(57)【要約】【課題】第１の人工衛星から第２の人工衛星に切り替わる際に、利得低下が生じず、安定した通信・通話を可能とする衛星通信システムを実現する。【解決手段】第１の人工衛星２と第２の人工衛星３とがハンドオーバ位置に達する前は衛星通信用アンテナ５を第１の人工衛星に指向させ、第１の人工衛星２と第２の人工衛星３とがハンドオーバー位置に達する際に第１の人工衛星に対する衛星通信用アンテナ５の送受信レベルと第２の人工衛星に対する衛星通信用アンテナ５の送受信レベルとが同等となるように衛星通信用アンテナ５の指向方向を制御し、第１の人工衛星に対する衛星通信用アンテナ５の送受信レベルと第２の人工衛星に対する衛星通信用アンテナ５の送受信レベルとが同等の状態で第１の人工衛星から第２の人工衛星へのハンドオーバを行う。【選択図】　　　　図２
2004140617.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の衛星軌道を周回する第１の人工衛星及び第１の人工衛星の衛星軌道と異なる衛星軌道を周回する第２の人工衛星と送受信するための衛星通信アンテナを備え、所定のハンドオーバ位置で第１の人工衛星から第２の人工衛星へのハンドオーバを行う通信装置であって、
上記第１の人工衛星に対する衛星通信アンテナの送受信レベルが、ハンドオーバ時の第２の人工衛星に対する衛星通信アンテナの送受信レベルに近づく方向に衛星通信アンテナの指向方向を制御するビーム制御手段を備えた、
ことを特徴とする通信装置。
【請求項２】
上記ビーム制御手段は、
第１の人工衛星及び第２の人工衛星がそれぞれハンドオーバ位置に達する前に衛星通信アンテナの指向方向を制御して第１の人工衛星に対する衛星通信アンテナの送受信レベルを次第に低下させるとともに第２の人工衛星に対する衛星通信アンテナの送受信レベルを次第に上昇させ、第１の人工衛星及び第２の人工衛星がそれぞれハンドオーバ位置に達する際の第１の人工衛星に対する衛星通信アンテナの送受信レベルと第２の人工衛星に対する衛星通信アンテナの送受信レベルとを同等とすることを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
上記ビーム制御手段は、
第１の人工衛星及び第２の人工衛星がそれぞれハンドオーバ位置に達する直前に衛星通信アンテナの指向方向を制御して第１の人工衛星に対する衛星通信アンテナの送受信レベルを低下させるとともに第２の人工衛星に対する衛星通信アンテナの送受信レベルを上昇させ、第１の人工衛星及び第２の人工衛星がそれぞれハンドオーバ位置に達する際の第１の人工衛星に対する衛星通信アンテナの送受信レベルと第２の人工衛星に対する衛星通信アンテナの送受信レベルとを同等とすることを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項４】
所定の衛星軌道を周回する第１の人工衛星及び第１の人工衛星の衛星軌道と異なる衛星軌道を周回する第２の人工衛星と送受信するための衛星通信アンテナを用い、所定のハンドオーバ位置で第１の人工衛星から第２の人工衛星へのハンドオーバを行う通信方法であって、
上記第１の人工衛星に対する衛星通信アンテナの送受信レベルが、ハンドオーバ時の第２の人工衛星に対する衛星通信アンテナの送受信レベルに近づく方向に衛星通信アンテナの指向方向を制御する、
ことを特徴とする通信方法。
【請求項５】
上記通信方法は、
第１の人工衛星及び第２の人工衛星がそれぞれハンドオーバ位置に達する前に衛星通信アンテナの指向方向を制御して第１の人工衛星に対する衛星通信アンテナの送受信レベルを次第に低下させるとともに第２の人工衛星に対する衛星通信アンテナの送受信レベルを次第に上昇させ、第１の人工衛星及び第２の人工衛星がそれぞれハンドオーバ位置に達する際の第１の人工衛星に対する衛星通信アンテナの送受信レベルと第２の人工衛星に対する衛星通信アンテナの送受信レベルとを同等とすることを特徴とする請求項４に記載の通信方法。
【請求項６】
上記通信方法は、
第１の人工衛星及び第２の人工衛星がそれぞれハンドオーバ位置に達する直前に衛星通信アンテナの指向方向を制御して第１の人工衛星に対する衛星通信アンテナの送受信レベルを低下させるとともに第２の人工衛星に対する衛星通信アンテナの送受信レベルを上昇させ、第１の人工衛星及び第２の人工衛星がそれぞれハンドオーバ位置に達する際の第１の人工衛星に対する衛星通信アンテナの送受信レベルと第２の人工衛星に対する衛星通信アンテナの送受信レベルとを同等とすることを特徴とする請求項４に記載の通信方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、衛星を用いた通信技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６に例として従来の衛星通信における縦軸を地球上から見た仰角、横軸を時間としたときの人工衛星の衛星軌道の軌跡および衛星通信用アンテナのビーム指向性の軌跡を示す。
図において１３は第１の人工衛星の衛星軌道の軌跡、１４は第２の人工衛星の衛星軌道の軌跡、１６は第１の人工衛星から第２の人工衛星に切り替える（ハンドオーバ）時の第１の人工衛星の位置、１７はハンドオーバ時の第２の人工衛星の位置である。
図７は例として従来のハンドオーバ時の衛星通信用アンテナの主ビーム形状と人工衛星の方向を示した図である。
図において、４は衛星通信用送受信装置、５は衛星通信用アンテナ、１８は衛星通信用アンテナ５の主ビーム、２１は従来のハンドオーバ時の第１の人工衛星の方向、２２は従来のハンドオーバ時の第２の人工衛星の方向である。
【０００３】
次に動作について説明する。
楕円軌道上を周回する第１の人工衛星と第２の人工衛星は衛星軌道上の遠地点と近地点の間でハンドオーバする。
衛星通信用アンテナ５のビーム指向性は第１の人工衛星を追尾し、ハンドオーバ時に第１の人工衛星から第２の人工衛星に信号が切り替わる。ハンドオーバ後、衛星通信用アンテナ５のビーム指向性は第２の人工衛星を追尾する。
図７の衛星通信用アンテナ５のビーム形状を用いて説明すると、ハンドオーバ時には衛星通信用アンテナ５のビーム指向性は第１の人工衛星の方向２１がピーク方向となり、第２の人工衛星の方向２２はピークから外れた方向となる。そして、ハンドオーバ後に第２の人工衛星の方向にピークをもっていく。
【０００４】
なお、人工衛星を切り替えて使用するシステムは、例えば特開２００１−１１１４６９、特開２００１−３１３５９９号公報に記載されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１１１４６９号公報
【特許文献２】
特開２００１−３１３５９９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の複数の人工衛星を用いた衛星通信システムにおける衛星間のハンドオーバ時には第１の人工衛星と第２の人工衛星の方向が異なるため、衛星通信用アンテナの送受信レベルに差異が生じる。
すなわち、第１の人工衛星から第２の人工衛星に切り替わったときに利得低下が生じ、通信・通話が途切れやすいあるいは着信しづらいという問題があった。
【０００７】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、第１の人工衛星から第２の人工衛星に切り替わる際に利得低下が生じず、安定した通信・通話を可能とする衛星通信システムを実現することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る地上通信装置は、所定の衛星軌道を周回する第１の人工衛星及び第１の人工衛星の衛星軌道と異なる衛星軌道を周回する第２の人工衛星と送受信するための衛星通信アンテナを備え、所定のハンドオーバ位置で第１の人工衛星から第２の人工衛星へのハンドオーバを行う地上通信装置であって、
第１の人工衛星から第２の人工衛星へのハンドオーバ時における第１の人工衛星に対する衛星通信アンテナの送受信レベルと第２の人工衛星に対する衛星通信アンテナの送受信レベルとが近づく方向に衛星通信アンテナの指向方向を制御するビーム制御手段を備えたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本実施の形態に係る衛星通信システムの通信対象とする人工衛星の２４時間周期の衛星軌道の例を示した図である。
図において、１は基準時刻から１日間に亘っての衛星軌道の地上軌跡である。図２は実施の形態１による衛星間ハンドオーバ時の衛星通信用アンテナのビーム方向を示した概略図である．
図において、２は第１の人工衛星、３は第２の人工衛星、４は衛星通信用送受信装置、５は衛星通信用アンテナ、６は衛星通信用アンテナのビーム指向性、７は第１の人工衛星２の軌道例、８は第２の人工衛星３の軌道例、９は地球、１０は衛星通信用アンテナ５のビーム指向性の軌跡、２３はビーム制御手段としてのビーム制御装置である。なお、衛星通信用送受信装置、衛星通信用アンテナ５、ビーム制御装置２３を合わせたものが、地上通信装置の例に相当する。
【００１０】
次に動作について説明する。
楕円軌道上を周回する第１の人工衛星２と第２の人工衛星３は衛星軌道上の遠地点と近地点の間でハンドオーバする。
第１の人工衛星２及び第２の人工衛星３のそれぞれがハンドオーバ位置の手前の所定位置に達するまでは、衛星通信用アンテナ５のビーム指向性６は第１の人工衛星２を追尾し、第１の人工衛星２と第２の人工衛星３とがハンドオーバ位置の手前の所定位置に達した際に衛星通信用アンテナ５のビーム指向性６を第１の人工衛星２からずらし、ハンドオーバ位置に達した際の第１の人工衛星に対する送受信レベルと第２の人工衛星に対する送受信レベルとが同等となるように衛星通信用アンテナ５の指向方向を制御する。
衛星通信用アンテナ５の指向方向の制御は、ビーム制御装置２３が行う。
ビーム制御装置２３は、例えば、第１の人工衛星の衛星軌道及び第２の人工衛星の衛星軌道を記憶しており、記憶している第１の人工衛星の衛星軌道及び第２の人工衛星の衛星軌道に基づきハンドオーバ位置を計算し、衛星通信用アンテナ５の指向方向の制御を行う。
【００１１】
以上のように、衛星通信用アンテナ５のビーム指向性６はハンドオーバ位置に達する前は第１の人工衛星２を追尾し、第１の人工衛星２と第２の人工衛星３とがハンドオーバ位置に達した際に第１の人工衛星に対する送受信レベルと第２の人工衛星に対する送受信レベルが同等となるように衛星通信用アンテナ５の指向方向を制御し、ハンドオーバ後に第２の人工衛星３を追尾するようにビーム指向性６を制御することにより、衛星通信用アンテナの送受信レベル低下を抑制できる。
【００１２】
実施の形態２．
図３は実施の形態２による衛星通信システムの通信対象となる人工衛星の衛星軌道の軌跡の例および衛星通信用アンテナのビーム指向性の軌跡の例を示した図である。
図において、１１は人工衛星の衛星軌道の軌跡の例、１２は衛星通信用アンテナのビーム指向性の軌跡の例である。図３では、説明のため人工衛星の衛星軌道の軌跡１１と衛星通信用アンテナのビーム指向性の軌跡は分離しているが、実際の運用では両者は重複する。
図４は縦軸を地球上から見た仰角、横軸を時間としたときの人工衛星の衛星軌道の軌跡の例および衛星通信用アンテナのビーム指向性の軌跡の例を示した図である。
図において１３は第１の人工衛星の衛星軌道の軌跡の例、１４は第２の人工衛星の衛星軌道の軌跡の例、１５は衛星通信用アンテナのビーム指向性の軌跡の例、１６はハンドオーバ時の第１の人工衛星の位置、１７はハンドオーバ時の第２の人工衛星の位置である。
図５は衛星通信用アンテナ５の主ビーム形状を示した図である。
図において、１８は衛星通信用アンテナ５の主ビーム、１９はハンドオーバ時の第１の人工衛星２の方向、２０はハンドオーバ時の第２の人工衛星３の方向、２１は従来のハンドオーバ時の第１の人工衛星２の方向、２２は従来のハンドオーバ時の第２の人工衛星３の方向である。
【００１３】
次に動作について説明する。
楕円軌道上を周回する第１の人工衛星２と第２の人工衛星３は衛星軌道上の遠地点と近地点の間でハンドオーバする。
第１の人工衛星２は衛星軌道上の遠地点からハンドオーバ位置まで周回し、第２の人工衛星３は衛星軌道上の近地点からハンドオーバ位置まで周回するとき、衛星通信用アンテナ５の指向方向を、ハンドオーバ時（第１の人工衛星２と第２の人工衛星３とがそれぞれハンドオーバする位置に達した際）に第１の人工衛星２の方向と第２の人工衛星３の方向のほぼ中間になるように第１の人工衛星２の方向から徐々にずらしていく。そして、衛星通信用アンテナ５の指向方向はハンドオーバ時に第１の人工衛星２の方向と第２の人工衛星３の方向のほぼ中間になる。ハンドオーバ後には第２の人工衛星を追尾するように衛星通信用アンテナ５のビーム指向性６を制御する。
図５の衛星通信用アンテナ５のビーム形状を用いて説明すると、ハンドオーバ時に衛星通信用アンテナ５のビーム指向性６を第１の人工衛星２の方向１９と第２の人工衛星３の方向２０のほぼ中間に向けることにより、第１の人工衛星に対する衛星通信用アンテナ５の送受信レベルと第２の人工衛星に対する衛星通信用アンテナ５の送受信レベルを同等とし、第１の人工衛星に対する送受信レベルと第２の人工衛星に対する送受信レベルとが同等の状態でハンドオーバを行うことができる。
つまり、第１の人工衛星２及び第２の人工衛星３がそれぞれハンドオーバ位置に達する前に衛星通信用アンテナ５の指向方向を制御して第１の人工衛星に対する衛星通信用アンテナ５の送受信レベルを次第に低下させるとともに第２の人工衛星に対する衛星通信用アンテナ５の送受信レベルを次第に上昇させ、第１の人工衛星２及び第２の人工衛星３がそれぞれハンドオーバ位置に達する際の第１の人工衛星に対する送受信レベルと第２の人工衛星に対する送受信レベルとが同等となるようにする。こうして、第１の人工衛星に対する送受信レベルと第２の人工衛星に対する送受信レベルとが同等の状態でハンドオーバを行うことができる。
【００１４】
以上のように、衛星通信用アンテナ５のビーム指向性６がハンドオーバ時に第１の人工衛星２の方向と第２の人工衛星３の方向のほぼ中間になるように第１の人工衛星２の方向から徐々にずらしていくようにビーム指向性６を制御することにより衛星通信用アンテナ５の送受信レベル低下を抑制できる。
【００１５】
実施の形態３．
実施の形態２では衛星通信用アンテナ５のビーム指向性６を第１の人工衛星２の方向から徐々にずらしていき、ハンドオーバ時に第１の人工衛星２の方向と第２の人工衛星３の方向のほぼ中間になるようにビーム指向性６を制御していたが、ハンドオーバの直前に衛星通信用アンテナ５のビーム指向性６を第１の人工衛星２の方向からずらし、ハンドオーバ時に第１の人工衛星２の方向と第２の人工衛星３の方向のほぼ中間になるようにビーム指向性６を制御することにより同様の効果が得られる。
つまり、第１の人工衛星２及び第２の人工衛星３がそれぞれハンドオーバ位置に達する直前に衛星通信用アンテナ５の指向方向を制御して第１の人工衛星に対する衛星通信用アンテナ５の送受信レベルを低下させるとともに第２の人工衛星に対する衛星通信用アンテナ５の送受信レベルを上昇させ、第１の人工衛星２及び第２の人工衛星３がそれぞれハンドオーバ位置に達する際の第１の人工衛星に対する送受信レベルと第２の人工衛星に対する送受信レベルとが同等となるようにする。こうして、第１の人工衛星に対する送受信レベルと第２の人工衛星に対する送受信レベルとが同等の状態でハンドオーバを行うことができる。
なお、ここで、ハンドオーバの直前とは、例えば、ハンドオーバの１分前である。
【００１６】
以上のように、衛星通信用アンテナ５のビーム指向性６をハンドオーバの直前に第１の人工衛星２の方向からずらし、ハンドオーバ時に第１の人工衛星２の方向と第２の人工衛星３の方向のほぼ中間になるように制御することにより衛星通信用アンテナ５の送受信レベル低下を抑制できる。
【００１７】
なお、実施の形態１〜３では、図１に示す８の字形状の衛星軌道を有する人工衛星を例として説明したが、本発明は他の種類の衛星軌道を有する人工衛星にも適用可能である。どのような衛星軌道であっても、複数の人工衛星の間でハンドオーバが行われるのであれば、本発明は適用することができる。
また実施の形態１〜３では、ハンドオーバ時の第１の人工衛星２の方向と第２の人工衛星３の方向のほぼ中間位置を目標として、衛星通信用アンテナ５のビーム指向性６を制御するものを示したが、これは上記中間位置が最も効率的な位置である例を示したものであり、上記中間位置でなくとも、第１の人工衛星２の送受信レベルと第２の人工衛星３の送受信レベルが同等になるような位置を目標に制御し、その地点でハンドオーバさせることで、ハンドオーバ時の送受信レベルの急な変化を抑えることができる。
【００１８】
ここで、実施の形態１〜３に示した衛星通信システム及び衛星通信方法の特徴を以下にて再言する。
【００１９】
実施の形態１に係る衛星通信システムは、複数の非静止軌道上を周回する通信系を備えた複数の人工衛星が１つの軌道に一機ずつ配置され、
前記人工衛星を介した衛星通信を行なうための地上側の衛星通信用送受信装置と衛星通信用アンテナを少なくとも備え、
前記人工衛星と前記衛星通信用アンテナとの間で通信あるいは放送が行なわれるための衛星通信システムであって、
利用する前記人工衛星の第１の人工衛星を第２の人工衛星に切り替える際に、
前記衛星通信用アンテナのビーム指向性を前記人工衛星の第１の人工衛星からずらし、
前記衛星通信用アンテナにおける送受信レベルを、前記人工衛星の第１の人工衛星と第２の人工衛星とほぼ同じ送受信レベルで切り替え、
前記人工衛星の第１の人工衛星を第２の人工衛星に切り替えた後に第２の人工衛星を追尾するようにビーム制御することを特徴とする。
【００２０】
実施の形態２に係る衛星通信システムは、上記人工衛星の第１の人工衛星が軌道上の近地点にあるときから、
利用する上記人工衛星の第１の人工衛星を第２の人工衛星に切り替えるまでの間に、
上記衛星通信用アンテナのビーム指向性を前記第１の人工衛星から徐々にずらしていき、
前記衛星通信用アンテナにおける送受信レベルを、前記人工衛星の第１の人工衛星と第２の人工衛星とほぼ同じ送受信レベルで切り替え、
前記人工衛星の第１の人工衛星を第２の人工衛星に切り替えた後に第２の人工衛星を追尾するようにビーム制御することを特徴とする。
【００２１】
実施の形態３に係る衛星通信システムは、上記人工衛星の第１の人工衛星を第２の人工衛星に切り替える直前において、
衛星通信用アンテナのビーム指向性を上記第１の人工衛星からずらし、
前記衛星通信用アンテナにおける送受信レベルを、前記人工衛星の第１の人工衛星と第２の人工衛星とほぼ同じ送受信レベルで切り替え、
前記人工衛星の第１の人工衛星を第２の人工衛星に切り替えた後に第２の人工衛星を追尾するようにビーム制御することを特徴とする。
【００２２】
実施の形態１に係る衛星通信方法は、複数の非静止軌道上を周回する通信系を備えた複数の人工衛星が１つの軌道に一機ずつ配置され、
前記人工衛星を介した衛星通信を行なうための地上側の衛星通信用送受信装置およびビーム制御装置と衛星通信用アンテナを少なくとも備え、
前記人工衛星と前記衛星通信用アンテナとの間で通信あるいは放送が行なわれるための衛星通信システムにおいて、
利用する前記人工衛星の第１の人工衛星を第２の人工衛星に切り替える際に、
前記衛星通信用アンテナのビーム指向性を前記人工衛星の第１の人工衛星からずらし、
前記衛星通信用アンテナにおける送受信レベルを、前記人工衛星の第１の人工衛星と第２の人工衛星とほぼ同じ送受信レベルで切り替え、
前記人工衛星の第１の人工衛星を第２の人工衛星に切り替えた後に第２の人工衛星を追尾するようにビーム制御することを特徴とする。
【００２３】
実施の形態２に係る衛星通信方法は、上記人工衛星の第１の人工衛星が軌道上の近地点にあるときから、
利用する上記人工衛星の第１の人工衛星を第２の人工衛星に切り替えるまでの間に、
上記衛星通信用アンテナのビーム指向性を前記第１の人工衛星から徐々にずらしていき、
前記衛星通信用アンテナにおける送受信レベルを、前記人工衛星の第１の人工衛星と第２の人工衛星とほぼ同じ送受信レベルで切り替え、
前記人工衛星の第１の人工衛星を第２の人工衛星に切り替えた後に第２の人工衛星を追尾するようにビーム制御することを特徴とする。
【００２４】
実施の形態３に係る衛星通信方法は、上記人工衛星の第１の人工衛星を第２の人工衛星に切り替える直前において、
衛星通信用アンテナのビーム指向性を上記第１の人工衛星からずらし、
前記衛星通信用アンテナにおける送受信レベルを、前記人工衛星の第１の人工衛星と第２の人工衛星とほぼ同じ送受信レベルで切り替え、
前記人工衛星の第１の人工衛星を第２の人工衛星に切り替えた後に第２の人工衛星を追尾するようにビーム制御することを特徴とする。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、第１の人工衛星に対する衛星通信アンテナの送受信レベルを、ハンドオーバ時の第２の人工衛星に対する衛星通信アンテナの送受信レベルに近づけるため、ハンドオーバ時の送受信レベルの急な変化が生じず、安定した通信・通話を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】人工衛星の衛星軌道の軌跡例を示す図。
【図２】衛星通信用アンテナのビーム方向を示す概念図。
【図３】人工衛星の衛星軌道の軌跡例及びビーム指向性の軌跡例を示す図。
【図４】人工衛星の衛星軌道の軌跡例及びビーム指向性の軌跡例を示す図。
【図５】衛星通信用アンテナの主ビーム形状を示す図。
【図６】従来の人工衛星の衛星軌道の軌跡例及びビーム指向性の軌跡例を示す図。
【図７】従来の衛星通信用アンテナの主ビーム形状を示す図。
【符号の説明】
１　人工衛星の衛星軌道の軌跡、２　第１の人工衛星、３　第２の人工衛星、４　衛星通信用送受信装置、５　衛星通信用アンテナ、６　衛星通信用アンテナのビーム指向性、７　第１の人工衛星の軌跡、８　第２の人工衛星の軌跡、９　地球、１０　衛星通信用アンテナのビーム指向性の軌跡、２３　ビーム制御装置。
【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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