(57)【要約】【課題】本発明は、時間軸上のデータ衝突を回避する無線通信方式において、衛星通信及び地上通信を混在させるにあたり、地上通信の伝送効率を下げることなく、前後スロット間のデータ干渉を防止することを目的とする。【解決手段】本発明は、送信先又は送信元が、衛星対地上通信を行う衛星通信ノードであるか、地上対地上通信を行う地上通信ノードであるか、を判別する無線ノード判別部１１と、送信先又は送信元が、衛星対地上通信を行う衛星通信ノードであるときに、衛星対地上通信の伝搬路長に応じた所定長さのガードタイムを含む所定長さのギャップタイムを、当該通信に割り付けられるスロットのうち、ペイロードより先行する期間に設定するギャップタイム制御部１２と、を備える通信制御装置１である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
衛星対地上通信及び地上対地上通信を同一周波数で混在させ、衛星対地上通信と地上対地上通信の時間軸上のデータ衝突を回避する無線通信方式に適用され、
送信先又は送信元が、衛星対地上通信を行う衛星通信ノードであるか、地上対地上通信を行う地上通信ノードであるか、を判別する無線ノード判別部と、
前記送信先又は前記送信元が、衛星対地上通信を行う衛星通信ノードであるときに、衛星対地上通信の伝搬路長に応じた所定長さのガードタイムを含む所定長さのギャップタイムを、当該通信に割り付けられるスロットのうち、ペイロードより先行する期間に設定するガードタイム制御部と、
を備える通信制御装置。
【請求項２】
当該通信に割り付けられるスロットのうち、ペイロードより先行する期間に設定され、衛星対地上通信の伝搬路長に応じた所定長さのガードタイムを含む所定長さのギャップタイムは、衛星対地上通信で想定される前後スロット間の最大干渉時間に対して、地上対地上通信の伝搬路長に応じた所定長さのバッファタイムを減算した差分以上の時間に設定される、請求項１に記載の通信制御装置。
【請求項３】
衛星対地上通信の伝搬路長に応じた所定長さのバッファタイムが、当該通信に割り付けられるスロットのうち、ペイロードに後続する期間に設定される、請求項１又は２に記載の通信制御装置。
【請求項４】
当該通信に割り付けられるスロットのうち、ペイロードに後続する期間に設定され、衛星対地上通信の伝搬路長に応じた所定長さのバッファタイムは、衛星対地上通信で想定される前後スロット間の最大干渉時間以上の時間に設定される、請求項３に記載の通信制御装置。
【請求項５】
衛星対地上通信で想定される前後スロット間の最大干渉時間は、地表から通信衛星への高度及び通信衛星から地表への見通し距離に応じて設定される、請求項２又は４に記載の通信制御装置。
【請求項６】
衛星対地上通信及び地上対地上通信を同一周波数で混在させ、衛星対地上通信と地上対地上通信の時間軸上のデータ衝突を回避する無線通信方式に適用され、
送信先又は送信元が、衛星対地上通信を行う衛星通信ノードであるか、地上対地上通信を行う地上通信ノードであるか、を判別する無線ノード判別部と、
前記送信先及び前記送信元が、地上対地上通信を行う地上通信ノードであるときに、地上対地上通信の伝搬路長に応じた所定長さのバッファタイムを、当該通信に割り付けられるスロットのうち、ペイロードに後続する期間に設定するバッファタイム制御部と、
を備える通信制御装置。
【請求項７】
当該通信に割り付けられるスロットのうち、ペイロードに後続する期間に設定され、地上対地上通信の伝搬路長に応じた所定長さのバッファタイムは、地上対地上通信で想定される前後スロット間の最大干渉時間以上の時間に設定される、請求項６に記載の通信制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、時間軸上のデータ衝突を回避する無線通信方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
時間軸上のデータ衝突を回避する無線通信方式として、ＴＤＭＡ方式、アロハ予約方式、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式及びＣＳＭＡ／ＣＡ方式等がある。そして、前後パケット間の伝搬遅延差による前後スロット間のデータ干渉を防止するために、ペイロードに後続する期間に、無送信部分であるバッファを設定している（例えば、特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１３０１５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、衛星通信及び地上通信の混在システムでは、衛星通信パケット及び地上通信パケットが混在する。ここで、衛星通信パケットは、ペイロードに後続する期間に、衛星通信の伝搬路長に応じた長いバッファを設定しなければならない。そこで、地上通信パケットも、ペイロードに後続する期間に、衛星通信の伝搬路長に応じた長いバッファを設定することが考えられる。すると、地上通信の伝送効率が、衛星通信の伝送効率と同様に、下がってしまう。そこで、地上通信パケットは、ペイロードに後続する期間に、地上通信の伝搬路長に応じた短いバッファを設定することが考えられる。
【０００５】
衛星通信パケット及び地上通信パケットが、以上に説明したようにバッファを設定している場合において、前後スロット間の干渉がどのようになるかを図１に示す。
【０００６】
図１の上段では、衛星通信パケットが前スロットで送信され、地上通信パケットが後スロットで送信され、前後スロット間の干渉が発生している。例えば、通信衛星が、前スロットにおいて、遠距離にある地上端末から衛星通信パケットを受信しており、後スロットにおいて、直下にある地上端末から地上通信パケットを受信している。
【０００７】
最悪の場合には、前後スロット間の干渉時間は、衛星通信で想定される前後スロット間の最大干渉時間となる。ここで、前スロットで送信された衛星通信パケットは、ペイロードに後続する期間に、衛星通信の伝搬路長に応じた長いバッファを設定している。よって、前後スロット間のデータ干渉が発生する可能性が低い。
【０００８】
図１の下段では、地上通信パケットが前スロットで送信され、衛星通信パケットが後スロットで送信され、前後スロット間の干渉が発生している。例えば、通信衛星が、前スロットにおいて、遠距離にある地上端末から地上通信パケットを受信しており、後スロットにおいて、直下にある地上端末から衛星通信パケットを受信している。
【０００９】
最悪の場合には、前後スロット間の干渉時間は、衛星通信で想定される前後スロット間の最大干渉時間となる。ここで、前スロットで送信された地上通信パケットは、ペイロードに後続する期間に、地上通信の伝搬路長に応じた短いバッファを設定している。よって、前後スロット間のデータ干渉が発生する可能性が高い。
【００１０】
そこで、前記課題を解決するために、本発明は、時間軸上のデータ衝突を回避する無線通信方式において、衛星通信及び地上通信を混在させるにあたり、地上通信の伝送効率を下げることなく、前後スロット間のデータ干渉を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、衛星通信及び地上通信を同一周波数で混在させるにあたり、衛星通信に割り付けられるスロットのうち、ペイロードより先行する期間に、衛星通信の伝搬路長に応じた所定長さのガードタイムを含む所定長さのギャップタイムを設定する。
【００１２】
具体的には、本発明は、衛星対地上通信及び地上対地上通信を同一周波数で混在させ、衛星対地上通信と地上対地上通信の時間軸上のデータ衝突を回避する無線通信方式に適用され、送信先又は送信元が、衛星対地上通信を行う衛星通信ノードであるか、地上対地上通信を行う地上通信ノードであるか、を判別する無線ノード判別部と、前記送信先又は前記送信元が、衛星対地上通信を行う衛星通信ノードであるときに、衛星対地上通信の伝搬路長に応じた所定長さのガードタイムを含む所定長さのギャップタイムを、当該通信に割り付けられるスロットのうち、ペイロードより先行する期間に設定するガードタイム制御部と、を備える通信制御装置である。
【００１３】
この構成によれば、従来技術と異なり、地上通信パケットが前スロットで送信され、衛星通信パケットが後スロットで送信され、前後スロット間の干渉が発生している場合でも、前後スロット間のデータ干渉を防止することができる。
【００１４】
また、本発明は、当該通信に割り付けられるスロットのうち、ペイロードより先行する期間に設定され、衛星対地上通信の伝搬路長に応じた所定長さのガードタイムを含む所定長さのギャップタイムは、衛星対地上通信で想定される前後スロット間の最大干渉時間に対して、地上対地上通信の伝搬路長に応じた所定長さのバッファタイムを減算した差分以上の時間に設定される通信制御装置である。
【００１５】
この構成によれば、衛星通信で割り付けられるスロットのうち、ペイロードより先行する期間に設定されるガードタイムを含むギャップタイムが、上記差分に等しければ、衛星通信の伝送効率を下げることなく、前後スロット間のデータ干渉を最低限防止することができる。そして、衛星通信で割り付けられるスロットのうち、ペイロードより先行する期間に設定されるガードタイムを含むギャップタイムが、上記差分より長ければ、衛星通信の伝送効率を下げてしまうが、前後スロット間のデータ干渉を確実に防止することができる。
【００１６】
また、本発明は、衛星対地上通信の伝搬路長に応じた所定長さのバッファタイムが、当該通信に割り付けられるスロットのうち、ペイロードに後続する期間に設定される通信制御装置である。
【００１７】
この構成によれば、従来技術と同様に、衛星通信パケットが前スロットで送信され、地上通信パケットが後スロットで送信され、前後スロット間の干渉が発生している場合でも、前後スロット間のデータ干渉を防止することができる。
【００１８】
また、本発明は、当該通信に割り付けられるスロットのうち、ペイロードに後続する期間に設定され、衛星対地上通信の伝搬路長に応じた所定長さのバッファタイムは、衛星対地上通信で想定される前後スロット間の最大干渉時間以上の時間に設定される通信制御装置である。
【００１９】
この構成によれば、衛星通信で割り付けられるスロットのうち、ペイロードに後続する期間に設定されるバッファタイムが、上記最大干渉時間に等しければ、衛星通信の伝送効率を下げることなく、前後スロット間のデータ干渉を最低限防止することができる。そして、衛星通信で割り付けられるスロットのうち、ペイロードに後続する期間に設定されるバッファタイムが、上記最大干渉時間より長ければ、衛星通信の伝送効率を下げてしまうが、前後スロット間のデータ干渉を確実に防止することができる。
【００２０】
また、本発明は、衛星対地上通信で想定される前後スロット間の最大干渉時間は、地表から通信衛星への高度及び通信衛星から地表への見通し距離に応じて設定される通信制御装置である。
【００２１】
この構成によれば、衛星通信で割り付けられるスロットのうち、ペイロードより先行する期間に設定されるガードタイムを含むギャップタイムと、ペイロードに後続する期間に設定されるバッファタイムを、通信衛星の高度に応じて設定することができる。
【００２２】
上記目的を達成するために、衛星通信及び地上通信を同一周波数で混在させるにあたり、地上通信に割り付けられるスロットのうち、ペイロードに後続する期間に、地上通信の伝搬路長に応じた所定長さのバッファタイムを設定する。
【００２３】
具体的には、本発明は、衛星対地上通信及び地上対地上通信を同一周波数で混在させ、衛星対地上通信と地上対地上通信の時間軸上のデータ衝突を回避する無線通信方式に適用され、送信先又は送信元が、衛星対地上通信を行う衛星通信ノードであるか、地上対地上通信を行う地上通信ノードであるか、を判別する無線ノード判別部と、前記送信先及び前記送信元が、地上対地上通信を行う地上通信ノードであるときに、地上対地上通信の伝搬路長に応じた所定長さのバッファタイムを、当該通信に割り付けられるスロットのうち、ペイロードに後続する期間に設定するバッファタイム制御部と、を備える通信制御装置である。
【００２４】
この構成によれば、地上通信の伝送効率を下げることなく、地上通信に割り付けられる前後スロット間のデータ干渉を防止することができる。
【００２５】
また、本発明は、当該通信に割り付けられるスロットのうち、ペイロードに後続する期間に設定され、地上対地上通信の伝搬路長に応じた所定長さのバッファタイムは、地上対地上通信で想定される前後スロット間の最大干渉時間以上の時間に設定される通信制御装置である。
【００２６】
この構成によれば、地上通信で割り付けられるスロットのうち、ペイロードに後続する期間に設定されるバッファタイムが、上記最大干渉時間に等しければ、地上通信の伝送効率を下げることなく、前後スロット間のデータ干渉を最低限防止することができる。そして、地上通信で割り付けられるスロットのうち、ペイロードに後続する期間に設定されるバッファタイムが、上記最大干渉時間より長ければ、地上通信の伝送効率を下げてしまうが、前後スロット間のデータ干渉を確実に防止することができる。
【発明の効果】
【００２７】
このように、本発明は、時間軸上のデータ衝突を回避する無線通信方式において、衛星通信及び地上通信を混在させるにあたり、地上通信の伝送効率を下げることなく、前後スロット間のデータ干渉を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】従来技術の前後スロット間の干渉を示す図である。
【図２】本発明の衛星通信及び地上通信の混在システムを示す図である。
【図３】本発明の通信制御装置の構成を示す図である。
【図４】本発明の衛星通信パケットの構成を示す図である。
【図５】本発明の地上通信パケットの構成を示す図である。
【図６】本発明の前後スロット間の干渉を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は以下の実施形態に制限されるものではない。
【００３０】
本発明の衛星通信及び地上通信の混在システムを図２に示す。衛星通信及び地上通信の混在システムは、地上端末Ｇ１、Ｇ２、通信衛星Ｓ並びに不図示の数多くの他衛星及び他端末から構成される。衛星通信及び地上通信の混在システムは、時間軸上のデータ衝突を回避する無線通信方式（ＴＤＭＡ方式、アロハ予約方式、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式及びＣＳＭＡ／ＣＡ方式等）において、衛星通信及び地上通信を同一周波数で混在させる。通信衛星Ｓ及び地上端末Ｇ１の間で、並びに、通信衛星Ｓ及び地上端末Ｇ２の間で、衛星通信が行われる。地上端末Ｇ１及び地上端末Ｇ２の間で、地上通信が行われる。
【００３１】
本発明の通信制御装置の構成を図３に示す。通信制御装置１は、無線ノード判別部１１及びギャップタイム制御部１２から構成される。通信制御装置１は、衛星通信及び地上通信に応じて、ガードタイムを含むギャップタイム及びバッファタイムの配置及び長さを制御する。図２に示したように、通信制御装置１は、地上端末Ｇ１、Ｇ２及び通信衛星Ｓの内部に配置されてもよく、地上端末Ｇ１、Ｇ２及び通信衛星Ｓと独立に配置されてもよい。
【００３２】
無線ノード判別部１１は、送信先又は送信元が、衛星通信を行う衛星通信ノードであるか、地上通信を行う地上通信ノードであるか、を判別する。例えば、無線ノード判別部１１は、送信先又は送信元の種別情報（送信先又は送信元が、通信衛星Ｓ等であるか、地上端末Ｇ１、Ｇ２等であるか、を示す情報）を参照する。
【００３３】
ギャップタイム制御部１２は、送信先又は送信元が、衛星通信を行う衛星通信ノードであるときに、衛星通信の伝搬路長に応じた所定長さのガードタイムを含む所定長さのギャップタイムを、当該通信に割り付けられるスロットのうち、ペイロードより先行する期間に設定する。
【００３４】
そして、ギャップタイム制御部１２は、送信先又は送信元が、衛星通信を行う衛星通信ノードであるときに、衛星通信の伝搬路長に応じた所定長さのバッファタイムを、当該通信に割り付けられるスロットのうち、ペイロードに後続する期間に設定する。
【００３５】
一方で、ギャップタイム制御部１２は、送信先及び送信元が、地上通信を行う地上通信ノードであるときに、地上通信の伝搬路長に応じた所定長さのバッファタイムを、当該通信に割り付けられるスロットのうち、ペイロードに後続する期間に設定する。
【００３６】
本発明の衛星通信パケット及び地上通信パケットの構成を図４及び図５に示す。衛星通信パケット及び地上通信パケットは、当該通信に割り付けられるスロットにおいて、ビット長２５６及び時間長２６．７ｍｓ（ビットレート９６００ｂｉｔｓ／ｓ）を有する。
【００３７】
図４に示したように、衛星通信パケットは、先頭から後尾へと、ガード（３９ビット、ペイロードより先行するギャップタイムの一部に相当）、Ｒａｍｐ  ｕｐ（８ビット、ペイロードより先行するギャップタイムの一部に相当）、Ｔｒａｉｎｉｎｇ  ｓｅｑｕｅｎｃｅ（２４ビット）、データ（９０ビット）、ＦＣＳ（１６ビット）、Ｅｎｄ  ｆｌａｇ（８ビット）及びバッファ（７１ビット）を有する。
【００３８】
ガードのビット長３９及びＲａｍｐ  ｕｐのビット長８の合計ビット長４７は、以下のように設定される。まず、地表から通信衛星Ｓへの高度は、約３００ｋｍであり、通信衛星Ｓから地表への見通し距離は、約２２００ｋｍである。よって、衛星通信で想定される前後スロット間の最大干渉時間は、（２２００ｋｍ−３００ｋｍ）／（３×１０８ｍ／ｓ）＝６．３ｍｓであり、９６００ｂｉｔｓ／ｓ×６．３ｍｓ＝６１ｂｉｔｓ分である。次に、地上通信の伝搬路長に応じた所定長さのバッファタイムは、図５で後述するように、２４ｂｉｔｓ分である。よって、ガードのビット長３９及びＲａｍｐ  ｕｐのビット長８の合計ビット長４７は、６１−２４＝３７以上として設定されている。
【００３９】
バッファのビット長７１は、以下のように設定される。まず、地表から通信衛星Ｓへの高度は、約３００ｋｍであり、通信衛星Ｓから地表への見通し距離は、約２２００ｋｍである。よって、衛星通信で想定される前後スロット間の最大干渉時間は、（２２００ｋｍ−３００ｋｍ）／（３×１０８ｍ／ｓ）＝６．３ｍｓであり、９６００ｂｉｔｓ／ｓ×６．３ｍｓ＝６１ｂｉｔｓ分である。次に、スタッフィングビットとして、４ｂｉｔｓ分を用意し、同期ジッタとして、６ｂｉｔｓ分を用意する。よって、バッファのビット長７１は、６１＋４＋６＝７１つまり６１以上として設定されている。
【００４０】
データのビット長は、２５６−（３９＋８＋２４＋１６＋８＋７１）＝９０となる。つまり、衛星通信パケットでは、ガード及びバッファのビット長が長いため、データのビット長が短くなる。しかし、衛星通信のデータ量は少ないため、問題はない。
【００４１】
図５に示したように、地上通信パケットは、先頭から後尾へと、Ｒａｍｐ  ｕｐ（８ビット、送信機の立ち上がりを考慮した時間）、Ｔｒａｉｎｉｎｇ  ｓｅｑｕｅｎｃｅ（２４ビット）、データ（１７６ビット）、ＦＣＳ（１６ビット）、Ｅｎｄ  ｆｌａｇ（８ビット）及びバッファ（２４ビット）を有する。
【００４２】
バッファのビット長２４は、以下のように設定される。まず、ＶＨＦ帯で想定される通信距離は、約４４０ｋｍである。よって、地上通信で想定される前後スロット間の最大干渉時間は、４４０ｋｍ／（３×１０８ｍ／ｓ）＝１．４６ｍｓであり、９６００ｂｉｔｓ／ｓ×１．４６ｍｓ＝１４ｂｉｔｓ分である。次に、スタッフィングビットとして、４ｂｉｔｓ分を用意し、同期ジッタとして、６ｂｉｔｓ分を用意する。よって、バッファのビット長２４は、１４＋４＋６＝２４つまり１４以上として設定されている。
【００４３】
データのビット長は、２５６−（８＋２４＋１６＋８＋２４）＝１７６となる。つまり、地上通信パケットでは、バッファのビット長が短いため、データのビット長が長くなる。よって、地上通信の伝送効率は下がらず、効果的である。
【００４４】
衛星通信パケット及び地上通信パケットが、以上に説明したようにガードを含むギャップ及びバッファを設定している場合において、前後スロット間の干渉がどのようになるかを図６に示す。
【００４５】
図６の上段では、衛星通信パケットが前スロットで送信され、地上通信パケットが後スロットで送信され、前後スロット間の干渉が発生している。例えば、通信衛星Ｓが、前スロットにおいて、遠距離にある地上端末Ｇから衛星通信パケットを受信しており、後スロットにおいて、直下にある地上端末Ｇから地上通信パケットを受信している。
【００４６】
最悪の場合には、前後スロット間の干渉時間は、衛星通信で想定される前後スロット間の最大干渉時間となる。ここで、前スロットで送信された衛星通信パケットは、ペイロードに後続する期間に、衛星通信の伝搬路長に応じた長いバッファを設定している。よって、前後スロット間のデータ干渉が発生する可能性が低い。
【００４７】
図６の下段では、地上通信パケットが前スロットで送信され、衛星通信パケットが後スロットで送信され、前後スロット間の干渉が発生している。例えば、通信衛星Ｓが、前スロットにおいて、遠距離にある地上端末Ｇから地上通信パケットを受信しており、後スロットにおいて、直下にある地上端末Ｇから衛星通信パケットを受信している。
【００４８】
最悪の場合には、前後スロット間の干渉時間は、衛星通信で想定される前後スロット間の最大干渉時間となる。ここで、後スロットで送信された衛星通信パケットは、ペイロードより先行する期間に、衛星通信の伝搬路長に応じた長いガードを含む長いギャップを設定している。よって、前後スロット間のデータ干渉が発生する可能性が低い。
【００４９】
つまり、衛星通信パケットにおけるガードのビット長３９及びＲａｍｐ  ｕｐのビット長８の合計ビット長４７と、地上通信パケットにおけるバッファのビット長２４と、の合計ビット長７１が、衛星通信で想定される前後スロット間の最大干渉時間に対応するビット長６１より長いため、前後スロット間のデータ干渉が発生する可能性が低い。
【００５０】
以上の説明では、地表からの高度が約３００ｋｍである１台の通信衛星Ｓを考慮している。変形例として、地表からの高度が様々な高度である複数の通信衛星Ｓを考慮してもよい。衛星通信で割り付けられるスロットのうち、ペイロードより先行する期間に設定されるガードタイムを含むギャップタイムと、ペイロードに後続する期間に設定されるバッファタイムは、通信衛星Ｓの高度に応じて設定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の通信制御装置は、時間軸上のデータ衝突を回避する無線通信方式において、衛星通信及び地上通信を混在させるにあたり、地上通信の伝送効率を下げることなく、前後スロット間のデータ干渉を防止することができる。
【符号の説明】
【００５２】
Ｇ１、Ｇ２：地上端末
Ｓ：通信衛星
１：通信制御装置
１１：無線ノード判別部
１２：ギャップタイム制御部
【図１】
2016201673.tif 000003
【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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