(57)【要約】【課題】電力消費を抑えることができる通信装置及び通信方法を提供することである。【解決手段】実施形態の通信装置は、検波部と、電力増幅部と、起動制御部とを持つ。検波部は、所定の閾値以上のレベルの信号を検波する。電力増幅部は、前記信号の電力を増幅する。起動制御部は、前記検波部によって所定の閾値以上のレベルの信号が検波された場合に前記電力増幅部を起動させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の閾値以上のレベルの信号を検波する検波部と、
前記信号の電力を増幅する電力増幅部と、
前記検波部によって所定の閾値以上のレベルの信号が検波された場合に前記電力増幅部を起動させる起動制御部と、
を備える通信装置。
【請求項２】
前記電力増幅部への前記信号の出力を遅延させる遅延部をさらに備える、請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記起動制御部は、前記検波部によって所定の閾値以上のレベルの信号が検波されなくなってから所定の時間経過後に前記電力増幅部を停止させる、請求項１に記載の通信装置。
【請求項４】
前記遅延部及び前記検波部は、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）で構成される、請求項２に記載の通信装置。
【請求項５】
検波部が、所定の閾値以上のレベルの信号を検波する検波ステップと、
電力増幅部が、前記信号の電力を増幅する電力増幅ステップと、
起動制御部が、前記検波部によって所定の閾値以上のレベルの信号が検波された場合に前記電力増幅部を起動させる制御ステップと、
を有する通信方法。
【請求項６】
遅延部が、前記電力増幅部への前記信号の出力を遅延させる遅延ステップをさらに有する、請求項５に記載の通信方法。
【請求項７】
前記起動制御部が、前記検波部によって所定の閾値以上のレベルの信号が検波されなくなってから所定の時間経過後に前記電力増幅部を停止させる、請求項５に記載の通信方法。
【請求項８】
前記遅延部及び前記検波部は、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）で構成される、請求項６に記載の通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、通信装置及び通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
人工衛星を介して通信が行われる衛星通信システムにおいて、地上に設置された地球局の小型化が進んでおり、超小型のＶＳＡＴ（Very Small Aperture Terminal）局（以下、「小型地球局」という。）が開発されている。通常、小型地球局は、バッテリーからの電力で動作することもあり消費電力を極力抑えることが要求される。
しかしながら、小型地球局は、人工衛星と通信するために安定した出力が得られる増幅器を利用する必要があるため、増幅器としてＡ級又はＡＢ級動作アンプが使用されることが多い。そのため、無信号出力時においても電力を消費するため電力消費が大きくなってしまう場合があった。このような問題は、小型地球局に限らず、安定した出力が得られる増幅器を利用し、かつ、バッテリーで動作する通信装置全般に共通する問題である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−４９６２６号公報
【特許文献２】特開平３−７６４３７号公報
【特許文献３】特開２０１４−９６７７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、電力消費を抑えることができる通信装置及び通信方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の通信装置は、検波部と、電力増幅部と、起動制御部とを持つ。検波部は、所定の閾値以上のレベルの信号を検波する。電力増幅部は、前記信号の電力を増幅する。起動制御部は、前記検波部によって所定の閾値以上のレベルの信号が検波された場合に前記電力増幅部を起動させる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態の小型地球局１０の機能構成を表す概略ブロック図。
【図２】小型地球局１０によるデータ送信時のタイミング図。
【図３】一斉指令回線の伝送フォーマットの一例を示す図。
【図４】小型地球局１０の処理の流れを示すフローチャート。
【図５】小型地球局１０の処理の流れを示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施形態の通信装置及び通信方法を、図面を参照して説明する。
図１は、実施形態の小型地球局１０の機能構成を表す概略ブロック図である。
小型地球局１０は、送信対象となるデータ（以下、「送信データ」という。）がある場合に信号の電力を増幅させる電力増幅部を起動させ、送信データがない場合に電力増幅部を起動させない。このような制御を行うことによって電力消費を抑えることができる。
小型地球局１０は、モデム部１１及びＲＦ部１２で構成される。モデム部１１は、制御部１０１、変復調部１０２（１０２−１〜１０２−Ｎ：Ｎは４以上の整数）、合成分配部１０３、遅延回路１０４、検波回路１０５及びバッテリー１０６を備える。ＲＦ部１２は、周波数変換部１０７、制御回路１０８、電力増幅部１０９及びアンテナ１１０を備える。
【０００８】
制御部１０１は、小型地球局１０の各機能部を制御する。例えば、制御部１０１は、送信データを変復調部１０２に出力させる。
変復調部１０２は、送信データを変調することによって変調信号を生成する。変復調部１０２−１は、管制局との通信に使用される。変復調部１０２−２は、緊急事態を知らせる一斉指令用の通信に使用される。変復調部１０２−３〜１０２−Ｎは、一般回線（他の小型地球局）用の通信に使用される。変復調部１０２は、生成した変調信号を合成分配部１０３に出力する。
【０００９】
合成分配部１０３は、変復調部１０２から出力された変調信号を入力する。合成分配部１０３は、入力された変調信号を合成する。合成分配部１０３は、変調信号を遅延回路１０４及び検波回路１０５に出力する。
遅延回路１０４は、合成分配部１０３から出力された変調信号を入力する。遅延回路１０４は、入力された変調信号の出力を遅延させる。なお、遅延回路１０４により遅延させる時間（以下、「遅延時間」という。）は、予め実験などによって求められる。
検波回路１０５は、合成分配部１０３から出力された変調信号を入力する。検波回路１０５は、入力された変調信号が所定の閾値以上のレベルの信号であれば所定の閾値以上のレベルの信号を検波する。検波回路１０５は、所定の閾値以上のレベルの信号を検波すると、所定の閾値以上のレベルの信号を検波した旨を示す通知（以下、「制御信号」という。）を制御回路１０８に出力する。
【００１０】
バッテリー１０６は、小型地球局１０の各機能部に電力を供給する。
周波数変換部１０７は、遅延回路１０４から出力された信号の周波数を変換する。周波数変換部１０７は、局部発振器１０７１及びミキサ１０７２を有する。
局部発振器１０７１は、ある周波数を有する局部発振信号を生成し、生成した局部発振信号をミキサ１０７２に出力する。
ミキサ１０７２は、遅延回路１０４から出力された変調信号と、局部発振器１０７１から出力された局部発振信号とを入力する。ミキサ１０７２は、入力された変調信号と局部発振信号とを乗算し、ＲＦ信号より周波数の高い中間周波数帯の変調信号に変換する。ミキサ１０７２は、乗算により中間周波数帯に変換された変調信号を電力増幅部１０９に出力する。
【００１１】
制御回路１０８は、検波回路１０５から出力された制御信号を入力する。制御回路１０８は、制御信号が入力された場合に電力増幅部１０９を起動する。また、制御回路１０８は、検波回路１０５からの制御信号が入力されなくなってから所定の時間経過後に電力増幅部１０９を停止させる。ここで、所定の時間とは、遅延時間と同じ又は遅延時間よりも長い時間である。このように、制御回路１０８は、電力増幅部１０９の起動を制御する起動制御部として機能する。
【００１２】
電力増幅部１０９は、Ａ級又はＡＢ級動作アンプである。電力増幅部１０９は、複数の増幅器１０９１−１〜１０９１−３を有する。増幅器１０９１−１〜１０９１−３は、周波数変換された変調信号の電力を増幅する。なお、電力増幅部１０９が有する増幅器１０９１は２つ以下であってもよいし、４つ以上であってもよい。
アンテナ１１０は、他の小型地球局１０又は管制局３０との間で衛星を介してデータを送受信する。例えば、アンテナ１１０は、電力増幅部１０９によって増幅された変調信号を衛星に送信する。
【００１３】
図２は、小型地球局１０によるデータ送信時のタイミング図である。
図２（Ａ）は変調信号が電力増幅部１０９に入力されるタイミングを表し、図２（Ｂ）は電力増幅部１０９の起動制御のタイミングを表す。
図２（Ａ）に示されるように、変調信号は遅延回路１０４により遅延時間τだけ遅れて電力増幅部１０９に入力される。それに対して、図２（Ｂ）に示されるように、電力増幅部１０９は変調信号が入力されるより前に起動している。このように、実施形態における小型地球局１０では、電力増幅部１０９が起動してから変調信号が入力される。
また、電力増幅部１０９は、変調信号全ての電力増幅をしてから所定の時間経過後に停止される。
【００１４】
電力増幅部１０９の消費電力を低減するために、本実施形態における小型地球局１０では、送信データの送信時のみ電力増幅部１０９で使用するＦＥＴ（Field Effect Transistor）のドレイン電圧を起動させる動作とする。ＦＥＴのドレイン電圧端子には、通常、電圧を安定化させるためのデカプリングコンデンサが実装されている。電力増幅部１０９の低消費電力化のため、ＦＥＴのバイアスをＡＢ級に設定すると、ＦＥＴの消費電流は送信出力レベルが増大するに伴い、増加する傾向にある。
電力増幅部１０９に入力される変調信号の平均信号とピーク信号の電力は通常異なるので、ＦＥＴの消費電流は瞬時的に変動する。この電流の瞬時変動は上記デカプリングコンデンサにより供給される。このため、デカプリングコンデンサを使用する必要があるが、デカプリングコンデンサを使用すると、ＦＥＴのドレイン電圧のＯＮ／ＯＦＦ（起動／停止）時間が遅くなる。この時間は、数１００μｓｅｃ以上必要で、１ｍｓｅｃ程度確保することが好ましい。
【００１５】
次に、ＶＳＡＴシステムにおける変調速度が３５ｋシンボル／ｓｅｃの一斉指令回線の伝送フォーマットの一例を図３に示す。
もし、電力増幅部１０９が入力信号を検波し、ＦＥＴのドレイン電圧のＯＮ／ＯＦＦをすると、キャリアクロック再生部分を正常に動作させるためにはＦＥＴのドレイン電圧のＯＮ／ＯＦＦ時間は１シンボル（０．０２９ｍｓｅｃ）より十分小さくないといけない。これは、上記の１ｍｓｅｃの条件より満足することができない。
ここで、ガードタイムの間に前もって、制御回路１０８が主信号線とは別の信号線を使用して、電力増幅部１０９を制御することによって上記の問題を解決することができる。
【００１６】
図４は、小型地球局１０の処理の流れを示すフローチャートである。なお、図４の処理開始時には、電力増幅部１０９は停止している。
変復調部１０２は、送信データを変調することによって変調信号を生成する（ステップＳ１０１）。変復調部１０２は、生成した変調信号を合成分配部１０３に出力する。合成分配部１０３は、変復調部１０２から出力された変調信号を遅延回路１０４及び検波回路１０５に出力する（ステップＳ１０２）。遅延回路１０４は、合成分配部１０３から出力された変調信号を遅延させる（ステップＳ１０３）。検波回路１０５は、合成分配部１０３から出力された変調信号を入力する。検波回路１０５は、入力された変調信号に基づいて、一定レベル以上の信号を検波したタイミングで制御信号を制御回路１０８に出力する（ステップＳ１０４）。
【００１７】
制御回路１０８は、検波回路１０５から出力された制御信号を入力する。制御回路１０８は、制御信号が入力されると、電力増幅部１０９を起動させる（ステップＳ１０５）。これにより、電力増幅部１０９が起動する。また、遅延回路１０４により遅延された変調信号が周波数変換部１０７に入力される。周波数変換部１０７は、入力された変調信号の周波数を変換する（ステップＳ１０６）。周波数変換部１０７は、周波数変換がなされた変調信号を電力増幅部１０９に出力する。電力増幅部１０９は、周波数変換がなされた変調信号を入力する。電力増幅部１０９は、入力された変調信号の電力を増幅する（ステップＳ１０７）。その後、電力増幅部１０９は、電力増幅した変調信号をアンテナ１１０を介して衛星に送信する（ステップＳ１０８）。
【００１８】
図５は、小型地球局１０の処理の流れを示すフローチャートである。なお、図５の処理開始時には、電力増幅部１０９は起動している。なお、図４と同様の処理については、図５において図４と同様の符号を付して説明を省略する。
制御回路１０８は、検波回路１０５から制御信号が入力されたか否か判定する（ステップＳ２０１）。検波回路１０５から制御信号が入力されている場合（ステップＳ２０１−ＹＥＳ）、小型地球局１０はステップＳ１０５以降の処理を実行する。
一方、検波回路１０５から制御信号が入力されていない場合（ステップＳ２０１−ＮＯ）、制御回路１０８は制御信号が入力されなくなってから所定時間が経過したか否か判定する（ステップＳ２０２）。制御信号が入力されなくなってから所定時間が経過していない場合（ステップＳ２０２−ＮＯ）、制御回路１０８は所定の時間が経過するまで待機する。
一方、制御信号が入力されなくなってから所定時間が経過した場合（ステップＳ２０２−ＹＥＳ）、制御回路１０８は電力増幅部１０９を停止させる（ステップＳ２０３）。
【００１９】
以上のように構成された小型地球局１０によれば、電力消費を抑えることが可能になる。以下、この効果について詳細に説明する。
小型地球局１０は、送信データがある場合には電力増幅部１０９を起動させ、送信データがない場合には電力増幅部１０９を起動させない。これにより、送信データがない場合には電力増幅部１０９で電力が消費されない。つまり、Ａ級動作を行う電力増幅部１０９によって本来消費されるはずの電力が消費されない。そのため、Ａ級動作アンプを使用している場合であっても電力消費を抑えることが可能になる。
【００２０】
また、小型地球局１０では、送信データが遅延回路１０４によって遅延されてから電力増幅部１０９に入力される。特に、遅延回路１０４による遅延時間は、電力増幅部１０９が完全に起動してから送信データが電力増幅部１０９に入力される時間に設定されている。したがって、電力増幅部１０９の立ち上がり中に電力増幅部１０９に送信データが入力されてしまうことない。そのため、送信データの一部が送信されないといった問題を解消することができる。
また、小型地球局１０は、検波回路１０５からの制御信号が入力されなくなってから所定の時間経過後に電力増幅部１０９を停止させる。これにより、制御信号が入力されなくなってから直ぐに電力増幅部１０９を停止させる場合と比べて消費電力が少し増加してしまうものの、送信データの一部が送信されないといった問題が無くなる。そのため、正確にデータ送信を行うことができる。
【００２１】
また、小型地球局１０では、変復調部１０２及び合成分配部１０３の後段に遅延回路１０４が設けられている。これにより、より正確に信号を遅延させることができ、無駄な電力消費を抑えることができる。例えば、遅延回路１０４が変復調部１０２及び合成分配部１０３の前段に設けられている場合、遅延回路１０４によって正確に信号を遅延させたとしても変復調部１０２及び合成分配部１０３により不特定な遅延が生じ可能性がある。このような場合、電力増幅部１０９は起動しているものの、より長い遅延により無駄に電力を消費してしまう可能性がある。それに対して、本実施形態のように、変復調部１０２及び合成分配部１０３の後段に遅延回路１０４が設けられることによって、不特定な遅延が生じる可能性が少ない。そのため、遅延回路１０４が変復調部１０２及び合成分配部１０３の前段に設けられている場合と比べて、より正確に信号を遅延させることができ、無駄な電力消費を抑えることができる。
【００２２】
以下、衛星通信システム１００の変形例について説明する。
本実施形態では、小型地球局１０を例に説明したが、本実施形態における技術は安定した出力が得られる増幅器（例えば、Ａ級動作アンプ）を利用し、かつ、バッテリーで動作する通信装置にも適用可能である。
【００２３】
遅延回路１０４及び検波回路１０５は、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）で実現されてもよい。このように構成される場合、遅延回路１０４及び検波回路１０５は、１つのＦＰＧＡで構成されてもよいし、遅延回路１０４及び検波回路１０５のそれぞれがＦＰＧＡで構成されてもよい。
このように構成されることによって、遅延回路１０４及び検波回路１０５を小型に構成することができる。さらに、容易に設定変更を行うことができる。
【００２４】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、所定の閾値以上のレベルの信号を検波する検波回路１０５と、信号の電力を増幅する電力増幅部１０９と、検波回路１０５によって所定の閾値以上のレベルの信号が検波された場合には電力増幅部１０９を起動させ、所定の閾値以上のレベルの信号が検波されていない場合には電力増幅部１０９を起動させない制御回路１０８とを持つことにより、電力消費を抑えることができる。
【００２５】
なお、本発明の小型地球局１０の各処理を実行するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、当該記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、小型地球局１０の各処理に係る上述した種々の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。
【００２６】
さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【００２７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００２８】
１０…小型地球局，１１…モデム部，１２…ＲＦ部，１０１…制御部，１０２（１０２−１〜１０２−３）…変復調部，１０３…合成分配部，１０４…遅延回路（遅延部），１０５…検波回路（検波部），１０６…バッテリー，１０７…周波数変換部，１０７１…局部発振器，１０７２…ミキサ，１０８…制御回路，１０９…電力増幅部，１０９１−１〜１０９１−３…増幅器
【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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