(57)【要約】【課題】  誤り訂正能力を可変化して、より高品質なヘリコプター衛星通信を提供することができるヘリコプター衛星通信システム、これに用いるヘリコプター搭載通信装置及び地上局通信装置を得ることを目的とする。【解決手段】  ヘリコプター搭載通信装置１において、回転翼が送信ビームを遮る遮断タイミングを遮断タイミング推定回路１６により推定し、遮断タイミングに基づき、誤り訂正符号化率決定回路１４により誤り訂正符号化率を決定する。可変誤り訂正符号化回路６は、誤り訂正符号化率決定回路１４により決定された誤り訂正符号化率に基づき、送信データの誤り訂正符号化を行ない、制御信号挿入回路７により、誤り訂正符号化率を送信データに挿入する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信衛星を介してヘリコプター搭載通信装置と地上局通信装置との間で通信を行うヘリコプター衛星通信システムにおいて、上記ヘリコプター搭載通信装置は、自装置から上記通信衛星に向けて送信する送信ビームが回転翼によって遮断される遮断タイミングを推定する遮断タイミング推定回路と、推定した遮断タイミングから送信可能な時間を計算して送信データの誤り訂正符号化率を決定する誤り訂正符号化率決定回路と、決定した誤り訂正符号化率に基づき送信データの誤り訂正符号化を行う可変誤り訂正符号化回路と、送信データに上記誤り訂正符号化率決定回路により決定した誤り訂正符号化率を示す制御ビットを挿入する制御信号挿入回路とを具備し、上記地上局通信装置は、上記ヘリコプター搭載通信装置から送信された信号を上記通信衛星を介して受信する受信機と、この受信機により受信した信号から制御ビットを検出する制御信号検出回路と、検出した制御ビットが示す誤り訂正符号化率により受信データの誤り訂正復号する可変誤り訂正復号化回路とを具備したことを特徴とするヘリコプター衛星通信システム。
【請求項２】
ヘリコプターに搭載され、通信衛星を介して地上局通信装置との間で通信を行うヘリコプター搭載通信装置において、自装置から上記通信衛星に向けて送信する送信ビームが回転翼によって遮断される遮断タイミングを推定する遮断タイミング推定回路と、推定した遮断タイミングから送信可能な時間を計算して送信データの誤り訂正符号化率を決定する誤り訂正符号化率決定回路と、決定した誤り訂正符号化率に基づき送信データの誤り訂正符号化を行う可変誤り訂正符号化回路と、送信データに上記誤り訂正符号化率決定回路により決定した誤り訂正符号化率を示す制御ビットを挿入する制御信号挿入回路とを備えたことを特徴とするヘリコプター搭載通信装置。
【請求項３】
通信衛星を介してヘリコプター搭載通信装置との間で通信を行う地上局通信装置において、上記ヘリコプター搭載通信装置から送信された信号を上記通信衛星を介して受信する受信機と、この受信機により受信した信号から制御ビットを検出する制御信号検出回路と、検出した制御ビットが示す誤り訂正符号化率により受信データの誤り訂正復号する可変誤り訂正復号化回路とを備えたことを特徴とする地上局通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘリコプター搭載通信装置と地上局通信装置との間において通信衛星を介して通信を行うヘリコプター衛星通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ヘリコプターと地上局との間において通信衛星を介して通信を行う場合、ヘリコプター側から送信される信号は、その回転翼によって間欠的に遮断される。特開２００２−３３００９２号公報には従来のヘリコプター搭載用通信装置の一例が示されている。この公報に記載されたヘリコプター搭載用通信装置は、回転角度検出装置によってヘリコプターの回転翼回転角度を検出し、この回転角度に基づいて、アンテナの放射範囲を回転翼が横切る期間を判別する。送信アンテナはヘリコプターに１台搭載されており、回転翼がアンテナの放射範囲を横切る期間は送信を停止することにより、回転翼が通信における障害とならないようにしたものである。
【０００３】
【特許文献１】特開平２００２−３３００９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように構成される従来のヘリコプター搭載用通信装置においては、ヘリコプターの回転翼の下に送信アンテナが設置されている場合、ヘリコプターの姿勢あるいは地理的な位置によって、アンテナから通信衛星を見る方向は異なり、その結果、アンテナから送信されるビームが回転翼により遮断される時間率が変化する。すなわち、回転翼が一定の周期で回っており、かつ回転翼の幅が一定の値とすれば、通信衛星に向かう送信ビームの方向が回転翼の根元から離れるほど、回転翼が１周する間に回転翼により遮断される時間率は小さくなる。従来のヘリコプター搭載用通信装置では、このような回転翼によるビーム遮断の時間率が変化するという条件に基づく送信データフレームの生成手法については検討されておらず、通信の高品質化が図られていないという問題点があった。より具体的には、通信帯域幅、情報ビットレート、及び誤り訂正の符号化率が一定の通信回線では、ヘリコプターに搭載したアンテナが通信衛星を見込む方向に関わらず、回転翼による送信ビーム遮断の時間率が最も大きく伝送時間が最も短いときの伝送ビットレート内に収まるように、情報ビットレート及び誤り訂正能力を制限する必要があるという問題点があった。
【０００５】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、誤り訂正能力を可変化して、より高品質なヘリコプター衛星通信を提供することができるヘリコプター衛星通信システム、これに用いるヘリコプター搭載通信装置及び地上局通信装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明に係るヘリコプター衛星通信システムは、通信衛星を介してヘリコプター搭載通信装置と地上局通信装置との間で通信を行うヘリコプター衛星通信システムにおいて、上記ヘリコプター搭載通信装置は、自装置から上記通信衛星に向けて送信する送信ビームが回転翼によって遮断される遮断タイミングを推定する遮断タイミング推定回路と、推定した遮断タイミングから送信可能な時間を計算して送信データの誤り訂正符号化率を決定する誤り訂正符号化率決定回路と、決定した誤り訂正符号化率に基づき送信データの誤り訂正符号化を行う可変誤り訂正符号化回路と、送信データに上記誤り訂正符号化率決定回路により決定した誤り訂正符号化率を示す制御ビットを挿入する制御信号挿入回路とを具備し、上記地上局通信装置は、上記ヘリコプター搭載通信装置から送信された信号を上記通信衛星を介して受信する受信機と、この受信機により受信した信号から制御ビットを検出する制御信号検出回路と、検出した制御ビットが示す誤り訂正符号化率により受信データの誤り訂正復号する可変誤り訂正復号化回路とを具備したものである。
【０００７】
請求項２の発明に係るヘリコプター搭載通信装置は、ヘリコプターに搭載され、通信衛星を介して地上局通信装置との間で通信を行うヘリコプター搭載通信装置において、自装置から上記通信衛星に向けて送信する送信ビームが回転翼によって遮断される遮断タイミングを推定する遮断タイミング推定回路と、推定した遮断タイミングから送信可能な時間を計算して送信データの誤り訂正符号化率を決定する誤り訂正符号化率決定回路と、決定した誤り訂正符号化率に基づき送信データの誤り訂正符号化を行う可変誤り訂正符号化回路と、送信データに上記誤り訂正符号化率決定回路により決定した誤り訂正符号化率を示す制御ビットを挿入する制御信号挿入回路とを備えたものである。
【０００８】
請求項３の発明に係る地上局通信装置は、通信衛星を介してヘリコプター搭載通信装置との間で通信を行う地上局通信装置において、上記ヘリコプター搭載通信装置から送信された信号を上記通信衛星を介して受信する受信機と、この受信機により受信した信号から制御ビットを検出する制御信号検出回路と、検出した制御ビットが示す誤り訂正符号化率により受信データの誤り訂正復号する可変誤り訂正復号化回路とを備えたことをものである。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１乃至請求項３に記載の発明によれば、ヘリコプター搭載通信装置において、回転翼による送信ビーム遮断の遮断タイミング信号に基づいて、誤り訂正符号化率を変化させ、地上局通信装置において、誤り訂正符号化率を検出して受信するので、回転翼による送信ビームの送信可能時間に応じて誤り訂正能力を改善することができ、通信品質の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１
【００１１】
この発明の実施の形態１に関わるヘリコプター衛星通信システム、これに用いるヘリコプター搭載通信装置及び地上局通信装置を図１乃至図４によって説明する。図１はこの発明の実施の形態１に関わるヘリコプター搭載通信装置及び地上局通信装置の構成を示す機能ブロック図である。図１において、１はヘリコプター搭載通信装置、２は地上局通信装置であり、これらの通信装置間で通信衛星３を介した通信が行われる。ヘリコプター搭載通信装置１において、４は映像データや音声データ等の送信データの入力端子であり、これらのデータの情報ビットレートは通常固定である。５から入力端子４に入力された送信データの速度を変換する速度する速度変換器であり、可変誤り訂正符号化回路６において情報ビットに冗長ビットの付加を行うので、そのために必要な速度変換を行う。６は送信データの適当な長さのフレームごとに誤り訂正符号化が完結するような符号化を行い、その符号化率を可変とすることができる可変誤り訂正符号化回路である。誤り訂正符号化方式としては、畳込み符号、ターボ符号、ＬＤＰＣ符号などの符号化方式があり、その符号化率を、例えば、１／３、１／２、２／３、３／４、４／５などのように変えることができる。例えば、畳込み符号化／ビタビ復号化方式においては「パンクチャッド符号化」という手法を用いることによって容易に符号化率を可変にできることがよく知られており、文献「J. B. Cain, George C. Clark, Jr., John M. Geist: Punctured Convolutional Codes of Rate (n-1)/n and Simplified Maximum Likelihood Decoding, IEEE Transactions on Information Theory, Vol.IT-25, No.1, pp.97-100, January 1979」において、詳細に述べられている。符号化率とは情報ビット数を情報ビットに誤り訂正用の冗長ビットを付加したビット数で割った値であり、一般的に誤り訂正方式が同一であれば、符号化率が小さいほど誤り訂正能力は高くなり、高品質な通信が行える。７は制御信号を送信データに挿入する制御信号挿入回路であり、符号化率も制御信号として挿入される。８は誤り訂正符号化され制御信号を付加した送信データに同期語（ＳＹＮＣ）を付加してフレーム化するフレーム多重化回路、１０は送信バーストを生成するバースト生成回路である。生成された送信バーストは、変調器１１により変調され送信機１２により増幅されてアンテナ１３から送信される。１４はヘリコプターの姿勢情報（ロール、ピッチ、ヨー角及び機首方角）及び位置情報（航行高度、緯度・経度）等からなる慣性航法データが入力される入力端子であり、１５は回転翼の検出信号が入力される入力端子である。１６は入力端子１４からの慣性航法データ、回転翼検出信号及び通信衛星の位置情報に基づき通信衛星３の方向に向けたアンテナビームを回転翼が遮る遮断タイミングを推定する遮断タイミング推定回路であり、１７は推定された遮断タイミングに基づき誤り訂正符号化率を決定する誤り訂正符号化率決定回路である。
【００１２】
図１に示す地上局通信装置２において、２０はアンテナ１８及び受信機１９により受信した受信信号を復調する復調器であり、２１は受信したバースト信号に同期し、制御信号及びデータを取り出すバースト同期回路であり、取り出された制御信号及びデータはバッファメモリ２２に書き込まれる。２３はバッファメモリ２２から制御信号及びデータを読み出し、同期語を検出してフレーム同期してフレームごとに制御信号及びデータを分離するフレーム分離回路、２４はフレームごとに分離された制御信号及びデータから制御信号を検出する制御信号検出回路、２５は制御信号中の符号化率に基づき受信データの誤り訂正復号を行う可変誤り訂正復号化回路である。誤り訂正復号された受信データは速度変換回路２６により速度変換して出力端子２７へ出力される。なお、図１において、地上局通信装置２内の送信系及びヘリコプター搭載通信装置１内の受信系は省略している。地上局通信装置２内の送信系は、例えば、映像や音声データ等の送信データから時間ダイバーシチデータを生成して連続波として通信衛星３へ送信する。ヘリコプター搭載通信装置１の受信系は、通信衛星３を介して受信される受信信号を時間遅延して合成し復調することにより、回転翼による通信路の遮断により連続波として受信される受信信号の一部が欠落しても、遅延合成により復元して受信を行うことができる。また、ヘリコプター搭載通信装置側に空間的に離れた位置に２つの受信アンテナを設け、受信信号をこれら２つの受信アンテナで受信し、空間ダイバーシチ受信し、受信信号を合成するようにしてもよい。
【００１３】
次にヘリコプター搭載通信装置１と地上局通信装置２の動作について説明する。ヘリコプターに搭載される衛星通信用のアンテナ装置は、通常、回転翼の下方のヘリコプター胴体部分に設置される。ヘリコプターの回転翼の下方にアンテナ１３が設置される場合、ヘリコプターの姿勢あるいは地理的な位置によって、アンテナ１３から通信衛星３を見る方向は変化し、その結果、アンテナ１３から送信されるビームが回転翼により遮断される時間率が変化する。すなわち、回転翼の幅が一定の値とすれば、通信衛星に向かう送信ビームの方向が回転翼の根元から離れるほど、回転翼が１周する間に回転翼により遮断される時間率が小さくなる。図２は回転翼による遮断と送信可能期間について説明する模式図であり、例として、約４０ｍｓｅｃ周期で回転翼による遮断が発生し、遮断時間の時間率（Ｔ１／Ｔ）は、通信衛星に向かう送信ビームの方向に応じて、０％〜３５％まで変化するものとしている。遮断タイミング推定手段１６は、入力端子１４から入力するヘリコプターの姿勢情報と位置情報等からなる慣性航法データと遮断タイミング推定手段１３に記憶されている通信衛星の位置情報とからヘリコプターの送信ビーム方向を計算し、その結果と入力端子１５から入力する回転翼検出信号とから回転翼により送信ビームが遮断されるタイミングを計算する。ここで、回転翼検出信号は、回転翼がその回転軸まわりに１回転する毎に特定回転位置において検出される信号であり、例えば、回転翼あるいは回転軸（回転側）に設けた目印（磁性材料のピンなどによる目印）を、胴体側（固定側）の特定角度に設けた検出器（磁気検出器）により検出し出力する信号である。この検出信号によって回転翼が特定角度位置を通過する時刻が判り、また、検出信号を計数して平均的な翼回転速度が計算されるので、これらに基づいて、回転翼の角度位置の時間変化を推定することができる。遮断タイミング推定回路１６は、回転翼の角度位置の時間変化とビーム方向とからビームが回転翼により遮断される期間（Ｔ１の期間）と次に回転翼がビームを遮断するまでの期間（Ｔ２の期間：送信可能な期間）を推定し、遮断タイミング信号を生成し出力する。
【００１４】
図３はヘリコプター搭載通信装置における送信信号について説明する模式図である。誤り訂正符号化率決定回路１７は、遮断タイミング推定回路１６の計算結果から、送信ビームが遮断されないで送信可能な時間（Ｔ２）又は時間率（Ｔ２／Ｔ）を計算し、これに基づき誤り訂正の符号化率を決定する。このとき、誤り訂正符号化のフレームごとに、そのフレームの符号化率を示すための制御信号を制御信号挿入回路７により挿入し、フレーム多重化回路８により同期語（ＳＹＮＣ）を付加してフレーム化を行う（図３のＡ段）。誤り訂正符号化されかつフレーム多重化された送信データを、バッファメモリ９を経て、バースト生成回路１０に入力し、プリアンブル、ユニークワードなどが付加された送信バースト信号を生成する（図３のＢ段）。送信バースト信号は、図３のＣ段に示す遮断タイミング信号により送信可能期間に、変調器（バースト）１１により変調され、送信機１２により高周波変換及び高出力増幅され、アンテナ１３を経て通信衛星に向けて送信される。なお、誤り訂正符号化の符号化率に応じて送信バースト長は変化する。また、図３に概念的に示すように、誤り訂正符号化のフレームと送信バーストは同期する必要はない。このとき、送信バーストの長さは誤り訂正符号化率決定手段１７から入力される符号化率により決定され、バースト送信タイミングは遮断タイミング推定回路１６から入力される遮断タイミング信号により決定される。
【００１５】
次に図４に基づき、可変誤り訂正符号化回路６における誤り訂正符号化率の変更について説明する。図４は、誤り訂正符号化率の変更について説明する模式図であり、回転翼による遮断時間率（Ｔ１／Ｔ）に応じて、誤り訂正符号化の符号化率を変化させて送信バーストの長さを調整する様子を説明している。通常、ヘリコプターから地上局へ伝送する情報は、映像データや音声データであり、またリアルタイムデータであるので、その情報ビットレートは変化せず一定である。そこで、入力端子４に入力される映像や音声等の信号の情報ビットレートは一定とし、また、使用する周波数帯域を一定とするため送信バーストの伝送ビットレートも一定であるとする。このとき、誤り訂正の符号化率を変化させることによって冗長ビット数を増減させる。図４（ｂ）に示すように、回転翼による遮断時間率が小さく、したがって送信可能な時間が長く送信バースト長を長くできる場合には、符号化率を小さく設定する。符号化率を小さく設定することにより、付加する冗長ビットを増やすことになり、誤り訂正能力は高くなる。逆に、回転翼による遮断時間率が大きく、したがって送信可能な時間が短く送信バースト長が短い場合には、図４（ａ）に示すように符号化率を大きく設定する。符号化率を大きく設定することにより、付加する冗長ビットが減ることになり、誤り訂正能力が小さくなるが、一定の伝送ビットレート内で情報データと冗長データを伝送するようにする。誤り訂正符号化率決定回路１７によって遮断タイミング信号から送信可能な時間を算出し、これに基づいて符号化率を変化させることにより、誤り訂正能力を改善することができ、通信品質の向上を図ることができる。
【００１６】
次に、図１における地上局通信装置２側での受信動作について説明する。アンテナ１８により通信衛星３からの電波を受信し、受信機１９で低雑音増幅、周波数変換した後、復調器（バースト）２０で変調波が復調され、さらにバースト同期手段２１により、ユニークワードを検出して、各バーストのデータを取り出す。取り出したデータをバッファメモリ２２に一度書き込んだ後、フレーム同期分離回路２３により読み出し、誤り訂正符号化のフレームを再構成する。この誤り訂正符号化のフレームはフレーム同期分離回路２２によって、そのフレーム同期パターンを検出してフレーム同期が取られ、フレームごとにそのデータ部分が分離され、制御信号検出回路２４により、分離されたデータ中から送信側でフレームごとに挿入された誤り訂正符号化率を示す制御信号を取り出し、この取り出された制御信号が示す符号化率に従って可変誤り訂正復号化回路２５により誤り訂正復号が行われ、速度変換回路２６により、所定の情報ビットレートに変換された後、受信データとして、出力端子２７より出力される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の実施の形態１に関わるヘリコプター搭載通信装置及び地上局通信装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図２】回転翼による遮断と送信可能期間について説明する模式図である。
【図３】ヘリコプター搭載通信装置における送信信号について説明する模式図である。
【図４】誤り訂正符号化率の変更について説明する模式図である。
【符号の説明】
【００１８】
１  ヘリコプター搭載通信装置
２  地上局通信装置
３  通信衛星
６  可変誤り訂正符号化回路
７  制御信号挿入回路
１９  受信機
２４  制御信号検出回路
２５  可変誤り訂正復号化回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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