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JP4955738B2 - Helicopter-mounted communication device - Google Patents
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a communication device mounted on a helicopter that improves continuity of communication by performing diversity reception of a transmitted wave transmitted from a ground station through a communication satellite by switching a plurality of antennas. <P>SOLUTION: A time diversity signal is transmitted to the helicopter from the ground station through the communication satellite, and received by a first antenna 6 or second antenna 7. A switching control circuit 10 estimates a rotation blocking mode wherein a reception beam is cut off by rotary blades and a structure blocking mode caused by presence of a rotary blade or a cockpit in a direction of the reception beam. When the structure blocking mode is caused, the switching timing of the antennas is determined based upon a frame timing signal from a modem device 14 and a blocking timing made by the rotary blade, and a switching control signal is output to the antenna switching circuit 13. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

この発明は、ヘリコプターに搭載されて、地上局から通信衛星を介して送信されてくる信号を受信するヘリコプター搭載通信装置に関するものである。   The present invention relates to a helicopter-mounted communication device that is mounted on a helicopter and receives a signal transmitted from a ground station via a communication satellite.

ヘリコプター搭載通信装置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、ヘリコプター搭載通信装置が回転翼の下部に配置されるような場合には、通信衛星とヘリコプター搭載通信装置との間の伝播路をヘリコプターの回転翼が横切ることにより通信遮断が生じる。地上局からヘリコプター搭載通信装置への送信においては、地上局側で回転翼による通信遮断のタイミングを予測することができないことから、遮断があっても復調することができるように、同じ情報を地上局から複数回送信し、ヘリコプター搭載通信装置で受信信号を合成する時間ダイバーシティ方式が用いられる。特許文献1には従来の時間ダイバーシティ方式による通信の一例が示されている。この特許文献1に記載されたヘリコプター搭載通信装置は、地上局から送信された時間ダイバーシティ方式による送信波を通信衛星を経由して受信しており、受信ビームが回転翼によって遮断されるタイミングを、受信レベルをモニターして推定し、推定した遮断タイミングにおける受信信号の振幅レベルをゼロに修正処理する。この処理後に時間ダイバーシティ合成を行うことにより、受信ビームが回転翼によって遮断されることにより生じる受信信号中の不確定なノイズ信号を除去し、C/N比が良好な受信を行えるよう対策したものである。   When communication is performed between a helicopter-equipped communication device and a ground station via a communication satellite, when the helicopter-equipped communication device is placed below the rotor blade, the communication between the communication satellite and the helicopter-equipped communication device As the helicopter rotor blade crosses the propagation path, the communication is interrupted. In the transmission from the ground station to the helicopter-equipped communication device, the ground station cannot predict the timing of communication interruption by the rotor blades, so the same information is transmitted to the ground so that it can be demodulated even if there is an interruption. A time diversity method is used in which a station transmits a plurality of times and a helicopter-mounted communication device synthesizes the received signal. Patent Document 1 shows an example of communication by a conventional time diversity method. The helicopter-equipped communication device described in Patent Document 1 receives a transmission wave by a time diversity method transmitted from a ground station via a communication satellite, and the timing at which the received beam is blocked by a rotor blade, The reception level is monitored and estimated, and the amplitude level of the reception signal at the estimated cutoff timing is corrected to zero. After this processing, time diversity combining is performed to eliminate uncertain noise signals in the received signal caused by the received beam being blocked by the rotor blades, and to take measures with a good C / N ratio. It is.

特開2004−235845JP 2004-235845 A

特許文献1に記載の通信が成立するためには、ヘリコプター搭載通信装置は回転翼による受信ビームの遮断は受けるものの、時間ダイバーシティ受信によって受信可能であることが前提となる。ここで、ヘリコプターに搭載される通信装置のアンテナ部は、ヘリコプターの構造的安定性の観点等から、本体コックピット周辺、例えばコックピットの両側方部分(回転翼の下部)に配置されるケースがあり、この場合、回転翼による受信ビームの遮断モード(以下、「回転翼遮断モード」と呼ぶ。)が発生するほか、コックピットや回転翼回転軸による受信ビームの遮断モード(以下、「構造物遮断モード」と呼ぶ。)が発生することになる。この構造物遮断モードを回避するためには、例えば、コックピット部分の両側方にそれぞれ1台ずつアンテナを設けるなどして、1のアンテナでの受信中に構造物遮断モードが生じた場合に、構造物遮断モードが生じていない他の1のアンテナに切り替えて受信を継続する複数アンテナ切替受信方式を用いることになるが、アンテナ切替前後での受信信号の位相不連続により一定時間の受信信号を復調することができない。このような複数アンテナ切替受信方式を用いて時間ダイバーシティ受信を行う際に、回転翼遮断モードによる受信信号の欠落と、アンテナ切替による受信信号の欠落とが生じても、受信信号を復調し再生した情報の不連続性を抑制することができるかが課題となっていった。   In order for the communication described in Patent Document 1 to be established, it is assumed that the helicopter-mounted communication device is capable of receiving by time diversity reception, although the receiving beam is blocked by the rotor blades. Here, the antenna unit of the communication device mounted on the helicopter may be disposed around the main body cockpit, for example, on both sides of the cockpit (lower part of the rotor blade) from the viewpoint of structural stability of the helicopter, In this case, a receiving beam blocking mode by the rotor blade (hereinafter referred to as “rotary blade blocking mode”) occurs, and a receiving beam blocking mode by the cockpit or rotating blade rotating shaft (hereinafter “structure blocking mode”). Will be generated). In order to avoid this structure blocking mode, for example, by providing one antenna on each side of the cockpit part, when the structure blocking mode occurs during reception with one antenna, the structure A multi-antenna switching reception method is used in which reception is continued by switching to another antenna that does not have an object blocking mode, but the received signal for a fixed time is demodulated due to the phase discontinuity of the received signal before and after antenna switching. Can not do it. When performing time diversity reception using such a multi-antenna switching reception method, the received signal is demodulated and reproduced even if the received signal is lost due to the rotor blade cutoff mode and the received signal is lost due to antenna switching. Whether the discontinuity of information can be suppressed has become a problem.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、地上局から通信衛星を介して送信された送信波を複数のアンテナを切り換えて時間ダイバシティ受信し、通信の連続性を向上することができるヘリコプター搭載通信装置を得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems. A transmission wave transmitted from a ground station via a communication satellite is received by switching a plurality of antennas to receive time diversity, thereby improving communication continuity. The purpose is to obtain a helicopter-equipped communication device that can do this.

請求項1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、上記地上局から上記通信衛星を介して送られてくる時間ダイバーシティ信号を受信する第1及び第2のアンテナと、この第1及び第2のアンテナを切り替えて受信信号を出力するアンテナ切替回路と、上記受信信号を時間ダイバーシティ合成して復調する変復調機と、上記第1のアンテナの受信ビームが上記ヘリコプターの回転翼により遮断される遮断タイミングを推定し、上記第1のアンテナによる受信時に上記第1のアンテナの受信ビームに構造物遮断モードが発生するかどうかを判定する構造物遮断推定判定を行い、構造物遮断モードが生じると判定している状態で、上記第1のアンテナから上記第2のアンテナへの切替タイミングを、上記変復調機によって復調された復調信号のフレームタイミング信号と上記遮断タイミングとに基づいて判定する切替タイミング判定を行い、上記アンテナ切替回路へ上記第1のアンテナから上記第2のアンテナへの切替を指示する切替制御信号を生成する切替制御回路とを備えたものである。   A helicopter-mounted communication device according to a first aspect of the present invention is a helicopter-mounted communication device that is mounted on a helicopter and communicates with a ground station via a communication satellite, and is transmitted from the ground station via the communication satellite. First and second antennas for receiving the incoming time diversity signal, an antenna switching circuit for switching the first and second antennas to output the received signal, and modulation / demodulation for demodulating the received signal by combining the time diversity And a cutoff timing at which the received beam of the first antenna is blocked by the rotor blade of the helicopter, and a structure blocking mode is generated in the received beam of the first antenna at the time of reception by the first antenna. In the state where it is determined that the structure blocking mode occurs and the structure blocking estimation determination is performed to determine whether or not to A switching timing determination is performed to determine the switching timing from one antenna to the second antenna based on the frame timing signal of the demodulated signal demodulated by the modem and the cutoff timing, and the antenna switching circuit receives the switching timing determination. A switching control circuit for generating a switching control signal for instructing switching from the first antenna to the second antenna.

請求項2の発明に係るヘリコプター搭載通信装置は、請求項1の発明に係るヘリコプター搭載通信装置において、上記切替制御回路は、時間ダイバーシティ信号の繰り返しの最後の序数を有するデータのフレームにおいて、上記第1のアンテナに上記回転翼による遮断が生じる場合に、その遮断の開始時点を上記第1のアンテナから上記第2のアンテナへの切替タイミングであると判定するものである。   A helicopter-mounted communication device according to a second aspect of the present invention is the helicopter-mounted communication device according to the first aspect of the present invention, wherein the switching control circuit is arranged in the frame of data having the last ordinal number of the repetition of the time diversity signal. When a single antenna is blocked by the rotor blades, it is determined that the start point of the cutoff is the switching timing from the first antenna to the second antenna.

請求項3の発明に係るヘリコプター搭載通信装置は、請求項1の発明に係るヘリコプター搭載通信装置において、上記切替制御回路は、時間ダイバーシティ信号の繰り返しの最後の1つ前の序数を有するデータのフレームにおいて、上記第1のアンテナに上記回転翼による遮断が生じる場合に、その遮断の開始時点を上記第1のアンテナから上記第2のアンテナへの切替タイミングであると判定するものである。   A helicopter-mounted communication device according to a third aspect of the present invention is the helicopter-mounted communication device according to the first aspect of the present invention, wherein the switching control circuit is a data frame having an ordinal number one last before the repetition of the time diversity signal. In this case, when the first antenna is blocked by the rotor blades, it is determined that the start point of the blocking is the switching timing from the first antenna to the second antenna.

この発明によれば、構造物遮断モードが発生するかどうかを判定する構造物遮断推定判定を行い、構造物遮断モードが生じると判定している状態で、その切替タイミングをどこにするかを変復調機による復調信号のフレームタイミング信号と回転翼による遮断タイミングに基づいて判定する切替タイミング判定を行うので、データの欠落を抑制し、通信の連続性を向上することができる。   According to the present invention, the structure demodulator estimation determination for determining whether or not the structure blocking mode occurs is performed, and in the state in which it is determined that the structure blocking mode is generated, the modulation / demodulator Since the switching timing determination is performed based on the frame timing signal of the demodulated signal and the blocking timing by the rotor blade, data loss can be suppressed and communication continuity can be improved.

この発明の実施の形態1に係るヘリコプター衛星通信に関する装置の全体を示す構成図である。It is a block diagram which shows the whole apparatus regarding the helicopter satellite communication which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係るヘリコプター搭載通信装置のアンテナ部分の搭載状態の一例を表す外観図である。It is an external view showing an example of the mounting state of the antenna part of the helicopter mounting communication apparatus concerning Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係るヘリコプター搭載通信装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the communication apparatus mounted in helicopter concerning Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係るヘリコプター搭載通信装置における信号タイミングチャートである。It is a signal timing chart in the helicopter mounting communication apparatus concerning Embodiment 1 of this invention.

実施の形態1   Embodiment 1

この発明の実施の形態1に係るヘリコプター搭載通信装置を図1乃至図5によって説明する。図1はこの発明の実施の形態1に係るヘリコプター衛星通信に関する装置の全体を示す構成図であり、図2はこの発明の実施の形態1に係るヘリコプター搭載通信装置のアンテナ部分の搭載状態の一例を表す外観図であり、図3はこの発明の実施の形態1に係るヘリコプター搭載通信装置の構成を示すブロック図である。図1において、1はヘリコプター、2は地上局、3は通信衛星であり、通信衛星3を介して地上局2からヘリコプター1への送信回線4が設けられている。ヘリコプター1において、5は回転翼であり、6はヘリコプター1のコックピット右側方に設けた第1アンテナ、7はヘリコプター1のコックピット左側方に設けた第2アンテナである。   A helicopter-mounted communication device according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram showing the entire apparatus related to helicopter satellite communication according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 shows an example of the mounting state of the antenna portion of the helicopter-mounted communication apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the helicopter-mounted communication device according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, 1 is a helicopter, 2 is a ground station, 3 is a communication satellite, and a transmission line 4 from the ground station 2 to the helicopter 1 is provided via the communication satellite 3. In the helicopter 1, 5 is a rotor blade, 6 is a first antenna provided on the right side of the cockpit of the helicopter 1, and 7 is a second antenna provided on the left side of the cockpit of the helicopter 1.

図2に示す一例では、第1アンテナ6と第2アンテナ7とは、コックピットの上部構造体から両側方に向けて水平プレートを取り付け、その水平プレート上に据え付けられており、回転翼5の旋回面が上方にある。例えば、通信衛星3が赤道上空の静止軌道上で日本から見てほぼ真南にある静止衛星であるとすれば、日本から通信衛星3を見込む仰角はおよそ48度付近である。ヘリコプター1が日本上空を機首を南北方向にして飛行する場合には、第1アンテナ6及び第2アンテナ7の受信ビームは、通信衛星3を見込む機首方向又は機体後方の仰角48度付近に向けて照射されているので、この受信ビームをコックピットや回転翼回転軸が遮断することは無く、いずれか一方のアンテナで地上局3から通信衛星3を経由して送信されてくる送信波を受信し続けることができる。一方、ヘリコプター1が日本上空を機首を東西方向にして飛行する場合には、第1アンテナ6及び第2アンテナ7の受信ビームのうち一方は、ヘリコプターの機体中心線が存在する方向に向けられて照射され、この受信ビームをコックピットや回転翼回転軸が遮断することになる。なお、他方の受信ビームは機体中心線が存在する方向とは反対方向に照射されるので、コックピットや回転翼回転軸が遮断されることは無い。アンテナの切替については、例えば、真南方向を機首方向として飛行するヘリコプターが第1アンテナ6により地上局3から通信衛星3を経由して送信されてくる送信波を受信しているとき(回転翼遮断モードは生じている)に、機首方向を真西方向に旋回させたとすると、ある旋回角度から、第1アンテナ6の受信ビーム方向(通信衛星3の方向)をコックピットや回転翼回転軸が遮断し始める(回転翼遮断モードに加えて構造物遮断モードも発生し始める)というように、受信を続けるために第1アンテナ6から第2アンテナ7への切替が必要となる。なお、このような構造物遮断モードは、ヘリコプターがロール回転して姿勢を変化させることによって、アンテナ仰角(アンテナ固定部基準の仰角)が低くなるときに、より顕著に現れる。   In the example shown in FIG. 2, the first antenna 6 and the second antenna 7 are mounted on the horizontal plate by attaching a horizontal plate from the upper structure of the cockpit toward both sides, and the swirling of the rotor blade 5 is performed. The face is up. For example, if the communication satellite 3 is a geostationary satellite that is almost just south of Japan on a geostationary orbit over the equator, the elevation angle at which the communication satellite 3 is viewed from Japan is about 48 degrees. When the helicopter 1 flies over Japan with the nose in the north-south direction, the received beams of the first antenna 6 and the second antenna 7 are in the nose direction where the communication satellite 3 is viewed or at an elevation angle of about 48 degrees behind the fuselage. The received beam is not interrupted by the cockpit or the rotating shaft of the rotor blade, and the transmitted wave transmitted from the ground station 3 via the communication satellite 3 is received by one of the antennas. Can continue. On the other hand, when the helicopter 1 flies over Japan with the nose in the east-west direction, one of the reception beams of the first antenna 6 and the second antenna 7 is directed in the direction in which the center line of the helicopter exists. The received beam is blocked by the cockpit or the rotating blade rotating shaft. Since the other receiving beam is irradiated in the direction opposite to the direction in which the fuselage center line exists, the cockpit and the rotating shaft of the rotor blade are not blocked. As for antenna switching, for example, when a helicopter flying with the south direction as the nose direction is receiving a transmission wave transmitted from the ground station 3 via the communication satellite 3 by the first antenna 6 (rotation) If the nose direction is turned to the west direction while the nose wing blocking mode is occurring), the direction of the received beam of the first antenna 6 (the direction of the communication satellite 3) is changed from the certain turning angle to the cockpit or rotary shaft of the rotor blade. In order to continue reception, switching from the first antenna 6 to the second antenna 7 is necessary, for example, starting to shut off (in addition to the rotor blade shutoff mode, the structure shutoff mode also starts to occur). Such a structure blocking mode appears more conspicuously when the antenna elevation angle (the elevation angle based on the antenna fixing portion) is lowered by changing the posture of the helicopter by roll rotation.

次に図3により、ヘリコプター搭載通信装置の構成を説明する。8はGPSやジャイロ等により、ヘリコプターの位置及び方向(ロール、ピッチ、ヨ−の各姿勢を含む)を計測する位置方向センサーであり、9は回転翼を特定位置で検知する回転翼タイミングセンサーである。10は位置方向センサー8からの位置及び方向情報と衛星位置とに基づきアンテナが向くべき方向(受信ビーム方向)を計算してアンテナ方向指令を出力し、回転翼タイミングセンサー9からのタイミング信号、受信ビーム方向、及び復調モニター信号とに基づいてアンテナの切替制御を行う切替制御回路である。11は切替制御回路10からのアンテナ方向指令に基づき第1アンテナ6を駆動する第1衛星追尾回路、12は切替制御回路10からのアンテナ方向指令に基づき第2アンテナ7を駆動する第2衛星追尾回路である。第1衛星追尾回路11と第2衛星追尾回路12はそれぞれ独立してアンテナの追尾制御を行う。13は切替制御回路10からの切替制御信号に基づいて、第1アンテナ6と第2アンテナ7とからの受信信号を切り替え出力するアンテナ切替回路であり、14は受信信号を時間ダイバーシティ合成して復調し、復調信号のフレーム構造をモニターし、フレームタイミング信号を切替制御回路10へ出力する変復調機である。   Next, the configuration of the helicopter-mounted communication device will be described with reference to FIG. 8 is a position / direction sensor that measures the position and direction of the helicopter (including roll, pitch, and yaw postures) by GPS, gyro, etc., and 9 is a rotor timing sensor that detects the rotor at a specific position. is there. 10 calculates the direction in which the antenna should face (reception beam direction) based on the position and direction information from the position / direction sensor 8 and the satellite position, and outputs an antenna direction command. The timing signal from the rotor blade timing sensor 9 is received. This is a switching control circuit that performs antenna switching control based on the beam direction and the demodulated monitor signal. 11 is a first satellite tracking circuit that drives the first antenna 6 based on an antenna direction command from the switching control circuit 10, and 12 is a second satellite tracking that drives the second antenna 7 based on an antenna direction command from the switching control circuit 10. Circuit. The first satellite tracking circuit 11 and the second satellite tracking circuit 12 independently perform antenna tracking control. Reference numeral 13 denotes an antenna switching circuit that switches and outputs reception signals from the first antenna 6 and the second antenna 7 based on a switching control signal from the switching control circuit 10, and reference numeral 14 demodulates the received signal by combining time diversity. Then, it is a modem that monitors the frame structure of the demodulated signal and outputs the frame timing signal to the switching control circuit 10.

次に図4により、ヘリコプター搭載通信装置による時間ダイバーシティ受信とアンテナ切替動作について説明する。図4はこの発明の実施の形態1に係るヘリコプター搭載通信装置における信号タイミングチャートである。図4(a)は復調後のデータが不連続となってしまう例であり、図4(b)は本発明によって復調データを考慮した切替制御を行った場合を表している。図4(a)及び図4(b)において、A段は地上局2から通信衛星3を経由して送られてくる時間ダイバーシティ信号のデータ構造であり、B段は回転翼5による第1アンテナ6の遮断タイミングを、C段は第1アンテナ6から第2アンテナ7へ受信切替を行うタイミングを、D段は回転翼5による第2アンテナ7の遮断タイミングを表している。時間ダイバーシティ方式での送信信号は同じデータを複数回送ることとなるが、図4(a)及び図4(b)のケースでは、4回送る例を表している。即ち、データa1〜a4は同じデータaを表しており、同様にb1〜b4、c1〜c4、d1〜d4はそれぞれ同じデータb、c、dを表している。また、データa1〜d4はそれぞれデータの区切りとなるフレーム毎に格納されているものとする。なお、図4(a)と図4(b)とを比較して、A段、B段、C段の信号タイミングは同じものとしているが、C段のアンテナ切替のタイミングは異なる。   Next, time diversity reception and antenna switching operation by the helicopter-equipped communication device will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a signal timing chart in the helicopter-mounted communication apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 4A shows an example in which demodulated data becomes discontinuous, and FIG. 4B shows a case where switching control is performed in consideration of demodulated data according to the present invention. 4A and 4B, stage A is the data structure of the time diversity signal sent from the ground station 2 via the communication satellite 3, and stage B is the first antenna by the rotor 5. 6, the stage C represents the timing for switching the reception from the first antenna 6 to the second antenna 7, and the stage D represents the timing for shutting off the second antenna 7 by the rotor 5. In the case of the transmission signal in the time diversity system, the same data is transmitted a plurality of times, but in the case of FIGS. 4A and 4B, an example in which the same data is transmitted four times is shown. That is, the data a1 to a4 represent the same data a, and similarly b1 to b4, c1 to c4, and d1 to d4 represent the same data b, c, and d, respectively. Further, it is assumed that the data a1 to d4 are stored for each frame as a data delimiter. 4A and 4B, the signal timings of the A stage, the B stage, and the C stage are the same, but the antenna switching timings of the C stage are different.

例えば、256kbpsの伝送速度で各フレーム長さを4096bitとすれば、1フレームの時間長さは16msとなる。4枚回転翼の回転速度を5Hz程度とすれば、回転翼がアンテナの受信ビームを遮断する1周期は50msとなる。この場合、およそ3フレーム毎に回転翼の遮断が発生することとなる。また、受信ビームの幅、受信ビームの回転翼旋回面上の回転翼中心から距離、及び回転翼の幅との関係にもよるが、図4(a)及び図4(b)において遮断期間は1フレーム分とし、アンテナ切替において2フレーム分のデータが欠落するとしている。さらに、アンテナ切替の判断は、ヘリコプターが機首方向を90度旋回させる時間を数秒程度とすれば、フレーム時間長さ(例えば、上記の16ms)に対して数十倍から数百倍程度の長い時間の間に行うことができると考えられる。   For example, if each frame length is 4096 bits at a transmission rate of 256 kbps, the time length of one frame is 16 ms. If the rotational speed of the four rotor blades is about 5 Hz, one period in which the rotor blades block the received beam of the antenna is 50 ms. In this case, the rotor blades are interrupted approximately every three frames. Further, although it depends on the width of the receiving beam, the distance of the receiving beam from the rotor blade center on the rotating blade swivel surface, and the width of the rotor blade, the cutoff period in FIGS. 4 (a) and 4 (b) is One frame is assumed, and data for two frames is lost in antenna switching. Furthermore, the antenna switching is determined to be several tens to several hundred times longer than the frame time length (for example, the above 16 ms) if the time for the helicopter to turn 90 degrees in the nose direction is about several seconds. It can be done during the time.

図4(a)により、アンテナ切替を時間ダイバーシティ信号におけるデータ構造中の任意の位置で行うとしたときに、データの欠落が生じるような切替が発生することを説明する。まず、アンテナ切替回路13は、第1アンテナ6からの受信信号を変復調機14に接続しているものとし、B段を参照して受信可能期間中に到来するデータa3、a4については受信ができるが、a1、a2、b1は遮断期間に重なっており受信欠落する。ヘリコプターが旋回することにより、第1アンテナ6から第2アンテナ7への切り替えが必要となり、アンテナ切替が受信信号中のデータb1の先頭部分の到来直後に行われたとする。任意の位置でアンテナ切替を行うとしているので、このようなタイミングでアンテナ切替が生じることがあるという意味である。アンテナ切替においては2フレーム分のデータが欠落するとしているので、データb1、b2、b3が受信欠落する。第2アンテナ7の遮断期間が図4(a)のD段に示すように第2アンテナ7による受信開始と同時に発生してしまうと、さらにデータb3、b4も受信欠落する。その後は第2アンテナ7における受信可能期間内に受信するデータc及びdが受信されることになるが、データb1、b2、b3、b4は全て受信欠落するので、データbが欠落し、通信の瞬断・不連続が発生する。   With reference to FIG. 4 (a), it will be described that switching that causes data loss occurs when antenna switching is performed at an arbitrary position in the data structure of the time diversity signal. First, it is assumed that the antenna switching circuit 13 is connected to the modem 14 with the received signal from the first antenna 6 and can receive data a3 and a4 that arrive during the receivable period with reference to stage B. However, a1, a2, and b1 overlap the cutoff period and are missing. As the helicopter turns, switching from the first antenna 6 to the second antenna 7 is necessary, and it is assumed that the antenna switching is performed immediately after arrival of the head portion of the data b1 in the received signal. Since antenna switching is performed at an arbitrary position, this means that antenna switching may occur at such timing. Since it is assumed that two frames of data are lost in antenna switching, reception of data b1, b2, and b3 is lost. If the interruption period of the second antenna 7 occurs simultaneously with the start of reception by the second antenna 7 as shown in the D stage of FIG. 4A, the data b3 and b4 are also missing. Thereafter, the data c and d received within the receivable period in the second antenna 7 are received, but the data b1, b2, b3, and b4 are all missing, so the data b is missing and the communication Discontinuity / discontinuity occurs.

図4(b)に示す本発明によるアンテナ切替について説明する。切替制御回路10内では、リアルタイムで、位置方向センサー8からの位置及び方向情報と衛星位置とに基づきアンテナが向くべき方向(受信ビーム方向)を計算し、回転翼回転軸やコックピットによる構造物遮断モードが近い将来に発生するかどうかを推定して判定する構造物遮断判定を行っている。例えば所定の数百ms後の受信ビーム方向を現在及び過去の受信ビーム方向から外挿して推定し、構造物遮断モードが生じるかどうかを判定している。この推定判定の結果、構造物遮断モードが生じると判定すると、アンテナ切替の必要が生じていることになる。図4(b)のA段に示すa1の受信時点から、切替制御回路10は上記の構造物遮断推定判定により、構造物遮断モードが生じる判定している状態で、その切替タイミングをどこにするかを変復調機14による復調信号のフレームタイミング信号に基づいて判定する切替タイミング判定を行う。フレームタイミング信号は、フレームの区切り位置を示し、さらに複数回送られるデータの何番目の繰り返し位置(「データの序数」と呼ぶことにする。)にあるかを示している。このようなフレームタイミング信号は、例えば、図4に示す例では、2bitの信号で表すことができ、データa1を受信してときには00、データa2を受信しているときには01、データa3を受信しているときには10、データa4を受信しているときには11を出力する、というような種々の信号形態をとることができる。データの序数は、変復調機13において、復調後のデータ値の変化を見れば新たなデータの開始位置(データの序数1)が求められ、通信システムにおいて取り決められた既知の繰り返し数やフレーム長さなどを用いて、データの序数2以降を特定したり、フレーム間にフレーム同期語を挿入することによっても検出することができる。   The antenna switching according to the present invention shown in FIG. In the switching control circuit 10, in real time, the direction (received beam direction) that the antenna should face is calculated based on the position and direction information from the position / direction sensor 8 and the satellite position, and the structure is blocked by the rotating blade rotating shaft or cockpit. The structure blocking judgment is performed by estimating whether the mode will occur in the near future. For example, the direction of the received beam after a predetermined several hundred ms is extrapolated from the current and past received beam directions to determine whether or not the structure blocking mode occurs. As a result of this estimation determination, if it is determined that the structure blocking mode occurs, it is necessary to switch the antenna. From the time of reception of a1 shown in stage A of FIG. 4B, the switching control circuit 10 determines where the switching timing is to be set in the state where the structure blocking mode is determined by the structure blocking estimation determination described above. The switching timing is determined based on the frame timing signal of the demodulated signal by the modem 14. The frame timing signal indicates a frame delimiter position, and also indicates the number of repeated positions (referred to as “data ordinal number”) of data sent a plurality of times. For example, in the example shown in FIG. 4, such a frame timing signal can be represented by a 2-bit signal. When data a1 is received, 00 is received. When data a2 is received, 01, data a3 is received. It is possible to take various signal forms such as 10 when the data is received and 11 when the data a4 is received. For the data ordinal, the modem 13 determines the start position of the new data (data ordinal 1) by looking at the change in the data value after demodulation, and the known repetition number and frame length negotiated in the communication system. It is also possible to detect the data by specifying the ordinal number 2 or later of the data or inserting a frame synchronization word between the frames.

図4(b)では、切替制御回路10はフレームタイミング信号に基づいて、繰り返しの最後の序数を有するデータのフレームにおいて、B段に示す遮断が発生するかどうかを判定し、発生する場合に、その瞬断開始時をアンテナ切替タイミングとし、切替制御信号を生成してアンテナ切替回路13へ出力する。この切替制御信号に基づいてアンテナ切替回路13は第1アンテナ6から第2アンテナ7へ切り替えて受信信号を変復調機14へ出力する。アンテナ切替の2フレーム分の通信断と、切替後の第2アンテナ7における受信ビームの瞬断とのため、データb4、c1、c2、c3に欠落が生じるが、データbは、受信するデータb1(b1中の一部)、b2(b2中の一部)、b3及びb4(b4中の一部)により時間ダイバーシティ合成されて復調することができ、データcは、受信するc3(c3中の一部)及びc4により時間ダイバーシティ合成されて復調することができる。なお、一部が欠落しているデータは破棄して時間ダイバーシティ合成したとしても、データb及びcの受信をすることができる。   In FIG. 4B, the switching control circuit 10 determines whether or not the interruption shown in the B stage occurs in the frame of data having the last ordinal number of repetition based on the frame timing signal. The start of the instantaneous interruption is set as the antenna switching timing, and a switching control signal is generated and output to the antenna switching circuit 13. Based on this switching control signal, the antenna switching circuit 13 switches from the first antenna 6 to the second antenna 7 and outputs the received signal to the modem 14. Data b4, c1, c2, and c3 are lost due to the communication interruption for two frames of antenna switching and the instantaneous interruption of the received beam at the second antenna 7 after switching, but the data b is received data b1 (Part in b1), b2 (part in b2), b3 and b4 (part in b4) can be demodulated by time diversity combining, and data c is received by c3 (in c3) Part) and c4 can be demodulated by time diversity combining. Note that data b and c can be received even if data partially missing is discarded and time diversity synthesis is performed.

また、切替制御回路10はフレームタイミング信号に基づいて、繰り返しの最後の1つ前の序数を有するデータのフレームにおいて、B段に示す遮断が発生するかどうかを判定し、発生する場合に、その瞬断開始時をアンテナ切替タイミングとし、アンテナ切替回路13へ切替制御信号を出力するようにしても良い。具体的には、図4(b)のA段に示すデータc3は序数が最後の1つ前のデータであり、B段に示すようにこの受信中に第1アンテナ6における受信ビームの瞬断が発生する。データc3の受信中に生じる瞬断の開始時にアンテナを切り替えると、アンテナ切替の2フレーム分の通信断と、切替後の第2アンテナ7における受信ビームの瞬断とのため、データc3、c4、d1、d2に欠落が生じるが、データcは、受信するデータc1(c1中の一部)、c2、c3(c3中の一部)により時間ダイバーシティ合成されて復調することができ、データdは、受信するd3、d4により時間ダイバーシティ合成されて復調することができる。   Further, the switching control circuit 10 determines whether or not the interruption shown in the B stage occurs in the data frame having the last ordinal number of the last repetition based on the frame timing signal. It is also possible to output the switching control signal to the antenna switching circuit 13 with the momentary disconnection start time as the antenna switching timing. Specifically, the data c3 shown in the A stage in FIG. 4B is the data immediately before the last ordinal number, and as shown in the B stage, the instantaneous interruption of the received beam at the first antenna 6 during this reception. Will occur. When the antenna is switched at the start of the instantaneous interruption that occurs during reception of the data c3, the data c3, c4, Although d1 and d2 are missing, data c can be demodulated by time diversity combining with received data c1 (part of c1), c2 and c3 (part of c3), and data d Then, time diversity combining is performed by receiving d3 and d4, and demodulation is possible.

以上のように、切替制御回路10内において、構造物遮断モードが近い将来に発生するかどうかを判定する構造物遮断推定判定を行い、構造物遮断モードが生じると判定している状態で、その切替タイミングをどこにするかを変復調機14による復調信号のフレームタイミング信号及び回転翼による遮断の発生に基づいて判定する切替タイミング判定を行うことによって、データの欠落を抑制し、通信の連続性を向上することができる。   As described above, in the switching control circuit 10, the structure blocking estimation determination is performed to determine whether the structure blocking mode will occur in the near future. By performing switching timing determination that determines where the switching timing is based on the frame timing signal of the demodulated signal by the modem 14 and the occurrence of interruption by the rotor blades, data loss is suppressed and communication continuity is improved can do.

1 ヘリコプター
2 地上局
3 通信衛星
5 回転翼
6 第1アンテナ
7 第2アンテナ
10 切替制御回路
13 アンテナ切替回路
14 変復調機
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Helicopter 2 Ground station 3 Communication satellite 5 Rotor blade 6 1st antenna 7 2nd antenna 10 Switching control circuit 13 Antenna switching circuit 14 Modem

Claims (3)

ヘリコプターに搭載され、通信衛星を介して地上局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、上記地上局から上記通信衛星を介して送られてくる時間ダイバーシティ信号を受信する第1及び第2のアンテナと、この第1及び第2のアンテナを切り替えて受信信号を出力するアンテナ切替回路と、上記受信信号を時間ダイバーシティ合成して復調する変復調機と、上記第1のアンテナの受信ビームが上記ヘリコプターの回転翼により遮断される遮断タイミングを推定し、上記第1のアンテナによる受信時に上記第1のアンテナの受信ビームに構造物遮断モードが発生するかどうかを判定する構造物遮断推定判定を行い、構造物遮断モードが生じると判定している状態で、上記第1のアンテナから上記第2のアンテナへの切替タイミングを、上記変復調機によって復調された復調信号のフレームタイミング信号と上記遮断タイミングとに基づいて判定する切替タイミング判定を行い、上記アンテナ切替回路へ上記第1のアンテナから上記第2のアンテナへの切替を指示する切替制御信号を生成する切替制御回路とを備えたヘリコプター搭載通信装置。 In a helicopter-mounted communication device mounted on a helicopter and communicating with a ground station via a communication satellite, first and second receiving time diversity signals sent from the ground station via the communication satellite The antenna, an antenna switching circuit for switching the first and second antennas to output a received signal, a modem for demodulating the received signal by time diversity combining, and a received beam of the first antenna Estimating the shutoff timing shut off by the helicopter rotor blades, and performing a structure shutoff estimation judgment to determine whether or not a structure shutoff mode occurs in the received beam of the first antenna at the time of reception by the first antenna In the state where it is determined that the structure blocking mode occurs, the switching type from the first antenna to the second antenna is set. Switching timing determination is performed based on the frame timing signal of the demodulated signal demodulated by the modem and the cutoff timing, and the antenna switching circuit is connected to the second antenna from the first antenna to the second antenna. A helicopter-equipped communication device comprising a switching control circuit that generates a switching control signal for instructing switching. 上記切替制御回路は、時間ダイバーシティ信号の繰り返しの最後の序数を有するデータのフレームにおいて、上記第1のアンテナに上記回転翼による遮断が生じる場合に、その遮断の開始時点を上記第1のアンテナから上記第2のアンテナへの切替タイミングであると判定することを特徴とする請求項1に記載のヘリコプター搭載通信装置。 In the data frame having the last ordinal number of the repetition of the time diversity signal, the switching control circuit is configured to determine a cutoff start time from the first antenna when the first antenna is blocked by the rotor blades. The helicopter-equipped communication device according to claim 1, wherein it is determined that it is a switching timing to the second antenna. 上記切替制御回路は、時間ダイバーシティ信号の繰り返しの最後の1つ前の序数を有するデータのフレームにおいて、上記第1のアンテナに上記回転翼による遮断が生じる場合に、その遮断の開始時点を上記第1のアンテナから上記第2のアンテナへの切替タイミングであると判定することを特徴とする請求項1に記載のヘリコプター搭載通信装置。 In the frame of data having the ordinal number of the last one before the repetition of the time diversity signal, the switching control circuit determines the cutoff start time when the first antenna is blocked by the rotor blades. The helicopter-mounted communication device according to claim 1, wherein it is determined that it is a switching timing from one antenna to the second antenna.
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