JPH05268131A - 通信衛星ネットワーク及びその形成方法 - Google Patents

通信衛星ネットワーク及びその形成方法

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JPH05268131A
JPH05268131A JP4344359A JP34435992A JPH05268131A JP H05268131 A JPH05268131 A JP H05268131A JP 4344359 A JP4344359 A JP 4344359A JP 34435992 A JP34435992 A JP 34435992A JP H05268131 A JPH05268131 A JP H05268131A
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Solari Giorgio
ソラリ ジョアジオ
Viola Roberto
ヴィオラ ロベルト
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Agence Spatiale Europeenne
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 通信衛星ネットワークにより、広い領域をカ
バーする非常に大きい仰角と、モルニヤ型軌道の遠地点
よりはるかに低い遠地点と、地球の複数の地域に連続的
にサービスを提供する。 【構成】 地表上の軌跡が同じになる楕円軌道上に配置
された５又は６台の通信衛星１〜６を有する。軌道のそ
れぞれは８時間の周期を持ち、軌道には２４時間ごとに
地球の所定の３地域上のほぼ高度２７０００ｋｍに位置
する３つの遠地点が存在する。軌道は６３．４度にほぼ
等しい傾斜角を持つ。衛星は２７０度の近地点引数と３
地域のそれぞれにおいて大きな仰角となるように選択さ
れた超楕円軌道とを持ち、衛星がそれらの軌道の内の使
用可能部分にある間は地球に対してほとんど静止したよ
うに振舞う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、通信衛星ネットワーク
を形成する方法、特に、放送衛星に関する。
【０００２】
【従来の技術】直接放送衛星（ＤＢＳ−Ｒ）は、極めて
興味深い展望を持つ。ＮＡＳＡ（米国航空宇宙局）とＶ
ＯＡ（ボイス オブ アメリカ）を代表して行われた市
場調査は、この種のシステムは２０００年までに５千万
人の利用者を有することができるであろうし、その数は
２００５年までに１億５千万人に増加しそうであること
を示している。この市場調査は、直接放送衛星が現行の
短波放送機関の有効な後継となり得るであろうこと、及
びより改善された品質を持ちより広いサービスエリア
（「カバレッジ（ｃｏｖｅｒａｇｅ）」又は「受信可能
地域」と同じ。）を確保できるであろうことを示してい
る。
【０００３】直接放送衛星のもう一つの可能性は、通常
の地上波チャンネルを通して利用できない最高級のサー
ビスの利用者に的を当てたコンパクトディスク品質のデ
ジタル音声放送（ＤＡＢ）である。欧州放送組合（Ｅｕ
ｒｏｐｅａｎ Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ Ｕｎｉｏ
ｎ）は、現在、ＤＡＢサ−ビスの潜在的な利点を評価し
ている。
【０００４】直接放送衛星の実現と成功は、小型携帯用
受信機又は移動受信機を利用するネットワークのすべて
の地点において衛星信号を受信することができる能力に
かかっている。直接放送衛星が商業的利益を得るかは、
本質的に、常に利用でき、しかも利用が容易にできる信
号を得ることができるかどうかにかかっている。
【０００５】直接通信衛星と小型受信機とを利用するに
は、放送のサービスエリアにおいて大きな伝送電力束密
度（ＰＦＤ）が要求される。このような大きな電力束密
度の要求は、衛星の仰角を大きくして、影となる領域で
サービス範囲外となる影響を最小にし、衛星の見通し線
（ＬＯＳ）上のすべての障害物をなくするようにした場
合にのみ、単一の衛星によって達成され得る。静止（Ｇ
ＥＯ）衛星は、広い受信領域をカバーすることができる
が、３０度を越える緯度において仰角が小さい。典型的
な静止衛星は、２３．９３４時間の周期を持ち、０度の
傾斜角を持ち、高度３５７８６ｋｍの円形軌道上にあ
る。
【０００６】静止衛星はインテルサット（ＩＮＴＥＬＳ
ＡＴ：国際商業衛星通信機構）の部門において非常に強
力な宇宙船を必要とし、大きく複雑なアンテナシステム
を必要とするので、北半球の国々に満足できるサービス
を与えることができなかった。このため、非静止軌道が
直接放送衛星用に及び移動衛星（ＭＯＢ ＳＡＴ）を介
した通信用に検討されなければならない。受信とサービ
ス目的は非常に似ている。
【０００７】衛星ネットワークには超楕円軌道（ＨＥ
Ｏ）が用いられることが提案された。良く知られている
「ルーパス（ＬＯＯＰＵＳ）計画」、「シコモレス（Ｓ
ＹＣＯＭＯＲＥＳ）計画」、「アルキメデス（ＡＲＣＨ
ＩＭＥＤＥＳ）計画」は、この分野において、北ヨーロ
ッパをカバーする関連する領域システムを計画してい
る。アルキメデス計画は、直接放送衛星サービスを考慮
している唯一のものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】アルキメデス計画にお
けるシステムの第一段階は、モルニヤ（ＭＯＲＮＹＡ）
型軌道において１２時間の公転周期を持つ４台の衛星の
ネットワークを用いることによって、大きな仰角で北ヨ
ーロッパをカバーすることを提案している。この種の軌
道は、３９３７５ｋｍの遠地点（ａｐｏｇｅｅ）と、１
０００ｋｍの近地点（ｐｅｒｉｇｅｅ）と、６３．４度
の傾斜角（ａｎｇｌｅ ｏｆ ｉｎｃｌｉｎａｔｉｏ
ｎ）を持つ。遠地点を４００００ｋｍにすると非常に高
い打ち上げ費用がかかる。さらに、このサービスはヨー
ロッパのみをカバーするので、ヨーロッパ以外の領域に
他のサービスを提供することによって費用を賄うことは
できない。
【０００９】アルキメデス計画におけけるシステムの第
二段階は、ツンドラ（ＴＯＵＮＤＲＡ）型軌道を用いて
いる。それは、遠地点が４７０００ｋｍにあるので、同
じ欠点を有し、より大きな打ち上げ力を必要とする。
【００１０】本発明の目的は、以下の特徴を組み合わせ
て有する通信衛星ネットワークを形成する方法にある。
その特徴は、広い領域をカバーする非常に大きい仰角、
モルニヤ型軌道の遠地点よりはるかに低い遠地点、地球
の複数の地域の連続的なカバー（サービスの提供）であ
る。
【００１１】
【発明の概要】ある態様において、本発明は、地表上の
軌跡が同じになる楕円軌道上に複数台の通信衛星を置く
工程を有する直接放送衛星等の通信衛星ネットワークの
形成方法からなる。その軌道のそれぞれは８時間の周期
を持ち、その軌道は２４時間ごとに地球の所定の３地域
上のほぼ高度２７０００ｋｍに位置する３つの遠地点が
存在する。また、軌道は６３．４度にほぼ等しい傾斜角
を持つ。衛星は、２７０度の近地点引数と上記３地域の
それぞれにおいて大きな仰角となるように選択された超
楕円軌道とを持ち、上記衛星がそれらの軌道の内の使用
可能部分にある間は地球に対してほとんど静止したよう
に振舞う。
【００１２】衛星は、２台の隣り合う衛星が上記所定の
地域にある地上局から見通すことができる線上に常に存
在するように、上記軌道上に配置されており、近地点の
近くの定められた高度から動作状態となるように配置さ
れるのがよい。
【００１３】第一の実施例では、それぞれの地域におい
て１日当たり連続して１６時間のサービスを得るため
に、ほぼ４時間の時間差をもって軌道上に５台の衛星を
配置している。
【００１４】好ましい実施例では、それぞれの地域にお
いて１日当たり連続して２４時間のサービスを得るため
に、ほぼ４時間の時間差をもって軌道上に６台の衛星を
配置している。
【００１５】遠地点高度は２６８００ｋｍにほぼ等し
い。また、近地点高度は１０００ｋｍにほぼ等しい。
【００１６】２つの衛星間のズーミング比は１．５より
小さく、好ましくは１．３２にほぼ等しいのがよい。
【００１７】軌道の近地点引数（ｐｅｒｉｇｅｅ ａｒ
ｇｕｍｅｎｔ）としてほぼ２７０度の角度を選択するこ
とによって、衛星のサービスエリアを最適化できる。
【００１８】他の態様においては、本発明は、地表上の
軌跡が同じになる楕円軌道上に配置された５又は６台の
通信衛星を有する楕円軌道上にある直接放送衛星等の通
信衛星ネットワークを構成する。その軌道のそれぞれは
８時間の周期を持ち、その軌道は２４時間ごとに地球の
所定の３地域上のほぼ高度２７０００ｋｍに位置する３
つの遠地点が存在する。また、軌道は６３．４度にほぼ
等しい傾斜角を持つ。衛星は、２７０度の近地点引数と
上記３地域のそれぞれにおいて大きな仰角となるように
選択された超楕円軌道とを持ち、上記衛星がそれらの軌
道の内の使用可能部分にある間は地球に対してほとんど
静止したように振舞う。
【００１９】第一の実施例では、それぞれの地域におい
て１日当たり連続して１６時間のサービスを得るため
に、ほぼ４時間の時間差をもって軌道上に５台の衛星を
配置している。
【００２０】好ましい実施例では、それぞれの地域にお
いて１日当たり連続して２４時間のサービスを得るため
に、ほぼ４時間の時間差をもって軌道上に６台の衛星を
配置している。
【００２１】遠地点高度は２６８００ｋｍにほぼ等し
い。
【００２２】近地点高度は１０００ｋｍにほぼ等しい。
【００２３】近地点引数は２７０度にほぼ等しい。
【００２４】２つの衛星間のズーミング比は１．５より
小さく、好ましくは１．３２にほぼ等しいのがよい。
【００２５】本発明の他の特徴及び利点は、添付図面を
参照して非限定的な例としあげられた以下の説明から明
らかになるであろう。
【００２６】
【実施例】本発明は通信衛星ネットワークに関し、この
衛星ネットワークは、既に要点を説明した達成されるべ
き結果を可能にするパラメーターを備えた８時間楕円軌
道上にある。本発明の衛星ネットワークでは、地上の観
測者から見て衛星が時間のずれを持って見かけ上同じ軌
道を進む。これら数種類の楕円軌道は地表上に同じ軌跡
を持つ。この８時間の周期を持つ超楕円軌道では、３つ
のサービスエリアを決める３つの遠地点ループ（ａｐｏ
ｇｅｅ ｌｏｏｐｓ）が２７０００ｋｍくらいの高度に
ある。この説明から明らかにされるように、３つの主要
な地域には５０度を越える仰角が与えられる。３つの主
要な地域は、西ヨーロッパ、日本及び韓国、そして北ア
メリカの主要部分である。モルニヤ型軌道を用いるアル
キメデス計画と比較すると、本発明の衛星ネットワーク
は、４台ではなく５又は６台の衛星を使用するが、サー
ビスエリアが１つではなく３つある。本発明の衛星ネッ
トワークでは、遠地点高度がずっと低いので、要求され
る伝送力は２．５分の１に減少できる。衛星及び打ち上
げの費用はアルキメデス計画より安く、衛星を軌道に乗
せる費用は３つの主要なサービスエリアの間で分担でき
る。
【００２７】非静止軌道を用いる複数衛星ネットワーク
の可能性の一般的研究は、衛星通信に関する第２回ヨー
ロッパ会議の議事録（ＥＳＡ ＳＰ−３２、１９９１年
１０月）に見ることができる。これは、ジー ペロッタ
氏（Ｇ．ＰＥＲＲＯＴＴＡ）によって「小型衛星の利用
のための低高度円形軌道と傾斜楕円軌道との比較（Ａｃ
ｏｍｐａｒｉｓｉｏｎ Ｂｅｔｗｅｅｎ Ｌｏｗ−Ｃｉ
ｒｃｕｌａｒ ａｎｄ Ｅｌｌｉｐｔｉｃａｌ Ｉｎｃ
ｌｉｎｅｄ Ｏｒｂｉｔｓ ｆｏｒ Ｓｍａｌｌ Ｓａ
ｔｅｌｌｉｔｅｓ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ）」の題
目で寄稿された。この寄稿は、８時間の周期を持つ楕円
軌道を用いることは利点がないであろうという内容を含
んでいる。
【００２８】本発明の基本的アイデアは、特に、多数地
域の通信システムを提供する通信衛星ネットワークを形
成するために８時間の公転周期を持つ衛星を用いること
にある。そして、この多数地域の通信システムは、商業
的に実行可能であり、最少の衛星台数を用い、好ましい
衛星高度を持つ。
【００２９】本発明によると、３つの地理上の地域にお
いて広い領域をカバーできるように、８時間の軌道周期
と見かけ上同じ軌道を持つ軌道の偏心が選択されてい
る。上記３つの地理上の地域の経度は１２０度の間隔を
持ち（ここでは、ヨーロッパ、極東、北アメリカであ
る。）、非常に高い仰角を持ち、連続的（１日当たり２
４時間）にサービスを提供し、軌道上に最少の数（５＋
１）台（即ち、５又は６台）の衛星を持つ。
【００３０】近地点高度は、遠地点にある衛星が大気の
上層によって影響を受けるのを避けるために１０００ｋ
ｍ又はそれより高いことが好ましい。
【００３１】図１に示されるように、それぞれの宇宙船
又は衛星は３つのサービスエリア上の３つの遠地点ルー
プのそれぞれにおいて４時間使用可能になる。それぞれ
の衛星は４時間の終りで、見かけ上同じ軌道上にある次
の衛星にサービス提供の役割を引き渡す。図１は種々の
軌道の地表上の軌跡を示している。それらは、１から６
までの番号を付けられた６台の衛星が置かれた単一の見
かけ上の軌道を構成する。衛星１はヨーロッパ上で遠地
点高度にあるように示され、衛星２は南アメリカの西方
の南太平洋上の近地点において４時間の間隔を明けて衛
星１を追っている。衛星３は極東上の遠地点にあり、衛
星４は南大西洋上の近地点にある。衛星５は北アメリカ
上の遠地点にあり、衛星６は南大西洋上の近地点にあ
る。
【００３２】軌道の傾斜は、軌道制御に要する燃料を最
少にするように選ばれる。６３．４５度の安定した軌道
の傾斜が、この例では選ばれる。軌道の傾斜を僅かに減
少させることにより衛星によりサービスが与えられる地
域における仰角を大きくすることは可能である。しか
し、こうすると、地球の偏球形状による近地点引数へ影
響を与えるずれ（Ｊ２効果）をなくするために非常に多
くの燃料が必要となる。
【００３３】３つのサービス地域におけるサービス可能
エリアを最大にするために近地点引数の値が重要である
から、近地点引数に影響を与えるずれは避けられなけれ
ばならない。近地点引数の最適な値は２７０度である。
【００３４】衛星ネットワークの最適なパラメーター
は、以下の通りである。
【００３５】 衛星の数：６台（（５＋１）台、即ち、５又は６台） 遠地点高度：２６８００ｋｍ 近地点高度： １０００ｋｍ 軌道周期：８時間 軌道傾斜：６３．４３５度 近地点引数：２７０度 軌道当たりの使用期間：４時間 高度２０５００ｋｍにおける見通し線（ＬＯＳ）におけ
る衛星の引継ぎ条件昇向点（ａｓｃｅｎｄａｎｔ ｎｏ
ｄｅ）：±６０度 平均近点角（ｍｅａｎ ａｎｏｍａｌｙ）：±１８０
度。
【００３６】６台の衛星を利用したこの種の多地域衛星
ネットワークは、ヨーロッパ、東南アジア、及び北アメ
リカ大陸の主要部分において、５０度よりも高い仰角に
おいて利用者に放送信号を受信させることができる。図
２乃至図５はこれらの領域における等しい仰角を示す曲
線を示している。
【００３７】図２は衛星ネットワークによりサービスが
与えられる３つの地域において４０度、５０度、６０度
の仰角を持つ地表上の領域の曲線を示している。
【００３８】図３はヨーロッパにおいて５０度、６０
度、６５度の仰角を示している。
【００３９】図４は東南アジアにおいて４０度、５０
度、６０度、６５度の仰角を示している。
【００４０】図５は北アメリカ大陸において４０度、５
０度、６０度の仰角を示している。
【００４１】図２乃至図５の曲線は、遠地点及び衛星引
継ぎ点における５０度の仰角をカバーする曲線を重ねる
ことによって得られた。４０度の曲線は台湾、香港、ア
メリカ合衆国の東海岸の主要な人口密集地域をカバーし
ている。
【００４２】衛星１乃至６のそれぞれは、同じ地域時間
に３つのサービスエリアをカバーするが、この時間は恒
星のドリフトにより１年を通してゆっくりずれる。１年
のづれは、ほぼ４分である。これは、互いに関連しあう
衛星の交替計画とシステムの性能及び寿命に対して影響
を与える。
【００４３】正確に同期された５台の衛星を用いること
もできる。この場合には、８時間のサービスを提供しな
い時間がある。４時間の４つ間隔を持つ衛星の列は、軌
道上における４時間のオフセットの関係（隣接する軌道
同士が４時間のずれを持つ位置にある関係）により決定
される。この場合には、現地時間の午前８時から深夜ま
で、３つの地域において連続してサービスを提供するこ
とができる。第５衛星と第一衛星との間の８時間の間隔
はサービスの中断が許される深夜の時間に一致させるよ
うに選択される。遠地点を横切る時の現地時刻がずれる
ので、ほぼ３カ月ごとに要求される現地時間にサービス
を一致させるために５台の衛星を再度同期させる必要が
ある。このような移動を実行するためには軌道上の宇宙
船に燃料を備えておく必要があるので、システムの寿命
は短くなる。
【００４４】軌道上に４時間の間隔をあけて配置された
６台の衛星ネットワークを利用することにより、再度同
期させるための移動を必要としない一定の衛星の寿命の
間、不利益なく、１日に２４時間の連続したサービスを
提供できる。また、このシステムは１台の衛星の故障を
容認できるようなある程度の余裕を持っている。
【００４５】衛星の設計は打ち上げ手段の能力による。
遠地点高度が非常に低いので本発明のシステムは従来の
モルニヤ又はツンドラ型超楕円システムに比べて大きな
利点を持つ。衛星重量はほぼ１５０ｋｇから３００ｋｇ
減らすことができるという概算ができる。
【００４６】本発明の遠地点高度が比較的低いので、衛
星の出力を減少させることができ、損失は、１．５ＧＨ
ｚの伝送においてモルニヤ型軌道上の衛星より４ｄＢ低
く、天底方向に沿うツンドラ型軌道上の衛星より５ｄＢ
低い。
【００４７】それゆえ、本発明のシステムでは、衛星搭
載機器の節約と、満足できる条件下の放送に要求される
出力の節約とが可能になる。
【００４８】それぞれのサービスエリアは、保証される
最低仰角（４０度）、衛星アンテナの受信可能範囲、及
び宇宙船上で利用できる電力によって制限される。
【００４９】サービスエリアと信号減衰の限界の最適な
兼ね合いにより、保証される最小仰角が常に５０度より
小さくならないサービスエリアの選択が必要になる。上
記したように、５０度の仰角は緯度が３０度より低い低
緯度地域において静止衛星によって達成できるだけであ
る。５０度の仰角は衛星の見通し線を邪魔するほとんど
の障害物を回避することができる。これにより衛星引継
ぎ時の信号減衰を小さくできる。
【００５０】以上に述べたように、５０度の仰角を示す
等高線はサービスエリア（衛星１のある地域）において
全ヨーロッパを含み、衛星２のある地域において極東を
含み、衛星３のある地域において北アメリカ大陸の主要
部を含む。
【００５１】衛星アンテナの寸法は、５０度の仰角の等
高線のバランスを採るための３つのサービスエリアの要
求により、及びより人口の密集した地域の範囲により決
められる。
【００５２】システムを妥当な値段の宇宙船にする非常
に簡単なアンテナを衛星において使うことが可能であ
る。特に、３つのサービスエリアに提供するために同一
の単一ビーム反射面を使うことができる。
【００５３】また、通信機能が必要とされたときのみ、
即ち、サービスエリアにおいてのみ、衛星を動作状態に
することができる。
【００５４】しかしながら、より精巧なアンテナシステ
ムを用いることもできる。マルチビームアンテナによれ
ば、利用できるサービスエリアを衛星の見通し線は４０
度の仰角を持つ地域まで広がる。これは、アメリカ合衆
国の東海岸について特に利益がある。
【００５５】遠地点における等しい仰角の等高線とアン
テナ放射図の最適な関係は、２ｍの反射面と１．５ＧＨ
ｚで７度の半電力値ビーム広がりを持つを持つアンテナ
で得られる。衛星は、軌道の遠地点を通る動作円弧上を
移動するので、アンテナビームは常に地表の目的点に向
けるようにされる。アンテナ利得は、ほぼ２５．５ｄＢ
ｉである。
【００５６】非静止軌道システムの重要な特徴は、サー
ビスエリアにおける軌跡のズーミング（ｚｏｏｍｉｎ
ｇ）を引き起こす原因となる変化する高度である。本発
明によるシステムは、遠地点で射程を決められおり、衛
星間の引継ぎがなされるより低い高度ではこのズーミン
グの影響との戦いが起こる。
【００５７】図６は、ズーミング比（ｚｏｏｍｉｎｇ
ｒａｔｉｏ）ＺＲの関数としてのズーミング損失（ｚｏ
ｏｍｉｎｇ ｌｏｓｓ）ＺＬを単位ｄＢでプロットした
グラフである。ズーミング比ＺＲは、衛星を次の衛星に
引継ぐ点の高度で、遠地点高度を割って定義される。衛
星は４時間の軌道サービス周期を持つので、衛星を次の
衛星に引継ぐ点の高度は遠地点の前後２時間の高度であ
る。遠地点高度２７０００ｋｍの８時間軌道では、ズー
ミング比が１．３２になるように引継いでいる高度は２
０５００ｋｍである。このズーミング比１．３２は、図
６において最大である。ズーミング効果がいかなる単一
のレベル損失も引き起こさず、開始点において曲線が０
ｄＢ点より僅かに上になることに注意して下さい。２６
８００ｋｍの遠地点高度においてズーミング比は１．３
４である。これは最大値に非常に近い。もしズーミング
比ＺＲが１．５を越えていなければ、ズーミング損失は
大きくならず、ほぼ１ｄＢのズーミング損失ＺＬを示し
ている。
【００５８】図７は、ビーム半値幅（デポインティング
角（ｄｅｐｏｉｎｔｉｎｇ ａｎｇｌｅ）ＤＥＰを度の
単位で示す。）の関数としての衛星上のアンテナの利得
の損失ＡＧＬを示す。動作点Ａは−３ｄＢの利得損失に
相当し、３．５度のＤＥＰに相当し、７度のビーム開口
角度を有する。−５ｄＢの利得損失となる動作点Ｈは９
度のビーム開口角度に相当する。
【００５９】図８乃至図１０は、サービスエリアにおけ
る遠地点の−３ｄＢの一定の利得曲線を示す。破線は、
２台の衛星の引継ぎ点において−５ｄＢの一定の利得曲
線を示す。図８乃至図１０は、遠地点における−３ｄＢ
の等高線と引継ぎ点における−５ｄＢの等高線がほぼ一
致することを示している。このことは、共通のサービス
エリアで、遠地点の−３ｄＢの一定の利得の等高線と−
５ｄＢの一定の利得の等高線で定義することを可能にし
ている。遠地点近くの地表面の平均距離はおおよそ２７
０００ｋｍであり、引継ぎ点においては２１０００ｋｍ
であるから、２つの地点間にはほぼ６０００ｋｍの差が
あり、ほぼ２ｄＢの差が現れる。これにより、引継ぎ点
における−５ｄＢの一定の利得曲線と遠地点における−
３ｄＢの一定の利得曲線とは、ほぼ等しいサービスエリ
アに相当し、伝送される電力束密度（ＰＦＤ）がほぼ等
しくなる。言い換えれば、図８乃至図１０には、衛星の
引継ぎ点における傾斜の平均値によるアンテナのズーミ
ング効果による利得損失は、衛星の引継ぎ点における衛
星高度が低いことによる信号損失が少ないことにより相
殺されることを示している。このことは図６に示された
曲線の傾向を説明している。
【００６０】上記考察は、すべてのシステムの規格が一
般的な妥当性を失うことなく遠地点において決定され得
るという重要な利点を強調している。
【００６１】それゆえ、６台の衛星の場合における衛星
の位置に関わりなく、利用者が１日に２４時間の保証さ
れた最小電力束密度（ＰＦＤ）を保証された最低高度で
受信できる領域としてのサービスエリアを決定するのに
十分である。これらの領域は、図８乃至図１０において
連続線で示される。
【００６２】利用者の観点から、受信機は、受信アンテ
ナ、ＲＦ部、ベースバンド復調、及び信号デコーダを有
する。受信アンテナは、簡素でなければならず、衛星追
跡システムを備えてはならず、衛星見通し基準に一致し
なければならない。それは小型で移動式の受信機にも容
易に装備されなければならない。
【００６３】受信アンテナの仕様は、３つのサービスエ
リアの試験地点の包囲角と高さの変化を解析することに
よって得られる。
【００６４】その結果は図１１乃至図２０に示される。
これらの図面はアンテナ面における地上の衛星軌跡の極
図面である。アンテナ面はその地域の水平面に一致する
と仮定される。極図面の中心は９０度の仰角を表す。同
心円は同じ仰角を持つ点を表す。
【００６５】それぞれの図は、地上における衛星の軌跡
の利用できる領域、即ち、２つの引継ぎ点の間の領域を
示す。マドリッド（図１１）では仰角はほぼ５５度と７
５度の間であり、オスロ（図１２）では仰角はほぼ５０
度と８０度の間であり、アテネ（図１３）では仰角はほ
ぼ５５度と７０度より僅かに高い値の間であり、アムス
テルダム（図１４）では仰角はほぼ６５度と７８度の間
であり、東京（図１５）では高度はほぼ５５度と６８度
の間であり、ソウル（図１６）では仰角は５８度と６５
度の間であり、北京（図１７）では仰角はほぼ５５度と
７３度の間であり、バンクーバー（図１８）では仰角は
ほぼ６０度と８５度の間であり、サンフランシスコ（図
１９）では仰角はほぼ５８度と６５度の間であり、ニュ
ーヨーク（図２０）では仰角はほぼ４５度と７２度の間
である。
【００６６】図１１乃至図２０は、北半球のサービスエ
リアを与えるアテネが無指向性の方位角図とほぼ９０度
の−３ｄＢの開口を持つことができ、３つのサービスエ
リアのそれぞれにおいて用いられることができる。３つ
のサービスエリアのそれぞれは、衛星線が低い仰角（４
０度）にあるものを含んでいる。
【００６７】上記仕様を持つアンテナは、１．５ＧＨｚ
で５．５ｄＢｉの最大利得を達成できる。方位角と開口
幅が対称なので、アンテナは、水平タイプの典型的な移
動式で小型のアンテナによって移動させることもでき
る。その面における衛星アンテナの移動による損失は、
ほぼ２．５ｄＢの付加的損失となるものと考えられる。
３ｄＢのシェーディング効果（ｓｈａｄｉｎｇ ｅｆｆ
ｅｃｔ）による損失で見積もると、これは、４０度を越
える仰角の地域におけるカバレッジ（サービスの提供）
を９９．９％可能にできることを示す。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施例において６台の衛星ネ
ットワークの全地球を覆う地表上の軌跡を示す。
【図２】３つの地域、即ち、北アメリカ、ヨーロッパ、
及び極東における図１の衛星通信ネットワークの等仰角
線を示す。
【図３】ヨーロッパの等仰角線を示す。
【図４】極東の等仰角線を示す。
【図５】北アメリカの等仰角線を示す。
【図６】ズーム比の機能としてのズーム損失を示す。
【図７】サービスエリアの機能としてデシベル（ｄＢ）
で表された衛星アンテナの利得を示す。
【図８】ヨーロッパの遠地点において利得が−３ｄＢと
−５ｄＢの等ＰＦＤ曲線を示す。
【図９】極東の遠地点において利得が−３ｄＢと−５ｄ
Ｂの等ＰＦＤ曲線を示す。
【図１０】北アメリカの遠地点において利得が−３ｄＢ
と−５ｄＢの等ＰＦＤ曲線を示す。
【図１１】マドリッドにおける平面偏波受信アンテナの
ための４時間の受信可能周期の間の衛星による地表上の
軌跡を示す。
【図１２】オスロにおける平面偏波受信アンテナのため
の４時間の受信可能周期の間の衛星による地表上の軌跡
を示す。
【図１３】アテネにおける平面偏波受信アンテナのため
の４時間の受信可能周期の間の衛星による地表上の軌跡
を示す。
【図１４】アムステルダムにおける平面偏波受信アンテ
ナのための４時間の受信可能周期の間の衛星による地表
上の軌跡を示す。
【図１５】東京における平面偏波受信アンテナのための
４時間の受信可能周期の間の衛星による地表上の軌跡を
示す。
【図１６】ソウルにおける平面偏波受信アンテナのため
の４時間の受信可能周期の間の衛星による地表上の軌跡
を示す。
【図１７】北京における平面偏波受信アンテナのための
４時間の受信可能周期の間の衛星による地表上の軌跡を
示す。
【図１８】バンクーバーにおける平面偏波受信アンテナ
のための４時間の受信可能周期の間の衛星による地表上
の軌跡を示す。
【図１９】サンフランシスコにおける平面偏波受信アン
テナのための４時間の受信可能周期の間の衛星による地
表上の軌跡を示す。
【図２０】ニューヨークにおける平面偏波受信アンテナ
のための４時間の受信可能周期の間の衛星による地表上
の軌跡を示す。
【符号の説明】
１，３，５ 衛星（遠地点にあるもの） ２，４，６ 衛星（近地点にあるもの）

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 地表上の軌跡が同じになる楕円軌道上に
    複数台の通信衛星を置く工程を有し、 上記軌道のそれぞれは、８時間の周期を持ち、 上記軌道には、２４時間ごとに地球の所定の３地域上の
    ほぼ高度２７０００ｋｍに位置する３つの遠地点が存在
    し、 上記軌道は、６３．４度にほぼ等しい傾斜角を持ち、 上記衛星は、２７０度の近地点引数と上記３地域のそれ
    ぞれにおいて大きな仰角となるように選択された超楕円
    軌道とを持ち、上記衛星がそれらの軌道の内の使用可能
    部分にある間は地球に対してほとんど静止したように振
    舞う直接放送衛星等の通信衛星ネットワークの形成方
    法。
  2. 【請求項２】 ２台の隣り合う衛星が上記所定の地域に
    ある地上局から見通すことができる線上に常に存在する
    ように、上記衛星は上記軌道上に配置されており、 上記衛星は、近地点の近くの定められた高度から動作状
    態となる請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 上記それぞれの地域において１日当たり
    連続して１６時間のサービスを得るために、ほぼ４時間
    の時間差をもって上記軌道上に５台の衛星を配置した請
    求項２記載の方法。
  4. 【請求項４】 上記それぞれの地域において１日当たり
    連続して２４時間のサービスを得るために、ほぼ４時間
    の時間差をもって上記軌道上に６台の衛星を配置した請
    求項２記載の方法。
  5. 【請求項５】 上記遠地点高度が２６８００ｋｍにほぼ
    等しい請求項１記載の方法。
  6. 【請求項６】 上記近地点高度が１０００ｋｍにほぼ等
    しい請求項１記載の方法。
  7. 【請求項７】 ２つの衛星間のズーミング比は１．５よ
    り小さく、好ましくは１．３２にほぼ等しい請求項１記
    載の方法。
  8. 【請求項８】 上記軌道の近地点引数が２７０度にほぼ
    等しい請求項１記載の方法。
  9. 【請求項９】 地表上の軌跡が同じになる楕円軌道上に
    配置された５又は６台の通信衛星を有し、 上記軌道のそれぞれは、８時間の周期を持ち、 上記軌道には、２４時間ごとに地球の所定の３地域上の
    ほぼ高度２７０００ｋｍに位置する３つの遠地点が存在
    し、 上記軌道は、６３．４度にほぼ等しい傾斜角を持ち、 上記衛星は、２７０度の近地点引数と上記３地域のそれ
    ぞれにおいて大きな仰角となるように選択された超楕円
    軌道とを持ち、上記衛星がそれらの軌道の内の使用可能
    部分にある間は地球に対してほとんど静止したように振
    舞う直接放送衛星等の通信衛星ネットワーク。
  10. 【請求項１０】 上記それぞれの地域において１日当た
    り連続して１６時間のサービスを得るように上記楕円軌
    道上に５台の衛星を配置した請求項９記載の衛星ネット
    ワーク。
  11. 【請求項１１】 上記それぞれの地域において連続した
    サービスを得るようにほぼ４時間の時間差をもって上記
    楕円軌道上に６台の衛星を配置した請求項９記載の衛星
    ネットワーク。
  12. 【請求項１２】 上記遠地点高度が２６８００ｋｍにほ
    ぼ等しい請求項９記載の衛星ネットワーク。
  13. 【請求項１３】 上記近地点高度が１０００ｋｍにほぼ
    等しい請求項９記載の衛星ネットワーク。
  14. 【請求項１４】 上記軌道の近地点引数が２７０度にほ
    ぼ等しい請求項９記載の衛星ネットワーク。
  15. 【請求項１５】 ２つの衛星間のズーム比は１．５より
    小さく、好ましくは１．３２にほぼ等しい請求項９記載
    の衛星ネットワーク。
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