(57)【要約】【課題】ビーム間接続の簡易化を図ることを目的とする。また、ビーム接続におけるコストの低減、システムの小型化を目的とする。【解決手段】ビーム間における通信信号の接続は、可動ビーム１５と各スポットビームとの間でのみ行う。スポットビーム間の通信信号の接続は行わない。スポットビーム１１の照射領域にある通信端末３１とスポットビーム１４の照射領域にある通信端末３６との間で通信を行いたい場合は、可動ビーム１５をスポットビーム１４の照射領域に移動して照射する。そして、スポットビーム１１と可動ビーム１５とを接続する。これにより異なる２つのスポットビームに存在する通信端末３１と通信端末３６との通信を可能とする。スポットビーム１１にある通信端末３１がスポットビーム１３にある通信端末３４と通信する場合は、可動ビーム１５をスポットビーム１３、あるいはスポットビーム１１に重ねる。【選択図】        図１
2005260628.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信を中継する通信衛星に設置され、前記通信衛星を介した通信を接続する通信接続装置であって、
複数のスポットビームで複数のスポットビームに対応する互いに異なる複数の領域を照射し、照射した複数の領域のそれぞれにある通信端末と前記通信衛星との間の通信を行うマルチビームアンテナと、
複数のスポットビームで照射される複数の領域のうちいずれか２つの領域を選択するべき領域選択指令を受け付け、受け付けた領域選択指令に基づいてマルチビームアンテナの照射する複数の領域からいずれか２つの領域を第１選択領域と第２選択領域として選択する領域選択部と、
前記領域選択部の選択した第１選択領域を重畳領域として前記マルチビームアンテナによるスポットビームの照射に重畳して前記複数のスポットビームとは異なる重畳ビームを照射し、重畳ビームを照射した重畳領域にある通信端末と前記通信衛星との間の通信を行う重畳ビーム照射アンテナと、
前記重畳ビーム照射アンテナにより重畳ビームを照射した前記重畳領域にある通信端末と前記通信衛星との間の通信と、前記マルチビームアンテナによりスポットビームを照射した前記第２選択領域にある通信端末と前記通信衛星との間の通信とを接続する接続部と
を備えたことを特徴とする通信接続装置。
【請求項２】
前記重畳ビーム照射アンテナの照射する重畳ビームは、
前記マルチビームアンテナの複数のスポットビームにより照射される複数の領域に対して照射する領域の移動可能な可動ビームであることを特徴とする請求項１記載の通信接続装置。
【請求項３】
前記領域選択部は、
前記通信衛星を制御する地上局から前記領域選択指令を受け付けることを特徴とする請求項１記載の通信接続装置。
【請求項４】
衛星を介して通信を行う通信端末であって、
地表を照射する領域の移動可能な可動ビームを地表に照射することにより可動ビームの照射領域との間で通信を可能とする通信衛星を制御する地上局に対して、前記通信衛星の可動ビームにより自己の位置を照射させる制御を可動ビーム照射制御として要求することを特徴とする通信端末。
【請求項５】
前記通信端末は、
前記地上局が可動ビーム照射制御を完了した場合に、前記地上局から可動ビーム照射制御の完了を示す制御完了通知を受けることを特徴とする請求項４記載の通信端末。
【請求項６】
地上との通信を中継する通信衛星に設置され、前記通信衛星が受信した信号を入力して入力した信号の出力経路を切り替えて出力するスイッチマトリックスであって、
前記通信衛星の受信した地上から送信されたアップリンク信号を一つの入力部から入力し、出力経路を切り替えることにより入力したアップリンク信号を第１出力部と第２出力部とのいずれかから地上に向けて送信するダウンリンク信号として出力することを特徴とするスイッチマトリックス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチビーム衛星におけるビーム対ビーム接続に関する。例えば、複数のスポットビームと、複数のスポットビームに対して移動することができる可動ビームとの接続に関する。また、マルチビーム衛星において回線接続を行うスイッチマトリックスに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１１は、マルチビーム運用を実施する衛星システムの例として、４ビームに対する従来の通信回線構成を示す。通信衛星８００は４つのスポットビーム１１、１２、１３、１４を地上に照射している。それぞれのスポットビームに存在する移動体（通信端末を備えている）は、ビーム間接続により、他のスポットビームに存在する移動体と通信衛星８００を介した通信が可能である。図に示すように、例えば、スポットビーム１１にいる移動体８０１は、スポットビーム１２にいる移動体８０２と通信が可能である。同様に、ビーム対ビームの接続を切り替えることで、スポットビーム１１にいる移動体は、スポットビーム１２、１３、１４のそれぞれにいる移動体と通信が可能となる。また、スポットビーム１４の場合のように、同じスポットビームにいる移動体どおしも通信を行うことが可能である。このような図１１に示す衛星システムでは、ビーム接続による４つのスポットビーム間での通信を実現するため、４×４のスイッチマトリックスが必要とされる。
【０００３】
以下では、図１２〜図１４を用いて特開平５−３０４４９４で示されているスイッチマトリックスについて説明する。また、図１５により、特開平５−３０４４９４で示されている例とは別の例を示す。
【０００４】
図１２に示すように、地上から衛星への４つのアップリンクスポットビーム１〜４が、衛星の受信アンテナ９と受信回路５によって受信される。そして、４×４スイッチマトリックス６に入力される。スイッチマトリックス６では、各受信スポットビームを制御部７からの制御信号に基づき特定のスイッチマトリックス出力端子へ送り、よって、スイッチマトリックスを介して送信リンクを作る。スイッチマトリックス出力は、次に衛星の送信回線８と送信アンテナ１０に送られ、上記の衛星スイッチマトリックス６の配列に応じて指定された地球局へダウンリンクスポットビームを送る。
【０００５】
この方法では、例えばアップリンクスポットビーム１に含まれた情報は、スイッチマトリックス６の最上段の入力端子と最下段の出力端子間を一時的に結線するようにしてダウンリンクスポットビーム４に伝達する。
【０００６】
効率という観点から、各チャンネル用のアップリンクとダウンリンク間の周波数変換のために全ての通信衛星は割当バンドをさらに狭いバンドのチャンネルか、一般的にトランスポンダーと称するものに細分化する。例として、割当バンドのバンド域として５００ＭＨｚが有効で、このバンドを６つの８０ＭＨｚの（ガードバンドを有した）チャンネルに細分化すれば、各チャンネルに対して一つの４×４のスイッチマトリックス、つまり６つの４×４のスイッチマトリックスが必要となる。
【０００７】
図１３は、４つのスポットビーム間でどのようにチャンネル対チャンネルマトリックススイッチが作られるか示している。図１３では、割り当ての送信バンドをＮチャンネルに分割してある。図１３はあるチャンネルを使用する衛星に送信したあるアップリンクビームの信号を、同じチャンネルを用いた異なった数のダウンリンクビームに交換するために、Ｎマトリックススイッチユニット（６1〜６N）を設定してある事を除けば、図１２に極めて似ている。一般的に、マトリックススイッチ操作は同じ周波数の信号間で行わなければならない。従って、あるバンドをＮチャンネルに分割すれば、いかなるアップリンクビームのチャンネルといかなるダウンリンクビームの同じチャンネル間のスイッチ操作における完全な柔軟性を維持するため、Ｎマトリックススイッチが必要となる。スイッチマトリックスとしては、カプラー型クロスバースイッチマトリックス（ムラタニ等およびプラザー等の文献に記載）や、分配器と２者択一スイッチを用いたスイッチマトリックス（ＣＯＭＤＥＶ等の文献に記載）が知られている。上述の４ビーム運用例に従い、４×４でスイッチマトリックスを構成すると、例えば図１４、図１５のような構成となる。
【０００８】
図１４は、カプラー型クロスバースイッチマトリックスの例である。４つの入力アップリンク信号Ｓ１〜Ｓ４を４つの個別な水平マトリックス入力ライン１〜４に沿ったスイッチマトリックスに入力する。各水平マトリックス入力ラインは、垂直出力ラインＤに沿って垂直に並んで閉じたスイッチ接合点（黒点で示す）に入る。そして４つの入力信号Ｓ１〜Ｓ４によって作られた結合信号がマトリックス出力ラインＤに沿って出力する（以上、特開平５−３０４４９４号公報による）。
【０００９】
図１５は、分配器と２者択一スイッチを用いたスイッチマトリックスの例である。４つの入力アップリンク信号Ｓ１〜Ｓ４は電力分配器により、それぞれ４分配され１６の出力となる。これら１６の出力は、４つの四者択一ブロックに接続する。一つの四者択一ブロックは、２段の二者択一スイッチで構成する。二者択一スイッチの状態を選択し、入力信号Ｓ１をマトリックス出力ラインＡ、入力信号Ｓ２をＣ、Ｓ３をマトリックス出力ラインＢ、入力信号Ｓ４をマトリックス出力ラインＤに沿って出力する。
【００１０】
上記に説明したビーム間接続では、スイッチマトリックスの構成およびスイッチの制御は、ビーム数およびチャンネル数が増えてくると複雑化する。通常、同一ビーム内での通信しか行わず、ビーム間での接続がまれにしか要求されない通信システムにおいて、ビーム間の通信に対応することは、稀にしか行われないビーム間接続のためにコストを投入し、システムを構築することとなる。そのため過剰な高コスト化、システムの大型化を招く原因となるという問題があった。
【特許文献１】特開平５−３０４４９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、ビーム間接続の簡易化を図ることを目的とする。また、スイッチマトリックスの構成の簡略化を図ることを目的とする。さらにビーム接続におけるコストの低減、システムの小型化を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の通信接続装置は、
通信を中継する通信衛星に設置され、前記通信衛星を介した通信を接続する通信接続装置であって、
複数のスポットビームで複数のスポットビームに対応する互いに異なる複数の領域を照射し、照射した複数の領域のそれぞれにある通信端末と前記通信衛星との間の通信を行うマルチビームアンテナと、
複数のスポットビームで照射される複数の領域のうちいずれか２つの領域を選択するべき領域選択指令を受け付け、受け付けた領域選択指令に基づいてマルチビームアンテナの照射する複数の領域からいずれか２つの領域を第１選択領域と第２選択領域として選択する領域選択部と、
前記領域選択部の選択した第１選択領域を重畳領域として前記マルチビームアンテナによるスポットビームの照射に重畳して前記複数のスポットビームとは異なる重畳ビームを照射し、重畳ビームを照射した重畳領域にある通信端末と前記通信衛星との間の通信を行う重畳ビーム照射アンテナと、
前記重畳ビーム照射アンテナにより重畳ビームを照射した前記重畳領域にある通信端末と前記通信衛星との間の通信と、前記マルチビームアンテナによりスポットビームを照射した前記第２選択領域にある通信端末と前記通信衛星との間の通信とを接続する接続部と
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によりビーム間接続の簡易化を図ることができる。また、スイッチマトリックスの構成の簡略化を図ることができる。さらに、ビーム接続におけるコストの低減、システムの小型化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
実施の形態１．
以下、図１〜図４を参照して本発明の実施の形態１について説明する。図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付してその説明を簡略し、ないし、省略する。なお、本発明は、下記実施の形態１〜実施の形態３に制限されるものではない。
【００１５】
実施の形態１は、１つの可動ビームと、マルチビームとして４つのスポットビームを照射する通信衛星による通信システムを説明する。ここで「可動ビーム」とは、通信衛星が地上を照射するビームであり、地上を照射する領域の移動可能なビームをいう。言い替えれば、通信衛星からの照射方向を変えることができるビームである。
【００１６】
ここで、通信衛星とは、特に限定するものではないが、通信衛星の一例として、「準天頂衛星」を用いることができる。「準天頂衛星」とは、通常の衛星に比べて高い仰角の衛星をいい、例えば仰角は、後述のように７０度以上を確保することができる。この準天頂衛星は、後述のように３機が打ち上げられ、３機のうち１機は必ず日本上空に位置する。
準天頂衛星は、赤道面から約４５度の傾斜角になるように地球の自転に合わせて１日に１周回する。なお、赤道面からの傾斜角は、設計により任意に設定してよい。また、一例として昇交点赤経（赤道面との交点）において１２０度ずつ離れるように３機が配置される。地表面上に投影される準天頂衛星軌道の軌跡は、地上を固定して考えた場合に、準天頂衛星は赤道上を交点とする「８の字」または「涙的型」を描くように周回する。３機の準天頂衛星は、軌道面を異にするが８時間ごとに交代（会合）することにより、切れ目なく日本上空に位置する。また、地域を日本で考えた場合、仰角が７０度以上の準天頂衛星が常に存在することになる。切れ目なく日本上空に位置しているため、仰角が７０度以上の準天頂衛星が常に存在し、受信者が地上で準天頂衛星から電波を受ける際、ビルの谷間でも電波を遮られることが少ない。
各衛星の軌道要素は例えば次のように表わされる。軌道長半径は３軌道とも約４２１６４ｋｍ即ち約２３時間５６分の周期、離心率は３軌道とも約０．０９９２３、軌道傾斜角は３軌道とも４５度、昇交点赤経は１２０度間隔に設定され、近地点引数は３軌道とも２７０度、真近点離角は各々１２９．２３度、０．３６度、２３０．４１度である。衛星の会合点（軌道交点）は、それぞれの軌道の軌跡が物理的に交わるとともに、ある時刻にその点で２つの衛星が物理的に同じ位置を占めるという特徴をもつ。この特徴を持たせるのは離心率の設定による。離心率を上記０．０９９２３から異なる値に設定すると、それぞれの軌道の軌跡が物理的には交わるが各会合点で必ず所定の２つの衛星が物理的に同じ位置を占めるということは起きない。上記離心率０．０９９２３は他の定められた軌道要素から数学的に求められる。
【００１７】
図１は、実施の形態１に係る通信システムを示す図である。通信衛星１００は、一つの可動ビーム１５（図中の破線）、及び４つのスポットビーム１１、１２、１３、１４（マルチビーム）を地上に照射する。また、図では可動ビーム１５がスポットビーム１４の照射領域を重ねて照射している様子を示している。
【００１８】
スポットビーム１１には、移動体２１がいる。この移動体２１は、通信衛星１００を介して衛星通信を行う通信端末３１を備えている。図に示す他の移動体についても同様である。すなわち、スポットビーム１２には移動体２２、２３が存在し、それぞれ通信端末３２、３３を備えている。スポットビーム１３には、移動体２４、２５が存在し、それぞれ通信端末３４、３５を備えている。スポットビーム１４には、移動体２６、２７、２８が存在し、それぞれ通信端末３６、３７、３８を備えている。なお、移動体同士の通信と記する場合は実際は移動体に備えられた通信端末同士の通信であるので、以下、移動体（通信端末）と記し、通信端末同士の通信であることを示す。
【００１９】
図２は、実施の形態１に係る通信システムのビーム間接続を示す図である。実施の形態１に係る通信システムでは、図２に示すように、ビーム間における通信信号の接続は、可動ビーム１５とそれぞれのスポットビームとの間でのみ可能とする。すなわち、図２において可動ビーム１５にある移動体２６（通信端末３６）は、それぞれのスポットビーム１１、１２、１３、１４にある移動体２１（通信端末３１）、移動体２２（通信端末３２）、移動体２４（通信端末３４）、移動体２７（通信端末３７）と通信を行う。そして、スポットビーム間での通信信号接続は実施しない。スポットビーム間の通信を行いたい場合は、可動ビーム１５をそれぞれのスポットビーム照射領域に移動し、各スポットビーム１１、１２、１３、１４のいずれかと可動ビーム１５との間で通信信号を接続することにより、異なる２つのスポットビーム照射領域間にある移動体（通信端末）同士の通信を可能とすることを特徴とする。
【００２０】
図１により具体的に説明する。例えば、スポットビーム１１とスポットビーム１４との間のビーム間接続を希望する場合、本実施の形態１ではスポットビーム間接続は実施しないので、スポットビーム１１とスポットビーム１４とを直接に接続することはできない。そこで、可動ビーム１５をスポットビーム１１あるいはスポットビーム１４のいずれかの照射領域に重ねて照射する。例えば、可動ビーム１５をスポットビーム１４の照射領域に重ねて照射し、可動ビーム１５とスポットビーム１１とを接続すれば、結果としてスポットビーム１１とスポットビーム１４とを接続したのと同様になる。本実施の形態１の通信システムは、このように複数のスポットビームのうち、任意のスポットビームへ可動ビーム１５を動かすことで、マルチビーム間の回線接続を、可動ビーム１５と１つのスポットビームに置き換えて実施することが特徴である。
【００２１】
図１の通信の形態は次のようになる。
（１）ビーム間接続による通信
図１に示すように、スポットビーム１１と、スポットビーム１４に重畳して照射された可動ビーム１５との間が接続される。これにより、例えば、スポットビーム１１の照射領域にある移動体２１（通信端末３１）と可動ビーム１５の照射領域にある移動体２６（通信端末３６）とが通信信号４１により可能となる。
（２）同一のビーム内における通信
図１では同一のビーム内での通信が可能である。すなわち、スポットビーム１２の照射領域において、移動体２２（通信端末３２）と移動体２３（通信端末３３）とが通信信号４２により通信可能となる。また、スポットビーム１３の照射領域において、移動体２４（通信端末３４）と移動体２５（通信端末３５）とが通信信号４３により通信可能となる。さらに、スポットビーム１４の照射領域において、移動体２７（通信端末３７）と移動体２８（通信端末３８）とが通信信号４４により通信可能となる。
【００２２】
なお、図１ではスポットビームの数は４つとしているが、これは一例であり４つに限定するものではなく、スポットビームの数は問わない。また、可動ビーム１５の照射領域は、４つのスポットビームの照射領域以外も照射可能である。また、可動ビーム１５については、可動ビーム１５の照射領域内で独立の通信を実施しても良い。すなわち、可動ビーム１５の照射領域に存在する通信端末同士の通信を実施しても構わない。
【００２３】
次に図３を用いて実施の形態１に係る通信接続装置１１０を説明する。図３は、実施の形態１に係る通信接続装置１１０の構成を示す図である。通信衛星１００は、スポットビームと可動ビーム１５とを接続する通信接続装置１１０、地上局２００からの信号を受信する地上局信号受信アンテナ１１３、地上局信号受信アンテナ１１３からの地上局信号を通信接続装置１１０に通知する受信部１１４を備えている。
【００２４】
通信接続装置１１０は、マルチビームアンテナ１１１、領域選択部１１５、可動ビームアンテナ１１２（重畳ビーム照射アンテナの一例）、及び接続部１１６とを備えている。
【００２５】
マルチビームアンテナ１１１は、スポットビーム１１、１２、１３、１４を照射する。領域選択部１１５は、スポットビーム１１、１２、１３、１４で照射される４つの領域のうち、２つの領域を選択する。可動ビームアンテナ１１２は、可動ビーム１５を照射する。接続部１１６は、可動ビームアンテナ１１２の照射領域にある通信端末と通信衛星１００との間の通信と、マルチビームアンテナ１１１によりスポットビームを照射した領域にある通信端末と通信衛星１００との間の通信とを接続する。
【００２６】
地上局２００は、通信衛星１００に対して、制御信号を送信して可動ビーム１５による照射領域を制御する。
【００２７】
次に図４を参照して動作を説明する。図４は、可動ビームとスポットビームとの間をビーム間接続する過程を示すフローチャートである。
【００２８】
Ｓ１０において、通信接続装置１１０のマルチビームアンテナ１１１は、複数のスポットビーム１１、１２、１３、１４により互いに異なる地上の領域を照射する。これにより図３においてスポットビーム１１にある移動体２１（通信端末３１）は、通信衛星１００との通信が可能となり、また、スポットビーム１４にある移動体２６（通信端末３６）は、通信衛星１００との通信が可能となる。
【００２９】
Ｓ１１において、領域選択部１１５は、４つのスポットビームで照射される領域のうちいずれか２つの領域を選択するべき「領域選択指令」を地上局２００から受け付け、受け付けた「領域選択指令」に基づいてマルチビームアンテナ１１１の照射する４つの領域からいずれか２つの領域を「第１選択領域」と「第２選択領域」として選択する。すなわち、地上局２００は、４つのスポットビームで照射される領域のうちいずれか２つの領域を選択するべき「領域選択指令」を含む制御信号２０１を通信衛星１００に向けて送信する。図３の場合は、地上局２００は、「第１選択領域」としてスポットビーム１４の照射領域、「第２選択領域」としてスポットビーム１１の照射領域を選択するべき「領域選択指令」を通信衛星１００に送信している。通信衛星１００の地上局信号受信アンテナ１１３は、地上局２００から「領域選択指令」を含む制御信号２０１を受信する。「領域選択指令」は、地上局信号受信アンテナ１１３から受信部１１４を介して領域選択部１１５に送られる。領域選択部１１５は、「領域選択指令」に従って、スポットビーム１１の照射領域を「第２選択領域」として、スポットビーム１４の照射領域を「第１選択領域」として選択する。
【００３０】
Ｓ１２において、可動ビームアンテナ１１２は、領域選択部１１５の選択した「第１選択領域」（スポットビーム１４の照射領域）を重畳領域として可動ビーム１５で重ねて照射する。これにより、可動ビーム１５の照射領域にある移動体２６（通信端末３６）と通信衛星１００との通信が可能となる。
【００３１】
Ｓ１３において、接続部１１６は、可動ビーム１５の照射された重畳領域（第１選択領域）にある移動体２６（通信端末３６）と通信衛星１００との間の通信と、スポットビーム１１の照射領域（第２選択領域）にある移動体２１（通信端末３１）と通信衛星１００の間の通信とを接続する。これにより、スポットビーム１１の照射領域にある通信端末３１と、可動ビーム１５の照射領域にある通信端末３６との通信が可能となる。結果として、スポットビーム１１とスポットビーム１４とが接続されたことと同様の効果を得ることができる。
【００３２】
実施の形態１に係る通信接続装置によれば、通常、同一のスポットビーム内での通信しか行わず、スポットビーム間での接続が稀にしか要求されない通信システムであっても、可動ビームを用いることによりスポットビーム間接続を代替することができる。また、スポットビームとスポットビームとを接続する場合に比べて、投入コストを低減することができる。さらに、システムの小型化を図ることができる。
【００３３】
実施の形態２．
次に、図５、図６を用いて実施の形態２について説明する。実施の形態２は、通信端末３１が、自分の位置する場所に可動ビーム１５を照射するよう要求を行う実施形態を示す。通信端末３１は、可動ビーム１５に照射されることにより、可動ビーム１５を使用した大容量、高利得の通信が可能となる。また、通信衛星１００が回線接続を行うことで他のスポットビームの照射領域にある通信端末と通信を行うことができる。
【００３４】
図５では、通信衛星１００が、可動ビーム１５およびスポットビーム１１，１２，１３，１４を照射するとともに、これら可動ビーム１５およびスポットビーム１１等の照射エリアをすべてカバーする統合ビーム１６を照射する。統合ビーム１６の照射エリアにある通信端末、あるいは地上局２００は、統合ビーム１６を使用して通信衛星１００を介した衛星通信を行うことができる。ただし、統合ビーム１６による衛星通信は通信容量が限られ、また、利得も良くない。一方、地上局２００は通信衛星１００の制御を行う。制御の一つとして、地上局２００は通信衛星１００の可動ビーム１５の照射領域を制御することができる。すなわち、地上局２００は地上に対して可動ビーム１５を動かす制御を行うことができる。移動体２１に搭載された通信端末３１は、通信衛星１００の可動ビーム１５により自己（通信端末３１）の位置を照射させる制御を地上局２００に対し、統合ビーム１６を使用して要求する。通信端末３１は、可動ビーム１５を使用することにより大容量、高利得の通信を行うことが可能となる。
（１）図５において、通信端末３１は、統合ビーム１６の照射を受けている。また通信端末３１はスポットビーム１１の照射も受けている。通信端末３１は、統合ビーム１６を使用して、通信衛星１００を制御する地上局２００に対して可動ビーム１５の照射制御を要求する信号である回線接続要求信号５０を送信する。通信端末３１は、この回線接続要求信号５０により、地上局２００に対して通信衛星１００の可動ビーム１５で自己の位置を照射させる制御を要求する。回線接続要求信号５０には、通信端末３１の位置情報を含む。なお、通信端末３１から地上局２００への要求方法としては、その他、衛星通信に限らず、地上回線で要求しても構わない。また、事前に予約しても構わない。
（２）地上局２００は、通信端末３１からの回線接続要求信号５０に応答して、通信衛星１００に対して通信端末３１の位置を可動ビーム１５で照射させる制御信号であるビーム接続制御信号２０２を送る。ビーム接続制御信号２０２には、通信端末３１の位置情報を含む。
（３）通信衛星１００は、地上局２００からビーム接続制御信号２０２を受信すると、地上局２００の存在する位置を可動ビーム１５により照射する。通信端末３１の送信する回線接続要求信号５０には、可動ビーム１５と接続を希望するスポットビーム１１，１２等を指定することができる。地上局２００はこの指定がある場合には、ビーム接続制御信号２０２に可動ビーム１５と所定のスポットビームとの接続指令を含めて通信衛星１００に回線の接続をさせる。図５では通信端末３１は、可動ビーム１５とスポットビーム１３との接続を要求した場合を示している。通信端末３１はスポットビーム１１からも照射されているため、この場合は、結果としてスポットビーム１１とスポットビーム１３とが接続されたことと同様の結果となる。
（４）地上局２００は、通信衛星１００にビーム接続制御信号２０２を送信した後には、通信衛星１００を介して、統合ビーム１６により制御完了通知２０３を通信端末３１に送信する。通信端末３１は地上局２００からこの制御完了通知２０３を受信し、可動ビーム１５の制御が完了したことを知る。
（５）図６は、統合ビーム１６にのみ照射されていた通信端末３１が、可動ビーム１５の指向制御を地上局２００に要求し、可動ビーム１５に照射された状態を示している。図６のように、通信端末３１は統合ビーム１６に照射されていれば、スポットビームに照射されていなくとも構わない。可動ビーム１５の照射を受けることで可動ビーム１５の照射領域に存在する他の通信端末との通信が可能となる。また、いずれかのスポットビームとの接続要求を含めることで可動ビーム１５とスポットビーム間の通信を行うことができる。
【００３５】
通信端末３１は、地上局２００に対して通信衛星への可動ビーム照射制御を要求するので、統合ビーム１６による通信から可動ビーム１５による通信に乗り換えることができる。このため、利得のよりよい通信を行うことができる。また、統合ビーム１６に比較して大容量の通信が可能となる。
【００３６】
通信端末３１は、地上局２００から制御完了通知を受けるので、可動ビーム１５を使用した通信の制御の準備を行うことができる。
【００３７】
実施の形態３．
図７〜図１０を用いて実施の形態３を説明する。実施の形態３は、実施の形態１における通信システムに使用されるスイッチマトリックスの実施例を示す。実施の形態１は、１つの可動ビームと、４つのスポットビームからなるマルチビームで構成される通信システムを示した。実施の形態１の通信システムではビーム間における通信信号の接続は、可動ビームとそれぞれのスポットビームであり、スポットビーム間での通信は実施しないシステムである。可動ビーム１５をそれぞれのスポットビームの照射領域に移動し、各スポットビームと可動ビーム１５との間で通信信号を接続することにより、異なる２つのスポットビーム照射領域の間の通信を可能とするシステムであった。このようなシステムの場合は、図７に示すような構成が必要となる。図７はスイッチマトリックス４００の構成の概要を示す図である。図７は、従来技術として示した図１２に対応する。
【００３８】
図７に示すように、地上から衛星への４つのアップリンクスポットビーム１〜４、およびアップリンク可動ビーム４０５が衛星の受信アンテナ９と受信回路５によって受信され、スイッチマトリックス４００に入力される。スイッチマトリックス４００では、各受信スポットビーム１〜４を、制御部４０４からの制御信号に基づき受信と同一のスポットビームまたは可動ビームに接続されたスイッチマトリックス出力端子へ送る。例えば、アップリンクスポットビーム１に着目すると、スイッチマトリックス４００は、アップリンクスポットビーム１を一つの入力部４０３（入力端子）から入力し、出力経路を切り替えることにより入力したアップリンクスポットビーム１を受信と同一のスポットビームに接続されたスイッチマトリックス出力端子である第１出力部４０１と、可動ビームに接続されたスイッチマトリックス出力端子である第２出力部４０２とのいずれかから地上に向けて送信するダウンリンク信号として出力する。図７の場合は、可動ビームに接続されたスイッチマトリックス出力端子である第２出力部４０２から出力されている場合を示している。アップリンクスポットビーム２，３，４もアップリンクスポットビーム１と同様である。
【００３９】
また受信可動ビームは、制御部４０４からの制御信号に基づき特定のスイッチマトリックス出力端子へ送られ、よってスイッチマトリックス４００を介して送信リンクを作る。
【００４０】
スイッチマトリックス出力は、次に衛星の送信回線８と送信アンテナ１０に送られ、上記の衛星スイッチマトリックス４００の配列に応じて指定された地球局へダウンリンクスポットビームを送る。この方法では、例えばアップリンクスポットビーム１に含まれた情報は、スイッチマトリックス４００の最上段の入力端子（入力部４０３）と最下段の出力端子（第２出力部４０２）間を一時的に結線するようにしてダウンリンク可動ビーム４０５に伝達する。この場合、スイッチマトリックス４００は、（１）「各受信スポットビームを受信と同一のスポットビームあるいは可動ビームに接続」、（２）「受信可動ビームを可動ビームあるいは各スポットビームに接続」する組み合わせであるため、１３通りの結線となる。一方、図１２の場合のように可動ビームを使用しないシステムで、４つのスポットビーム間の接続を実施すると、４×４のスイッチマトリックスが必要となり、この場合は１６通りの結線となる。従って、本実施の形態の構成により、スイッチマトリックス４００の簡易化を可能としている。
【００４１】
本実施の形態３の構成（上述の可動ビームとそれぞれのスポットビームを接続する構成）に対するスイッチマトリックスを具体的に構成すると、例えば、図８、図９のような構成となる。
【００４２】
図８は、カプラー型クロスバーによるスイッチマトリックス５００の例である。
従来例として示した図１４に対応する。
【００４３】
４つのスポットビームによる入力アップリンク信号Ｓ１〜Ｓ４と可動ビームからの入力アップリンク信号Ｓ１００を、５つの個別な水平マトリックス入力ライン１〜５に沿ったスイッチマトリックス５００に入力する。各水平マトリックス入力ライン１〜５は、垂直出力ラインＥに沿って垂直に並んで閉じたスイッチ接合点（黒点で示す）に入る。そして５つの入力信号Ｓ１〜Ｓ４、Ｓ１００によって作られた結合信号がマトリックス出力ラインＥに沿って出力する。図１４の構成と比較すると、スイッチ接合点が１６から１３へ減少しており、簡易化を実現している。
【００４４】
スイッチマトリックス５００について入力アップリンク信号１（Ｓ１）に着目する。スイッチマトリックス５００は、入力アップリンク信号１を一つの入力部５０３（入力端子）から入力し、出力経路を切り替えることにより入力した入力アップリンク信号１を受信と同一のスポットビームに接続されたスイッチマトリックス出力端子である第１出力部５０１（出力端子Ａ）と、可動ビームに接続されたスイッチマトリックス出力端子である第２出力部５０２（出力端子Ｅ）とのいずれかから地上に向けて送信するダウンリンク信号として出力する。スイッチマトリックス５００は、接点５０４を閉じることで入力アップリンク信号１を第１出力部５０１（出力端子Ａ）に出力する。また、接点５０５を閉じることで入力アップリンク信号１を第２出力部５０２（出力端子Ｅ）に出力する。入力アップリンク信号２，３，４も入力アップリンク信号１と同様である。
【００４５】
図９は、電力分配器６０６と二者択一スイッチ６０４を用いたスイッチマトリックス６００の例である。スイッチマトリックス６００は従来技術の図１５に相当する。
【００４６】
４つの入力アップリンク信号Ｓ１〜Ｓ４は、電力分配器６０６により、それぞれ２分配され、分配された一方は、それぞれ異なった二者択一スイッチに接続し、もう一方は四者択一ブロック６０５に接続する。
【００４７】
可動ビームからのアップリンク信号Ｓ１００は、二者択一スイッチ６０４を通った後、電力分配器６０６により４分配され、それぞれ二者択一スイッチに接続される。
【００４８】
四者択一ブロック６０５は、２段の二者択一スイッチ６０４で構成する。二者択一スイッチ６０４の状態を選択し、入力信号Ｓ１をマトリックス出力ラインＡ、入力信号Ｓ２をＢ、Ｓ３をマトリックス出力ラインＥ、入力信号Ｓ４をマトリックス出力ラインＤに、Ｓ１００をマトリックス出力ラインＣに沿って出力する。
【００４９】
この構成では入力アップリンク信号１（Ｓ１）に着目すると、スイッチマトリックス６００は、入力アップリンク信号１を一つの入力部６０３（入力端子）から入力し、出力経路を切り替えることにより入力した入力アップリンク信号１を受信と同一のスポットビームに接続されたスイッチマトリックス出力端子である第１出力部６０１（出力端子Ａ）と、可動ビームに接続されたスイッチマトリックス出力端子である第２出力部６０２（出力端子Ｅ）とのいずれかから地上に向けて送信するダウンリンク信号として出力する。
【００５０】
図１５の構成と比較すると、二者択一スイッチが１２から９へ、電力分配器が１２から７に減少しており、簡易化を実現している。
【００５１】
割り当ての送信バンドをＮチャンネルに分割した場合は、図１０に示すスイッチマトリックス７００の構成となる。図１０のスイッチマトリックス７００は、従来の技術の図１３に相当する。このスイッチマトリックス７００についても図１３の従来のスイッチマトリックスに比べ構成を簡易化することができる。
【００５２】
アップリンクスポットビーム１に着目すると、スイッチマトリックス７００は、アップリンクスポットビーム１を一つの入力部７０３（入力端子）から入力し、出力経路を切り替えることにより入力したアップリンクスポットビーム１を受信と同一のスポットビームに接続されたスイッチマトリックス出力端子である第１出力部７０１と、可動ビームに接続されたスイッチマトリックス出力端子である第２出力部７０２とのいずれかから地上に向けて送信するダウンリンク信号として出力する。アップリンクスポットビーム２，３，４もアップリンクスポットビーム１と同様である。
【００５３】
実施の形態３に係るスイッチマトリックスにより、ビーム間の回線接続を実施するスイッチマトリックスにおけるそれぞれのスポットビーム間を接続する構成から、可動ビームとそれぞれのスポットビーム間のみ接続する構成へと、構成を単純化することができる。
【００５４】
実施の形態３に係るスイッチマトリックスは、アップリンク信号を一つの入力部から入力し、出力経路を切り替えることにより入力したアップリンク信号を第１出力部と第２出力部とのいずれかから地上に向けて送信するダウンリンク信号として出力するので、簡易な構成で通信を接続することができる。そのためコスト低減、装置の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】実施の形態１に係る通信システムを示す図である。
【図２】実施の形態１に係る通信システムのビーム間接続を示す図である。
【図３】実施の形態１に係る通信接続装置１１０を示す図である。
【図４】実施の形態１における可動ビームとスポットビームとの間のビーム間接続をするフローチャートである。
【図５】実施の形態２に係る通信システムを示す図である。
【図６】実施の形態２に係る通信システムを示す図である。
【図７】実施の形態３に係るスイッチマトリックス４００の概要を示す図である。
【図８】実施の形態３に係るスイッチマトリックス５００の構成を示す図である。
【図９】実施の形態３に係るスイッチマトリックス６００の構成を示す図である。
【図１０】実施の形態３に係るスイッチマトリックス７００の構成を示す図である。
【図１１】従来の４ビームに対する通信回線構成を示す図である。
【図１２】従来のスイッチマトリックスの概要を示す図である。
【図１３】従来のＮチャンネル分割型のスイッチマトリックスの構成を示す図である。
【図１４】従来のカプラークロスバー型のスイッチマトリックスの構成を示す図である。
【図１５】従来の二者択一スイッチを用いたスイッチマトリックスの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１１，１２，１３，１４  スポットビーム、１５  可動ビーム、１６  統合ビーム、２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８  移動体、３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８  通信端末、４１，４２，４３，４４  通信信号、５０  回線接続要求信号、１００  通信衛星、１１０  通信接続装置、１１１  マルチビームアンテナ、１１２  可動ビームアンテナ、１１３  地上局信号受信アンテナ、１１４  受信部、１１５  領域選択部、１１６  接続部、２００  地上局、２０１  制御信号、２０２  ビーム接続制御信号、２０３  制御完了通知、４００  スイッチマトリックス、４０１  第１出力部、４０２  第２出力部、４０３  入力部、４０４  制御部、５００  スイッチマトリックス、５０１  第１出力部、５０２  第２出力部、５０３  入力部、５０４，５０５  接点、６００  スイッチマトリックス、６０１  第１出力部、６０２  第２出力部、６０３  入力部、６０４  二者択一スイッチ、６０５  四者択一ブロック、６０６  電力分配器、７００  スイッチマトリックス、７０１  第１出力部、７０２  第２出力部、７０３  入力部、７０４  制御ユニット、８００  通信衛星、８０１，８０２，８０３，８０４  移動体。
【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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