(57)【要約】      （修正有）【課題】より大きなダイバーシティ効果を得て、回線稼働率を改善する。【解決手段】東西に約５〜１０ｋｍ離れた地点に配置した２地球局を使用し、一方の地球局の上空で降雨減衰が発生した時に、ＳＤ方式モードに切り替え、回線稼働率を向上させ、ＳＤ方式では救済できないとＳａｔ.Ｄ方式を駆動し、衛星中継器にＳａｔ.Ｄ方式用信号を配置し、該４信号の信号レベルを検出、比較、判定し、最も信号強度の大きな信号の地球局に切り替えて、信号を受信する制御を行うことで、降雨減衰を救済し、さらに減衰が増加したときに、ＴＤＤ方式を駆動させ、遅延信号を送信し、地球局で遅延回路を駆動させ、各信号の時間を合わせて、これらの信号レベルを検出、比較、判定し、最も信号強度の大きな信号の地球局に切り替えて降雨減衰を救済する。【選択図】図４
2013187867.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
降雨減衰の大きな周波数帯での衛星通信方式において、衛星４１、４２からの信号を受信するために、１点に配置した２地球局４５、４６と、該地点からから東西方向に約５〜１０ｋｍ離れた地点に配置した２地球局４７、４８のペアを使用するように構成しておき、晴天時には、それぞれの地球局が対向衛星と平常時通信を行い、以下の３段階のステップでダイバーシティ切り替え方式を作動させることで構成され、すなわち、
（１）降雨減衰が一方の地球局４５の信号回線上で発生した時に、地球局４５のレベル判定回路４９での信号６１の信号レベルが回線断に近い状態に達したことを検出しＳＤ方式動作モードに切り替え、
地球局４５のレベル判定回路４９で信号６１の信号レベルと、他地点の地球局４７用のレベル検出回路４９で検出された信号６２の信号レベルとを比較回路５１で比較し、レベル判定回路５３でその信号レベルを判定し、切り替え制御回路５５により切り替え器５７を制御し、信号レベルの強い信号を受信機５９で復調するように制御することで通信を維持し、
時間が経過して、降雨減衰４５の雨域が移動して、地球局４８のレベル判定回路５０での信号レベルが回線断に近い状態に達したことが検出されたときに、上と同様の制御を行い、信号レベルの強い回線の信号を受信するＳＤ方式を稼動させて降雨減衰に対処し、
（２）さらに降雨減衰が増加し、衛星４1からの信号61，6２の両方の信号強度が、あらかじめ決められた回線維持を満足するための閾値を下回ったことが判定されたときはＳａｔ.Ｄ/ＳＤ方式を稼動させ、
まず、衛星４２の帯域８４に、周波数ｆ１のＳａｔ.Ｄ方式用の信号を新しく配置し、すでに存在している衛星４１の帯域８１の周波数ｆ１の信号のレベルと共に、レベル検出回路９１で検出し、一方、衛星４１の帯域８２に周波数ｆ２のＳａｔ.Ｄ方式用の信号を新しく配置し、すでに存在している衛星４２の帯域８３の周波数ｆ２の信号のレベルと共に、レベル検出回路９２で検出し、
それぞれの信号強度を比較回路９３，９４で比較し、レベル判定回路９５，９６により４種の信号６１，６２，６３，６4の中で信号強度の最大の信号を選択し、切り替え制御回路９７により切り替え器９８を駆動させ、最大の信号強度の信号に切り替えて、受信機９９で最も信号強度の大きな信号を復調することで降雨による回線断率を減少することを可能とし、
（３）さらに降雨減衰が増加し、衛星４1からの実時間信号61，63の両方の信号強度が、あらかじめ決められた回線維持を満足するための閾値を下回ったことが判定されたときはＴＤＤ/Ｓａｔ.Ｄ/ＳＤ方式を稼動させ、
衛星４１の周波数ｆ１、ｆ２の中継器８１，８３からの信号６１，６２を、周波数ｆ３の中継器１０１を使用して、遅延時間（ｔ１−ｔ２）だけ遅延だけ遅延して送信し、衛星４２でも同様に、周波数ｆ１、ｆ２の中継器８４，８３からの信号６３，６４を、周波数ｆ３の中継器１０２を使用して、遅延時間（ｔ１−ｔ２）だけ遅延だけ遅延して送信し、
衛星４１を受信する受信地球局４５，４７でＴＤＤ/Ｓａｔ.Ｄ/ＳＤ方式が作動したときは、遅延回路１０３の遅延機能が作動するように制御され、周波数ｆ１、ｆ２を送信している中継器８１，８３からの信号６１，６３は遅延時間（ｔ１−ｔ２）だけ遅延し、
これにより、地球局４５，４７で、周波数ｆ３を送信している中継器１０１からの信号１０５が、遅延時間（ｔ１−ｔ２）だけ遅延された信号６１，６３と時間的に一致することで、３信号の間の比較を比較器９３で行い、このレベル判定がレベル判定器９５で実施され、信号レベルの最も強い信号が判定され、
これらの信号は、切り替え制御回路９７で制御信号が発生され、切り替え器９８で最も信号強度の大きな信号が選択され、切り替え器９８で切り替えられ、受信機９９で復調され、降雨による回線断率を減少することを可能とすることを特徴とする近距離の２地球局を使用したＴＤＤ/Ｓａｔ.Ｄ/ＳＤ方式、
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
１４/１２ＧＨｚ（Ｋｕ）帯、３０/２０GHz（Ｋａ）帯などの降雨減衰の大きな周波数帯において、減衰回避のために、東西方向に５〜１０ｋｍ離した２地球局を使用して、２衛星からの信号を受信してダイバーティ効果を得るサイトダイバーティ（ＳＤ）方式と、さらに、２衛星から同一情報信号を送信し、信号強度の大きい信号を受信するサテライトダイバーティ（Ｓａｔ.Ｄ）方式とを併用し、さらに降雨減衰が増加したときに、時間遅延ダイバーシティ（ＴＤＤ)方式を駆動することで、３種のダイバーシティ効果により回線稼働率を改善するための近距離２地球局を使用したＴＤＤ/Ｓａｔ.Ｄ/ＳＤ方式に関する。
約４０年前に、固定衛星通信が６/４ＧＨｚ帯を使用して開始されて以来、静止衛星軌道(ＧＳＯ)上に数多く打ち上げられ、ＧＳＯの混雑が問題となっている。このため、より高い周波数帯であるＫｕ帯、Ｋａ帯の使用が盛んになってきている。このような１０ＧＨｚを越える周波数帯においては、降雨による減衰が大きく、大きな降雨マージを設計時に考慮しており、地球局アンテナ、大電力増幅装置（ＨＰＡ装置）に高い性能が要求され、非常に高コストな衛星システムとなっている。
【０００２】
この発明は、降雨による減衰が発生したときに、第一ステップとして、１衛星からの同じ情報の信号を２地球局で受信し、降雨減衰の小さな地球局の信号を採用し、降雨を発生する雨雲の移動に従い、一方の降雨減衰の小さな地球局からの信号に切り替えて受信するＳＤ方式を採用することで、降雨による回線断の時間率を減少させることを実現している。
従来のＳＤ方式は、５０〜１００ｋｍ離れた２地球局で衛星からの信号を受信し、信号強度の強い信号を採用していた。この方法では、この２地球局の上空で発生した雨雲に対して、２地球局の間隔が十分大きければ大きなダイバーシティ効果が得られ、回線稼働率が改善される。しかし、５０〜１００ｋｍの２地球局間を接続するためのエントランス線のコストが膨大となり、システムの経済性設計において不利となる。また、雨域が広い場合や、２地球局間隔が小さい場合は、両方の地球局が減衰を受け、十分なダイバーシティ効果が得られない場合が存在し、ＳＤ方式単独では、ダイバーシティ効果（利得）に限界がある。
この発明では、降雨減衰のより効果的な補償のために、ＳＤ方式に加えて、Ｓａｔ.Ｄ方式、ＴＤＤ方式を追加適用することで、ＳＤ方式では保障できない降雨減衰に対して、３種類のダイバーシティ効果により大きなダイバーシティ効果を得て、これにより回線稼働率を改善するためのＴＤＤ/Ｓａｔ.Ｄ/ＳＤ方式を提案している。
【背景技術】
【０００３】
Ｋｕ帯、Ｋａ帯などの降雨減衰の大きい周波数帯を用いる衛星通信地球局装置は、降雨減衰が大きく、所要の回線チャネルを通信するためには、この降雨減衰を補償するための大型アンテナ、高出力のＨＰＡ装置が必要である。例えば、Ｋａ帯で１５０ＷのＨＰＡ装置を実現しようとすると、クライストロン、進行波管（ＴＷＴ）などの管種を使用する高価なＨＰＡ装置が必要となり、ＨＰＡ装置が高価なため、システムコストの大幅アップとなり、安価な衛星サービスを提供するためのネックとなっていた。また、直径約１０ｍ級のＫｕ帯、Ｋａ帯の大型アンテナは、微細な鏡面精度が要求され，非常に高価となっている。
【０００４】
これまで、Ｋｕ帯、Ｋａ帯などの周波数帯での大きな降雨減衰に対応するために、各種の稼働率改善のための方法が考案されている。これには、以下の方法などが含まれる。
(１)  大きなアンテナ、大出力送信機の使用、
（２）変調・復調方式による改善(誤り訂正方式、ＰＳＫ方式の相数可変方式、ビットレート可変方式など)
（３）各種のダイバーシティ方式(ＳＤ方式，Ｓａｔ.Ｄ方式、ＴＤＤ方式など)が個別に検討されてきている。
この中で、各種のダイバーシティ方式は、雨域の移動、限定された地域のみの減衰などを利用する方式である。図１は、従来のＳＤ方式の構成のブロックダイアグラムを示す。図１に示すように、距離的に離れた２地球局２，３で衛星１からの同じ信号４，５を受信し、降雨減衰6の影響の少なく、信号強度の強い地球局の信号４を採用することで、降雨６による回線劣化を改善している。すでに、ＳＤ方式はインテルサットの国際衛星通信などで、約１００ｋｍ程度地球局(山口局ー浜田局)を離して信号を受信し、稼働率を改善することが実用化されている。
【０００５】
このＳＤ方式では、約１００ｋｍの地球局間隔を取った場合は、２地球局間のエントランス線の費用が嵩み、システムコストを押し上げるために、ダイバーシティ効果は大きいが、コスト比較で不利となり、余り多くは実用化されていない。
一方、エントランス線の費用を削減するために、この地球局間の距離を小さくすると、ダイバーシティ効果が小さく、大型アンテナ、大電力送信機などを装備した地球局を使用する必要があり、システムコストが増加する。
【０００６】
図２は、従来のＳａｔ.Ｄ方式の構成のブロックダイアグラムを示す。図２に示すように、衛星２１から地球局２6に，信号23を送信し、衛星２２から衛星21と同一情報信号を送信し、地球局27で受信する。降雨25が信号２３上で発生すると、地球局２７で信号２４を受信するように切り替え器２８で切り替え、受信機２９で復調することで稼働率の改善が実現される。
しかし、従来のＳａｔ.Ｄ方式では、地球局２６，２７は同一場所に設置されており、降雨減衰が同一地球局の上空などに発生した場合の改善率は劣化する傾向があった。
【０００７】
図３は、従来のＴＤＤ方式の構成のブロックダイアグラムを示す。図３に示すように、衛星２１から地球局３５に，周波数ｆ1の中継器３１を使用して時間ｔ１に実時間信号３３を送信し、周波数ｆ２の中継器３２を使用して実時間信号３３と同一情報の信号を（ｔ１−ｔ２）だけ時間遅延させた同一情報信号として、時間ｔ２に遅延信号３４として送信して地球局３５へ送信する。
もし、実時間信号３３の伝送中に降雨減衰２５が発生したとすると、時間遅延された遅延信号３４の信号強度と、実時間信号３３を（ｔ１−ｔ２）だけ時間遅延させた信号の信号強度を比較し、もし、遅延信号３４が、実時間信号３３より強いときは、切り替え器３６で、衛星から（ｔ１−ｔ２）だけ時間遅延され送信された遅延信号３４を復調するように制御して、受信機３７で復調することで稼働率の改善が実現される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−１０９５５７、「サテライト・ダイバーシティ装置」：初田他の特許で、１基のアンテナ鏡面で複数の衛星信号を受信可能なルーネベルグアンテナを使用して、低コストのダイバーシティ装置を実現するものである。この特許は、１箇所の地点に設置されたルーネベルグアンテナを使用するもので、本発明Ｓａｔ.Ｄ/ＳＤ方式とは異なる特許である。
【０００９】
【特許文献２】特開昭５９−８５１４３、「衛星通信方式」：集中制御の要求割り当て多元接続方式によって、多数の地球局が衛星を介して狭帯域通信を行う衛星通信方式において、地球局の内一定の距離以上離れた少なくとも２地球局が、それぞれ要求割り当て多元接続方式の制御信号を送信し集中制御を行う集中制御手段と、パイロット信号を送信するパイロット送信手段などで構成され、パイロット信号の伝搬損失をモニターし、制御信号の送出・停止を制御する特許である。本発明のＳａｔ.Ｄ/ＳＤ方式とは無関係である。
【００１０】
【特許文献３】特開平０５−１４５４５７、「サイトダイバーシティを用いた送信電力制御方式」：時分割多元接続（ＴＤＭＡ）衛星通信方式で、アップリンクにおける送信電力を制御するサイトダイバーシティを用いた送信電力制御方式において、同期制御基準局の交対を最小限に抑ええて、送信電力制御誤差の低減を可能とする特許である。このため、本発明のＳａｔ.Ｄ/ＳＤ方式とは無関係である。
【発明の概要】
【００１１】
Ｋｕ帯、Ｋａ帯、特に、Ｋａ帯の衛星通信地球局は、各装置が高価であるために、システム的に、回線パラメーター、装置コストを考慮した低コスト化が必要となる。また、降雨減衰が発生することで、衛星からの信号強度が通信を継続するに必要な所定の信号電力帯雑音電力比（Ｃ／Ｎ）を満足しないことがあり、このときは回線断となり、システムの信頼度が低下するために、何らかの方法で稼働率を向上させる必要がある。
【００１２】
この対策としては、各種のダイバーシティ方式が有効であるが、それぞれ長所・短所を有している。この中で、ＳＤ方式はすでに実用化されおり、従来のＳＤ方式は、図１に示されるように、５０〜１００ｋｍ離れた地点の２地球局で、１衛星からの信号を受信しており、雨域が広い場合や、２地球局間隔が狭い場合には、十分なダイバーシティ効果が得られない場合が考えられ、さらに有効なダイバーシティ方式が期待される。
本発明は、この課題を解決するために、約５〜１０ｋｍの比較的近距離の２地球局を使用してＳＤ方式を構成し、さらに、すでに使用している2個の衛星中継器から同一上信号を２地球局に送信し、サテライトダイバーシティ効果により不稼働率を改善し、これにより、超小型アンテナ，小電力送信装置で通信可能となり、システムコストの低減を図るものである。
さらに降雨減衰が増大し、回線維持が不可能になったときにはＴＤＤ方式を導入して、実時間信号と、この実時間信号を、時間をｔ（例えば、３０分程度）だけ遅延した信号を送信し、地球局で受信した後、実時間信号をｔだけ遅延回路で遅延させ、２信号を比較し、信号強度の強い信号を採用するか、または、合成して復調することで、降雨減衰を補償する。ＴＤＤ方式を導入した場合は、大きな遅延を許容できない実時間情報（音声など）の伝送には不適当である。一方、遅延を許容できる、例えば、バックアップ用の大容量データ信号伝送、大容量画像の夜間ダウンロード、パケット通信などには適する。
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
発明が解決する必要のある課題は、以下にまとめることが出来る。
(１) ＳＤ方式でのエントランス線のコストアップの対策
従来のＳＤ方式は、２地球局間の距離が大きいほどダイバーシティ効果が大きく、実用化されているＳＤ方式の２地球局間の距離は、約１００ｋｍと大きい距離が使用されている。このような距離でのエントランス線のコストは，非常に高価となり、稼働率は改善されるが、システムコスト比較で、他のシステムと経済比較を行うと不利になる場合が多い。Ｓａｔ.Ｄ方式を導入することで、２種類のダイバーシティ効果を獲得できるので、短い２地球局間の距離でも、所要のＣ／Ｎが確保でき、システムの経済化が実現される。
（２）従来のＳＤ方式のダイバーシティ効果の強化
従来のＳＤ方式は、図１に示されるように、約５０〜１００ｋｍ離れた地点の２地球局で、衛星１からの信号４，５を受信しており、雨域が広い場合や、２衛星の軌道間隔が狭い場合には、十分なダイバーシティ効果が得られない場合があり、さらに大きなダイバーシティ効果が得られる何らかの方法が期待される。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の発明が解決しようとする課題に対する手段としては、以下を適用している。
(１) ＳＤ方式でのエントランス線のコストアップの対策
従来のサイトダイバーシティ方式では、エントランス線が５０ｋｍ〜１００ｋｍと大きくなり、エントランス線コストが膨大となっていた。
この発明では、ＳＤ方式の２地球局間の距離を、大きな減衰を与える積乱雲などの雨域範囲の３〜５ｋｍより若干大きな距離の約５〜１０ｋｍとすることで、ＳＤ方式によるダイバーシティ効果を得ると共に、エントランス線を短くしコストアップを軽減している。
（２）ＳＤ方式のダイバーシティ効果の増強のためのＳａｔ.Ｄ方式、ＴＤＤ方式の導入
従来のＳＤ方式では、２地球局を５０〜１００ｋｍ離して設置しており、２衛星からの信号を受信しており、サイトダイバーシティ効果に限界があるなど問題がある。
この発明では、すでに使用している2個の衛星中継器から同一の信号を２地球局に送信し、サテライトダイバーシティ効果により不稼働率を改善するＳａｔ.Ｄ方式を採用することでダイバーシティ効果の強化が達成できる。Ｓａｔ.Ｄ方式での２衛星の2チャネルが必要となるが、2チャネルを必要とする時間率は、年間の約０．５％（約40時間）であるために、ほとんどの時間（９９％程度）は通常使用のチャネル利用が可能であり、システム全体へのコストアップによる影響は非常に小さい。
さらに、ＴＤＤ方式を導入することで、実時間伝送信号には適用できないが、遅延時間が許容される情報伝送では、稼働率が良好な回線を実現することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
（１）Ｋｕ帯、Ｋａ帯などでの１０ＧＨｚを越えた周波数帯では、降雨による信号減衰が大きく、このために、大きな降雨マージンを見込んだ回線設計を実施することで所要のシステム不稼働率(例えば、年間０．５％)を確保している。例えば、システムの所要の規格にもよるが、一般的に設計されているシステムの例として、Ｋｕ帯では、１４ＧＨｚ帯で約１０ｄＢ，１２ＧＨｚ帯で約６ｄＢ程度、Ｋａ帯では、３０ＧＨｚ帯で約１５ｄＢ，２０ＧＨｚ帯で約１０ｄＢ程度で回線不稼働率０．５％/年(約４０時間)が実現できる(地域、年によって若干異なる場合もある)。  この降雨マージンに対して、単純にアンテナ直径を大きくする、または、送信電力を増加するだけでなく、ダイバーシティ効果によるダイバーシティ利得で置き換えることで，小型地球局でも所要の回線稼働率を満足することが可能となる。これにより小型地球局が使用可能となることで、システムコストの低減が可能となる。
【００１６】
（２）本発明では、Ｓａｔ.Ｄ/ＳＤ方式を併用することで、ＳＤ方式単独に比べて回線稼働率の向上が可能となり、従来のＳＤ方式のような長いエントランス線でなくても、回線Ｃ／Ｎの要求値が満足でき、短いエントランス線間の距離により、エントランス線コストを大幅に減少できる。
（３）従来のＳＤ方式では、２衛星間隔が十分大きくないと、十分な稼働率の改善が出来ない。本発明では、Ｓａｔ.Ｄ方式を導入ことで、短い距離のＳＤ方式でも大きなダイバーシティ効果が得られる。
（４）ＳＤ方式では、異なった地点の２地球局が使用されている。もし、自然災害(火災、洪水、地震など)、人的災害(テロ、戦争など)が発生し、災害の被害を受けたとしても、どちらか一方の地球局が被害を受けない確率が高く、通信システムの安全性管理においてのシステム信頼性を向上することが可能である。
（５）エントランス線が５０〜１００ｋｍと長距離の場合は、自然災害、テロなどの人的災害が発生した時に、被害を受ける確率が高くなる。一方、本発明の約５〜１０ｋｍの距離のエントランス線の場合は、被害を蒙る確率が減少し、保守範囲も狭いために確実に保守でき、保守費用も少なくて良い。
（６）降雨減衰が発生し、Ｓａｔ.Ｄ/ＳＤ方式が作動するのは、年の約０．５％程度(余裕を見込んでも１．０％)であり、その他の時間は、降雨減衰はなく、回線品質は十分良好である。この時間以外（年間約９９％程度）は晴天時には、ＳＤ方式の２地球局の独立に異なったチャンネルを送受信することが可能であり、このような晴天時には２地球局で２チャネル分の平常時通信を行うことが可能で、年間の約０．５％程度のみに２地球局で１チャネル分の通信を行うことになる。このために、このＳａｔ.Ｄ/ＳＤ方式での運用することによるＳａｔ.Ｄ/ＳＤ方式用の通信チャネルの必要な時間率は、年間の約０．５％程度の時間率と考えられ、年の約０．５％を除く他の時間率は、２地球局で平常時の回線を伝送できるので、システム全体の回線有効利用率に与える影響は少ない。
（７）Ｓａｔ.Ｄ方式を併用することで、ＳＤ方式のみの場合よりも大きなダイバーシティ効果が得られ、ダイバーシティ利得をシステムパラメータに割り当てた場合、地球局の小型化、低電力送信機の使用が実現でき、システムコストに低減に寄与する。
（８）Ｓａｔ.Ｄ方式により、2チャネルが必要となるが、降雨減衰が発生したときのみにＳａｔ.Ｄ方式を発動するため、この時間率は、約０．５％〜１％のオーダーであり、ほとんどの時間率では、1チャネル毎の通常通信に使用できるために、システムの周波数使用計画への影響は軽微である。
（９）ＴＤＤ方式を導入することで、Ｓａｔ.Ｄ/ＳＤ方式では救済できないような降雨減衰に対して、時間をずらすことでのダイバーシティ利得が得られ、稼働率が向上し、信頼性の良好な回線を得ることが出来る。
（１０）Ｓａｔ.Ｄ方式やＴＤＤ方式を駆動したときには、新しい周波数帯が必要となるが、この周波数増加によるコストの上昇は、他の通信機器の増設・追加などに必要な費用に比較して、十分小さく、システム全体のコスト増加は非常に軽微である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】従来のＳＤ方式の構成のブロックダイアグラムを示す。
【図２】従来のＳａｔ.Ｄ方式の構成のブロックダイアグラムを示す。
【図３】従来のＴＤＤ方式の構成のブロックダイアグラムを示す。
【図４】本発明の近距離の２地球局を使用したＳＤ方式の構成のブロックダイアグラムを示す。
【図５】本発明のＳＤ方式の運用の詳細のフローチャートを示す。
【図６】本発明の近距離の２地球局を使用したＳａｔ.Ｄ/ＳＤ方式の構成のブロックダイアグラムを示す。
【図７】本発明の近距離の２地球局を使用したＳａｔ.Ｄ/ＳＤ方式の構成のブロックダイアグラムを示す。
【図８】本発明の近距離の２地球局を使用したＴＤＤ/Ｓａｔ.Ｄ/ＳＤ方式の構成のブロックダイアグラムを示す。
【図９】本発明のＴＤＤ/Ｓａｔ.Ｄ/ＳＤ方式の運用の詳細のフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明では、２地球局を東西方向に、約5〜1０ｋｍ離して配置する構成としてＳＤ方式による稼働率の確保を行い、晴天時で、降雨減衰が発生しない状態では、２地球局は独立に別の通信チャネルの送受信を行う。さらに、Ｓａｔ.Ｄ方式を導入して、降雨による信号減衰の発生確率を減少させている。
東西方向に離れた２地球局を使用する目的は、日本では、一般的に雨域が西から東へ移動する確率が大きく、南北に配置するよりも、東西方向の雨域の移動が早く、降雨減衰に対するＳＤ効果が大きいためである。
また、５〜１０ｋｍ離すのは、大きな降雨減衰を発生する積乱雲などの雨域は、３〜５ｋｍの場合が多く、これ以上の距離を２地球局が離れると、大きなＳＤ効果が得られるためである。１０ｋｍ以上離せばさらにＳＤ効果は大きくなるが、エントランス線が高価となり、システム的に望ましくなく、これらの条件を勘案して約１０ｋｍ以内としている。
図4で、降雨減衰４３が発生したと仮定する。衛星４１からの帯域８１の周波数ｆ１の信号６１、６２を２地球局４５，４７で送受信し、衛星４２からの帯域８３の周波数ｆ２の信号６３，６４を２地球局４６，４８で受信し、それぞれＳＤ受信を行っていると仮定する。降雨減衰４３が西から東に移動して、衛星４１からの信号６１，６２が減衰したときに、Ｓａｔ.Ｄ/ＳＤ方式に移行し、帯域８４で周波数ｆ１の信号６３，６４で送信し、地球局４６または４８で受信する。図4の説明例では、信号６１，６２，６４が減衰し、信号６３が地球局４８で受信でき、通信が継続できることを示している。
降雨減衰を発生する雨域は、均一ではなく東西または南北にランダムに分布していると考えると、信号６１，６２，６３，６４の内、最も信号強度の大きな信号を、比較回路５１で比較し、判定して切り替えることで通信を継続することが可能となり、不稼働率を改善できる。
【実施例】
【００１９】
従来のＳＤ方式のダイバーシティ利得の向上対策のため、Ｓａｔ.Ｄ方式を導入することで、問題点を解決している。
（１）晴天時運用
降雨減衰の無い晴天時には、衛星４１から周波数ｆ１で地球局４５を使用して通信を行う。また、衛星４２から周波数ｆ２で地球局４８を使用して通信を行う。年間のほとんどの時間率（約９９％）はこの平常時運用である。
回線劣化状態により、（２）ＳＤ方式構成、（３）Ｓａｔ.Ｄ/ＳＤ方式構成, （4）ＴＤＤ/Ｓａｔ.Ｄ/ＳＤ方式構成の3種類のダイバーシティ受信を順次実行する。
（２）ＳＤ方式構成
図４で、降雨減衰４３が発生し、受信できる信号強度が減衰してきたと仮定する。このときは、ＳＤ方式モードに切り替わり、地球局４５に加えて、地球局４７も帯域８１の周波数ｆ１の信号６２の受信を開始する。信号６１と６２の信号強度の大きい信号が判定される。具体的には、レベル検出器４９で信号６１，６２のレベルを検出し、比較回路５１で比較を行い、レベル判定回路５３で信号レベルが判定され、地球局４５か地球局４７のいずれかの信号を採用するかが切り替え制御回路５５で決定され、切り替え器５７で切り替えられ、受信機５９で復調される。
衛星４２からの信号が減衰したときも、地球局４６と４８の間で、ＳＤ方式が実行される。このときは、地球局４８に加えて、地球局４６も帯域８２の周波数ｆ２の信号６４の受信を開始する。信号６３と６４の信号強度の大きい信号が判定される。具体的には、レベル検出器５０で信号６３，６４のレベルを検出し、比較回路５２で比較を行い、レベル判定回路５４で信号レベルが判定され、地球局４８か地球局４６のいずれかの信号を採用するかが切り替え制御回路５６で決定され、切り替え器５８で切り替えられ、受信機５６０で復調される。
これにより、ダイバーシティ利得により、信号減衰は補償される。
【００２０】
図５は、本発明のＳＤ方式モードでの運用の詳細のフローチャートを示す。ステップＳ１、Ｓ２で、衛星４1，４2からの信号強度が、あらかじめ決められた回線維持を満足するための閾値を割るかどうかが判定される。ステップＳ１、Ｓ２で、衛星４1からの信号強度が、あらかじめ決められた回線維持を満足するための閾値を割らないときは、ステップＳ３、Ｓ４で、それぞれの地球局４５，４８で平常時通信を実施する。この時間率は、年間ほぼ９９％である。
ステップＳ５、Ｓ６で、衛星４1、４２からの信号強度が、あらかじめ決められた回線維持を満足するための閾値を割ったときは、ステップＳ7、Ｓ８で、地球局４５，４７または地球局４６、４８のSD方式モードに切り替えられる。ステップＳ９、Ｓ１０で、地球局４５，４７の信号レベルおよび地球局４６，４８の信号レベルが判定される。判定ステップステップＳ１１、Ｓ１２で、地球局4５、４６の信号強度が大きいときは、ステップＳ１３，１４で地球局4５、４６の信号に切り替え、ステップＳ１５，１６で、信号が受信機５５で復調するように構成する。判定ステップのステップＳ１１、Ｓ１２で、地球局4５、４６の信号強度が大きくないときは、ステップＳ１７、Ｓ１８で、地球局4７、４８の信号に切り替え、受信機５５で復調することで、ＳＤ受信を達成でき、ＳＤダイバーシティ効果により不稼働率が改善される。
（３）Ｓａｔ.Ｄ/ＳＤ方式構成
さらに、衛星４１からの信号６１、６２が降雨4３の影響を受けて減衰し、切り替え器57で切り替えても復調できない信号レベルに達したときに、Ｓａｔ.Ｄ/ＳＤ方式の切り替え稼動状態に入る。図６は、本発明の近距離の２地球局を使用したＳａｔ.Ｄ/ＳＤ方式の構成のブロックダイアグラムを示す。
この構成では、衛星４１からの信号６１，６２が減衰を受けて、回線断に近付いたときに、衛星４２でＳａｔ.Ｄ方式用周波数ｆ１を帯域８４に立て、地球局４６，４８で受信する。信号６３はまだ減衰していないので、復調可能となる。降雨減衰は、時間的、地理的にランダムに発生するために、衛星４１からも帯域８２に、周波数ｆ２の信号を帯域８２にＳａｔ.Ｄ方式用周波数ｆ２を帯域８２に立て、上と類似の動作を実施する。
このような運用により、ＳＤ方式の動作が減衰によって限界に達しても、Ｓａｔ.Ｄ方式による運用が可能となり、稼働率が改善される。
衛星４１，４２での帯域８１，８４の周波数ｆ１の信号が、地球局４５〜４８で送受信され、４信号がレベル検出器９１，９２で検出され、比較回路９３，９４で４信号のレベルが比較され、レベル判定回路９５，９６で最も強力な信号が判定される。これらの信号は、総合的な切り替え制御回路９７で制御され、切り替え器９８で切り替えられて、それぞれの受信機９９で復調される。
衛星４２の周波数ｆ２の信号も減衰したときにも、衛星４１も帯域８２に周波数ｆ２の信号が立てられ、地球局４５〜４８で受信される８個の信号の間の比較、判定、切り替えが行われる。
【００２１】
具体的運用においては、信号６１，６２，６３，６４の内、最も信号強度の強い方の信号を採用することプログラミングしておき、切り替えなどの運用を自動的に行うように構成しておく。この結果、ＳＤ方式単独の場合より、Ｓａｔ.Ｄ/ＳＤ方式により大幅な稼働率改善を実現することが可能となる。
雨域４３が両地球局の上空を通過して行き、降雨減衰量が小さくなり、回線を維持するのに十分な値になったことが検出されたときに、Ｓａｔ.Ｄ/ＳＤ方式のダイバーシティ通信モード構成が解消され、各地球局が独自のチャネルを送受信する平常時モードに戻る。
大きな減衰が発生し、Ｓａｔ.Ｄ/ＳＤ方式のダイバーシティ通信モード構成となるのは年間の0.5％から1％程度であり、年間の約９９％は平常時モードであるので、Ｓａｔ.Ｄ/ＳＤ方式のダイバーシティ通信モード構成となることによる２中継器の使用する時間率は非常に小さくて、システムコストに与える影響は少ない。
【００２２】
さらに、降雨減衰が増加し、ＳＤ方式のみでは減衰を補償できないときは、Ｓａｔ.Ｄ/ＳＤ方式に移行する。このときの手順を図７のフローチャートに示す。
図７は、本発明のＳａｔ.Ｄ／ＳＤ方式の運用の詳細のフローチャートを示す。図６では、衛星４１からの信号ｆ１の信号が減衰し、地球局４５，４７で仕様を満足する品質に達しなくなったと仮定する。ステップＳ２１、Ｓ２２で、衛星４1，４2からの信号強度が、あらかじめ決められた回線維持を満足するための閾値を割るかどうかが判定される。ステップＳ２１、Ｓ２２で、衛星４1からの信号強度が、あらかじめ決められた回線維持を満足するための閾値を割らないときは、ステップＳ２５、Ｓ２６で、それぞれの地球局４６，４７で平常時通信を実施する。この時間率は、年間ほぼ９９％である。
ステップＳ２１、Ｓ２２で、衛星４1、４２からの信号強度が、ステップＳ２５、Ｓ２６で、あらかじめ決められた回線維持を満足するための閾値を割ったときは、ステップＳ２７で、Ｓａｔ.Ｄ/ＳＤ方式モードに切り替えられる。ステップＳ２８で衛星の帯域８４にＳａｔ.Ｄ用の周波数ｆ１が立てられ、ステップＳ２９で衛星の帯域８２にＳａｔ.Ｄ用の周波数ｆ２が立てられる。ステップＳ３０、Ｓ３１で、地球局４５〜４８で周波数ｆ１とｆ２が受信される。ステップＳ３２で、地球局４５〜４８の各信号レベルが判定される。ステップＳ３３で、周波数ｆ１，ｆ２の信号強度の最も強いものが選択される。この結果に基づいて、ステップＳ３４で、最適地球局に切り替え、ステップＳ３５で、受信機で復調される。
これにより、ＳＤ方式のみでは稼働率に限界があった回線に、Ｓａｔ.Ｄ/ＳＤ方式を導入することで、回線断の確率を減少できるために、降雨による回線断率を減少することが可能である。
【００２３】
Ｓａｔ.Ｄ/ＳＤ方式を採用したことで、大きなダイバーシティ利得が得られ、従来のＳＤ方式のみ、または、ＳＤ方式を採用しないときの地球局パラメーター（アンテナ直径、送信機出力など）に比べて、余裕のある地球局パラメーター（小型アンテナ直径、小電力送信機出力など）とすることも可能で、経済的なシステム構成とすることが可能となる。特に、地球局の数の多いシステムでは、コスト軽減に寄与する。
以上のＳＤ方式、または、Ｓａｔ.Ｄ/ＳＤ方式の運用手順は，降雨減衰の大きさにより、ステップ分けしており、一定の減衰レベルが生じたときに、それぞれのモードに切り替えられるようにプログラムしておき最適なモードに移行するように構成する。
（４）ＴＤＤ/Ｓａｔ.Ｄ/ＳＤ方式構成
さらに、衛星４１からの信号６１、６３両方の信号が降雨減衰４３の影響を受けて減衰し、切り替え制御回路９７で切り替えても復調できない信号レベルに達したときに、ＴＤＤ/Ｓａｔ.Ｄ/ＳＤ方式の切り替え待機状態に入る。
図８は、本発明の近距離の２地球局を使用したＴＤＤ/Ｓａｔ.Ｄ/ＳＤ方式の構成のブロックダイアグラムを示す。この作動ステップは，以下に示される。
（１）このＴＤＤ/Ｓａｔ.Ｄ/ＳＤ方式構成では、衛星４１の周波数ｆ１、ｆ２の中継器８１，８３からの信号６１，６２を、周波数ｆ３の中継器１０１を使用して、遅延時間（ｔ１−ｔ２）だけ遅延だけ遅延して送信する。衛星４２でも同様に、周波数ｆ１、ｆ２の中継器８４，８３からの信号６３，６４を、周波数ｆ３の中継器１０２を使用して、遅延時間（ｔ１−ｔ２）だけ遅延だけ遅延して送信する。
（２）衛星４１を受信する受信地球局４５，４７でＴＤＤ/Ｓａｔ.Ｄ/ＳＤ方式が作動したときは、遅延回路１０３の遅延機能が作動するように制御され、周波数ｆ１、ｆ２を送信している中継器８１，８３からの信号６１，６３は遅延時間（ｔ１−ｔ２）だけ遅延される。
これにより、地球局４５，４７で、周波数ｆ３を送信している中継器１０１からの信号１０５が、遅延時間（ｔ１−ｔ２）だけ遅延された信号６１，６３と時間的に一致することで、３信号の間の比較が比較器９３で行われる。このレベル判定がレベル判定器９５で実施され、信号レベルの最も強い信号が判定される。
（３）同様に、衛星４２を受信する地球局４６，４８で、遅延回路１０４の遅延機能が作動するように制御され、周波数ｆ１、ｆ２を送信している中継器８１，８３からの信号６３，６４は遅延時間（ｔ１−ｔ２）だけ遅延される。
これにより、地球局４６，４８で、周波数ｆ３を送信している中継器１０２からの信号１０６が、遅延時間（ｔ１−ｔ２）だけ遅延された信号６３，６４と時間的に一致することで、３信号の間の比較が比較器９４で行われる。このレベル判定がレベル判定器９６で実施され、信号レベルの最も強い信号が判定される。
（４）これらの信号は、切り替え制御回路９７で制御信号が発生され、切り替え器９８で最も信号強度の大きな信号が選択され、切り替え器９８で切り替えられ、受信機９９で復調される。
（５）降雨減衰領域の移動に伴い、最適な信号が刻々と選択され、通信回線が維持される。
（６）降雨減衰が小さくなり、予め設定された値に信号レベルが上昇したときに、Ｓａｔ.Ｄ/ＳＤ方式にもどり、さらに降雨減衰が小さくなるとＳＤ方式に戻り、晴天時には、各地球局で別々の情報通信を行うことになる。
【００２４】
図９は、本発明のＴＤＤ/Ｓａｔ.Ｄ/ＳＤ方式運用の詳細のフローチャートを示す。ステップＳ４１、Ｓ４２で、衛星４1，４２からの信号強度が、あらかじめ決められた回線維持を満足するための閾値を割るかどうかが判定される。ステップＳ４１、Ｓ４２で、衛星４1，４２からの信号強度が、あらかじめ決められた回線維持を満足するための閾値を割らないときは、ステップＳ４３、Ｓ４４で、それぞれの地球局４６，４７で平常時通信を実施する。
ステップＳ４５、Ｓ４６で、衛星４1，４2からの信号強度が、あらかじめ決められたＴＤＤ/Ｓａｔ.Ｄ/ＳＤ方式を作動する直前の回線維持値を満足するための閾値を下回ったときは、ステップＳ４7で、ＴＤＤ/Ｓａｔ.Ｄ/ＳＤ方式が作動するように切り替えられる。切り替えの結果、ステップＳ４８で、衛星４１の帯域１０１にＴＤＤ用の周波数ｆ３を立てる。ステップＳ４９で、衛星４２の帯域１０２にＴＤＤ用の周波数ｆ３を立てる。ステップＳ５０で、この周波数ｆ３を使用して、信号６１を（ｔ１−ｔ２）だけ遅延させた信号１０５を送信する。また、ステップＳ５１で、この周波数ｆ３を使用して、信号６３を（ｔ１−ｔ２）だけ遅延させた信号１０６を送信する。地球局側では、ステップＳ５２、５３で、遅延回路１０３，１０４を作動する。ステップＳ５４で、地球局４５，４７の受信信号６１，６２が（ｔ１−ｔ２）だけ遅延される。同様に、ステップＳ５５で、地球局４６，４８の受信信号６３，６４が（ｔ１−ｔ２）だけ遅延される。ステップＳ５６で、信号６１，６２，１０５が比較される。ステップＳ５７で、信号６３，６４，１０６が比較される。この結果、ステップＳ５８で、信号６１，６２，６３，６４、１０５，１０６の中で、最も強い信号強度の信号が選択される。Ｓ５９で、この信号が受信されるように、切り替え制御が実行される。ステップＳ６０で、この信号が受信機で復調される。
これにより、ＳＤ方式のみでは稼働率に限界があった回線に、ＴＤＤ/Ｓａｔ.Ｄ/ＳＤ方式を導入することで、回線断の確率を減少できるために、システムの降雨による回線断率を減少することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
（１）これまで説明したように、Ｋｕ帯、Ｋａ帯などを使用する固定衛星通信方式での年間不稼働率を改善する方法として、従来のＳＤ方式に比べて、減衰改善効果が大きく（ダイバーシティ利得が大きく)、年間の稼働率改善による回線品質が向上可能である。
（２）大きなダイバーシティ利得が得られるために、ダイバーシティ用の地球局の諸パラメーター(アンテナ直径，送信出力など)への要求値が緩和され、これにより、超小型アンテナ、小電力の送信機出力などで運用可能となる。このために、システムコストが改善され、経済的で高性能なシステムが実現できる。
（３）エントランス線の長さは、約５〜１０ｋｍであるので、従来のＳＤ方式の数１０ｋｍ〜１００ｋｍの長さの高価なエントランス線の経費負担と比べて、エントランス線を低コスト化できるために、総合的に経済的なシステム構成が可能となる。
（４）平常時には４地球局は、独立に回線設定を行って、平常の通信を行うために、年間のほとんどの時間率では、それぞれの地球局での最大伝送速度の通信が可能である。
（５）降雨時には、衛星４１、４２が同じ信号を送信し、信号強度の強い信号のみを採用することで、ダイバーシティ利得を獲得することになるが、この時間率は年間の約０．５％程度であり、総合的なシステム容量の減少に与える影響は非常に少ない。
（６）２地球局が約５〜１０ｋｍ離れて設置されているために、一方の地球局で自然災害、人的災害など被害を受けても、他方のダイバーシティ地球局が同時に被害を受ける確率は小さくなり、システムの危機管理の観点から有利になる。
【符号の説明】
【００２６】
１：衛星、２、３：地球局、４、５：衛星１からの信号、６：降雨減衰、７：切り替え器、８：受信機、２１、２２：衛星、２３，２４：衛星２１，２２からの信号、２６，２７：地球局、２５：降雨減衰、２８：切り替え器、２９：受信機、３１：中継器、３２：中継器、３３：実時間信号、３４：遅延信号、３５：地球局、３６：切り替え器、３７：受信機、４１、４２：衛星、４３：降雨減衰、４５，４６、４７、４８：地球局、４９，５０：レベル検出回路、５１，５２：比較回路、５３．５４：レベル判定回路、５５，５６：切り替え制御回路、５７．５８．切り替え器、５９．６０：受信機、６１，６３：衛星４１からの信号、６２，６４：衛星４２からの信号、８１，８２，８３，８４：衛星中継器の帯域、９１，９２：レベル検出回路、９３，９４：比較回路、９５．９６：レベル判定回路、９７：切り替え制御回路、９８．切り替え器、９９：受信機、１０１，１０２：ＴＤＤ用周波数、１０３．１０４：ＴＤＤ信号受信用の遅延回路、１０５，１０６：衛星４１，４２からのＴＤＤ用信号、
【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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