(57)【要約】【課題】通信端末における測位演算を高速化させかつ測位精度を向上させることができるゲートウェイを得ること。【解決手段】衛星中継器を介して通信端末と通信を行うゲートウェイ３であって、２つ以上の測位システムに属する２つ以上の測位衛星から報知された第１の報知信号を受信する測位用無線受信部４１と、第１の報知信号に基づいて測位衛星の位置を算出し、算出した測位衛星の位置に基づいて衛星中継器が形成するビームに対応する可視範囲にある測位衛星のリストを生成し、リストに含まれる測位衛星の識別情報と、対応する測位システムの識別情報と、対応する軌道情報とを含む第２の報知信号を生成する測位衛星管理部４３４と、第２の報知信号を衛星中継器を介して通信端末に送信する通信用無線送信部３５と、を備える。【選択図】図４
2016118447.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
衛星中継器を介して通信端末と通信を行うことが可能なゲートウェイであって、
２つ以上の測位システムに各々属する２つ以上の測位衛星を含む複数の測位衛星から報知された報知信号を受信可能な受信部と、
受信した前記報知信号を用いて前記報知信号の送信元の前記測位衛星の位置を算出し、算出した前記測位衛星の位置に基づいて前記衛星中継器が形成する送受信ビームに対応する可視範囲に存在する前記測位衛星を可視測位衛星として選択する選択部と、
前記可視測位衛星の識別情報と、該可視測位衛星が属する測位システムの識別情報と、該可視測位衛星から受信した前記報知信号に含まれる軌道情報とを前記衛星中継器を介して前記通信端末に送信する送信部と、
を備えることを特徴とするゲートウェイ。
【請求項２】
前記選択部は、前記ビームの地上への投影範囲の中心における地平線より天頂方向に存在する前記測位衛星を前記可視測位衛星として選択することを特徴とする請求項１に記載のゲートウェイ。
【請求項３】
前記選択部は、前記可視測位衛星の識別情報と、該可視測位衛星が属する測位システムの識別情報と、該測位衛星から受信した前記報知信号に含まれる軌道情報とを１組とする情報を、対応する前記可視測位衛星の位置が前記ビームの地上への投影範囲の中心において天頂に近い順に並べた可視衛星情報を生成し、
前記送信部は、前記可視衛星情報を、前記衛星中継器を介して前記通信端末に送信することを特徴とする請求項１または２に記載のゲートウェイ。
【請求項４】
前記選択部は、同一の測位システムに属する４つ以上の測位衛星が前記可視測位衛星に含まれるよう前記可視測位衛星を選択することを特徴とする請求項１、２または３に記載のゲートウェイ。
【請求項５】
前記通信端末ごとの前記通信端末に要求される位置測定精度を管理する位置管理部、を備え
前記選択部は、前記ビームに在圏する前記通信端末の前記位置測定精度に応じて、前記軌道情報に含める情報を決定することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載のゲートウェイ。
【請求項６】
前記複数の測位衛星のうち少なくとも１つは測距補正情報を含む補強信号を報知する測位衛星であり、
前記選択部は、前記ビームに在圏する前記通信端末の前記位置測定精度に応じて前記軌道情報に前記補強信号として受信した情報を含めるか否かを決定することを特徴とする請求項５に記載のゲートウェイ。
【請求項７】
前記衛星中継器は、指向方向の異なる複数の前記ビームを形成可能であり、
前記選択部は、前記ビームごとに、前記可視衛星情報を求め、
前記送信部は、前記ビームごとに、前記可視測位衛星の識別情報と、該可視測位衛星が属する測位システムの識別情報と、該可視測位衛星から受信した前記報知信号に含まれる軌道情報とを前記衛星中継器を介して前記通信端末に送信することを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載のゲートウェイ。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１つに記載のゲートウェイと衛星中継器を介して通信を行うことが可能な通信端末であって、
前記ゲートウェイから、自端末が在圏する衛星中継器の送受信ビームにおいて可視となる測位衛星である可視測位衛星の識別情報と、該可視測位衛星が属する測位システムの識別情報と、該可視測位衛星から前記ゲートウェイが受信した報知信号に含まれる軌道情報とを含む可視衛星情報を受信する第１の受信部と、
前記可視衛星情報を用いて測位衛星から送信された報知信号を受信する第２の受信部と、
前記第２の受信部が受信した報知信号を用いて測位演算を行う測位部と、
を備えることを特徴とする通信端末。
【請求項９】
請求項１から７のいずれか１つに記載のゲートウェイと、
前記ゲートウェイと衛星中継器を介して通信を行う請求項８に記載の通信端末と、
を備えることを特徴する衛星通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測位演算を行う通信端末と衛星中継器を介して通信を行うゲートウェイ、通信端末および衛星通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
人工衛星などを用いて、地球上の２点間で通信を行う衛星通信システムが導入されている。衛星通信システムは、地球上の通信機器から送信された信号を人工衛星に搭載された中継器である衛星中継器が中継することによって実現される。すなわち、衛星通信システムは、衛星中継器が地球上の通信機器から送信された信号を受信し、当該信号を地球上の別の通信機器に送信することによって実現される。
【０００３】
近年では、地上の通信機器の小型化と大容量化を実現するため、地域ごとに異なるビームでデータ伝送を行うマルチビームデータ伝送が運用されている。複数の狭域ビームを用いることにより、衛星中継器のアンテナ利得を高くすることができるため、地上の通信機器における信号対雑音電力比が向上し、地上の通信機器の小型化と大容量化を実現することができる。
【０００４】
一方で、通信端末が衛星中継器を介して通信を行う衛星通信システムでは、地域ごとに異なるビームでデータ伝送を行うことから、各通信端末の送受信を制御する制御局は、各通信端末に対して正しくデータを中継するために、各通信端末がどのビームに在圏しているかを把握する必要がある。そのため、例えば非特許文献１では、各通信端末において自身が在圏する位置を測定し、制御局へ通知することが開示されている。
【０００５】
通信端末が位置を測定する手段としてＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）による測位が広く用いられているが、ＧＰＳ衛星から送信される信号は長周期のため、通信端末の測位時間が長くなるという課題がある。これに対し、衛星中継器を搭載する通信衛星を介してＧＰＳ衛星の情報を短周期で配信することで測位時間を短縮するＡｓｓｉｓｔｅｄ  ＧＰＳ方式が、非特許文献１に開示されている。なお、ここでいうＧＰＳ衛星の情報とは、非特許文献１に記載されているようにアルマナック、エフェメリスといったＧＰＳ衛星が報知している情報である。
【０００６】
また、測位システムとしては、上述したＧＰＳ以外にも各国が独自の測位システムを構築しており、例えば日本では、ＱＺＳＳ（Ｑｕａｓｉ−Ｚｅｎｉｔｈ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）が運用されている。ＱＺＳＳは準天頂軌道によって、日本上空において測位衛星が高仰角となることから、高層建築物が多い都市部においても測位衛星の信号を受信することができる利点がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】ＥＴＳＩ  ＴＳ  （Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ）  １０１  ３７６−４−８  Ｖ３．３．１，２０１２年１２月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記非特許文献１に記載の技術には、各ビームに対して最大１２個のＧＰＳ衛星に関する情報を報知することが開示されている。また、ＧＰＳ衛星の識別には６ｂｉｔのＳＶ  ＩＤ（Ｓｐａｃｅ  Ｖｅｈｉｃｌｅ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）が用いられている。しかしながら、ＳＶ  ＩＤは固有の値を持つわけではなく、異なる測位システムではＳＶ  ＩＤが異なる。このため、通信端末は、ＳＶ  ＩＤだけでは測位衛星を識別することができない。また、非特許文献１に記載の技術では、衛星中継器からＧＰＳ衛星の報知信号しか用いることができず、通信端末は、衛星中継器から報知される信号を用いた高速な測位を複数の測位システムを併用して実施することができないという問題がある。したがって、通信端末は、複数の測位システムを用いることにより視野内の測位衛星数を増加させることができビル影等において測位精度を向上させることできるという利点と高速な測位演算ができるという利点とを両立させることができない。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、通信端末における測位演算を高速化させかつ測位精度を向上させることができるゲートウェイを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、衛星中継器を介して通信端末と通信を行うことが可能なゲートウェイであって、２つ以上の測位システムに各々属する２つ以上の測位衛星を含む複数の測位衛星から報知された報知信号を受信可能な受信部と、受信した前記報知信号を用いて前記報知信号の送信元の前記測位衛星の位置を算出し、算出した前記測位衛星の位置に基づいて前記衛星中継器が形成する送受信ビームであるビームに対応する可視範囲に存在する前記測位衛星を可視測位衛星として選択する選択部と、前記可視測位衛星の識別情報と、該可視測位衛星が属する測位システムの識別情報と、該可視測位衛星から受信した前記報知信号に含まれる軌道情報とを前記衛星中継器を介して前記通信端末に送信する送信部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、通信端末に複数の測位システムを併用するための情報を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１にかかる衛星通信システムの構成例を示す図
【図２】実施の形態１の通信端末の構成例を示す図
【図３】実施の形態１の処理回路のハードウェア構成の一例を示す図
【図４】実施の形態１のゲートウェイの構成例を示す図
【図５】実施の形態１の衛星中継器の構成例を示す図
【図６】実施の形態１のゲートウェイが各通信端末の測位演算に要する情報を報知する動作を示すチャート図
【図７】実施の形態１のゲートウェイにおける第２の報知信号の生成および送信手順の一例を示すフローチャート
【図８】実施の形態１の衛星中継器が形成するビームのフットプリントと測位衛星の位置関係の一例を示す図
【図９】実施の形態１の図８に示したフットプリントと測位衛星の位置関係に基づいて生成された測位衛星のリストの一例を示す図
【図１０】実施の形態１の第２の報知信号の構成例を示す図
【図１１】実施の形態１の通信端末における測位演算処理手順の一例を示すフローチャート
【図１２】実施の形態２のゲートウェイの位置管理部が管理する位置測定精度の一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施の形態にかかるゲートウェイ、通信端末および衛星通信システムを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる衛星通信システムの構成例を示す図である。本実施の形態の衛星通信システムは、人工衛星２に搭載される中継器であり１つ以上のビームを形成可能な衛星中継器６と、衛星中継器６と無線接続可能な通信端末である通信端末１−１〜１−ｍと、衛星中継器６と無線接続可能であり、公衆網４に有線で接続するゲートウェイ３とを備える。なお、ｍは２以上の整数である。また、通信端末１−１〜１−ｍおよびゲートウェイ３は、ＧＰＳやＱＺＳＳなどである測位衛星７から報知される測位情報を受信可能である。図１では、１つの測位衛星７を図示しているが、測位衛星７の数はいくつであってもよい。衛星中継器６は通信端末１−１〜１−ｍとゲートウェイ３との間の双方向の通信を中継する。測位衛星７と通信端末１−１〜１−ｍおよびゲートウェイ３との通信は、測位衛星７から通信端末１−１〜１−ｍおよびゲートウェイ３へ向かう片方向通信でよい。
【００１５】
公衆網４は、本実施の形態のゲートウェイ３が、通信端末１−１〜１−ｍに対して、衛星通信システムの外部への接続を行うサービス、例えばインターネット接続または音声通話などのサービスを提供する場合に用いられる。衛星通信システムの外部へ接続せずに、通信が完結する場合にはゲートウェイ３は公衆網４と接続していなくてもよい。
【００１６】
衛星中継器６は、指向方向の異なる複数のビームを形成可能である。衛星中継器６は、同時に複数のビームを照射可能な構成であってもよいし、一度に形成可能なビームは１つであり指向する方向を変更することにより複数のビームを形成可能な構成であってもよい。また、ここでは、送信ビームと受信ビームは同一形状のビームであるとし、以下ビームは送受信ビームであるとして説明する。図１の例では、衛星中継器６が形成可能なビームの数をｎ個としている。衛星中継器６は、ｎ個のビーム内すなわちビームのフットプリント５−１〜５−ｎ内に存在する端末１−１〜１−ｍから受信した無線信号を、フットプリント５−ｎ内に存在するゲートウェイ３へ送信する。なお、図１では、フットプリント５−１〜５−（ｎ−１）内に端末１−１〜１−ｍが存在する例を示しているが、フットプリント５−ｎ内に端末１−１〜１−ｍのうちの１つ以上が存在してもよい。また、衛星中継器６は、ゲートウェイ３から受信した無線信号を通信端末１−１〜１−ｍへ送信する。すなわち、衛星中継器６は、通信端末１−１〜１−ｍとゲートウェイ３との間の通信を中継する。
【００１７】
図２は、本実施の形態の通信端末１−１の構成例を示す図である。通信端末１−２〜１−ｍは、通信端末１−１と同様の構成を有する。通信端末１−１は、送信するデータを生成するデータ生成部１１と、データ生成部１１により生成されたデータが格納される送信バッファ１２と、送信バッファ１２から読み出したデータを符号化する符号化部１３と、符号化されたデータを変調する変調部１４と、変調されたデータを無線信号として送信する通信用無線送信部１５とを備える。通信端末１−１は、さらに、無線信号を受信し、受信した信号を電気信号として出力する第１の受信部である通信用無線受信部１６と、通信用無線受信部１６から出力される信号を復調する復調部１７と、復調後の信号を復号して復号結果すなわち復号後のデータを出力する復号部１８と、復号後のデータが格納される受信バッファ１９と、受信バッファ１９から読み出したデータを再生するデータ再生部２０とを備える。
【００１８】
通信端末１−１は、さらに、測位衛星から報知される測位情報を受信する第２の受信部である測位用無線受信部２１と、測位演算を行う測位部２２と、測位演算結果に基づいて自通信端末の位置を管理し、衛星中継器６との間の送受信および測位演算を制御する制御部２３とを備える。
【００１９】
制御部２３は、送信バッファ１２に蓄積したデータ量を管理するバッファ管理部２３１と、衛星中継器６との間の送受信のタイミングを制御する送受信制御部２３２と、受信バッファ１９に格納された測位衛星の情報に基づいて捕捉すべき測位衛星を決定し、決定した測位衛星を捕捉対象として測位用無線受信部２１に通知する位置管理部２３３とを備える。
【００２０】
制御部２３は、例えば、図３に示す処理回路として実現される。図３は、処理回路のハードウェア構成の一例を示す図である。制御部２３を構成する各構成要素は、プロセッサ１０１がメモリ１０２に記憶されたプログラムを実行することにより、実現される。また、複数のプロセッサおよび複数のメモリが連携して上記機能を実現してもよい。また、制御部２３の機能のうちの一部を電子回路として実装し、他の部分をプロセッサ１０１およびメモリ１０２を用いて実現するようにしてもよい。また、符号化部１３、変調部１４、通信用無線送信部１５、通信用無線受信部１６、復調部１７および復号部１８のうちの１つ以上を、同様にプロセッサ１０１がメモリ１０２に記憶されたプログラムを実行することにより、実現されるように構成してもよい。また、符号化部１３、変調部１４、通信用無線送信部１５、通信用無線受信部１６、復調部１７および復号部１８のうちの１つ以上を実現するためのプロセッサおよびメモリは、制御部２３を実現するプロセッサおよびメモリと同一であってもよいし、別のプロセッサおよびメモリであってもよい。
【００２１】
図４は、本実施の形態のゲートウェイ３の構成例を示す図である。本実施の形態のゲートウェイ３は、公衆網４から受信したデータおよび制御部４３により生成される衛星中継器６の各ビームへ報知される信号が格納される送信バッファ３１と、送信バッファ３１から読み出したデータを符号化する符号化部３２と、符号化されたデータを変調する変調部３３と、変調されたデータを周波数および時間で多重する多重部３４と、多重されたデータを無線信号として送信する送信部である通信用無線送信部３５とを備える。ゲートウェイ３は、さらに、無線信号を受信し、受信した信号を電気信号として出力する通信用無線受信部３６と、通信用無線受信部３６から出力される信号を周波数および時間で分離する分離部３７と、分離後の信号を復調する復調部３８と、復調後の信号を復号して復号結果すなわち復号後のデータを出力する復号部３９と、復号後のデータが格納される受信バッファ４０とを備える。
【００２２】
ゲートウェイ３は、さらに、測位衛星から報知される測位情報を受信する測位用無線受信部４１と、測位衛星から受信した測位情報を復調および復号して受信バッファ４０へ格納する測位衛星捕捉部４２と、通信端末１−１〜１−ｍとの間の通信を制御し、受信バッファ４０に格納された測位情報に基づいて捕捉可能な測位衛星のリストを生成する制御部４３とを備える。制御部４３は、送信バッファ３１に蓄積したデータ量を管理するバッファ管理部４３１と、衛星中継器６を介した通信端末１−１〜１−ｍとの間の送受信のタイミングを制御する送受信制御部４３２と、受信バッファ４０に格納された測位情報に基づいて衛星中継器６の各ビームに対応する測位衛星を求める位置管理部４３３と、衛星中継器６の各ビームに対応する測位衛星を選択してリストを生成し、生成したリストを送信バッファ３１へ格納する選択部である測位衛星管理部４３４とを備える。
【００２３】
制御部４３は、例えば、図３に示したハードウェア構成の処理回路として実現される。制御部４３を構成する各構成要素は、例えば、プロセッサ１０１がメモリ１０２に記憶されたプログラムを実行することにより、実現される。また、複数のプロセッサおよび複数のメモリが連携して上記機能を実現してもよい。また、制御部４３の機能のうちの一部を電子回路として実装し、他の部分をプロセッサ１０１およびメモリ１０２を用いて実現するようにしてもよい。また、符号化部３２、変調部３３、多重部３４、通信用無線送信部３５、通信用無線受信部３６、分離部３７、復調部３８および復号部３９のうちの１つ以上を、同様にプロセッサ１０１がメモリ１０２に記憶されたプログラムを実行することにより、実現されるように構成してもよい。また、符号化部３２、変調部３３、多重部３４、通信用無線送信部３５、通信用無線受信部３６、分離部３７、復調部３８および復号部３９のうちの１つ以上を実現するためのプロセッサおよびメモリは、制御部４３を実現するプロセッサおよびメモリと同一であってもよいし、別のプロセッサおよびメモリであってもよい。
【００２４】
図５は、本実施の形態の衛星中継器６の構成例を示す図である。図５に示すように、衛星中継器６は、ビーム８−１〜８−ｎのｎ個のビームを形成可能である。図１のフットプリント５−１〜５−ｎは、各々ビーム８−１〜８−ｎのフットプリントである。なお、前述したようにビーム８−１〜８−ｎは一度に形成されるものではなくてもよく、指向する方向を変更することにより複数のビームを形成可能とするものであってもよい。衛星中継器６は、ビーム８−１〜８−ｎごとの受信部６１−１〜６１−ｎおよび送信部６３−１〜６３−ｎを備える。スイッチ６２は、受信部６１−１〜６１−ｎから入力される信号を宛先に応じて送信部６３−１〜６３−ｎに振り分ける。信号の宛先と送信するビーム８−１〜８−ｎとの対応はゲートウェイ３から通知される。
【００２５】
次に、本実施の形態の衛星通信システムにおいて、通信端末１−１〜１−ｍが自通信端末の位置を測位する動作、およびゲートウェイ３における通信制御方法について説明する。まず、ゲートウェイ３が各通信端末１−１〜１−ｍの測位演算に要する情報を、衛星中継器６を介して報知する手順について説明する。図６は、ゲートウェイ３が各通信端末１−１〜１−ｍの測位演算に要する情報を報知する動作を示すチャート図である。ゲートウェイ３の測位用無線受信部４１は、複数の測位システムにより運用される測位衛星が報知する第１の報知信号を受信する（ステップＳ１）。なお、第１の報知信号は測位システムごとに形式が異なる可能性がある。第１の報知信号には、概略の軌道情報であるアルマナック、軌道情報であるエフェメリスなどの情報が含まれる。
【００２６】
ゲートウェイ３は、測位衛星ごとの第１の報知信号に基づいて、衛星中継器６のビームごとに可視となる測位衛星の情報を示す可視衛星情報である第２の報知信号を生成する（ステップＳ２）。第２の報知信号の生成方法については後述する。ゲートウェイ３は、ビームごとの第２の報知信号を衛星中継器６へ送信する（ステップＳ３）。衛星中継器６は、ビームごとの第２の報知信号を対応するビームでそれぞれ報知する（ステップＳ４）。図６では、ビーム８−１に第２の報知信号が送信された図を示している。この第２の報知信号は、ビーム８−１のフットプリント５−１内に存在するすなわちビーム８−１に在圏する通信端末１−１，１−２により受信される。他のビームに対しても同様に第２の報知信号が送信される。
【００２７】
通信端末１−１は、第２の報知信号を用いて、捕捉対象の測位衛星を決定し、決定した測位衛星から受信した測位情報を用いて測位演算を行い、自通信端末の位置を算出する（ステップＳ５）。通信端末１−１は、測位結果すなわち自通信端末の位置を、衛星中継器６を介してゲートウェイ３へ送信する（ステップＳ６，ステップＳ７）。図示していないが、通信端末１−２についても、同様に測位演算を行い、測位結果をゲートウェイ３へ送信する。また、他のビームに在圏する通信端末１−３〜１−ｍも同様に測位演算を行い、測位結果をゲートウェイ３へ送信する。
【００２８】
ゲートウェイ３の位置管理部４３３は、通信端末１−１〜１−ｍから測位結果を受信すると、これらの測位結果と衛星中継器６の各ビームのフットプリントの位置とに基づいて、通信端末１−１〜１−ｍが各々衛星中継器６のどのビームに在圏するかを算出し、衛星中継器６に対してビームと通信端末１−１〜１−ｍの対応情報を通知する。
【００２９】
次に、ゲートウェイ３における第２の報知信号の生成および送信について説明する。図７は、ゲートウェイ３における第２の報知信号の生成および送信手順の一例を示すフローチャートである。ゲートウェイ３の測位用無線受信部４１は、各測位衛星から第１の報知信号を受信する（ステップＳ１１）。測位衛星捕捉部４２は、第１の報知信号を復調および復号した後に受信バッファ４０に格納する（ステップＳ１２）。測位衛星管理部４３４は、受信バッファ４０に格納された各測位衛星の復号後の第１の報知信号に基づいて、各測位衛星の軌道位置を求めデータベース化する（ステップＳ１３）。
【００３０】
そして、測位衛星管理部４３４は、衛星中継器６のビームごとに、該ビームのフットプリントの範囲内で現在の時刻に捕捉可能な測位衛星を算出し、ビームごとの捕捉可能な測位衛星のリストを生成する（ステップＳ１４）。
【００３１】
ここで、測位衛星管理部４３４が測位衛星のリストを生成する方法について、図８、図９を用いて説明する。図８は、衛星中継器６が形成するビーム８−１のフットプリント５−１と測位衛星の位置関係の一例を示す図である。図８の例では、フットプリント５−１内に通信端末１−１が存在する例を示している。図８の例では、フットプリント５−１の中心すなわちビームの中心の地表投影点から見た水平線より上側に５基の測位衛星５１−１，５１−２，５１−３，５０−１，５０−２が存在し、フットプリント５−１の中心から見て水平線すなわち地平線より下側に１基の測位衛星５１−４が存在している。また、図８の例では、ＱＺＳＳとＧＰＳという２つの測位システムが存在する前提であり、測位衛星５０−１，５０−２はＱＺＳＳ衛星であり、測位衛星５１−１〜５１−４は、ＧＰＳ衛星である。なお、図８では２つの測位システムが存在する例を示しているが、これら以外の測位システムが存在していてもよい。また、測位衛星の数は一例であり、測位衛星の数は図８の例に限定されない。
【００３２】
図９は、図８に示したフットプリントと測位衛星の位置関係に基づいて生成された測位衛星のリストの一例を示す図である。以下、測位衛星５１−１〜５１−４をＧＰＳ５１−１〜５１−４と記載し、測位衛星５０−１、５０−２をＱＺＳＳ５０−１，５０−２と記載する。図８の位置関係では、６基の測位衛星のうちＧＰＳ５１−４はビーム８−１のフットプリント５−１の中心から見た水平線よりも下側に存在するため、ビーム８−１のフットプリント５−１の中心に位置する通信端末１−１は、ＧＰＳ５１−４の信号を受信することができない。したがって、測位衛星管理部４３４は、図９ように、ＧＰＳ５１−４以外の測位衛星すなわちＧＰＳ５１−１〜５１−３，ＱＺＳＳ５０−１，５０−２をリストとして抽出している。すなわち、ビーム８−１のフットプリント５−１の中心に在圏する通信端末が信号を受信可能な測位衛星を、ビーム８−１に在圏する通信端末が信号を受信可能な測位衛星、すなわちビーム８−１に在圏する通信端末の可視範囲にある可視測位衛星として抽出している。具体的には、各測位衛星の軌道情報に基づいて算出した各測位衛星の位置とビーム８−１のフットプリント５−１の中心とに基づいて、ビーム８−１のフットプリント５−１の中心を基準に水平線より上に位置する測位衛星を抽出する。
【００３３】
なお、ここでは、ビーム８−１のフットプリント５−１の中心を基準に水平線より上の測位衛星を抽出するようにしたが、ビーム８−１のフットプリント５−１の端では、ビーム８−１のフットプリント５−１の中心と条件が若干異なる。したがって、この分を考慮して、水平線より少し一定角度下に存在する測位衛星を、ビーム８−１に在圏する通信端末が信号を受信可能な測位衛星としてリストに含めるようにしてもよい。
【００３４】
また、測位衛星管理部４３４は、信号を受信可能な５基のＧＰＳ５１−１〜５１−３，ＱＺＳＳ５０−１，５０−２から、天頂に近い衛星から順に選択して選択した順にリストに格納する。すなわち、図８の位置関係では、ＱＺＳＳ５０−１が最も天頂に近く、その次にＱＺＳＳ５０−２，ＧＰＳ５１−１，ＧＰＳ５１−２，ＧＰＳ５１−３と順に水平線に近くなっていくため、図９ではＱＺＳＳ５０−１，ＱＺＳＳ５０−２，ＧＰＳ５１−１、ＧＰＳ５１−２、ＧＰＳ５１−３の順でリストが生成されている。測位衛星管理部４３４は、図９に示すように、リストに、測位衛星を識別するための識別情報である衛星識別番号と、該測位衛星が属する測位システムを識別するため識別情報である測位システム識別番号とをそれぞれ格納する。なお、測位衛星管理部４３４は、運用されている全ての測位システムの報知信号の形式を保持しており、保持している形式と受信した報知信号とを照合することにより、どの測位システムの報知信号であるかを識別可能であるとする。
【００３５】
ここで、衛星識別番号は、測位システムごとに測位衛星に割り振られた番号でよく、６ｂｉｔのＳＶ  ＩＤなどを用いればよい。また、測位システム識別番号は、２ｂｉｔのＤＡＴＡ  ＩＤまたは３ｂｉｔのＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）  ＩＤなどを用いればよい。なお、これらＳＶ  ＩＤ、ＤＡＴＡ  ＩＤ、ＧＮＳＳ  ＩＤは測位衛星が報知している信号と同一のフレームフォーマットを用いてもよい。図９では、ＱＺＳＳ５０−１，ＱＺＳＳ５０−２のＱＺＳＳにおけるＳＶ  ＩＤを各々１，２とし、ＧＰＳ５１−１，ＧＰＳ５１−２，ＧＰＳ５１−３のＧＰＳにおけるＳＶ  ＩＤを各々１，２，３としている。また、図９では、括弧内に参考として図８に対応する符号、および測位システム名を付しているが括弧内の情報は実際にはリストに含まれていなくてよい。
【００３６】
また、測位衛星管理部４３４が作成するリストは、報知情報で報知可能な測位衛星の最大数ｋまでの情報を格納することができるものとし、ｋ基の測位衛星のうち、少なくとも４基以上は同一の測位システムを含むようにしてもよい。ＧＰＳでは、４基の測位衛星からの測位情報を受信する必要があるが、このようにして同一の測位システムの測位衛星が４基以上リストに格納されることによりＧＰＳの測位衛星が４基以上含まれていれば、通信端末１−１〜１−ｍのうち一部の通信端末がＧＰＳによる測位のみ対応する受信器であっても、後述する通信端末の測位演算において正常な測位を可能とする。
【００３７】
図７の説明に戻り、測位衛星管理部４３４は、衛星中継器６のそれぞれのビームについて、上述した測位衛星のリストを生成し、生成したリストと受信バッファ４０に格納されている各測位衛星から受信した第１の報知信号とに基づいて第２の報知信号を生成し、送信バッファ３１へ格納する（ステップＳ１５）。
【００３８】
図１０は、第２の報知信号の構成例を示す図である。図１０に示すように、第２の報知信号は、リストとして生成した情報に加え、測位衛星ごとの軌道情報を含む。この軌道情報は、例えば、また、第１の報知信号に基づくものであり、例えば、非特許文献１に記載されているＰＣＨ（Ｐａｇｉｎｇ  Ｃｈａｎｎｅｌ）、ＧＢＣＨ（ＧＰＳ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｃｈａｎｎｅｌ）で測位衛星から報知されるアルマナック、エフェメリス、またはこれらを任意の関数によって変形した情報であり、ＧＢＣＨのＧＢＣＨ  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ、ＧＢＣＨ３  ＥＣＥＦ  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎを用いればよい。
【００３９】
図７の説明に戻り、符号化部３２は、送信バッファ３１に格納された各ビームの第２の報知信号を符号化し、変調部３３が符号化後の第２の報知信号を変調する（ステップＳ１６）。そして、多重部３４が第２の報知信号と他の送信信号とを周波数および時間多重し、通信用無線送信部３５が多重された信号を無線信号として衛星中継器６へ送信する（ステップＳ１７）。このとき、この第２の報知信号は、対応するビーム内へ一斉配信されるように宛先が設定される。衛星中継器６は、ゲートウェイ３から受信した第２の報知信号を対応するビームへ報知する。
【００４０】
次に、通信端末１−１が、ゲートウェイ３から受信した第２の報知信号に基づいて測位を行い、測位結果をゲートウェイ３へ通知する手順について説明する。図１１は、通信端末１−１における測位演算処理手順の一例を示す図である。通信端末１−１の通信用無線受信部１６は、ゲートウェイ３から送信された第２の報知信号を、衛星中継器６を介して受信する（ステップＳ２１）。復調部１７は、第２の報知信号を復調し、復号部１８は、復調後の第２の信号を復号する（ステップＳ２２）。復号部１８は第２の報知信号の復号結果を受信バッファ１９へ格納する。
【００４１】
位置管理部２３３は、受信バッファ１９に格納された第２の報知信号すなわちゲートウェイ３から通知された測位衛星の情報内の測位システム識別番号に基づいて自身が対応可能な測位システムの情報を抽出する（ステップＳ２３）。位置管理部２３３は、抽出した情報のうち、優先度の高い順すなわち第２の報知信号として上位に格納されている順に、該情報の軌道情報を測位用無線受信部２１へ通知し、測位用無線受信部２１は、軌道情報が通知された順に対応する測位衛星を捕捉して該測位衛星から報知される第１の報知信号を受信し測位部２２へ通知する。すなわち、優先度の高い順に測位衛星を捕捉して第１の報知信号を受信する（ステップＳ２４）。測位部２２は、測位用無線受信部２１により受信された第１の報知信号を復調および復号して測位演算を実施する（ステップＳ２５）。
【００４２】
位置管理部２３３は、測位演算結果、すなわち自通信端末の位置情報を、送信バッファ１２に格納する。符号化部１３は、送信バッファ１２から自通信端末の位置情報を符号化し、変調部１４は、符号化後の自通信端末の位置情報を変調し、通信用無線送信部１５は、変調後の自通信端末の位置情報を、衛星中継器６を介してゲートウェイ３へ送信する。
【００４３】
以上説明したように、ゲートウェイ３は複数の異なる測位システムが運用する測位衛星の位置を把握し、通信端末が在圏する衛星中継器６のビームの可視範囲にある測位衛星の識別情報と該測位衛星に対応する測位システムの情報と該側衛星の軌道情報とを衛星中継器６経由で衛星中継器６のビームごとに第２の報知信号として報知するようにした。このため、通信端末が自身の位置を測位する場合において、複数の測位システムの測位衛星を高速に捕捉することができる。また、通信端末は、多くの測位衛星を捕捉することができるため、高層ビルの谷間などでの測位成功確率が向上する。
【００４４】
また、ゲートウェイ３が、優先度の高い順に、すなわち、天頂に近い測位衛星から順に第２の報知信号に測位衛星の情報を格納するようにしたので、通信端末は、優先度が高い順に測位を実施することができる。このため、優先度を考慮せずに測位を開始した場合に比べて測位衛星の捕捉を試みる回数が減り、通信端末の消費電力を低減できるとともに測位結果を得るまでの時間を短縮することができる。
【００４５】
なお、以上の説明では、衛星中継器６は、複数のビームを形成可能な衛星中継器であるとして説明したが、衛星中継器６は１つのビームを形成する衛星中継器であってもよい。この場合、ゲートウェイ３は、ビームごとに在圏する通信端末の位置を管理する必要はないものの、上記の動作において１つのビームに対する処理を行えば、通信端末に対して複数の測位システムを用いた高速な測位演算を行うための情報を提供することができる。
【００４６】
実施の形態２．
次に、本発明にかかる実施の形態２のゲートウェイ３におけるリストおよび第２の報知信号の生成について説明する。本実施の形態のゲートウェイ３は、位置管理部４３３および測位衛星管理部４３４の動作が異なるが、構成は実施の形態１と同様である。本実施の形態の通信端末１−１〜１−ｍの構成および衛星中継器６の構成は実施の形態１と同様である。以下、実施の形態１と異なる点を説明する。
【００４７】
実施の形態１では、衛星通信システムにおいて、ゲートウェイ３から通信端末１−１〜１−ｍに対して複数の異なる測位システムの測位衛星にかかる情報を報知することとした。ここで、測位衛星から送信される報知信号には、複数種類が存在する。例えば、ＱＺＳＳではＧＰＳが報知する信号と互換性のある補完信号を送信することで、測位衛星の幾何学的配置を改善している。また、測距補正情報を含む補強信号を送信することで測位精度を向上させる測位システムもある。以上のことから、要求される測位精度に応じて、通信端末が測位に用いる信号種別を変更できることが望ましい。
【００４８】
そこで、本実施の形態では通信端末が自身の位置を測位する過程において、各通信端末に要求される測位精度に応じて、通信端末１−１〜１−ｍが異なる種類の測位衛星の報知信号を用いて測位することを可能にする方法について説明する。
【００４９】
位置管理部４３３は、各ビームに在圏する通信端末１−１〜１−ｍに要求される位置測定精度を管理する。ここで、各通信端末１−１〜１−ｍに要求される位置測定精度は、図示しないアプリケーションサーバが指定し、アプリケーションサーバが公衆網４を介してゲートウェイ３に通知してもよいし、通信端末１−１〜１−ｍの位置管理部４３３が位置測定精度を決定し、衛星中継器６を介してゲートウェイ３へ通知してもよい。また、位置測定精度の管理方法については、複数のランクに分ければよく、例えばＱＺＳＳの補強信号を用いないと達成できない精度を「高精度」、補完信号のみで達成できる精度を「低精度」と区分けすればよい。
【００５０】
図１２は、位置管理部４３３が管理する位置測定精度の一例を示す図である。位置管理部４３３は、図１２に示すように、通信端末の識別番号である通信端末番号ごとの位置測定精度を保持する。測位衛星管理部４３４は、位置管理部４３３が管理するすなわち保持する位置測定精度に応じて、ビームごとにリストに含める測位衛星および第２の報知信号に含める軌道情報を決定する。例えば、位置管理部４３３が管理する位置測定精度が「高精度」である通信端末が在圏するビームに対応するリストには、補強信号を送信している測位衛星をリストに加え、該ビームに対応する第２の報知信号には、補強信号を送信している測位衛星から受信した補強信号の情報を軌道情報として含める。一方、位置管理部４３３が管理する位置測定精度が「高精度」である通信端末が在圏せず「低精度」の通信端末が存在するビームへ報知する第２の報知信号には、補強信号を含めなくてもよい。
【００５１】
ここで、第２の報知信号に含めることにより送信する補強信号の情報は、実施の形態１で述べたようにＧＢＣＨで送信される補強信号の情報を用いてもよい。また、オプションとして規定されているＥＣＥＦ  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ、ＫＣ（Ｋｅｐｌｅｒｉａｎ  Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓ）  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ、上述したＧＢＣＨで送信される補強信号のいずれか１つ以上を選択して第２の報知信号に含めてもよい。
【００５２】
また、各ビームに在圏する通信端末のうち、位置測定精度が「高精度」である通信端末の数が極めて少ない場合、第２の報知信号で補強信号の情報を送信する必要はなく、位置測定精度が「高精度」の通信端末に対して個別に割り当てた周波数と時間を用いて、個別に補強信号の情報を送信してもよい。位置測定精度が「高精度」である通信端末の数が極めて少ない場合とは、例えばビームに在圏する位置測定精度が「高精度」である通信端末の数が閾値以下の場合であってもよいし、ビームに在圏する通信端末の数に対する位置測定精度が「高精度」である通信端末の数の比率が閾値以下の場合であってもよい。
【００５３】
以上説明したように、本実施の形態では、ゲートウェイが、通信端末ごとに位置測定精度を管理し、位置測定精度に応じて情報を報知する対象の測位衛星を選択し、高精度な位置測定精度を要求する通信端末が含まれるビームで報知する信号には、補強信号を含めるようにした。これにより、高精度な位置測定精度を要求する通信端末に、位置測定精度を向上するための補強信号を送信することができ、通信端末は短時間に高精度な測位を実施することができる。また、高精度な位置測定精度を要求する通信端末が存在しないビームで報知する信号には、補強信号を含めないようにすると、無線リソースを有効に活用することができる。
【００５４】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１−１〜１−ｍ  通信端末、２  人工衛星、３  ゲートウェイ、４  公衆網、５−１〜５−ｎ  フットプリント、６  衛星中継器、７  測位衛星、８−１〜８−ｎ  ビーム、１１  データ生成部、１２，３１  送信バッファ、１３，３２  符号化部、１４，３３  変調部、１５，３５  通信用無線送信部、１６，３６  通信用無線受信部、１７，３８  復調部、１８，３９  復号部、１９，４０  受信バッファ、２０  データ再生部、２１，４１  測位用無線受信部、２２  測位部、２３，４３  制御部、３４  多重部、３７  分離部、４２  測位衛星捕捉部、６１−１〜６１−ｎ  受信部、６２  スイッチ、６３−１〜６３−ｎ  送信部、１０１  プロセッサ、１０２  メモリ、２３１，４３１  バッファ管理部、２３２，４３２  送受信制御部、２３３，４３３  位置管理部、４３４  測位衛星管理部。
【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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