(57)【要約】【課題】  通信局において送信機への電力を制御する方法、および通信衛星への電力を制御する命令を格納する記憶媒体を提供する。【解決手段】  各送信機が消費する電力を判定し、所望の電力設定値を決定する。消費電力を所望の電力設定値と比較する。電力設定値が適正でない場合、所望の電力が得られるか否か判定を行う。得られる場合、電力設定値を調節する。得られない場合、送信機の負荷優先度を決定し、決定した負荷優先度に応じて供給する十分な電力がある場合、電力設定値を調節する。通信局は、中間信号を発生する可変利得増幅器（２６−１、２６−２、．．．、２６−ｎ）と、高利得増幅器が供給する電力を判定する監視電源（３６−１、３６−２、．．．、３６−ｎ）と、可変利得増幅器の利得を調節する電力プロファイル・プロセッサ（３２）とを含む。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多重送信機通信局において送信機への電力を制御する方法であって、
前記送信機の各々によって消費される電力を判定するステップと、前記送信機の各々の所望の電力設定値を決定するステップと、前記消費電力を前記所望の電力設定値と比較して、現電力設定値が適正か否か判断するステップと、
現電力設定値が適正でない場合、
前記所望の電力設定値に必要な電力が利用可能か否か判断するステップと、
前記所望の電力設定値に必要な電力が利用可能な場合、前記電力設定値を調節して前記所望の電力設定値を供給するステップと、
前記所望の電力設定値に必要な電力が利用可能でない場合、前記送信機の負荷優先度を決定し、該決定した負荷優先度に対し十分な電力がある場合、前記負荷優先度に基づいて前記電力設定値を調節し、電力を供給するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、前記送信機の各々の所望の電力設定値は、前記送信機の送出電力指示を受信するステップと、前記送信機から受信した電力を判定するステップと、前記送出電力指示および前記受信電力に基づいて、前記送信機についての伝搬損失を判定するステップと、前記伝搬損失に基づいて、前記所望の電力設定値を決定するステップと、によって決定される、方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法において、前記送信機の各々の所望の電力設定値は、前記送信機の送出電力指示を受信するステップと、前記送信機の信号対ノイズ比を判定するステップと、前記信号対ノイズ比に基づいて、前記送信機についての伝搬損失を判定するステップと、前記伝搬損失に基づいて、前記所望の電力設定値を決定するステップと、によって決定される、方法。
【請求項４】
通信システムであって、
それぞれの入力信号を増幅し、中間信号を供給する複数の可変利得増幅器と、
前記可変利得増幅器からの中間信号を増幅し、出力信号を供給する複数の高利得増幅器と、
前記出力信号を前記高利得増幅器から複数の受信局に送信する複数の送信アンテナと、
前記高利得増幅器の各々に電圧を供給し、前記高利得増幅器の各々において電流を監視し、前記高利得増幅器によって前記出力信号に与えられる電力の判定を可能にする、複数の監視電源と、
前記受信局の１つからの所望電力設定信号に応答して、前記の受信局の前記１つと関連する前記可変利得増幅器の１つに利得信号を供給し、前記可変利得増幅器の前記１つの利得を調節し、前記可変利得増幅器の前記１つと関連する前記高利得増幅器の出力信号に与える電力を調節する電力プロファイル・プロセッサと、
を備えた通信局。
【請求項５】
請求項４記載の通信局において、前記高利得増幅器の各々は、進行波管増幅器を備えている通信局。
【請求項６】
請求項４記載の通信局であって、更に、前記入力信号を供給する入力回路を備えている通信局。
【請求項７】
請求項６記載の通信局において、前記入力回路は、送信機からの複合入力信号を受信する受信アンテナと、前記複合入力信号をそれぞれの入力信号に分離し、それぞれの入力信号を前記可変利得増幅器に印加する復調器とを備えている通信局。
【請求項８】
請求項７記載の通信局において、前記入力回路は、更に、前記復調器からのそれぞれの入力信号を増幅し、その結果としての信号を前記可変利得増幅器に印加する複数の低雑音増幅器を備えている通信局。
【請求項９】
請求項８記載の通信局において、前記入力回路は、更に、前記低雑音増幅器からのそれぞれの入力信号を処理し、それぞれの処理した信号を前記可変利得増幅器に印加する信号処理回路を備えている通信局。
【請求項１０】
複数の入力信号を供給する信号源と、複数の信号受信局と、通信局とを備える通信システムであって、前記通信局が、
前記複数の入力信号を増幅し、中間信号を供給する複数の可変利得増幅器と、
前記可変利得増幅器からの中間信号を増幅し、出力信号を供給する複数の高利得増幅器と、
前記出力信号を前記高利得増幅器から複数の受信局に送信する複数の送信アンテナと、
前記高利得増幅器の各々に電圧を供給し、前記高利得増幅器の各々において電流を監視し、前記高利得増幅器によって前記出力信号に与えられる電力の判定を可能にする、複数の監視電源と、
前記受信局の１つからの所望電力設定信号に応答して、前記の受信局の前記１つと関連する前記可変利得増幅器の１つに利得信号を供給し、前記可変利得増幅器の前記１つの利得を調節し、前記可変利得増幅器の前記１つと関連する前記高利得増幅器の出力信号に与える電力を調節する電力プロファイル・プロセッサと、
を備えた通信システム。
【請求項１１】
請求項１０記載の通信システムにおいて、前記高利得増幅器の各々が進行波管増幅器を備えている通信システム。
【請求項１２】
請求項１０記載の通信システムであって、更に、前記入力信号を供給する入力回路を備えている通信システム。
【請求項１３】
請求項１２記載の通信システムにおいて、前記入力回路は、送信機からの複合入力信号を受信する受信アンテナと、前記複合入力信号をそれぞれの入力信号に分離し、それぞれの入力信号を前記可変利得増幅器に印加する復調器とを備えている通信システム。
【請求項１４】
請求項１３記載の通信システムにおいて、前記入力回路は、更に、前記復調器からのそれぞれの入力信号を増幅し、その結果としての信号を前記可変利得増幅器に印加する複数の低雑音増幅器を備えている通信システム。
【請求項１５】
請求項１４記載の通信システムにおいて、前記入力回路は、更に、前記低雑音増幅器からのそれぞれの入力信号を処理し、それぞれの処理した信号を前記可変利得増幅器に印加する信号処理回路を備えている通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信衛星システムのような通信システムにおける電力制御に関する。更に特定すれば、本発明は、線形化進行波管増幅器（ＴＷＴＡ：traveling wavetube amplifier）を利用した多重ビーム通信衛星におけるダウンリンク・ビーム間における電力分配の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
応答衛星（transponding satellite）のような従来の通信衛星は、送信機に非線形の電力増幅器を利用し、非線形電力増幅器が最も効率的な飽和点またはその付近でこの増幅器を動作させている。このような非線形増幅器による電力制御を用いると、効率に容認できない程の損失が生じる。これを克服するために、このような衛星通信は、通常、線形化進行波管増幅器（ＴＷＴＡ）群を用いている。衛星からのダウンリンク信号の適切な受信を確保するために、ＴＷＴＡ群は概ね同じ電力レベルを有し、衛星は概略的に同じ電力を各ＴＷＴＡに供給する。しかしながら、ダウンリンク・ビームの全てに均一な電力レベルが必ずしも必要な訳ではない。
【０００３】
更に、ＴＷＴＡは、例えば、降雨またはその他の悪天候条件による減衰を補償するために、過大なサイズに作られることが多い。したがって、雨やその他の減衰の原因となる条件がない場合、電力を低減させている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
衛星は、一般に、その電力を太陽電池または衛星上に搭載しているその他の電源から得ている。過剰な電力を入手可能にするには、過剰な太陽電池が必要となり、そのために衛星上の重量が増大する結果となる。これは、追加の太陽電池を設けるために費用がかかるだけでなく、衛星を軌道に打ち上げるのにも一層出費が嵩むことにより、費用がかかることになる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、通信局において送信機への電力を制御可能な多重送信機通信局、このような通信局において送信機への電力を制御する方法、このような通信衛星において送信機への電力を制御する命令が格納されている記憶媒体に関する。
【０００６】
本発明の方法によれば、通信局内にある送信機の各々が消費する電力を判定し、送信機の各々に所望の電力設定値を決定する。消費電力を所望の電力設定値と比較し、現電力設定値が適正か否か判定を行う。現電力設定値が適正でない場合、所望の電力設定値に必要な電力が得られるか否か判定を行う。得られる場合、電力設定値を調節して、所望の電力設定値を供給する。所望の電力設定値を供給するのに必要な電力が得られない場合、送信機の負荷優先度を決定し、決定した負荷優先度に対する電力を供給するだけの十分な電力がある場合、負荷優先度に基づいて電力設定値を調節し、電力を供給する。
【０００７】
本発明による記憶媒体は、この方法にしたがって通信衛星内において送信機への電力を制御する命令を格納する。
本発明による通信局は、それぞれの入力信号を増幅し、中間信号を発生する複数の可変利得増幅器と、可変利得増幅器からの中間信号を増幅し、出力信号を発生する複数の高利得増幅器と、出力信号を高利得増幅器から複数の受信局に送信する複数の送信アンテナと、高利得増幅器に電圧を供給し、高利得増幅器の各々において電流を監視し、高利得増幅器によって出力信号に与えられる電力の判定を可能にする、複数の監視電源と、受信局の１つからの所望電力設定信号に応答して、受信局の１つと関連する可変利得増幅器の１つに利得信号を供給し、可変利得増幅器の１つの利得を調節し、可変利得増幅器の１つと関連する高利得増幅器の出力信号に与える電力を調節する電力プロファイル（特性）プロセッサとを含む。
【０００８】
本発明による通信システムは、複数の入力信号を供給する信号源と、複数の信号受信局と、前述の形式の通信局とを含む。
本発明のこれらおよびその他の態様および利点は、以下の詳細な説明および特許請求の範囲から、特に添付図面と関連付けて検討することによって、一層明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、本発明にしたがって動作する通信システムの好適な実施形態の概略図である。衛星１０は、地球１２の表面上空にある地球軌道上で動作している。複数の地上局１４−１、１４−２、１４−３、．．．、１４−ｎは、衛星１０を通じて通信が可能である。したがって、例えば、地上局１４−１は複数のメッセージを含む信号を衛星１０に送信することができる。衛星１０は、これらのメッセージを処理し、別個のメッセージを、地上局１４−２、１４−３、．．．、１４−ｎの適当なもの、および他の地上局に中継する。同様に、地上局１４−２、１４−３、．．．、１４−ｎのいずれもが、他の地上局に中継されるメッセージを有する信号を衛星１０に送信する場合もあり得る。
【００１０】
図２は、衛星１０に設けることができ、地上局１４−１からのメッセージを受信し、これらのメッセージを処理し、これらを地上局１４−２、１４−３、．．．、１４−ｎに中継する通信局のブロック図である。通信局は、受信アンテナ１８を含み、これが地上局１４−１からのメッセージを受信し、数個のメッセージをデマルチプレクサ２０に送り、デマルチプレクサ２０がこれらのメッセージを分離する。数個のメッセージは、それぞれの低雑音増幅器２２−１、２２−２、．．．、２２−ｎを介して、信号処理および切換システム２４に印加される。信号処理および切換システム２４は、例えば、フィルタ処理、電力結合（組合せ）、およびクロス（交差）ビーム切換（スイッチング）を含む、信号に必要な処理を行う。信号処理および切換システム２４から、信号は、それぞれの可変利得増幅器２６−１、２６−２、．．．、２６−ｎを介して、それぞれの線形化ＴＷＴＡ２８−１、２８−２、．．．、２８−ｎに印加され、これらは信号をそれぞれの送信アンテナ３０−１、３０−２、．．．３０−ｎに印加し、それぞれの受信地上局１４−１、１４−２、．．．、１４−ｎに送信する。
【００１１】
電力プロファイル（特性）プロセッサ３２は、コマンドおよび制御チャネル３４上の信号を、制御地上局から受信し、利得制御信号をそれぞれの可変利得増幅器２６−１、２６−２、．．．、２６−ｎに供給する。それぞれの監視（モニタリング）電源または電子パワー変換器３６−１、３６−２、．．．、３６−ｎが、電圧をそれぞれのＴＷＴＡ２８−１、２８−２、．．．、２８−ｎに供給し、それぞれのＴＷＴＡによって引き出される電流を監視することにより、電子パワー変換器３６が電力プロファイル・プロセッサ３２に、それぞれのＴＷＴＡが消費した電力の読み取り値を供給することが可能になっている。
【００１２】
図３は、本発明にしたがって、多重送信機通信局において送信機への電力を制御する方法の好適な実施形態のフローチャートである。この方法はステップＳ１において開始する。ステップＳ２において、電力プロファイル・プロセッサ３２は、ＴＷＴＡ、例えば、ＴＷＴＡ２８−１が消費する電力を判定する。この判定は、電子パワー変換器３６−１がＴＷＴＡに供給する電力、および電子パワー変換器３６−１が監視する、ＴＷＴＡに流れ込む電流に基づいて行われる。ステップＳ３において、電力プロファイル・プロセッサ３２は、地上局からコマンドおよび制御チャネル３４上で受信した信号に基づいて、所望の電力設定値を決定する。ステップＳ４において、電力プロファイル・プロセッサ３２は、消費電力を所望の電力設定値と比較し、現在の電力設定値が適正か否か判定を行う。適正である場合、本方法はステップＳ２に戻る。ステップＳ４において、現電力設定値が適正でないと判定した場合、ステップＳ５において、電力プロファイル・プロセッサ３２は利用可能な電力量を判定し、ステップＳ６において、電力プロファイル・プロセッサは、ステップＳ３で決定した所望の電力を供給するために利用可能な十分な電力があるか否か判定を行う。即ち、電力プロファイル・プロセッサ３２は、通信局の電源が、通信局における全てのＴＷＴＡに対して所望の電力設定値の電力を供給する能力を有するか否か判断する。この能力を有する場合、本方法はステップＳ９に進み、電力プロファイル・プロセッサ３２は、それぞれのＴＷＴＡに対する電力設定値を調節し、本方法はステップＳ２に戻る。ステップＳ６において、必要な電力が得られないと判断した場合、ステップＳ７において、電力プロファイル・プロセッサ３２は、数個のＴＷＴＡについて負荷優先度を決定する。出力信号の一部は高い優先度を有する場合があり、一方他の信号の優先度はそれらよりも低い場合もある。このような場合、処理する優先度信号が高いＴＷＴＡ程、高い負荷優先度を得て、電力プロファイル・プロセッサ３２は、これに応じて、当該ＴＷＴＡと対応する可変利得増幅器２６の利得を調節する。同様に、ステップＳ４は、必要とするよりも多い電力が特定のＴＷＴＡに供給されていると判断する場合もあるので、その際ステップＳ７において、対応する可変利得増幅器２６の利得を低減可能であると判断する。
【００１３】
一旦負荷優先度をステップＳ７において決定したなら、当該負荷優先度を各ＴＷＴＡの最小電力要求量に対して設定した場合、これら負荷優先度によって要求される電力を供給するだけの十分な電力があるか否か、ステップＳ８において判定を行う。十分な電力がある場合、本方法はステップＳ９に進み、負荷優先度に応じて電力設定値を調節する。次いで、本方法はステップＳ２に戻る。ステップＳ８において、負荷優先度に応じて供給するだけの十分な電力がないと判断した場合、本方法は電力を調整せずに、ステップＳ２に戻る。
【００１４】
図４は、図３のステップＳ３において所望の電力設定値を決定する方法の一実施形態のフローチャートである。ステップＳ３−１ａにおいて、地上局は、衛星１０内部の通信局が送った信号の電力レベルを示す、送出電力指示を受信する。一例として、通信局は、送出電力を示すレイン・フェード（降雨減衰）ビーコン(rain fade beacon)を送ることができる。ステップＳ３−２ａにおいて、地上局は、受信した信号における電力を判定する。これら２つの値から、地上局は、ステップＳ３−３ａにおいて伝搬損失を決定する。次いで、ステップＳ３−４ａにおいて、地上局は、所望の受信電力を与えるための所望の電力設定値を決定する。
【００１５】
図５は、図３のステップＳ３において所望の電力設定値を決定する方法の第２実施形態のフローチャートである。ステップＳ３−１ｂにおいて、地上局は、送出電力指示を受信する。ステップＳ３−２ｂにおいて、地上局は、受信信号における信号対ノイズ比を判定する。ステップＳ３−３ｂにおいて、地上局は、信号対ノイズ比から伝搬損失を判定する。次いで、ステップＳ３−４ｂにおいて、地上局は、所望の受信電力を与えるための所望の電力設定値を決定する。
【００１６】
ステップＳ３において所望の電力設定値を決定するには、他の技法も利用可能であり、例えば、受信信号において訂正されていないエラーの数、または信号において検出されたエラーの数を利用することもできる。その他にも、システム性能の適切な尺度であればいずれでも利用可能であり、特に、通信局からの送信電力に数学的に関連付けることができるものがよい。同様に、ステップＳ３−２ａまたはＳ３−２ｂにおいて判定する受信信号指示、即ち、信号対ノイズ比の指示を衛星１０にアップリンクし、所望の電力設定値を電力プロファイル・プロセッサ３２内部で決定してもよい。
【００１７】
このように、本発明は、多重送信機通信局の送信機が利用する電力の制御性を向上し、全体的な電力要求量を低減することができる。これまで衛星通信システムを参照しながら本発明について説明してきたが、本発明は、地上に設置した通信システムにも同様に適用可能である。好適な実施形態を参照しながら本発明について説明してきたが、変更、再構成、および代替も可能であり、それらは本発明の範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明にしたがって動作する通信システムの好適な実施形態の概略図である。
【図２】図２は、本発明による通信局の好適な実施形態のブロック図である。
【図３】図３は、本発明による多重送信機通信局において送信機への電力を制御する方法の好適な実施形態のフローチャートである。
【図４】図４は、本発明にしたがってＴＷＴＡに所望の電力設定を決定する方法の一実施形態のフローチャートである。
【図５】図５は、本発明にしたがってＴＷＴＡに所望の電力設定を決定する方法の一実施形態のフローチャートである。
【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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