JP2011239330A - Data transmission system for satellite communication - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、人工衛星に搭載されて通信装置として用いられる衛星通信用データ伝送システムに関し、より詳細には、他の人工衛星から地上局へデータ伝送を行う際のデータの中継を行うための人工衛星に搭載して、通信容量を増加させるために、送信データの空間多重および並列伝送を行う衛星通信用データ伝送システムに関するものである。 The present invention relates to a satellite communication data transmission system mounted on an artificial satellite and used as a communication device. More specifically, the present invention relates to an artificial data relay for data transmission when data is transmitted from another artificial satellite to a ground station. The present invention relates to a data transmission system for satellite communication that performs spatial multiplexing and parallel transmission of transmission data in order to increase the communication capacity by being mounted on a satellite.
データ中継を行う従来の典型的な人工衛星は、衛星間リンクアンテナと、衛星間リンクアンテナから供給されるデータを受信する衛星間リンク受信機部と、衛星間リンクアンテナへデータを送信する衛星間リンク送信機部と、衛星間リンク受信機部で受信したデータを地上局へ送信する送信機部と、地上局からのデータを受信する受信機部と、衛星と地上局間でデータ伝送を行うアンテナとを備えている（例えば、特許文献１参照）。 A typical conventional satellite that relays data includes an inter-satellite link antenna, an inter-satellite link receiver that receives data supplied from the inter-satellite link antenna, and an inter-satellite link antenna that transmits data to the inter-satellite link antenna. Link transmitter unit, transmitter unit that transmits data received by intersatellite link receiver unit to ground station, receiver unit that receives data from ground station, and data transmission between satellite and ground station An antenna (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、特許文献１に記載のような従来技術には次のような課題があった。 However, the prior art described in Patent Document 1 has the following problems.
従来の人工衛星は上記のように構成されて、人工衛星間の通信を介してデータの中継を行っているが、衛星通信に割り当てられている周波数帯域幅によって、その伝送容量は限られてしまう。 A conventional artificial satellite is configured as described above and relays data via communication between artificial satellites, but its transmission capacity is limited by the frequency bandwidth allocated to satellite communication. .
他の人工衛星からデータ中継衛星に送られるデータ量が数Gbps〜数十Gbpsに至る場合、リアルタイムに伝送するためには、使用帯域幅も数GHz〜数十GHz必要となることから、周波数上の制限等の課題が残されている。 When the amount of data sent from other artificial satellites to the data relay satellite reaches several Gbps to several tens of Gbps, the bandwidth used is also several GHz to several tens of GHz in order to transmit in real time. Issues such as restrictions are left.
この課題に対して、データ中継衛星にマルチビーム形成アンテナを搭載し、同一のデータを複数の地上局に伝送する方法が考えられている。この方法では、特定の地上局との通信環境が悪い場合においても、他の地上局によって補うことができるため、平均ＳＮ比を改善することができ、伝送容量の改善を図ることができる。 In order to deal with this problem, a method of mounting a multi-beam forming antenna on a data relay satellite and transmitting the same data to a plurality of ground stations has been considered. In this method, even when the communication environment with a specific ground station is bad, it can be compensated by other ground stations, so that the average SN ratio can be improved and the transmission capacity can be improved.
しかしながら、ＳＮ比の改善による伝送容量の改善効果はわずかであるため、数十Gbpsを超えるデータをリアルタイムに伝送することは難しい。そのため、更なる伝送容量の改善が必要である。 However, since the effect of improving the transmission capacity by improving the SN ratio is slight, it is difficult to transmit data exceeding several tens of Gbps in real time. Therefore, further improvement in transmission capacity is necessary.
この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、周波数帯域幅を抑えつつ、大容量な高速通信を可能とする衛星通信用データ伝送システムを得ることを目的としている。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a data transmission system for satellite communication that enables high-capacity high-speed communication while suppressing the frequency bandwidth.
この発明は、人工衛星−地上局間のデータの中継を行うための衛星通信用データ伝送システムであって、少なくとも１つのマルチビームアンテナを有し、複数の地上局との間でデータの送受信を行うマルチビームアンテナ部と、他の人工衛星との間でデータの送受信を行うための衛星間リンクアンテナと、前記マルチビームアンテナ部で前記地上局からの信号を受信したときに、当該信号の受信処理を行う受信機部と、前記受信機部で受信処理された前記信号が入力され、当該信号を前記他の人工衛星に送信するために前記衛星間リンクアンテナへ供給する衛星間リンク送信機部と、前記衛星間リンクアンテナで前記他の人工衛星からのデータを受信したときに、当該データの受信処理を行う衛星間リンク受信機部と、前記衛星間リンク受信機部で受信処理された前記データを分割することによって得られる各分割データがそれぞれ入力され、当該分割データに対して、各前記地上局に送信するための送信処理を行う複数の送信機部と、前記衛星間リンク受信機部と前記送信機部との間に設けられ、前記衛星間リンク受信機部で受信処理された前記データを、前記送信機部の個数に応じた数に分割して前記分割データを生成し、各前記分割データをそれぞれ各前記送信機部に供給するデータ分割処理部と、各前記送信機部からの各前記分割データが入力され、各前記地上局の位置に応じた方向にビーム方向を制御して、各前記分割データを前記マルチビームアンテナ部に供給するビーム形成回路部とを備え、前記他の人工衛星から送信されてくるデータを前記衛星間リンクアンテナで受信して、それを前記データ分割処理部により複数の分割データに分割した後に、当該分割データを前記マルチビームアンテナ部により各前記地上局に対して並列に送信することを特徴とする衛星通信用データ伝送システムである。 The present invention is a data transmission system for satellite communication for relaying data between an artificial satellite and a ground station, which has at least one multi-beam antenna and transmits / receives data to / from a plurality of ground stations. A multi-beam antenna unit to perform, an inter-satellite link antenna for transmitting and receiving data between other artificial satellites, and reception of the signal when the multi-beam antenna unit receives a signal from the ground station A receiver unit that performs processing, and an intersatellite link transmitter unit that receives the signal received and processed by the receiver unit and supplies the signal to the intersatellite link antenna to transmit the signal to the other satellite An inter-satellite link receiver for receiving the data when the inter-satellite link antenna receives data from the other satellite, and the inter-satellite link reception. A plurality of transmitter units that receive each divided data obtained by dividing the data received and processed by the unit, and perform transmission processing for transmitting the divided data to each ground station; Provided between the intersatellite link receiver unit and the transmitter unit, the data received and processed by the intersatellite link receiver unit is divided into a number corresponding to the number of the transmitter units, and A data division processing unit that generates divided data and supplies each of the divided data to each of the transmitter units, and each of the divided data from each of the transmitter units is input according to the position of each ground station A beam forming circuit unit that controls a beam direction in a direction and supplies each of the divided data to the multi-beam antenna unit, and transmits data transmitted from the other artificial satellites to the inter-satellite link antenna. Receiving the data, dividing the data into a plurality of divided data by the data division processing unit, and then transmitting the divided data to the ground stations in parallel by the multi-beam antenna unit. A data transmission system.
この発明は、人工衛星−地上局間のデータの中継を行うための衛星通信用データ伝送システムであって、少なくとも１つのマルチビームアンテナを有し、複数の地上局との間でデータの送受信を行うマルチビームアンテナ部と、他の人工衛星との間でデータの送受信を行うための衛星間リンクアンテナと、前記マルチビームアンテナ部で前記地上局からの信号を受信したときに、当該信号の受信処理を行う受信機部と、前記受信機部で受信処理された前記信号が入力され、当該信号を前記他の人工衛星に送信するために前記衛星間リンクアンテナへ供給する衛星間リンク送信機部と、前記衛星間リンクアンテナで前記他の人工衛星からのデータを受信したときに、当該データの受信処理を行う衛星間リンク受信機部と、前記衛星間リンク受信機部で受信処理された前記データを分割することによって得られる各分割データがそれぞれ入力され、当該分割データに対して、各前記地上局に送信するための送信処理を行う複数の送信機部と、前記衛星間リンク受信機部と前記送信機部との間に設けられ、前記衛星間リンク受信機部で受信処理された前記データを、前記送信機部の個数に応じた数に分割して前記分割データを生成し、各前記分割データをそれぞれ各前記送信機部に供給するデータ分割処理部と、各前記送信機部からの各前記分割データが入力され、各前記地上局の位置に応じた方向にビーム方向を制御して、各前記分割データを前記マルチビームアンテナ部に供給するビーム形成回路部とを備え、前記他の人工衛星から送信されてくるデータを前記衛星間リンクアンテナで受信して、それを前記データ分割処理部により複数の分割データに分割した後に、当該分割データを前記マルチビームアンテナ部により各前記地上局に対して並列に送信することを特徴とする衛星通信用データ伝送システムであるので、周波数帯域幅を抑えつつ、大容量な高速通信が可能となる。 The present invention is a data transmission system for satellite communication for relaying data between an artificial satellite and a ground station, which has at least one multi-beam antenna and transmits / receives data to / from a plurality of ground stations. A multi-beam antenna unit to perform, an inter-satellite link antenna for transmitting and receiving data between other artificial satellites, and reception of the signal when the multi-beam antenna unit receives a signal from the ground station A receiver unit that performs processing, and an intersatellite link transmitter unit that receives the signal received and processed by the receiver unit and supplies the signal to the intersatellite link antenna to transmit the signal to the other satellite An inter-satellite link receiver for receiving the data when the inter-satellite link antenna receives data from the other satellite, and the inter-satellite link reception. A plurality of transmitter units that receive each divided data obtained by dividing the data received and processed by the unit, and perform transmission processing for transmitting the divided data to each ground station; Provided between the intersatellite link receiver unit and the transmitter unit, the data received and processed by the intersatellite link receiver unit is divided into a number corresponding to the number of the transmitter units, and A data division processing unit that generates divided data and supplies each of the divided data to each of the transmitter units, and each of the divided data from each of the transmitter units is input according to the position of each ground station A beam forming circuit unit that controls a beam direction in a direction and supplies each of the divided data to the multi-beam antenna unit, and transmits data transmitted from the other artificial satellites to the inter-satellite link antenna. Receiving the data, dividing the data into a plurality of divided data by the data division processing unit, and then transmitting the divided data to the ground stations in parallel by the multi-beam antenna unit. Since it is a data transmission system, large-capacity high-speed communication is possible while suppressing the frequency bandwidth.
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る衛星通信用データ伝送システムの構成を示す構成図である。図中、１は、地上局との通信を行う他の人工衛星、２はこの発明の衛星通信用データ伝送システムを搭載したデータ中継衛星、２０，２１，２２は地上局である。また、１２は、地上局２０，２１，２２で受信した複数の分割されたデータを、ひとつの直列データに合成するための地上管制局である。
Embodiment 1 FIG.
1 is a block diagram showing a configuration of a data transmission system for satellite communication according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure, 1 is another artificial satellite that communicates with the ground station, 2 is a data relay satellite equipped with the data transmission system for satellite communication of the present invention, and 20, 21 and 22 are ground stations.
データ中継衛星２に搭載された、この発明の衛星通信用データ伝送システムは、図１に示すように、衛星間リンクアンテナ部３と、衛星間リンク受信機部４と、データ分割処理部５と、周波数変換部６と、送信機部７０，７１，７２と、ビーム形成回路部８と、マルチビームアンテナ部９と、受信機部１０と、衛星間リンク送信機部１１とから構成されており、この構成により、人工衛星１と地上局２０，２１，２２との間のデータ伝送の中継を行う。
As shown in FIG. 1, the data transmission system for satellite communication of the present invention mounted on the
衛星間リンクアンテナ部３は、自身を搭載するデータ中継衛星２とは別の人工衛星１との間のデータ伝送を行うためのアンテナである。衛星間リンク受信機部４は、衛星間リンクアンテナ部３で受信した人工衛星１からのデータが供給されるものである。また、衛星間リンク送信機部１１は、人工衛星１に送信すべき地上局２０，２１，２２からのデータを衛星間リンクアンテナ部３へ送信するためのものである。データ分割処理部５は、衛星間リンク受信機部４から供給されるデータを送信機部７０，７１，７２に応じた数に分割して、周波数変換部６に供給するためのものである。周波数変換部６は、分割されたそれらの複数のデータの周波数を変換して送信機部７０，７１，７２に供給するものであり、送信機部７０，７１，７２は、データ分割処理部５から供給されるデータをそれぞれビーム形成回路部８に送信するためのものである。送信機部７０，７１，７２の個数としては、地上局２０，２１，２２と同数個設けるのが望ましい。その理由としては、各送信機部７０，７１，７２は、各地上局２０，２１，２２に対応して設けられることが望ましいためである。すなわち、各送信機部７０，７１，７２は、各地上局２０，２１，２２に対して、１対１対応になるように設けられている。
The inter-satellite
また、ビーム形成回路部８は、送信機部７０，７１，７２からデータを受け取り、地上局２０，２１，２２の位置に応じた方向にビーム方向を制御して、それらのデータをマルチビームアンテナ部９へ供給するものである。また、ビーム形成回路部８は、マルチビームアンテナ部９で受信した地上局２０，２１，２２からの信号をビーム形成回路部８を介して受信機部１０へ供給することも行う。
The beam forming circuit unit 8 receives data from the
マルチビームアンテナ部９は、ビーム形成回路部８で形成された複数のビームを地上局２０，２１，２２に送信するとともに、地上局２０，２１，２２からの信号を受信するマルチビームアンテナから構成されている。受信機部１０は、マルチビームアンテナ部９で受信され、ビーム形成回路部８を介して供給される、地上局２０，２１，２２からの信号を受信し、それらの信号を、周波数変換部６を介して、衛星間リンク送信機部１１に送信するものである。
The multi-beam antenna unit 9 includes a multi-beam antenna that transmits a plurality of beams formed by the beam forming circuit unit 8 to the
次に、動作について説明する。まずはじめに、人工衛星１からの信号を地上局２０〜２２へ中継する動作について説明する。
Next, the operation will be described. First, an operation for relaying a signal from the artificial satellite 1 to the
図１において、人工衛星１は、地上局２０，２１，２２に送るための大容量データを含む信号を送信する。この信号は、周波数がデータ伝送速度よりも十分大きい周期を持つ電磁波をキャリアとしたものである。
In FIG. 1, the artificial satellite 1 transmits a signal including a large amount of data to be sent to the
人工衛星１から送信された、この信号は、衛星間リンクアンテナ部３により受信される。衛星間リンクアンテナ部３により受信された信号は、衛星間リンク受信機部４で復調される。
This signal transmitted from the artificial satellite 1 is received by the intersatellite
復調されたデータは、データ分割処理部５によって、送信機部７０〜７２の個数と同数か、あるいは、送信機部７０〜７２の個数よりも少ない個数の、複数の並列データに分割される。通常は、送信機部７０〜７２の個数と同数に分割されるが、例えば、データ量が少ない場合には、送信機部７０〜７２をすべて用いなくても十分に高速なデータ伝送が行えるので、その場合には送信機部７０〜７２の一部のみを用いればよいので、並列データの個数が、使用する一部の送信機部７０〜７２の個数と同数になるように、データの分割を行う。
The demodulated data is divided by the data
データ分割処理部５によって分割されたデータは、周波数変換部６で周波数変換される。周波数変換部６では、隣接する地上局２０〜２２間で互いに受信ビームの周波数が異なる値になるように、対応する送信機部７０，７１，７２の送信周波数を、互いに異なる複数の周波数に切り替える。これにより、各地上局２０〜２２が、隣接する他の地上局２０〜２２に向けて送信された信号を誤って受信してしまうことを防止することができる。
The data divided by the data
周波数変換部６で周波数変換された並列データは、１つずつ、それぞれ異なる送信機部７０〜７２に入力され、各送信機部７０〜７２によって、並列に変調が行われる（送信処理）。
The parallel data frequency-converted by the
こうして得られた各変調信号は、ビーム形成回路部８に入力され、それぞれ異なるビーム形状となるように、変調信号の励振分布が変更されるとともに、地上局２０，２１，２２のそれぞれの位置に応じた方向にビーム方向が制御される。具体的には、予め地上局２０〜２２の位置は判っているため、当該位置情報に基づいて、ビーム形成回路部８により、各地上局２０〜２２に対応する通信ビームの指向方向が計算され、コマンド信号として変調信号とともに、マルチビームアンテナ部９に出力される。
Each modulation signal obtained in this way is input to the beam forming circuit unit 8 and the excitation distribution of the modulation signal is changed so as to have different beam shapes, and at the positions of the
ビーム形成回路部８から出力された変調信号とコマンド信号はともにマルチビームアンテナ部９へ入力される。マルチビームアンテナ部９は、ビーム形成回路部８からの当該コマンド信号に基づき、地上局２０〜２２の方向にビームが形成されるように、通信ビームの指向方向を切り替え、当該変調信号を各地上局２０〜２２に向けて放射する。地上局２０〜２２に向けて放射された各ビームは、それぞれ、地上局２０〜２２において異なるデータとして受信される。
Both the modulation signal and the command signal output from the beam forming circuit unit 8 are input to the multi-beam antenna unit 9. Based on the command signal from the beam forming circuit unit 8, the multi-beam antenna unit 9 switches the communication beam directing direction so that the beam is formed in the direction of the
これらの地上局２０〜２２で受信されたデータは、地上管制局１２へ伝送される。地上管制局１２では、地上局２０〜２２で受信したこれらのデータを、ひとつの直列データに合成する。データを合成して直列データに変換する際、その合成する順序を予め定めておく必要がある。しかしながら、複数の地上局２０〜２２から地上管制局１２に送られるデータは、再送などによる遅延が考えられ、常に同一の順序で伝送されるとは限らない。従って、本実施の形態１においては、パケット伝送のように、並列データにそれぞれヘッダ情報を付加しておき、当該ヘッダ情報に合成する順序の情報を示しておくことで対処する。地上管制局１２は、このヘッダ情報に含まれた合成する順序に関する情報に基づき、各並列データをひとつの直列データに合成していき、データ分割処理部５による分割前の元のデータに戻す。
Data received by these
なお、地上局２０〜２２から地上管制局１２への伝送手段として、電気信号を送信するメタルケーブルの他に、光ファイバを用いて伝送を行う光通信を用いることができる。光ファイバは、伝搬による光信号の損失が小さいことから、長距離伝送に向いており、これにより、地上局２０〜２２間の距離を大きくとることができるため、マルチビームアンテナ部９のビーム間干渉を抑えることが期待できる。
In addition, as a transmission means from the
以上の構成により、本実施の形態１によれば、他の人工衛星１から送られてくるデータを受信し、複数のデータに分割した後、複数の地上局２０〜２２に対して並列に伝送し、地上局２０〜２２側に設けられた地上管制局１２で合成し直列データに変換することで、元のデータに戻すようにしたので、周波数帯域幅を抑えつつ、大容量の高速な通信を行うことができる。
With the above configuration, according to the first embodiment, after receiving data transmitted from another artificial satellite 1 and dividing it into a plurality of data, it is transmitted in parallel to a plurality of ground stations 20-22. Since the data is synthesized by the
なお、上記の説明においては、低軌道衛星である人工衛星１からデータ中継衛星２へのデータ伝送に用いるものとして、電波を用いた通信について説明したが、それに限定されるものではなく、大容量データ伝送を行うため、衛星間の通信に光を用いた方式を適用することも可能である。
In the above description, communication using radio waves has been described as being used for data transmission from the artificial satellite 1 which is a low-orbit satellite to the data relay
衛星間のデータ伝送に光を用いた場合、低軌道衛星である人工衛星１から放射される光信号を受光するため、衛星間リンクアンテナ部３は集光用レンズアンテナを用い、衛星間リンク受信機部４は光検出器、例えばフォトダイオードを用いる。
When light is used for data transmission between satellites, the intersatellite
また、衛星間リンク送信機部１１は、光源および光変調器、光増幅器、コリメータレンズを備えることで実現できる。 The intersatellite link transmitter unit 11 can be realized by including a light source, an optical modulator, an optical amplifier, and a collimator lens.
次に、地上局２０〜２２からの信号を人工衛星１に中継する動作について説明する。図１において、地上局２０〜２２は、人工衛星１に送るための信号を送信する。マルチビームアンテナ部９は、これらの信号を受信して、受信機部１０に供給する。受信機部１０は、それらの信号を復調（受信処理）して、周波数変換部６に送信する。周波数変換部６は、受信機部１０からのそれらの信号の周波数を、人工衛星１に送信するための周波数に切り替えるための周波数変換を行い、その後に、衛星間リンク送信機部１１に送信する。衛星間リンク送信機部１１は、当該信号を、衛星間リンクアンテナ部３から人工衛星１に向けて放射する。こうして、地上局２０〜２２からの信号は、人工衛星１に受信される。
Next, the operation of relaying signals from the
以上のように、この発明の本実施の形態１に係る衛星通信用データ伝送システムにおいては、他の人工衛星である人工衛星１からの信号を地上局２０〜２２へ中継する際に、人工衛星１から送られてくるデータを受信し、データ分割処理部５で、それらを複数のデータに分割した後、それらを、マルチビームアンテナ部９から、複数の地上局２０〜２２に対して並列に伝送し、地上局２０〜２２側に設けられた地上管制局１２において、ひとつの直列データに合成するようにしたので、周波数帯域幅を抑えつつ、高速に、大容量データの通信が可能となる。一般に、高ＳＮ比の環境化において、伝送容量Ｃ[bit]は、帯域幅Ｂ[Hz]の場合、Ｃ＝Ｂlog2(Ｓ／Ｎ)と表される。送信データをＫ個に分割し、全送信信号電力を一定と考えた場合、ＳＮ比は１／Ｋとなり、伝送容量Ｃ’は、Ｃ’＝ＫＢlog2(Ｓ／ＮＫ)となり、ＳＮ比が十分高い場合、Ｃ’＞Ｃとなり、伝送容量が増加する。
As described above, in the data transmission system for satellite communication according to the first embodiment of the present invention, when a signal from the artificial satellite 1 which is another artificial satellite is relayed to the
実施の形態２．
図２は、この発明の実施の形態２に係る衛星通信用データ伝送システムの構成を示す構成図である。図中、１３は受信機用アンテナ部である。他の構成は、基本的に、図１の実施の形態１の構成と基本的に同じであるため、同一符号を付して示し、ここではその説明を省略する。なお、図１の構成との違いは、図２の構成においては、受信機用アンテナ部１３が追加されており、地上局２０〜２１からの信号は受信機用アンテナ部１３が受信して受信機部１０へ送信する構成となっており、マルチビームアンテナ部９は地上局２０〜２１への送信のみを行い、受信は行わない点である。従って、図２の構成においては、図１のマルチビームアンテナ部９が２つに分割され、一方を送信用マルチビームアンテナ（すなわち、図２のマルチビームアンテナ部９）とし、もう一方を受信機用アンテナ（すなわち、図２の受信機用アンテナ部１３）とした構成といえる。これにより、図２の構成においては、マルチビームアンテナ部９と受信機部１０とは接続されていない。また、図２においては、受信機用アンテナ部１３で受信した信号のうち、一部の特定の信号が、受信機部１０を介して、データ分割処理部５に入力される構成となっている点も、図１と異なる。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a data transmission system for satellite communication according to
さらに、図２においては、データ分割処理部５と送信機部７０〜７１間が複数の信号線で接続されており、同様に、ビーム形成回路部８とマルチビームアンテナ部９間が複数の信号線で接続されており、これらの点も、図１の構成とは異なる。しかしながら、複数の信号線で必ずしも接続する必要はなく、この点においては、図１と同じ構成としてもよい。
Further, in FIG. 2, the data
上述したように、本実施の形態２では、受信機用アンテナ部１３が追加されたため、図２に示すように、衛星通信用データ伝送システムは、衛星間リンクアンテナ部３と、衛星間リンク受信機部４と、データ分割処理部５と、周波数変換部６と、送信機部７０，７１，７２と、ビーム形成回路部８と、マルチビームアンテナ部９と、受信機部１０と、衛星間リンク送信機部１１と、受信機用アンテナ部１３とから構成されており、この構成により、人工衛星１と地上局２０，２１，２２との間のデータの中継を行う。
As described above, since the
次に、動作について説明する。まずはじめに、人工衛星１からの信号を地上局２０〜２２へ中継する動作について説明する。
Next, the operation will be described. First, an operation for relaying a signal from the artificial satellite 1 to the
図２において、人工衛星１は、地上局に送るための大容量データを含む信号を送信する。この信号は、衛星間リンクアンテナ部３により受信される。衛星間リンクアンテナ部３により受信された信号は、衛星間リンク受信機部４で復調される。
In FIG. 2, the artificial satellite 1 transmits a signal including a large amount of data to be sent to the ground station. This signal is received by the intersatellite
復調されたデータは、データ分割処理部５によって、送信機部７０，７１，７２の個数に応じた複数の並列データに分割される。すなわち、送信機部７０，７１，７２の個数と同数か、あるいは、それより少ない個数に分割する。また、本実施の形態２においては、この並列データは、データ中継衛星２と地上局２０〜２２間の伝送路の状況に応じて、適応的にデータ量が制御される。すなわち、伝送路が混み合っている場合には、各並列データ１つずつに含まれるデータ量の値を少なくし、伝送路が混み合っていない平常時には、各並列データのデータ量を多くする。具体的には、伝送路の混み具合を判定するための閾値を予め設けておき、その閾値未満の場合には、各並列データ１つに含まれるデータ量の上限値を予め設定した第１の値にし、一方、その閾値以上の場合には、各並列データ１つに含まれるデータ量の上限値を予め設定した第２の値（但し、第２の値は、第１の値よりも小さい値）に切り替える。また、上限値の切り替えは、上記のような２段階ではなく、３段階以上にしてもよい。なお、その場合には、段階の個数に応じて、閾値を２以上用意しておく。
The demodulated data is divided by the data
データ分割処理部５によって分割された各並列データは、それぞれ、異なる送信機部７０〜７２に入力され、並列に変調が行われる（送信処理）。
Each parallel data divided | segmented by the data division |
これらの変調信号は、ビーム形成回路部８に入力され、それぞれ異なるビーム形状となるように位相が変更される。また、ここで、各地上局２０〜２２の位置に応じた方向にビーム方向が制御される。 These modulated signals are input to the beam forming circuit unit 8 and the phases are changed so as to have different beam shapes. Here, the beam direction is controlled in a direction corresponding to the position of each ground station 20-22.
このビーム形成回路部８から出力される信号は、マルチビームアンテナ部９へ入力され、地上局２０〜２２に向けて放射される。地上局２０〜２２に向けて放射されたビームは、複数の地上局２０〜２２において、異なるデータとして受信される。
A signal output from the beam forming circuit unit 8 is input to the multi-beam antenna unit 9 and radiated toward the
これらの地上局２０〜２２で受信されたデータは、地上管制局１２へ伝送され、そこでひとつの直列データに合成される。なお、実施の形態１でも述べたが、地上管制局１２で、データを合成して直列データに変換する際、その合成する順序を定めておく必要があるが、しかしながら、複数の地上局２０〜２２から地上管制局１２に送られるデータは、再送などによる遅延が考えられ、常に同一の順序で伝送されるとは限らない。従って、本実施の形態においても、実施の形態１と同様に、パケット伝送のように、データにそれぞれヘッダ情報を付加し、順序の情報を示しておくことで対処すればよい。
Data received by these
一方、地上局２０〜２２からデータ中継衛星２に対して、地上局２０〜２２とデータ中継衛星２との間の伝送路状況の情報が伝送され、受信機用アンテナ部１３で受信される。受信機用アンテナ部１３で受信されたデータは、受信機部１０で復調され、データ分割処理部５にフィードバックされる。データ分割処理部５は、受信機部１０から送信されてきた伝送路状況の情報に基づいて、地上局２０〜２２との伝送路の状態に応じて、適応的にデータ量を制御して、上記のデータの分割処理を行う。これにより、データ伝送速度を適応的に変化させることができる。
On the other hand, information on transmission path conditions between the
次に、地上局２０〜２２からの信号を人工衛星１に中継する動作について説明する。図２において、地上局２０〜２２は、人工衛星１に送るための信号を送信する。受信機用アンテナ部１３は、これらの信号を受信して、受信機部１０に供給する。受信機部１０は、それらの信号を復調して（受信処理）、周波数変換部６に送信する。周波数変換部６は、受信機部１０からの信号を受信して、周波数変換を行った後に、衛星間リンク送信機部１１に送信する。衛星間リンク送信機部１１は、衛星間リンクアンテナ部３から当該信号を人工衛星１に対して放射する。こうして、地上局２０〜２２からの信号は、人工衛星１により受信される。
Next, the operation of relaying signals from the
他の構成および動作については、上記の実施の形態１と基本的に同じであるため、上記の実施の形態１の説明を参照することとし、ここでは説明を省略する。 Since other configurations and operations are basically the same as those of the first embodiment, the description of the first embodiment is referred to and the description is omitted here.
以上の構成により、本実施の形態２によれば、上記の実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、さらに、本実施の形態２においては、データ中継衛星２から地上局２０〜２２にデータを伝送する際に、データ中継衛星２と複数の地上局２０〜２２間の伝送路の状況をデータ分割処理部５にフィードバックさせるようにしたので、伝送路の状態に応じてデータ量及び／又はデータ伝送速度を適応的に変化させることができるので、効率的にデータ伝送を行うことが可能となる。これより、大容量なデータ伝送システムが得られる。
With the above configuration, according to the second embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained. Further, in the second embodiment, the data relay
なお、本実施の形態２では、上記の実施の形態１と同様、低軌道衛星である人工衛星１とデータ中継衛星２間に光伝送を用いることが可能であることは言うまでもない。
In the second embodiment, it is needless to say that optical transmission can be used between the artificial satellite 1 which is a low orbit satellite and the data relay
１ 人工衛星、２ データ中継衛星、３ 衛星間リンクアンテナ部、４ 衛星間リンク受信機部、５ データ分割処理部、６ 周波数変換部、８ ビーム形成回路部、９ マルチビームアンテナ部、１０ 受信機部、１１ 衛星間リンク送信機部、１２ 地上管制局、１３ 受信機用アンテナ部、２０，２１，２２ 地上局、７０，７１，７２ 送信機部。 1 artificial satellite, 2 data relay satellite, 3 inter-satellite link antenna unit, 4 inter-satellite link receiver unit, 5 data division processing unit, 6 frequency conversion unit, 8 beam forming circuit unit, 9 multi-beam antenna unit, 10 receiver , 11 Intersatellite link transmitter unit, 12 Ground control station, 13 Receiver antenna unit, 20, 21, 22 Ground station, 70, 71, 72 Transmitter unit.
Claims (5)
少なくとも１つのマルチビームアンテナを有し、複数の地上局との間でデータの送受信を行うマルチビームアンテナ部と、
他の人工衛星との間でデータの送受信を行うための衛星間リンクアンテナと、
前記マルチビームアンテナ部で前記地上局からの信号を受信したときに、当該信号の受信処理を行う受信機部と、
前記受信機部で受信処理された前記信号が入力され、当該信号を前記他の人工衛星に送信するために前記衛星間リンクアンテナへ供給する衛星間リンク送信機部と、
前記衛星間リンクアンテナで前記他の人工衛星からのデータを受信したときに、当該データの受信処理を行う衛星間リンク受信機部と、
前記衛星間リンク受信機部で受信処理された前記データを分割することによって得られる各分割データがそれぞれ入力され、当該分割データに対して、各前記地上局に送信するための送信処理を行う複数の送信機部と、
前記衛星間リンク受信機部と前記送信機部との間に設けられ、前記衛星間リンク受信機部で受信処理された前記データを、前記送信機部の個数に応じた数に分割して前記分割データを生成し、各前記分割データをそれぞれ各前記送信機部に供給するデータ分割処理部と、
各前記送信機部からの各前記分割データが入力され、各前記地上局の位置に応じた方向にビーム方向を制御して、各前記分割データを前記マルチビームアンテナ部に供給するビーム形成回路部と
を備え、
前記他の人工衛星から送信されてくるデータを前記衛星間リンクアンテナで受信して、それを前記データ分割処理部により複数の分割データに分割した後に、当該分割データを前記マルチビームアンテナ部により各前記地上局に対して並列に送信する
ことを特徴とする衛星通信用データ伝送システム。 A data transmission system for satellite communication for relaying data between an artificial satellite and a ground station,
A multi-beam antenna unit having at least one multi-beam antenna and transmitting / receiving data to / from a plurality of ground stations;
An inter-satellite link antenna for sending and receiving data to and from other satellites;
When a signal from the ground station is received by the multi-beam antenna unit, a receiver unit that performs reception processing of the signal;
The inter-satellite link transmitter unit that receives the signal received and processed by the receiver unit and supplies the signal to the inter-satellite link antenna to transmit the signal to the other satellite.
An inter-satellite link receiver unit for receiving the data when the inter-satellite link antenna receives data from the other artificial satellite;
A plurality of pieces of divided data obtained by dividing the data received and processed by the inter-satellite link receiver unit are input, and a plurality of transmission processes for transmitting the divided data to the ground stations are performed. The transmitter part of
Provided between the intersatellite link receiver unit and the transmitter unit, the data received and processed by the intersatellite link receiver unit is divided into a number corresponding to the number of the transmitter units, and A data division processing unit that generates divided data and supplies each of the divided data to each of the transmitter units;
Each of the divided data from each of the transmitter units is input, a beam forming circuit unit that controls the beam direction in a direction corresponding to the position of each ground station and supplies each of the divided data to the multi-beam antenna unit And
After the data transmitted from the other artificial satellites is received by the inter-satellite link antenna and divided into a plurality of divided data by the data division processing unit, the divided data is divided by the multi-beam antenna unit. A data transmission system for satellite communication, wherein the data is transmitted in parallel to the ground station.
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