周波数変換する。図１６（５）および図１６（６）は、それぞれ周波数変換部２８５−１，２８５−２により周波数変換された後の信号を示している。周波数変換部２８５−１，２８５−２は、周波数変換後の信号をそれぞれ送信アンテナ２８４−１，２８４−２へ出力する。すなわち、送信周波数変換部を構成する周波数変換部２８５−１および周波数変換部２８５−２は、送信フィルタ部により濾波された２つの信号をそれぞれ周波数変換する。
【００８７】
本実施の形態では、通信網制御局５は、クラスタを構成する各ビームへ割当てた帯域をもとに、各ビームへ割当てた帯域の境界の周波数とチャネライザの処理帯域とに基づいて周波数変換部２２５−１，２２５−２および周波数変換部２８５−１，２８５−２における周波数変換量を算出する。
【００８８】
なお、上述した例では、周波数変換部２２５−１，２２５−２は、各ビームに割当てられた周波数帯の境目の周波数を受信ＩＦ周波数に周波数変換し、周波数変換部２８５−１，２８５−２は、送信ＩＦ周波数を各ビームに割当てられた周波数帯の境目の周波数に周波数変換した。しかしながら、周波数変換部２２５−１，２２５−２は、上述した各ビームに割当てられた周波数帯の境目の周波数を第１の受信ＲＦ周波数とするとき、第１の受信ＲＦ周波数を第２の受信ＲＦ周波数に変換してもよい。すなわち、受信ＩＦ周波数に至るまでの周波数変換を段階的に行ってもよい。この場合、合成部２３３ａの後段に、第２の受信周波数を受信ＩＦ周波数に変換する周波数変換部を設ける。同様に、周波数変換部２８５−１，２８５−２は、上述した各ビームに割当てられた周波数帯の境目の周波数を第１の送信ＲＦ周波数とするとき、第２の送信ＲＦ周波数を第１の送信ＲＦ周波数に変換してもよい。すなわち、送信ＲＦ周波数に至るまでの周波数変換を段階的に行ってもよい。この場合、分配部２８２ａの前段に、送信ＩＦ周波数を第２の送信ＲＦ周波数に変換する周波数変換部を設ける。
【００８９】
以上のように、本実施の形態では、通信需要の変化に対応可能なチャネライザ２３を用いつつ、チャネライザ２３の入出力ポートの数を削減することができる。このため、受信した信号をビームごとにチャネライザへ入力させる構成に比べて、部品点数を削減することができる。また、実施の形態１に比べて、各ビームに割り当て可能な帯域幅の最大値を拡張することができる。
【００９０】
なお、上述した説明では、２ビームで１つのクラスタを構成し、クラスタ単位で中継処理を行う例を示したが、実施の形態１と同様に、クラスタを構成するビーム数は３以上であってもよい。この場合も、通信網制御局５は、同一クラスタ内でユーザリンク帯域を３つのビームで重複しないように割当てればよい。クラスタを構成するビーム数が３以上の場合、例えば、２つのビームを１セットとして周波数を隣接させ、異なるセットが各セットに対応したフィルタ特性の通過帯域外になるように周波数を割り当てる。また、チャネライザの処理帯域は、クラスタを構成するビーム数分のフィルタ特性をカバーする。
【００９１】
実施の形態３．
図１７は、本発明にかかる実施の形態３の衛星中継器２ｂの構成例を示す図である。本実施の形態の衛星通信システムの構成は、実施の形態２の衛星中継器２ａの代わりに衛星中継器２ｂを備える以外は実施の形態２と同様である。図１７に示すように、本実施の形態の衛星中継器２ｂは、実施の形態２のユーザリンク受信ＲＦ部２２ａおよびユーザリンク送信ＲＦ部２８ａの代わりにそれぞれユーザリンク受信ＲＦ部２２ｂおよびユーザリンク送信ＲＦ部２８ｂを備える以外は、実施の形態２の衛星中継器２ａと同様である。実施の形態１または実施の形態２と同様の機能を有する構成要素は実施の形態１または実施の形態２と同一の符号を付して重複する説明を省略する。以下、実施の形態２と異なる点を中心に説明する。
【００９２】
実施の形態２では、１つのビームに割当て可能な帯域を実施の形態１に比べて増加させることができる方法について説明した。一方、実施の形態２では、チャネライザの処理帯域は、実施の形態１よりも増やす必要がある。各ビームに割当てられた周波数帯域が、周波数帯の低い側と周波数帯の高い側との境界の両側にユーザリンク帯域分確保する必要があるためである。そこで、本実施の形態では、チャネライザの処理帯域を実施の形態１と同等とすることができる構成例および動作例を示す。
【００９３】
図１８は、実施の形態３のユーザリンク受信ＲＦ部２２ｂの構成例を示す図である。図１８に示すように、受信処理部であるユーザリンク受信ＲＦ部２２ｂは、実施の形態１と同様の受信アンテナ２２１−１，２２１−２と、１次周波数変換部２２６−１，２２６−２と、１次フィルタ２２７−１,２２７−２と、合成部２２３ｂと、２次周波数変換部２２８と、２次フィルタ２２９とを備える。
【００９４】
図１９は、実施の形態３のユーザリンク送信ＲＦ部２８ｂの構成例を示す図である。図１９に示すように、送信処理部であるユーザリンク送信ＲＦ部２８ｂは、１次フィルタ２８６と、１次周波数変換部２８７と、分配部２８２ｂと、２次フィルタ２８８−１，２８８−２と、２次周波数変換部２８９−１，２８９−２と、実施の形態１と同様の送信アンテナ２８４−１，２８４−２とを備える。
【００９５】
図１８および図１９に示した各部は、実施の形態１のユーザリンク受信ＲＦ部２２およびユーザリンク送信ＲＦ部２８の各部と同様に、それぞれが装置または処理回路により実現される。処理回路は、専用ハードウェアであってもよいし、図６に示した制御回路５００であってもよい。
【００９６】
図２０は、本実施の形態の衛星中継器２ｂが端末１０から送信された信号をゲートウェイ４に中継する際の動作例を示す図である。本実施の形態の通信網制御局５におけるユーザリンクの各ビームに対する帯域割当て方法は実施の形態２と同様である。図２０の（１）は、衛星中継器２ｂの受信アンテナ２１１−１で受信された信号を示し、図２０の（２）は、衛星中継器２ｂの受信アンテナ２１１−２で受信された信号を示す。
【００９７】
１次周波数変換部２２６−１，２２６−２は、実施の形態２の周波数変換部２２５−１，２２５−２と同様に周波数変換を実施する。すなわち、１次受信周波数変換部を構成する１次周波数変換部２２６−１および１次周波数変換部２２６−２は、同一のクラスタに属する２つのビームにより受信された信号をそれぞれ第１の周波数帯へ周波数変換する。図２０（３），図２０（４）は、１次周波数変換部２２６−１，２２６−２によりそれぞれ周波数変換された信号を示している。図２０（５）は、１次フィルタ２２７−１，２２７−２の周波数特性を示している。１次フィルタ２２７−１，２２７−２は、１次周波数変換部２２６−１，２２６−２により周波数変換された信号を、それぞれ濾波する。すなわち、１次受信フィルタ部を構成する１次フィルタ２２７−１および１次フィルタ２２７−２は、１次周波数変換部２２６−１，２２６−２により周波数変換された信号を、それぞれ濾波する。図２０（６），図２０（７）は、１次フィルタ２２７−１，２２７−２によりそれぞれ濾波された信号を示している。図２０（８）は、合成部２２３ｂによる合成後の信号を示す。
【００９８】
その後、合成部２２３ｂが、１次フィルタ２２７−１，２２７−２から受け取った信号を合成し、合成後の信号を２次周波数変換部２２８へ渡す。すなわち、合成部２２３ｂは、１次フィルタ２２７−１，２２７−２による処理後の信号を合成して１つの合成信号とする。２次周波数変換部２２８は、後述する２次フィルタ２２９の周波数特性で所望の周波数帯域の信号が抽出できるように、合成後の信号を周波数変換する。すなわち、２次受信周波数変換部である２次周波数変換部２２８は、合成部２２３ｂにより合成された信号を第２の周波数帯に周波数変換する。２次フィルタ２２９の周波数特性は、ユーザリンク周波数の中心周波数である受信ＲＦ周波数ｆｒｉをチャネライザの処理帯域の中心周波数である受信ＩＦ周波数ｆｉｉへ変換するように周波数変換された後のユーザリンク帯域の信号を抽出し、他の周波数帯の信号を除去するような周波数特性である。すなわち、２次フィルタ２２９の周波数特性は、ユーザリンク帯域をｆｉｉとｆｒｉの差の分シフトさせた帯域の信号を抽出し、他の周波数帯域の信号を除去するような周波数特性である。
【００９９】
図２０（９）は、２次周波数変換部２２８による周波数変換後の信号を示す。２次周波数変換部２２８は、周波数変換後の信号を２次フィルタ２２９へ渡す。図２０（１０）は、２次フィルタ２２９により濾波された信号を示す。２次フィルタ２２９は、濾波後の信号をチャネライザ２３へ渡す。すなわち、２次受信フィルタ部である２次フィルタ２２９は、２次周波数変換部２２８により周波数変換された信号を濾波し、濾波後の信号をチャネライザ２３へ出力する。
【０１００】
以上の処理により、本実施の形態では、チャネライザ２３の入力側の処理帯域を、実施の形態２に比べて削減することができる。
【０１０１】
図２１は、本実施の形態の衛星中継器２ｂがゲートウェイ４から送信された信号を端末１０に中継する際の動作例を示す図である。図１９および図２１を用いて、本実施の形態のユーザリンク送信ＲＦ部２８ｂの動作を説明する。
【０１０２】
ゲートウェイ４から送信された信号が、衛星中継器２ｂで受信されたチャネライザ２３へ入力されるまでの動作は、実施の形態１と同様である。図２１（１）は、チャネライザ２３からユーザリンク送信ＲＦ部２８ｂへ出力される信号を示している。１次フィルタ２８６は、チャネライザ２３から入力された信号を図２１（２）に示すような周波数特性で濾波する。１次フィルタ２８６の周波数特性は、チャネライザの処理帯域の信号を抽出して他の周波数帯の信号を除去するような周波数特性である。すなわち、１次送信フィルタである１次フィルタ２８６は、同一のクラスタに属する２つのビームにより送信される信号成分が含まれる信号をチャネライザ２３から受け取り、チャネライザ２３から受け取った信号を濾波する。
【０１０３】
１次フィルタ２８６は、濾波後の信号を１次周波数変換部２８７へ渡す。図２０（３）は、１次周波数変換部２８７による周波数変換後の信号を示す。１次周波数変換部２８７は、チャネライザ２３から入力された２つのビームに対応する信号に割り当てられた周波数帯の境目の周波数とチャネライザの処理帯域の中心周波数である送信ＩＦ周波数ｆｉｏとの差の分を周波数変換する。これにより、周波数帯の境目の周波数が、送信ＩＦ周波数ｆｉｏとなる。すなわち、１次送信周波数変換部である１次周波数変換部２８７は、１次フィルタ２８６により濾波された信号を第３の周波数帯へ周波数変換する。
【０１０４】
１次周波数変換部２８７は、周波数変換後の信号を分配部２８２ｂへ渡す。分配部２８２ｂは、１次周波数変換部２８７により周波数変換された信号を複製して、２次フィルタ２８８−１，２８８−２へ出力する。すなわち、分配部２８２ｂは、１次周波数変換部２８７により周波数変換された信号を２つの信号に分配する。図２１（４）は、２次フィルタ２８８−１，２８８−２の周波数特性を示す。図２１（４）に示すように、２次フィルタ２８８−１，２８８−２の周波数特性は、送信ＩＦ周波数ｆｉｏを境に、抽出する周波数帯が分離される周波数特性である。図２１（５），（６）は、２次フィルタ２８８−１，２８８−２によりそれぞれ濾波された信号を示す。すなわち、２次送信フィルタ部を構成する２次フィルタ２８８−１および２次フィルタ２８８−２は、分配部２８２ｂにより分配された２つの信号をそれぞれ異なる周波数特性で濾波する。２次フィルタ２８８−１，２８８−２は、濾波後の信号をそれぞれ２次周波数変換部２８９−１，２８９−２へ渡す。
【０１０５】
図２１（７），図２１（８）は、それぞれ２次周波数変換部２８９−１，２８９−２により周波数変換された後の信号を示す。２次周波数変換部２８９−１，２８９−２は、図２１（７），図２１（８）に示すように、２次フィルタ２８８−１，２８８−２から受け取った信号の両方がユーザリンク帯域に収まり、かつ重複しないように周波数変換する。２次周波数変換部２８９−１，２８９−２は、周波数変換後の信号を、それぞれ送信アンテナ２８４−１，２８４−２へ渡す。すなわち、２次送信周波数変換部を構成する２次周波数変換部２８９−１および２次周波数変換部２８９−２は、２次フィルタ２８８−１，２８８−２により濾波された２つの信号をそれぞれ第４の周波数帯へ周波数変換する。
【０１０６】
以上のように、本実施の形態では、通信需要の変化に対応可能なチャネライザ２３を用いつつ、チャネライザ２３の入出力ポートの数を削減することができる。このため、受信した信号をビームごとにチャネライザへ入力させる構成に比べて、部品点数を削減することができる。また、実施の形態１に比べて、各ビームに割り当て可能な帯域幅の最大値を拡張しつつ、実施の形態２に比べてチャネライザの処理帯域を削減することができる。
【０１０７】
なお、実施の形態２で述べたように、端末１０から受信した信号を中継する際に、受信ＩＦ周波数に至るまでの周波数変換をさらに多段階で行ってもよい。また、ゲートウェイ４から受信した信号を中継する際に、送信ＲＦ周波数に至るまでの周波数変換をさらに多段階で行ってもよい。
【０１０８】
なお、上述した説明では、２ビームで１つのクラスタを構成し、クラスタ単位で中継処理を行う例を示したが、実施の形態１と同様に、クラスタを構成するビーム数は３以上であってもよい。
【０１０９】
実施の形態４．
図２２は、本発明にかかる実施の形態４の衛星中継器２ｃの構成例を示す図である。本実施の形態の衛星通信システムの構成は、実施の形態１の衛星中継器２の代わりに衛星中継器２ｃを備える以外は実施の形態１と同様である。ただし、通信網制御局５における帯域割当て動作は実施の形態１と一部異なる。実施の形態１と同様の機能を有する構成要素は実施の形態１と同一の符号を付して重複する説明を省略する。以下、実施の形態１と異なる点を中心に説明する。
【０１１０】
図２２に示すように、衛星中継器２ｃは、フィーダリンク受信ＲＦ部２１、ユーザリンク受信ＲＦ部２２、受信選択部３１、交換部３２−１〜３２−ｍ（ｍは２以上の整数）、送信選択部３４、ユーザリンク送信ＲＦ部２８、フィーダリンク送信ＲＦ部２９および中継器制御部３０ｃを備える。
【０１１１】
本実施の形態の衛星中継器２ｃでは、実施の形態１のチャネライザ２３の代わりに、受信選択部３１、交換部３２−１〜３２−ｍおよび送信選択部３４を備える。交換部３２−１〜３２−ｍは、入力される受信信号に交換処理を行い送信信号として出力する複数の交換部の一例である。交換部３２−１〜３２−ｍは、周波数と送受信先の経路とのうちのいずれか一方または両方を変更可能な機能を有する。交換部３２−１〜３２−ｍとしては、例えばＡ／Ｄ（Analog  to  Digital）コンバータ、ＦＰＧＡおよびＤ／Ａ（Digital  to  Analog）コンバータをはじめとしたデジタルデバイスで構成されるデジタルチャネライザを用いることができる。または、交換部３２−１〜３２−ｍとしては、周波数変換器、フィルタ、分配器、合成器およびスイッチ回路をはじめとしたアナログデバイスで構成されるアナログチャネライザを用いることができる。または、交換部３２−１〜３２−ｍとしては、固定的な周波数変換器とフィルタとで構成されるベントパイプを用いることができる。
【０１１２】
交換部３２−１〜３２−ｍは、少なくとも一部が互いに交換性能および機能をはじめとした諸元が異なっている。例えば、交換部３２−１〜３２−ｍのうちの少なくとも一部は、互いに、中継可能な総帯域幅、交換する最小周波数粒度、濾波する際のガードバンド帯域および帯域外減衰量のうち少なくとも１つが異なっている。一般に、交換部は交換性能が高いほど消費する電力が多く、高機能であるほど消費電力が高い。一方、実施の形態１から実施の形態３で述べたように、チャネライザ２３を用いる場合、チャネライザ２３は想定される最大の帯域に対応可能な、交換性能および機能が要求される。本実施の形態の衛星中継器２ｃは、諸元の異なるすなわち種別の異なる交換部を複数備え、各クラスタの所要帯域に応じて定められた交換部を選択的に使用することにより、実施の形態１から実施の形態３に比べて消費電力を抑制することができる。
【０１１３】
図２３は、本実施の形態の通信網制御局５のリソース制御部５５における動作の一例を示すフローチャートである。ステップＳ１ａでは、リソース制御部５５は、各ビームの所要帯域を実施の形態１と同様に集計する。ただし、ステップＳ１ａでは、リソース制御部５５は、端末１０がゲートウェイ４と通信するスター型構成における所要帯域と、端末１０がゲートウェイ４を介さずに、他の端末１０と通信するメッシュ型構成における所要帯域と、に分けて集計する。ステップＳ２ａでは、リソース制御部５５は、各クラスタの所要帯域を実施の形態１と同様に集計する。ただし、ステップＳ２ａでは、リソース制御部５５は、各クラスタの所要帯域を、スター型構成における所要帯域と、メッシュ型構成における所要帯域と、に分けて集計する。
【０１１４】
ステップＳ２ａの後、リソース制御部５５は、各クラスタの所要帯域に基づいて各クラスタの割当タイプを決定する（ステップＳ１０）。ここで、割当タイプとは、衛星中継器２ｃが各クラスタに対応する信号を交換する際に用いる交換部の種別を指している。すなわち、リソース制御部５５は、ステップＳ１０では、クラスタごとに、衛星中継器２ｃにおいて用いられる変換部を選択する。
【０１１５】
ステップＳ１０の後、実施の形態１と同様に、ステップＳ３を実施し、次に、リソース制御部５５は、割当タイプごとに、各ビームへフィーダリンクの帯域の割当てを実施する（ステップＳ１１）。また、リソース制御部５５は、割当タイプごとに、各ビームへユーザリンクの帯域の割当てを実施する（ステップＳ１２）。ステップＳ６からステップＳ９は実施の形態１と同様である。通信網制御局５は、実施の形態１と同様に、衛星中継器２における周波数変換部２２４および周波数変換部２８１の周波数変換量と、スイッチ部２５が用いるルーティングテーブルとを決定し、衛星中継器２ｃへ直接または間接に、これらの情報を送信する。この際に、通信網制御局５は、上述した割当タイプ、すなわちどの交換部を用いるかの情報も衛星中継器２ｃへ送信する。衛星中継器２ｃでは、中継器制御部３０ｃが、交換部を用いるかの情報に基づいて、受信選択部３１および送信選択部３４を制御する。受信選択部３１は、クラスタごとに、中継器制御部３０ｃからの指示に基づいて、ユーザリンク受信ＲＦ部２２から受け取った信号の出力先の交換部を選択する。また、送信選択部３４は、中継器制御部３０ｃからの指示に基づいて、クラスタごとに、信号を受け取る元となる交換部を選択する。
【０１１６】
具体例を挙げて、本実施の形態のリソース制御部５５における割当て動作を説明する。ここでは、衛星中継器２ｃが交換部３２−１〜３２−３の３つを備え、交換部３２−１〜３２−３はそれぞれ種別が異なるとする。交換部３２−１は１クラスタあたりの最大処理帯域２５０ＭＨｚのデジタルチャネライザであり、交換部３２−２は、１クラスタあたりの最大処理帯域５００ＭＨｚのアナログチャネライザであり、交換部３２−３は１ビームあたりの処理帯域１２５ＭＨｚのベントパイプであるとする。交換部３２−１、交換部３２−２、交換部３２−３に対応する割当タイプをそれぞれタイプＡ、タイプＢ、タイプＣとする。３つの交換部のなかでは、交換部３２−３が最も能力が低く消費電力が低い。
【０１１７】
上述したとおり、リソース制御部５５は、各クラスタの合計所要帯域をスター型とメッシュ型とのそれぞれについて集計している。リソース制御部５５は、まず、メッシュ型構成における所要帯域に対して、ルーティングの自由度が最も高いデジタルチャネライザに対応するタイプＡを割当てる。リソース制御部５５は、スター型構成における所要帯域が１２５ＭＨｚ以下のビームには、１ビームあたりの処理帯域１２５ＭＨｚのベントパイプに対応するタイプＣを割当てる。また、リソース制御部５５は、スター型構成における所要帯域が１２５ＭＨｚを超えるビームには、１クラスタあたりの最大処理帯域５００ＭＨｚのアナログチャネライザに対応するタイプＢを割当てる。
【０１１８】
図２４は、実施の形態４における所要帯域と割当タイプの一例を示す図である。図２４に示した例では、ビーム番号１〜１２の１２個のビームを、ビーム番号の昇順に２つずつ同一のクラスタに属すように分類している。例えば、ビーム番号１のビームとビーム番号２のビームとはクラスタ番号１のクラスタに属し、ビーム番号３のビームとビーム番号４のビームとはクラスタ番号２のクラスタに属す。図２４において、所要帯域（スター型）と示した欄は、ビームごとのスター型構成における所要帯域を示し、所要帯域（メッシュ型）と示した欄は、ビームごとのメッシュ型構成における所要帯域を示す。図２４において、合計所要帯域（スター型）と示した欄は、クラスタごとのスター型構成における所要帯域を示し、合計所要帯域（メッシュ型）と示した欄は、クラスタごとのメッシュ型構成における所要帯域を示す。図２４において、割当タイプは、リソース制御部５５によって割当てられた結果を示す。
【０１１９】
図２４に示した例では、ビーム番号１のビームはスター型構成による転送だけでありスター型構成における所要帯域が５００ＭＨｚであるため、リソース制御部５５は、ビーム番号１のビームにタイプＢを割当てる。ビーム番号２のビームはメッシュ型構成による転送だけであるため、リソース制御部５５は、ビーム番号２のビームにタイプＡを割当てる。ビーム番号３のビームはメッシュ型構成における所要帯域が０でなく、かつスター型構成における所要帯域が１００ＭＨｚであるため、一旦ビーム番号３のビームにタイプＡとタイプＣを割当てる。ビーム番号４のビームはメッシュ型構成における所要帯域が０であり、スター型構成における所要帯域が４００ＭＨｚであるため、ビーム番号４のビームにタイプＢを割当てる。
【０１２０】
ここで、リソース制御部５５は、ビーム番号３と同一のクラスタに属するビーム番号４のビームにタイプＢを割当てたこと、および該クラスタのスター型の合計所要帯域が５００ＭＨｚであり交換部３２−２の処理能力の範囲内であることから、ビーム番号３のビームとビーム番号４のビームとに対し、ビーム単位ではなくクラスタ単位で割当タイプを決定すると判断する。そして、クラスタ番号２のクラスタのスター型構成における所要帯域に対してタイプＢを割当てる。このように、本実施の形態では、スター型構成における所要帯域に応じて、クラスタ単位で割当タイプを決定するかビーム単位で割当タイプを決定するかを判断する。例えば、クラスタ内で、交換部３２−３の処理能力の範囲を超えるスター型構成における所要帯域のビームが存在した場合、リソース制御部５５は、クラスタ内の合計のスター型構成における所要帯域が交換部３２−２の処理能力の範囲内であれば、クラスタ単位でタイプＢを割当てる。また、クラスタ内の合計のスター型構成における所要帯域が交換部３２−３の処理能力の範囲内である場合にも、クラスタ単位でタイプＣを割当ててもよい。
【０１２１】
リソース制御部５５は、ビーム単位またはクラスタ単位で決定された割当タイプに基づいて、クラスタ単位で、ユーザリンクへ帯域を割当てる。詳細には、リソース制御部５５は、クラスタ内のビームで共通する割当タイプが無い場合、すなわちビーム単位で割当てタイプが決定された場合、ビームごとに、該クラスタを構成するビームに異なる周波数帯を割当てる。この場合、各ビームの周波数帯は隣接していてもよいし、隣接していなくてもよい。一方、クラスタ内のビームで共通する割当タイプが有る場合、すなわちクラスタ単位で割当タイプが決定された場合には、クラスタ単位で割当タイプが決定された所要帯域に対して２つのビームに割当てる周波数帯が隣接するように、帯域が割当てられる。これは、実施の形態１から実施の形態３で述べたように、ユーザリンク受信ＲＦ部２２から交換部へ出力される際に２つのビームの信号が合波されるため、合波した信号が交換部における処理帯域となるようにするためである。
【０１２２】
図２５は、図２４に示した所要帯域を前提にした周波数帯域の割り当て結果を示す図である。図２５は、図２４に示した所要帯域を前提にしたときの、リソース制御部５５が、各クラスタに割当てた周波数帯域を示している。ビーム＃ｐ（ｐは１以上の整数）は、ビーム番号ｐのビームを示している。図２５において、１段目の図は、クラスタ番号１のクラスタに対する周波数帯域の割り当て結果を示し、２段目の図は、クラスタ番号２のクラスタに対する周波数帯域の割り当て結果を示し、３段目の図は、クラスタ番号３のクラスタに対する周波数帯域の割り当て結果を示す。図２５において、４段目の図は、クラスタ番号４のクラスタに対する周波数帯域の割り当て結果を示し、５段目の図は、クラスタ番号５のクラスタに対する周波数帯域の割り当て結果を示し、６段目の図は、クラスタ番号６のクラスタに対する周波数帯域の割り当て結果を示す。
【０１２３】
図２５において、各周波数帯域のなかに記載された大文字のアルファベットは、タイプＡ、タイプＢ、タイプＣの各タイプに対応している。例えば、図２５の２段目に示すように、ビーム番号３とビーム番号４とで構成されるクラスタ番号２のクラスタでは、タイプＡが割当てられたビーム番号３のビームのメッシュ型の所要帯域には、Ａと記載された周波数帯域が割当てられる。また、クラスタ番号２のクラスタのスター型の所要帯域にはタイプＢが割当てられる。このため、ビーム番号３のビームとビーム番号４のビームとには、スター型の所要帯域として、隣接してＢと記載された周波数帯が割当てられている。
【０１２４】
なお、以上の説明では、実施の形態１のユーザリンク受信ＲＦ部２２およびユーザリンク送信ＲＦ部２８を用いる例を説明したが、これらの代わりに、実施の形態２のユーザリンク受信ＲＦ部２２ａおよびユーザリンク送信ＲＦ部２８ａ、または実施の形態３のユーザリンク受信ＲＦ部２２ｂおよびユーザリンク送信ＲＦ部２８ｂを用いてもよい。
【０１２５】
以上のように、リソース制御部５５は、各ビームおよび各クラスタのスター型の所要帯域の伝送において、アナログチャネライザである交換部３２−２とベントパイプである交換部３２−３とを選択的に利用することができる。このように、本実施の形態では、各クラスタの所要帯域と、各交換部の種別に応じて、効率的に周波数を割り当てられることにより、不要な電力消費を防ぐとともに、周波数利用効率を向上させることができる。
【０１２６】
以上説明したように、本実施の形態では、衛星中継器２ｃが、種別の異なる複数の交換部を備え、通信網制御局５が、ビーム単位またはクラスタ単位で中継に用いる交換部を決定するとともに、クラスタ単位で周波数割り当てを行うようにした。このため、実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、実施の形態１に比べて、より柔軟に周波数を割当てることができる。また、中継器に搭載する交換部の組み合わせを変更した場合においても、各ビームに対し所望の帯域幅で通信を提供することができる。例えば、全てをデジタルチャネライザで構成した場合に割当てられる帯域幅と、一部をアナログチャネライザなどで構成した場合に割当てられる帯域幅とを、各ビームのトラヒック条件によっては同じにすることができる。すなわち、設計時に複数の諸元を有する交換部を混在させても、本実施の形態の割り当て方式を制御すればフルフレキシブルな構成で中継器を設計した場合と同等の通信性能を実現することができる。
【０１２７】
衛星中継器の機能として、ビーム間の接続および周波数のフレキシビリティが要求される場合がある。また、上記フレキシビリティは、全てのビームに対してフレキシビリティを求めるケース、一部のビームにフレキシビリティを求めるケースなど様々である。全てのビームに対して最大のフレキシビリティが要求される場合、デジタルチャネライザが必要になるが、一部のビームにのみフレキシビリティが要求される場合、デジタルチャネライザで全てのビームを構成するよりも、フレキシビリティが低く、重量、消費電力、コスト等のメリットがあるアナログチャネライザ、ベントパイプなどと混在させるケースがある。このような場合、本実施の形態の動作を適用することにより、各クラスタの所要帯域と、各交換部の種別に応じて、効率的に周波数を割り当てることができる。
【０１２８】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【０１２９】
１−１〜１−ｎ，３−１〜３−ｎ  ビーム、２，２ａ，２ｂ，２ｃ  衛星中継器、４−１〜４−ｊ  ゲートウェイ、５  通信網制御局、６  公衆網、１０  端末、２１  フィーダリンク受信ＲＦ部、２２，２２ａ，２２ｂ  ユーザリンク受信ＲＦ部、２３  チャネライザ、２４  分波部、２５  スイッチ部、２６  合波部、２７  チャネライザ制御部、２８，２８ａ，２８ｂ  ユーザリンク送信ＲＦ部、２９  フィーダリンク送信ＲＦ部、３０，３０ｃ  中継器制御部、５１  送受信部、５２  制御情報蓄積部、５３  トラヒック監視部、５４  回線品質監視部、５５  リソース制御部、２００  衛星通信システム、２２１−１，２２１−２  受信アンテナ、２２２−１，２２２−２，２２２ａ−１，２２２ａ−２，２８３−１，２８３−２，２８３ａ−１，２８３ａ−２  フィルタ、２２３，２２３ａ，２２３ｂ  合成部、２２４，２８１，２２５−１，２２５−２，２８５−１，２８５−２  周波数変換部、２２６−１，２２６−２，２８７  １次周波数変換部、２２７−１，２２７−２，２８６  １次フィルタ、２２８，２８９−１，２８９−２  ２次周波数変換部、２２９，２８８−１，２８８−２  ２次フィルタ、２８２，２８２ａ，２８２ｂ  分配部、２８４−１，２８４−２  送信アンテナ。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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