(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
衛星、及び衛星と相互に通信可能な複数の地球局から構成され、前記複数の地球局のうち衛星と回線接続中にある先発地球局から、次に衛星と回線接続を行う次発地球局に切り替えて接続する衛星通信システムのマルチアクセス切替方法において、
前記先発地球局は、第１周波数の信号を前記衛星に向けて送信し、衛星から折り返えされた前記第１周波数の信号の受信タイミングで第２周波数の信号を衛星に向けて送信し、
前記次発地球局は、前記衛星を介して前記第１周波数の信号を受信し、この受信タイミングで第３周波数の信号を前記衛星に向けて送信し、
前記先発地球局は、前記衛星を介して前記第３周波数の信号を受信するタイミングで放送を停止し、また前記次発地球局は、前記衛星を介して前記第２周波数の信号を受信するタイミングで放送を開始することを特徴とするマルチアクセス切替方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、衛星通信および衛星放送の送信局切り替え方式に関し、特に無瞬断で局切り替えを行う方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
衛星放送では、放送波は地球局から衛星へ送られ、衛星より広範囲に点在する一般視聴局へ配信される。番組の切替えは、送信地球局を切り替えることにより実行される。衛星放送の場合、地方で制作された番組は、他の伝送路を用いて中央の放送用地球局に送り、この地球局より衛星へ放送波を送出することは不要であり、地方の局より、直かに衛星へ放送波を送信することが可能である。
【０００３】
この切替を一般視聴者には違和感を与えぬように実行するには、衛星上にて信号の重なりや切れ間が生じないように地球局間の送信ＯＮ／ＯＦＦ時間を制御する必要がある。
【０００４】
図７に、従来のマルチアクセス切替方式（特公昭５９−２４１１ 放送衛星用番組切替方式）の系統を示す。
かかるマルチアクセス切替方式においては、システムに応じてＮ局で構成される地球局を順次切り替えることで、衛星とのマルチアクセスを行っているが、ここでは、説明を簡略化するため、先発地球局と次発地球局で構成される二局の地球局を例に説明する。
【０００５】
先発地球局とは、放送波を送信中の局であり、放送波を衛星へ指向させるためのアンテナ１と、放送信号を変調・周波数変換及び増幅した後にアンテナ１へ導く送信機２と、アンテナ１にて集束した衛星からの放送波を低雑音増幅し、周波数変換及び復調する受信機３と、衛星上にて信号の重なりや切れ間が生じないように送信ＯＦＦ時間を制御するマルチアクセス装置４と、放送信号を送出する放送設備５とから構成される。また、マルチアクセス装置４は、マルチアクセス切替のためのタイミング信号（以下、Ｑｃ信号という。）を生成するＱｃ信号発生器１１と、Ｑｃ信号重畳から送信ＯＦＦまでの時間を制御する遅延時間タイマー１２、及びＱｃ信号を放送信号に重畳するＱｃ信号重畳器１３から構成される。
【０００６】
一方、次発地球局は、放送波を衛星へ指向させるためのアンテナ５１と、放送信号を変調、周波数変換及び増幅した後にアンテナ５１へ導く送信機５２と、アンテナ５１にて集束した衛星からの放送波を低雑音増幅し周波数変換および復調する受信機５３と、衛星上にて信号の重なりや切れ間が生じないように送信ＯＮ時間を制御するマルチアクセス装置５４、および放送信号を送出する放送設備５５より構成される。また、マルチアクセス装置５４は、受信した放送信号を分配する分配器６１、放送信号からＱｃ信号を検出するＱｃ検出器６２およびＱｃ受信からＴｘ  ＯＮまでの時間を制御する遅延時間タイマー６３から構成される。
【０００７】
かかるマルチアクセス切替方式を適用する複数の地球局は、各々がＴＤＭＡの送信タイミングに応じて先発地球局と次発地球局の役割を果たすので装置構成上の差異を設ける必要はないのであるが、本実施の形態においては、送信中にある先発地球局から送信待機中の次発地球局に放送を切り替える場合の説明を容易にするため、ある放送タイミングにおいて先発地球局および次発地球局に必要とされる最低限の構成要素のみを示した。
【０００８】
次に、図８に示すタイムチャートを参照しながら、図７に示すマルチアクセス切替方式の動作を説明する。図７に示すタイムチャートは、先発地球局の送信を中止し、待機中の次発地球局に送信を切替える場合である。
【０００９】
衛星上にて、送信信号の重なりや切れ間がなくなるように切替を行うためには、先発地球局のＱｃ信号重畳から衛星上にて先発地球局の送信信号が切れる時間と、先発地球局のＱｃ信号重畳から次発地球局の送信信号が衛星へ到達する時間とが一致する必要がある。
【００１０】
具体的には、先発地球局におけるＱｃ信号の重畳時刻を基準とし、下記の関係式を満たす必要がある。ここで、Ｔｓとは、先発地球局と衛星間の信号の伝搬時間であり、先発地球局がＱｃ信号を重畳し、Ｑｃ信号が衛星へ到達するまでの時間をさす。また、Ｄｓは、先発地球局のＱｃ信号重畳から送信信号を停止（ＴＸＯＦＦ）するまでの時間である。Ｔｒは、次発地球局と衛星間の信号の伝搬時間であり、次発地球局が衛星からのＱｃ信号を受信するまでの時間をさす。Ｄｒは、次発地球局がＱｃ信号を受信し送信機５２から送信を開始（ＴＸ  ＯＮ）するまでの時間である。
【００１１】
【数１】
0003957562.tif 000002
すなわち、先発地球局のＱｃ信号重畳から衛星上にて先発地球局の送信信号が切れる時間と、先発地球局のＱｃ信号重畳から次発地球局の送信信号が衛星へ到達する時間とが一致するように、先発地球局のＱｃ信号の重畳から先発地球局の送信をＯＦＦにするまでの時間（Ｄｓ）と次発地球局がＱｃ信号を受信し次発地球局が送信を開始するまでの時間（Ｄｒ）を設定する必要がある。
【００１２】
送信局の切替を行う際には、上記の関係式を満たすことを前提とし、先発地球局では、Ｑｃ信号発生器１１よりＱｃ信号を生成し、Ｑｃ信号重畳器１３によりＱｃ信号が放送信号に重畳した後、遅延時間タイマー１２によりＤｓ時間の経過後に送信機２を停止する。次発地球局では、先発地球局が衛星経由で送信したＱｃ信号を、Ｑｃ検出器６２にてＱｃ信号を重畳した時刻からＴｓ＋Ｔｒ時間後に検出し、遅延時間タイマー６３にてＤｒ時間の経過後に送信機５２の送信を開始する。
【００１３】
しかしながら、上述における衛星から地球局（先発地球局及び次発地球局）間の信号の伝搬時間は衛星の軌道により変化するため、正確な時間を把握する事が困難であった。その結果、信号の重なりや切れ間が生じて画像が乱れていた。特にスクランブル放送では、受信画像を再生する上で連続したデータの受信が必要不可欠であり、当該データの重なりや切れ間の発生により再生ができず受信画像に数秒の乱れが生じる問題が指摘されている。
【００１４】
これらを解決する手段として、特開２００１−１２７６８３号公報に記載される発明では、次の方策が採られている。図９及び図１０に他の発明案件のマルチアクセス切替系統図とタイムチャートを示す。
【００１５】
概略的には、３つのステップに大別され、ステップ１では、先発地球局と衛星間における信号伝搬時間（２Ｔｓ）の測定を行い、ステップ２では、ステップ１で測定した信号伝搬時間（２Ｔｓ）に当該伝搬時間を放送波に重畳する時刻から放送を停止するまでの予め設定した所定時間を加算して得た放送停止時間と、前記重畳時刻とからなる切替情報を次発地球局へ送信し、所定時間経過後（Ｄｓ）に先発地球局からの送信をＯＦＦにする処理を行う。また、ステップ３では、次発地球局において、先発地球局が送信したマルチアクセス切替に必要な情報を基に送信開始時刻を算出し送信をＤｒ時間経過後に送信を開始する。なお、上記のマルチアクセスには、先発地球局と次発地球局との間で時刻の同期がとれている必要がある。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開２００１−１２７６８３号公報に記載される発明では、先発局では、局切替前にパイロット信号(Qp)を送信波に重畳し、衛星〜先発局間の伝搬時間（Ts）を測定し、かつ、局切替用タイミング信号（Qc）と切替えのための情報を送信波に重畳する必要があった。
【００１７】
一方、次発局では、衛星を経由して送られてきたQc信号の受信時刻(T2)と先発局にて放送波に重畳された情報を基に、Qc信号受信〜Tx ONまでの時間Dr）値を演算しTx  ON制御を行う必要があった。
【００１８】
更に、先発局と次発局間で時刻を正確に合わす必要があり、時刻同期のため設備が必要であった。
【００１９】
そこで、本発明においては、放送波に制御信号を重畳する必要がなく、特殊な装置を必要としないマルチアクセス切替方式の提供を目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、衛星、及び衛星と相互に通信可能な複数の地球局から構成され、前記複数の地球局のうち衛星と回線接続中にある先発地球局から、次に衛星と回線接続を行う次発地球局に切り替えて接続する衛星通信システムのマルチアクセス切替方法において、前記先発地球局は、第１周波数の信号を前記衛星に向けて送信し、衛星から折り返えされた前記第１周波数の信号の受信タイミングで第２周波数の信号を衛星に向けて送信し、前記次発地球局は、前記衛星を介して前記第１周波数の信号を受信し、この受信タイミングで第３周波数の信号を前記衛星に向けて送信し、前記先発地球局は、前記衛星を介して前記第３周波数の信号を受信するタイミングで放送を停止し、また前記次発地球局は、前記衛星を介して前記第２周波数の信号を受信するタイミングで放送を開始することを特徴とするマルチアクセス切替方法を得ることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２２】
図１に、本発明の実施形態に係るマルチアクセス切替方式の概念を示す。本実施形態では、ＴＶ信号とは別に、衛星〜地球局間の信号伝搬時間を自動的に補正するための３つの制御用信号（無変調波）を使用する。
【００２３】
図２は、当該３つの制御用信号が衛星を介して地球局間を伝搬する際の接続系統を示すものである。先発局は制御信号ＴＸ ｆ１並びにＴＸ ｆ２を送信し、次発局はＴＸ ｆ３を送信する。ＴＸ ｆ２及びＴＸ ｆ３は、ＴＸ ｆ１の衛星経由の折り返し信号ＲＸ ｆ１を元に生成される。
【００２４】
図３および図４には、時間的起点である先発局の制御信号ＴＸ ｆ１送信（Ｔ１）から先発局のＴＶ信号が衛星上で断になる時間（Ｔ２）と、次発局のＴＶ信号が衛星上でＯＮになる時間（Ｔ２）までの制御、ＴＶ信号の流れを示す。
【００２５】
図５は、先発局のＴＸ ｆ１送信から衛星上で放送波が切り替わるまでの制御信号並びに放送波の時間的流れを示す。
【００２６】
図６には、本実施形態のマルチアクセス切替方式のブロック図を示す。システムに応じてＮ局で構成される地球局を順次切り替えることで、衛星とのマルチアクセスを行っているが、ここでは、説明を簡略化するため、先発地球局と次発地球局で構成される二局の地球局を示している。
【００２７】
先発地球局は、放送波を衛星へ指向させるためのアンテナ１と、放送信号並びに制御用信号を周波数変換および増幅した後にアンテナ１へ導く送信機２と、アンテナ１にて集束した衛星からの放送波並びに制御信号を低雑音増幅し、周波数変換する受信機３と、放送信号を送出する放送設備４、放送用信号並びに制御用信号ｆ１、ｆ２を合成する合成器５、受信機３からの信号を分岐する分配器６、制御用信号ｆ１を発振するf1信号発生器７、分配器６から出力される制御用信号ｆ１を周波数変換し制御用信号ｆ２を生成する周波数変換器８、分配器６から出力される制御信号ｆ３を検出し、送信ＳＷ１０にＴＸ ＯＦＦ制御信号を送出するｆ３検出器９、ｆ３検出器９からのＴＸ ＯＦＦ制御信号を受けて放送波を断にする送信ＳＷ１０から構成される。
【００２８】
一方、次発地球局は、放送波並びに制御用信号を衛星へ指向させるためのアンテナ５１と、放送信号並びに制御用信号を周波数変換および増幅した後にアンテナ５１へ導く送信機５２と、アンテナ５１にて集束した衛星からの放送波並びに制御用信号を低雑音増幅し、周波数変換及び復調する受信機５３と、放送信号を送出する放送設備５４と、放送用信号並びに制御用信号ｆ３を合成する合成器５５、受信機５３からの信号を分岐する分配器５６、分配器５６から出力される制御用信号ｆ１を周波数変換し制御用信号ｆ３を生成する周波数変換器５７、分配器６から出力される制御信号ｆ２を検出し、送信ＳＷ５９にＴＸ ＯＮ制御信号を送出するｆ２検出器５８、ｆ２検出器５８からのＴＸ ＯＮ制御信号を受けて放送波を断にする送信ＳＷ５９から構成される。
【００２９】
図５に、本発明のマルチアクセス切り替え方式のタイムチャートを示す。タイムチャートに記載の時間を表す略語の意味を以下に示す。Ｔ１は、先発局の制御信号ＴＸ ｆ１送信時の時刻である。Ｔ２は、衛星の中継器上で先発局送信のＴＶ信号が断となる時刻である。また、次発局送信のＴＶ信号がＯＮとなる時刻でもある。Ｔｓは、先発局と衛星間の信号の伝搬時間である。Ｔｒは、次発局と衛星間の信号の伝搬時間である。
【００３０】
図５のタイムチャート並びに図６系統図を用いて、時間的流れに従い、ＴＶ信号を先発局の送信から次発局の送信に切り替える場合の動作について説明する。
【００３１】
マルチアクセス切替開始時には、先発局はｆ１信号発生器７により制御信号ｆ１を発生させる。制御信号ｆ１は合成器５を経由し送信機２にて周波数変換並びに電力増幅されアンテナ１にて衛星に向けて送信される。先発局より送信された制御用信号ＴＸ ｆ１は衛星にて周波数変換され、受信信号ＲＸ ｆ１として地球局へ配信される。
【００３２】
次発局に送られた制御用信号ＲＸ ｆ１はアンテナ５１で集束され、受信機５３に低雑音増幅並びに周波数変換され、分配器５６を経由して周波数変換器５７に入力される。 周波数変換器５７は、入力された制御用信号ｆ１を周波数変換し制御用信号ｆ３を生成する。制御用信号ｆ３は合成器５５を経由して送信機５２にて周波数変換・電力増幅されアンテナ５１より制御用信号ＴＸ ｆ３として衛星へ送信される。 制御用信号ＴＸ ｆ３は衛星にて周波数変換され受信信号ＲＸ ｆ３として先発局へ送られる。制御用信号ｆ３はアンテナ１にて集束され受信機３にて低雑音増幅・周波数変換後、分配器６に送られ、ｆ３検出器９に入力される。ｆ３検出器９は、制御用信号ｆ３を検出すると送信ＳＷ１０へＴＸ ＯＦＦ制御信号を送る。送信ＳＷ１０は、ＴＸ ＯＦＦ制御信号を受信すると放送波の送信を断にする。
【００３３】
一方、先発局に送られた制御用信号ＲＸ ｆ１はアンテナ１で集束され、受信機３に低雑音増幅並びに周波数変換され、分配器６を経由して周波数変換器８に入力される。周波数変換器８は、入力された制御用信号ｆ１を周波数変換し制御用信号ｆ２を生成する。制御用信号ｆ２は合成器５を経由して送信機２にて周波数変換・電力増幅されアンテナ１より制御用信号ＴＸ ｆ２として衛星へ送信される。 制御用信号ＴＸ ｆ２は衛星にて周波数変換され受信信号ＲＸ ｆ２として次発局へ送られる。制御用信号ｆ２はアンテナ５１にて信号を集束され受信機５３にて低雑音増幅・周波数変換後、分配器５６に送られ、ｆ２検出器５８に入力される。ｆ２検出器５８は、制御用信号ｆ２を受信すると送信ＳＷ５９へＴＸＯＮ制御信号を送る。送信ＳＷ５９は、ＴＸ ＯＮ制御信号を受信すると放送波の送信をＯＮにする。
【００３４】
先発局の制御用信号ｆ１送信の時刻 Ｔ１から先発局の放送波が衛星の中継器上で断になるまでの時刻Ｔ２までの時間は、制御用信号ｆ１が衛星を経由して次発局へ送られ、制御用信号ｆ３として先発局に帰還するまでの時間に先発局から衛星までの信号の伝搬時間Ｔｓを加えた時間であり、ＴｓとＴｒの組み合わせによる時間（３Ｔｓ＋２Ｔｒ）となる。
【００３５】
また、先発局の制御用信号ｆ１送信の時刻 Ｔ１から次発局の放送波が衛星の中継器に到達するまでの時刻Ｔ２までの時間は、制御用信号ｆ１が衛星を経由して先発局へ戻され、制御用信号ｆ２として次発局に送られる時間に次発局から衛星までの信号の伝搬時間Ｔrを加えた時間であり、同様に、ＴｓとＴｒの組み合わせによる時間（３Ｔｓ＋２Ｔｒ）となる。
【００３６】
この結果、Ｔｓ、ＴｒがＴ１からＴ２の期間（静止衛星の場合、０．６秒）に変化しない限り、精度の高いマルチアクセス切替が実現できる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、パイロット信号、Qc信号および切替え時間に関する情報を放送波に重畳すること無しに送信局の切替えが可能となり、また、衛星の軌道により変化する衛星〜地球局間の信号伝搬時間が変化しても精度の高い切替えが可能となる。その結果、放送波の加工並びに放送信号にＱｐ信号、Qc信号および時刻情報の重畳・抽出を行うマルチアクセス装置を必要とせず、放送波の形式（ＮＴＳＣ、ＭＵＳＥ、デジタル等）に関系なく精度の高い局切替えが可能となる。
【００３８】
また、複数の地球局による切替えが可能となるばかりでなく、衛星〜地球局間の遅延時間が自動的に補正されるため、あらゆる衛星（静止衛星、低軌道衛星等）を用いた時分割通信のガード時間帯を狭くすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るマルチアクセス切替方式の概念図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係るマルチアクセス切替方式の信号接続図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係るマルチアクセス切替方式の先発局のＴＸ ＯＦＦまでの制御回線ルートである。
【図４】本発明の一実施の形態に係るマルチアクセス切替方式の次発局のＴＸ ＯＮまでの制御回線ルートである。
【図５】本発明の一実施の形態に係るマルチアクセス切替方式のタイムチャートである。
【図６】本発明の一実施の形態に係るマルチアクセス切替方式の系統図である。
【図７】従来方式のマルチアクセスの切り替え系統図である。
【図８】従来方式のマルチアクセスの切り替えタイムチャートである。
【図９】他の発明案件のマルチアクセス切替系統図である。
【図１０】他の発明案件のマルチアクセス切替えタイムチャートである。
【符号の説明】
１，５１  アンテナ
２，５２  送信機
３，５３  受信機
４，５４  放送設備
５，５５  合成器
６，５６  分配器
７        ｆ１制御信号発生器
８，５７  周波数変換器
９        ｆ３検出器
５８      ｆ２検出器
１０、５９  送信ＳＷ
１１      Ｑｃ信号発生器
１２      Ｄｓ遅延時間タイマー
１３      重畳器
６１      分配器
６２      Ｑｃ検出器
６３      Ｄｒ遅延時間タイマー
【図１】
0003957562.tif 000003
【図２】
0003957562.tif 000004
【図３】
0003957562.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003957562.tif 000009
【図８】
0003957562.tif 000010
【図９】
0003957562.tif 000011
【図１０】
0003957562.tif 000012