(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）システムにおける、複数の送信機グループ、衛星、及び複数のあて先受信機を有するベントパイプ衛星通信システムにおいて通信リンクを形成する方法であって、
複数の送信機グループの各々は衛星のアップリンク通信ビームの割り当てに応じて定義され、各送信機グループは互いに同じ周波数及び偏波リソースを使用し、各送信機は前記送信機グループのいずれか１つに割り当てられており、各送信機グループに割り当てられている所定の符号セット及び関連するあて先受信機は、隣接する送信機グループの間でそれぞれが互いに異なり、
該方法が、
衛星において、送信機から送信される、該送信機に割り当てられた所定の符号セットで符号化されている複数のアップリンク通信信号を受信するステップであって、その際、少なくとも２つの送信機が、互いに隣接する通信ビーム中で、互いに地理的に近接して配置されている、ステップ、及び
衛星において、受信された複数のアップリンク通信信号の各々を、該信号を送信した送信機に関連したあて先受信機に向けたダウンリンク通信信号として、該あて先受信機に伝送するステップを含む方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、符号セットの符号が互いに直交である方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、符号セットの符号が互いに非直交である方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法において、前記あて先受信機が地球局受信機である方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法において、前記符号セットが４つの符号セットによって形成される方法。
【請求項６】
符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）システムにおける、複数の送信機グループ、衛星、及び複数のあて先受信機を有するベントパイプ衛星通信システムであって、
複数の送信機グループの各々は衛星のアップリンク通信ビームの割り当てに応じて定義され、各送信機グループは互いに同じ周波数及び偏波リソースを使用し、各送信機は前記送信機グループのいずれか１つに割り当てられており、各送信機グループに割り当てられている所定の符号セット及び関連するあて先受信機は、隣接する送信機グループの間でそれぞれが互いに異なり、
前記衛星は、送信機から送信される、該送信機に割り当てられた所定の符号セットで符号化されている複数のアップリンク通信信号を受信し、その際、少なくとも２つの送信機が、互いに隣接する通信ビーム中で、互いに地理的に近接して配置されており、及び
前記衛星は、受信された複数のアップリンク通信信号の各々を、該信号を送信した送信機に関連したあて先受信機に向けたダウンリンク通信信号として、該あて先受信機に伝送することを特徴とするベントパイプ衛星通信システム。
【請求項７】
請求項６に記載の衛星通信システムにおいて、符号セットの符号が互いに直交であるベントパイプ衛星通信システム。
【請求項８】
請求項６に記載の衛星通信システムにおいて、符号セットの符号が互いに非直交であるベントパイプ衛星通信システム。
【請求項９】
請求項６に記載の衛星通信システムにおいて、前記符号セットが４つの符号セットによって形成されるベントパイプ衛星通信システム。
【請求項１０】
請求項６に記載の衛星通信システムにおいて、前記あて先受信機が地球局受信機であるベントパイプ衛星通信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気通信の分野に関する。より詳細には、本発明は、ベントパイプ衛星通信システムにおける多重アップリンク・ビーム結合によって発生するマルチパス・フェージングを除去する方法およびシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術、及び、発明が解決しようとする課題】
＜関連出願の相互参照＞
本出願は、本出願の共存出願であり、引用によって本出願の記載に援用する、Ｍａｔｔｈｅｗ  Ｊ．Ｓｈｅｒｍａｎによる「ベントパイプ衛星通信システムにおけるビーム間干渉とマルチパス・フェージングを低減する方法およびシステム」と題された、１９９７年１０月１７日出願の出願番号第０８／９５３６００号に関連する。
【０００３】
４つの空間的に隣接するアップリンク・ビームを結合し、各ビームがビーム分離のためにスペクトル拡散技術を使用するベントパイプ衛星通信システムにおいて、２つかそれ以上の隣接するアップリンク・ビームが衛星上で、地上ゲートウェイ通信システム用地上局といった同じ宛先地上局受信機にルーティングされる場合、マルチパス・フェージングが発生することがある。特定のアップリンク・ビームと共に使用されるスペクトル拡散符号セットは隣接するアップリンク・ビームで使用される符号セットと異なっているが、１つのビームの周縁部から送信されたアップリンク信号は隣接するビームと同等に結合する。アップリンク信号を伝える２つの隣接するビームが同じゲートウェイ受信機にルーティングされる場合、同じ信号が２つの隣接するビーム上で有効に伝送され、ゲートウェイ受信機で受信される前に結合するためマルチパス条件が存在することがある。すなわち、２つの隣接するアップリンク・ビームのトランスポンダのＲＦ整相が変化するため、２つのＲＦ経路間の相殺的干渉が発生し、その結果ゲートウェイ受信機で信号電力の大きな損失が生じることがある。事実上、ゲートウェイ受信機は、隣接するアップリンク・ビーム間のアップリンク信号の相互結合によって２つの異なった信号源から同じ信号を受信する。
【０００４】
図１は、２つの隣接するアップリンク・ビームに結合されたアップリンク・ビーム信号によって発生するマルチパス・フェージングを示す、多重ビームベントパイプ衛星通信システム１０の例を示す。衛星通信システム１０は、周知の方法で、例えば、同期ウォルシュ・コードに基づいた４つのスペクトル拡散符号セットを使用し、アップリンク周波数Ｆ１を使用する伝送信号を各々受け入れるアップリンク・ビーム１２、１３、１７および１８を分離する。例示としての符号セットはここではＷ１〜Ｗ４と呼ばれる。地上局１１はアップリンク・ビーム１２を使用してアップリンク通信信号を送信する。ビーム１２の対象となる地理的範囲内には地上局１１だけが図示されているが、ビーム１２の対象となる地理的範囲内には多数の地上局が存在しているが、図示されていない。地上局１１は地理的にビーム１２の周縁部に配置されているので、送信信号は隣接するアップリンク・ビーム１３にも結合する。ビーム１２および１３は衛星１４によって受信され、（それら自体およびビーム１７および１８と）結合されて、地上ゲートウェイのような共通地球局受信機１６にダウンリンク・ビーム１５を通じて伝送される。システム１０には複数のゲートウェイ受信機局が含まれるが、そのうちゲートウェイ受信機１６だけが図示される。地上局１１からの信号が２つの異なった経路から（有効に）受信され、ゲートウェイ受信機１６によって受信される前に場合によっては相殺的に結合されるためゲートウェイ受信機１６でマルチパス・フェージングが発生する。
【０００５】
図２および図３は、それぞれ衛星通信システムで使用される４つを繰り返し使用する従来のアップリンク・ビームをタイルのように並べたパターンを示す。図２および図３で示される各六角形は対応するアップリンク・ビームの対象になる異なった地理的領域を表す。六角形の中の数字は地理的領域のグループ間の（周波数、偏波または符号セット）といったリソースの分割を表す。１と表示された地理的領域内のすべてのユーザは、領域２、３および４のユーザと異なった同じリソースを使用する。領域２、３および４について同様のことが言える。図２および図３に示されたパターンは代表的なものであり、領域３、７、８等のグループ間でリソースを共有する他のタイル・パターンも存在する。
【０００６】
これらの図の輪郭を描いた範囲には、ここで「ビーム・グループ」と呼ばれる六角形のグループ分けも示される。ビーム・グループの各番号にリソースの異なったセットが割当てられる。ビーム・グループを何回も複製することによって、完全なタイル・パターンが生成される。図２〜図７のタイル・パターンについて、先行技術の設計では、各ビーム・グループは異なったゲートウェイ受信機のサービスを受けると想定されている。
【０００７】
図４は、４つの異なったアップリンク周波数グループＦ１、Ｆ２、Ｆ３およびＦ４を利用する従来の周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）によるシステムに適用された図２のタイル・パターンを示す。ここでも輪郭を描いた区分はビーム・グループを示す。図５は、アップリンク周波数グループＦ１およびＦ２と２つの偏波Ｐ１およびＰ２の異なった組み合わせを利用するＦＤＭＡシステムに適用された図２のタイル・パターンを示す。図６は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）によるシステムの従来のアップリンク・ビーム周波数タイル・パターンを示す。このシステムの場合、異なったビーム内のユーザ間の隔離は、ビーム間の符号セットの適切な割当てによって提供される。図７は、ビーム間の隔離のために符号セットＷ１〜Ｗ４を利用する代表的なＣＤＭＡによるシステムの符号に適用された図２のタイル・パターンを示す。
【０００８】
図２〜図７のタイル・パターンの各々は、２つの隣接するアップリンク・ビームが同じ地上ゲートウェイ受信機にダウンリンク・ルーティングされる場合発生するマルチパス・フェージングという欠点を有する。ＦＤＭＡシステムでは、このマルチパス条件は、衛星に搭載された適切なフィルタリングの適用によって容易に改善される。しかし、隣接するビームが同じ周波数と偏波を使用するＣＤＭＡシステムの場合、ＦＤＭＡシステムで適用されたフィルタリング技術は使用できない。従って、必要とされるのは、同じ周波数と偏波を利用する２つの隣接するアップリンク・ビームに結合され、同じ地上ゲートウェイ受信機にダウンリンク・ルーティングされるアップリンク伝送によって発生するマルチパス・フェージング効果を除去する方法およびシステムである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、２つの隣接するアップリンク・ビームに結合され、同じ地上ゲートウェイ受信機にダウンリンク・ルーティングされるアップリンク伝送によって発生するマルチパス・フェージング効果を除去する。本発明の利点は、衛星通信システムにおいて通信リンクを形成する方法およびシステムによって提供される。衛星通信システムには複数の送信機グループ（ＴＧ）、衛星および複数の宛先受信機が含まれる。各送信機は、１つの送信機グループにだけ関連する。送信機グループはここでは衛星アップリンク通信ビームの割当てによって定義される。特定のＴＧのすべての成員には同じビームが割当てられる。各ＴＧには異なったビームと対応するアップリンク・リソースが割当てられる。送信機グループの各送信機は、その送信機が関連するＴＧに割当てられる符号セットから選択される所定の符号を有するＣＤＭＡ信号であるアップリンク通信信号を送信する。それぞれの符号セットの各々は送信機の選択されたグループに関連する他の符号セットと異なっており、各ＢＧの中で反復される符号セット・パターンを形成する。衛星は送信機によって送信されるアップリンク通信信号を受信し、受信されたアップリンク通信信号の各々を、複数のダウンリンク受信機の異なった受信機に向けられるダウンリンク通信信号として送信するので、各ダウンリンク通信信号には所定の符号を有する１つのダウンリンク通信信号だけが含まれる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明は、アップリンク信号が２つの空間的に隣接するアップリンク・ビームに結合され、それが同じ宛先受信機にダウンリンク・ルーティングされる場合ベントパイプ衛星通信システムに発生するマルチパス・フェージングを除去する。隣接するビームの結合によって発生するマルチパス効果を除去するために、本発明は、隣接するビームに起源を有さず、別個のビーム符号を有するダウンリンク通信信号だけが確実に同じ宛先受信機にルーティングされる方法およびシステムを提供する。すなわち、衛星で受信される隣接するアップリンク・ビームによって伝えられる通信信号は同じ宛先受信機にルーティングされない。同じ周波数／偏波の組み合わせを利用し、衛星で受信される隣接するアップリンク・ビームが同じ宛先受信機にルーティングされないことを確保することによって、マルチパスの可能性が低減され、衛星通信システムの効率と性能が改善される。
【００１１】
図８は、本発明によるＣＤＭＡによるシステムのアップリンク／ゲートウェイ・ビーム・タイル・パターンの例示としての実施形態を示す。図８では、４つの異なった符号セットＷ１〜Ｗ４が利用され、周知の方法でビーム１２および１３のような隣接するアップリンク・ビームを分離する。衛星１４では、隣接するアップリンク・ビーム１２および１３のそれぞれの通信信号が衛星１４によってダウンリンク・ルーティングされるが、その際アップリンク・ビーム１２および１３によって伝えられる２つのアップリンク通信信号の１つだけが、地上ゲートウェイ受信機１６（図１）のような対象とする宛先受信機Ｇ１〜Ｇ４（図８）によって受信される。
【００１２】
ここでは、セルの輪郭を描いた組が「ゲートウェイ・グループ」（ＧＧ）を示す。図８の例示としての実施形態では、ゲートウェイ・グループは、ＧＧ中の隣接するビームが同じゲートウェイにルーティングされることがなく、ＧＧ中の同じ符号セットを使用するビームが同じゲートウェイにルーティングされることがないことを保証するような方法で、４つのゲートウェイを１６のセルまたはビームに関連させる。（ＢＧタイル・パターンの場合と同様）ＧＧタイル・パターンを反復することによってどんなサイズ・パターンまたは数のビームもサポートされる。
【００１３】
本発明によれば、ゲートウェイ受信機にダウンリンクされるアップリンク・ビームは、アップリンク・ビームのために使用される符号セット繰り返し使用パターンと異なったゲートウェイ繰り返し使用パターンを形成するような方法で集約される。この例では、ゲートウェイ繰り返し使用パターンを発展させるために図３に示す繰り返し使用パターンが適用され、符号セット繰り返し使用パターンを発展させるために図２に示す繰り返し使用パターンが使用される。結合されたパターンはＧＧの基礎となるより大きなパターンを形成する。すなわち、４つの異なった符号セットの１つだけに対応するアップリンク通信信号（アップリンク・ビーム）が所定の宛先受信機に伝送され、宛先受信機への第２の伝送経路が存在する可能性はないので、すべての受信された信号の適切な処理が宛先受信機で確実に行われる。２つの隣接するビームが各地上ゲートウェイ受信機にルーティングされることはないので、第１層マルチパス効果がゲートウェイ受信機で経験されることはない。
【００１４】
本発明は第１層マルチパスをすべて除去するが、他のビームの２次結合から発生しうる同一符号干渉は除去しない。しかし、この結合は他の技術によって緩和されるので、システムによっては許容されることがある。マルチパスと同一符号干渉の両方を除去するより複雑な装置を利用する別個の発明が使用されることもある。本発明は、引用によって本明細書の記載に援用する、Ｍａｔｔｈｅｗ  Ｊ．Ｓｈｅｒｍａｎによる「ベントパイプ衛星通信システムにおけるマルチパス・フェージングを低減する方法およびシステム」と題された、１９９７年１０月１７日付けの出願番号第０８／９５３６００号の出願に関連する。
【００１５】
図９は、４つのアップリンク・ビーム符号セットを使用する衛星通信システムの一部である衛星９００の一部分の略ブロック図を示す。同じ符号セット（Ｗ１〜Ｗ４）から受信されたアップリンク・ビーム信号はすべてそれぞれ周知の方法で集約される。アップリンク・ビーム搬送波信号の各グループはそれぞれ第１帯域通過フィルタ９０１ａ〜９０１ｄを通過した後、それぞれ低雑音増幅器ＬＮＡ９０２ａ〜９０２ｄによって増幅される。低雑音増幅の後、それぞれのアップリンク・ビーム信号の各々は混合器９０３ａ〜９０３ｄで、第１ローカル発振器ＬＯ１を使用する４つの別個のＩＦ信号にダウンコンバートされる。４つのＩＦ信号はその後、ＩＦ結合器９０５に入力されて単一のＩＦ信号を形成する前に、それぞれ第２帯域通過フィルタ９０４ａ〜９０４ｄを通過する。ＩＦ結合器９０５は標準４：１ＩＦ結合器である。ＩＦ結合器９０５からのＩＦ信号出力は、混合器９０６で第２ローカル発振器ＬＯ２を使用する選択された無線周波数にアップコンバートされる。その後ＲＦ信号は、地上ゲートウェイへのダウンリンク伝送用に電力増幅器ＰＡ９０８によって増幅される前に第３帯域通過フィルタ９０７を通過する。
【００１６】
図１０は、図９の回路の他の構成の略ブロック図を示す。図１０の回路も４つのアップリンク・ビーム符号を使用する。共通直交符号Ｗ１〜Ｗ４を有する受信されたアップリンク・ビーム信号はすべてそれぞれ周知の方法で集約される。アップリンク・ビーム搬送波信号の各グループはそれぞれ第１帯域通過フィルタ９０１ａ〜９０１ｄを通過した後それぞれ低雑音増幅器ＬＮＡ９０２ａ〜９０２ｄによって増幅される。低雑音増幅の後、それぞれのアップリンク・ビーム信号の各々はＲＦ結合器１００１に入力され、単一のＲＦ信号を形成する。ＲＦ結合器１００１は標準４：１ＲＦ結合器である。ＲＦ結合器１００１からのＲＦ信号出力は、混合器９０６によって第２ローカル発振器ＬＯ２を使用する選択された無線周波数に周波数シフトされる。その後この単一のＲＦ信号は、地上ゲートウェイへのダウンリンク伝送用に電力増幅器ＰＡ９０８によって増幅される前に帯域通過フィルタ９０７を通過する。
【００１７】
無線処理を容易にするために、４つの別個のビーム符号セットが使用されているため４つのグループのアップリンク・ビーム信号の形成が図９および図１０で示されるが、形成されたグループの数が衛星通信システムで使用される別個のビーム符号セットの数と等しい限り何らかの数のグループが形成される。本発明におけるこのアプローチの利点は、同じ符号セットを使用する受信されたアップリング・ビームはすべて、定義によって、同じ符号セットを使用する他のアップリンク・ビームに対して少なくとも第２層になければならないことである。すなわち、このアプローチを使用することによってマルチパス状況は所定の宛先受信機には実質上存在しなくなる。
【００１８】
本発明は、例示としての直交符号化スキームを使用して説明されたが、本発明は、衛星で受信された２つの隣接するビームが同じ宛先受信機に送信されるすべての衛星通信システムに同様に適用される。さらに、本発明の真の精神と範囲から逸脱することなく修正がなされることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明が、２つの隣接するアップリンク・ビームが同じ地上ゲートウェイ受信機にダウンリンク・ルーティングされる場合発生するマルチパス・フェージングを除去する、例示としてのベントパイプ衛星通信システムを示す図である。
【図２】  地上および衛星通信システムで使用される従来のアップリンク・ビーム・タイル・パターンを示す図である。
【図３】  地上および衛星通信システムによって使用される従来の別のアップリンク・ビーム・タイル・パターンを示す図である。
【図４】  ４つの異なったアップリンク周波数グループＦ１〜Ｆ４を利用する周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）によるシステムの従来のアップリンク・ビーム・タイル・パターンを示す図である。
【図５】  アップリンク周波数グループＦ１およびＦ２と２つの偏波Ｐ１およびＰ２の異なった組み合わせを利用するＦＤＭＡによるシステムの従来のアップリンク・ビーム・タイル・パターンを示す図である。
【図６】  符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）によるシステムの従来のアップリンク・ビーム周波数タイル・パターンを示す図である。
【図７】  符号セットＷ１〜Ｗ４を利用するＣＤＭＡによるシステムのアップリンク符号セット・タイル・パターンを示す図である。
【図８】  本発明によるＣＤＭＡによるシステムのアップリンク／ゲートウェイ・タイル・パターンの例示としての実施形態を示す図である。
【図９】  本発明による衛星通信システムの一部である衛星の一部分の略ブロック図を示す図である。
【図１０】  本発明による図９の衛星回路の一部分の他の構成の略ブロック図を示す図である。
【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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【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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