(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
衛星の遠隔制御リンクでの高ビットレート伝送のための、搬送波の少なくとも一つの直接変調段階と、
衛星の遠隔制御リンクでの低ビットレート伝送のための、搬送波の副搬送波を用いた少なくとも一つの変調段階とを含む、衛星の遠隔制御リンクでの伝送方法。
【請求項２】
直接変調段階は、衛星を定位置に維持する場合のような、衛星が地球に照準を向ける段階の間に実施されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
副搬送波を用いた変調段階は、衛星が地球に照準を向けない段階の間に実施されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
副搬送波を用いた変調段階は、衛星を定位置に置く時に実施されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
副搬送波を用いた変調段階は、衛星の待機時に実施されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項６】
搬送波復調器（２）と、
搬送波復調器（２）から供給される信号を受信する副搬送波復調器（４）と、
搬送波復調器（２）から供給される信号を受信するビット同期および検出手段（６）とを含む、衛星の遠隔制御リンクのための受信機。
【請求項７】
副搬送波復調器（４）と、ビット同期および検出手段（６）とから供給される信号を入力で受信するスイッチを含むことを特徴とする請求項６に記載の受信機。
【請求項８】
スイッチが、搬送波復調器から供給される信号に副搬送波があるかどうかに応じて制御されることを特徴とする請求項７に記載の受信機。
【請求項９】
請求項６、７または８に記載の受信機を備えた衛星。
【請求項１０】
信号生成器（１４）と、
信号生成器から供給される信号を受信するスイッチと、
スイッチの一方の出力の信号を受信する副搬送波変調器（１１）と、
スイッチの他方の出力（１３）または副搬送波変調器（１１）の信号を受信する搬送波変調器とを含む、衛星の遠隔制御リンクのための送信機。
【請求項１１】
スイッチは、信号生成器から供給される信号のビットレートに応じて制御されることを特徴とする請求項１０に記載の送信機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、衛星の領域に関し、特に、地上の基地と衛星との間の遠隔測定、遠隔制御および距離測定リンクによる、衛星への制御／遠隔測定信号の送信／受信に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このリンクは、一般に、ＴＴＣ（Ｔｅｌｅｍｅｔｒｙ、Ｔｒａｃｋｉｎｇ、Ｃｏｍｍａｎｄ、遠隔測定、追跡および遠隔制御）リンク、またはＴＣＲ（Ｔｅｌｅｍｅｔｒｙ、Ｃｏｍｍａｎｄ、Ｒａｎｇｉｎｇ、遠隔測定、遠隔制御、距離測定）リンクと呼ばれている。このようなリンクは、衛星の寿命の全段階の間、高い信頼性を持つように設定しなければならない。全体として、段階は、
−  打ち上げロケットによる噴射から、衛星の最終位置への到達までの期間に対応する、定位置に置く段階、
−  衛星の名目上の操作段階に対応する、定位置に維持する段階、
−  万一の場合である故障時に対応し、衛星の高度を変更可能な待機の段階、
−  いわゆる廃棄軌道に衛星を送ったり、あるいは大気圏に戻るときの、非作動もしくは軌道から逸れる段階の、４つの段階に区別することができる。
【０００３】
こうした全ての段階の間、ＴＴＣリンクが保持され、衛星は、このためにアンテナを備える。第一組の無指向性アンテナは、衛星のペイロードが作動されない、定位置に置く段階および待機の段階の間に使用される。これらの段階の間、衛星の高度は変動可能である。
【０００４】
定位置に維持する段階の間、衛星のペイロードは作動され、衛星は、公称位置を保つ。このため、指向性のアンテナを使用することができる。
【０００５】
二つのアンテナは、一般に、冗長な遠隔制御受信機に接続され、この受信機は、受信信号を復調して、通常、約１ｋｂ／秒という低いビットレートを処理する。知られている衛星に対しては、副搬送波による復調が使用され、たとえばＡＲＡＢＳＡＴ、ＡＳＴＲＡ、ＳＴＥＮＴＯＲ、ＮＩＬＥＳＡＴの場合、ＮＲＺ／ＢＰＳＫ／ＦＭ復調を用いる。かくして、こうした変調は、ＮＲＺ（ゼロ帰還のない）波形を用い、副搬送波をＢＰＳＫ（二状態位相の偏移による変調）に変調する。たとえば周波数が約８ｋＨｚの副搬送波は、搬送波の周波数変調に用いられ、たとえばＣバンドで動作するシステムでは、約５８００−６７００ＭＨｚ、Ｋｕバンドで動作するシステムでは、約１２７００−１４８００ＭＨｚであり、周波数偏移は約４００ｋＨｚである。
【０００６】
米国特許第４６９１２３６号は、衛星における遠隔通信システムのための受信機を記載している。悪天候の影響を解消するために、二つのモードに従って衛星に信号を伝送することが提案されている。晴天における第一の伝送モードでは、画像信号、ならびに音響およびデータ信号が、周波数変調により衛星に伝送される。画像信号の変調周波数は、４．５ＭＨｚにまで達し、一方、音響およびデータ信号は、四状態ＰＳＫ変調により５．７２７ＭＨｚの副搬送波に変調される。
第二の待機伝送モードでは、搬送波の直接周波数変調により、音響およびデータ信号だけが伝送される。かくして、晴天では、利用可能なバンド全体を使用し、待機モードでは、利用可能なバンドに音響およびデータ信号を伝送することができる。前記特許は、受信時に、搬送波を復調した後で、ベースバンドにおける同期信号の存在を検出することにより、伝送モードを決定することを示唆している。事実、ビデオ信号が存在するのは晴天伝送モードだけである。だが、衛星の制御という問題については言及していない。しかも、副搬送波の変調は、この特許では、音響およびデータ信号の周波数を偏移して、画像信号による周波数分割多重化を可能にするために使用されているだけである。
【０００７】
ＷＯ−Ａ−９９２１２８７は、衛星とのリンクなど、ＲＦリンクの品質変動を補償する方法を記載している。この特許は、リンクの品質が劣化した場合、ＱＰＳＫ変調をＢＰＳＫ変調に移行することを提案しており、これにより３ｄＢの利得が得られる。同じ符号の周波数の場合、ビットレートは１／２になる。
【０００８】
今日、提起される問題は、特に、ペイロードが複雑化し、制御可能性の需要が増大していることにより、衛星の遠隔制御に必要なビットレートが変化することにある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、この問題を解決することを目的とする。本発明は、既存の受信機をわずかに変更することにより、衛星の寿命の様々な段階に応じて、衛星の遠隔制御リンクで様々なビットレートを可能にすることができる。本発明は、受信機を増やさず、衛星を定位置に置く段階と待機の段階とに対して低ビットレートを維持することができる。かくして、これらの段階の間は、カバー範囲が広く利得の小さいアンテナを使用しても、リンクの収支バランス（仏語で、ｂｉｌａｎ）が確保される。本発明はまた、一定のビットレートから他のビットレートに、自動的に移行することができる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
より詳しくは、本発明は、衛星の遠隔制御リンクにおける伝送方法を提案し、
遠隔制御リンクでの高ビットレート伝送のための、搬送波の少なくとも一つの直接変調段階と、
遠隔制御リンクでの低ビットレート伝送のための、搬送波の副搬送波を用いた少なくとも一つの変調段階とを含む。
【００１１】
実施形態では、直接変調段階は、衛星を定位置に維持する場合のような、衛星が地球に照準を向ける段階の間に実施される。
【００１２】
別の実施形態では、副搬送波を用いた変調段階は、衛星が地球に照準を向けない段階の間、たとえば衛星を定位置に置く場合または衛星の待機時に実施される。
【００１３】
本発明はまた、
搬送波復調器と、
搬送波復調器から供給される信号を受信する副搬送波復調器と、
搬送波復調器から供給される信号を受信するビット同期および検出手段とを含む、衛星の遠隔制御リンクのための受信機を提案する。
【００１４】
好適には、受信機はまた、副搬送波復調器と、ビット同期および検出手段とから供給される信号を入力で受信するスイッチを含む。スイッチは、搬送波復調器から供給される信号に副搬送波があるかどうかに応じて制御可能である。
【００１５】
本発明はさらに、このような受信機を備えた衛星を提案する。
【００１６】
本発明はまた、
信号生成器と、
信号生成器から供給される信号を受信するスイッチと、
スイッチの一方の出力の信号を受信する副搬送波変調器と、
スイッチの他方の出力または副搬送波変調器の信号を受信する搬送波変調器とを含む、衛星の遠隔制御リンクのための送信機を提案する。
【００１７】
有利には、スイッチは、信号生成器から供給される信号のビットレートに応じて制御される。
【００１８】
本発明の他の特徴および長所は、添付図面に関して例としてのみ挙げられた本発明の実施形態の以下の説明を読めば、明らかになるであろう。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明は、衛星の遠隔リンクでビットレートの変動を可能にするために、低ビットレートに対しては、副搬送波による変調を使用し、高ビットレートに対しては、直接変調を使用することを提案する。この解決方法は、既存のアンテナを維持することができ、既存の送受信機をわずかに変更するだけですむ。低ビットレートリンクは、ペイロードが作動しない、定位置に置く段階および待機段階に適用される。高ビットレート段階は、ペイロードが作動する、定位置に維持する段階に適用される。これにより、ますます増えるペイロード制御の需要に応えることができる。
【００２０】
図１は、衛星の遠隔制御リンクのための知られている受信機を示す図である。
受信機は、ＮＲＺ／ＢＰＳＫ／ＦＭ変調の上記の例に適合している。受信機は、アンテナで受信する信号の周波数を下げて次の処理を可能にする、無線周波数（ＲＦ）変換手段１を含む。周波数が下げられた信号は、信号の周波数変調を復調するＦＭ復調器２に供給される。次に、矢印３で示されているように、副搬送波が抽出され、ＢＰＳＫ復調器４は、副搬送波を復調してＮＲＺ信号を再生し、この信号のビットを抽出することができる。この受信機は、現在、衛星の遠隔制御リンクに用いられている低ビットレートに対しては、非常によく機能する。
【００２１】
図２は、本発明による受信機を示す図である。本発明の受信機は、知られている受信機の要素に加えて、直接復調を可能にする第二の経路を含む。ビット同期および検出手段６が、ＦＭ復調器の出力に接続され、たとえばＮＲＺパルスにより、約４００ｋＨｚの周波数偏移を伴って周波数変調された、直接変調搬送波を復調することができる。ビット同期および検出手段６の出力で、複数のビットが再生される。
【００２２】
低ビットレート復調器すなわちＢＰＳＫ復調器４により出力に供給される信号は、スイッチ７の一方の入力に供給される。スイッチ７の他方の入力は、ビット同期および検出手段６の出力に供給される信号を受信する。図示されているように、スイッチ７の位置は、副搬送波の存在に応じて制御可能である。ＦＭ復調器から供給される信号に副搬送波が検出されると、低ビットレート副搬送波による変調が存在する。反対に、ＦＭ復調器から供給される信号に副搬送波が検出されないと、直接変調が存在する。かくして、副搬送波の存在に応じて、ＦＭ復調器とビットおよび同期検出手段とからなる高ビットレート復調装置、または、ＦＭ復調器とＢＰＳＫ復調器とからなる低ビットレート復調装置の使用を制御することができる。
【００２３】
スイッチ７の位置もまた、受信機以外の装置により制御可能である。このため、たとえばオンボード計算機を使用できる。スイッチの位置は、副搬送波の有無以外の基準に基づいて制御することもできる。これは、この場合には、衛星の段階に応じてオンボードで決定することができる。衛星の照準に応じたスイッチ位置の制御を検討することもでき、たとえば、衛星が地球に照準を合わせているときは直接復調に移行する。逆に、衛星が地球に照準を合わせていないときは、副搬送波の復調に移行する。たとえば、待機段階への移行時には副搬送波の復調を選択することができる。
【００２４】
送信時には、図２の回路に対称な回路を使用できる。言い換えれば、図３が示すように、搬送波を変調する変調器１０を設けることができる。変調器は、低ビットレート変調装置からの信号、または高ビットレートの信号により駆動される。低ビットレート変調装置は、低ビットレート信号を受信する副搬送波変調器１１を含む。高ビットレート信号は、搬送波変調器に直接入力される。図２の例のように、信号生成器１４の出力にスイッチ１３を設けてもよく、このスイッチは、信号のビットレートに応じて制御される。
【００２５】
本発明は、一般に、衛星の遠隔制御リンクのために、得るためのビットレートに応じて搬送波の異なる変調を使用することを提案する。前述のように、衛星の寿命の段階に応じてビットレートを制御することができる。低ビットレートの場合、搬送波は、副搬送波により変調され、副搬送波自体が伝送信号により変調される。反対に、高ビットレートの場合、伝送信号が、搬送波を直接変調する。
【００２６】
上記の例では、伝送信号の波形としてＮＲＺを挙げた。本発明は、この波形のパルスだけではなく、他の波形のパルスにも適用され、たとえば任意の形のＲＺ信号に適用される。
【００２７】
副搬送波の変調は、例では、ＢＰＳＫ変調である。他のタイプの副搬送波の変調、特に、任意の数の状態を備えたＦＳＫ変調（周波数偏移による変調）、あるいはまたＰＳＫ（Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）タイプのあらゆる変調を使用可能である。
【００２８】
副搬送波による搬送波の変調は、例のような周波数変調だけではなく、位相変調にしてもよい。
【００２９】
搬送波の直接変調もまた、周波数変調もしくは位相変調にすることができる。
ＮＲＺ／ＦＭ変調の例に加えて、あらゆるＰＣＭ／ＦＭ変調を直接変調として使用可能であり、たとえばマンチェスター、２位相−Ｌまたは−Ｍ、ＮＲＺ−Ｍまたは−Ｓといったタイプの変調を用いることができる。
【００３０】
受信機を簡素化するために、直接変調の場合も副搬送波による変調の場合も、搬送波の変調を同じにすることが有利である。このため、受信機における搬送波復調器の構造、もしくは送信機における搬送波復調器の構造を簡略化することができる。
【００３１】
搬送波の直接変調の場合も副搬送波の変調の場合も、同じ波形（例ではＮＲＺ）を使用することにより、高ビットレートおよび低ビットレートの場合に同じ信号生成器が使用可能になり、送信機の構造がさらに簡略化される。
【００３２】
下の表は、低ビットレート変調および高ビットレート変調の好適な組み合わせを示している。
【００３３】
【表１】
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いずれの場合にも、低ビットレートの場合、約１ｋｂ／秒、一般的には１０ｋｂ／秒未満のビットレートが得られる。高ビットレートの場合は、１００ｋｂ／秒以上、一般的には５０ｋｂ／秒を越えるビットレートが得られる。
【００３４】
本発明は、ハードウェアを重複させる必要がなく、単に既存の受信機を適合させればよい。本発明は、低ビットレート伝送が可能であり、従って、定位置に置く段階および待機段階の時に、一つまたは複数の無指向性アンテナと共に使用できることが有利である。また、アンテナの利得が小さくても、リンクの収支バランスが保持される。一般には、副搬送波による変調は、衛星が地球に照準を向けていない全ての段階の間は、実施可能である。
【００３５】
衛星を定位置に維持する段階の間、本発明は、衛星の遠隔制御リンクで高ビットレート伝送を可能にする。一般には、衛星が、高ビットレート伝送を要する地球照準モードにある段階の間は、このような直接変調を使用できる。
【００３６】
もちろん、本発明は、記載および図示された例および実施形態に制限されるものではなく、当業者が検討可能な多数の変形実施形態を含む。
【図面の簡単な説明】
【図１】衛星の遠隔制御リンク用の知られている受信機の図である。
【図２】本発明による受信機の図である。
【図３】本発明による送信機の図である。
【符号の説明】
１  無線周波数変換手段
２  搬送波復調器
４  副搬送波復調器
６  ビット同期および検出手段
１０  搬送波変調器
１１  副搬送波変調器
１３  スイッチ
１４  信号生成器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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