JPH0554747B2

JPH0554747B2 -

Info

Publication number: JPH0554747B2
Application number: JP62209764A
Authority: JP
Inventors: Osamu Ichoshi
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1987-08-24
Filing date: 1987-08-24
Publication date: 1993-08-13
Also published as: JPS6451837A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、複数の小型地球局で構成される衛星
通信システムにおけるその小型地球局に係り、特
に小型地球局相互間の通信方式としてFDM（周波
数分割多重）通信方式とCDM（符号分割多重）通
信方式を併用できる小型地球局に関する。

（従来の技術）広大な地域に散在する多数の小容量地球局、即
ち小型地球局相互間の通信路を衛星を介して設定
する衛星通信システムは多大な関心がもたれ、今
後の急激な発展が確実視されていることは良く知
られている通りである。

ところで、小型地球局は、固定局の他、例えば
自動車、航空機、人等を含み、装備するアンテナ
はアンテナ径の小さいものであるから、アンテナ
ビームのブロード化は避けられない。つまり、指
向性がそれ程高くないアンテナを有する小型地球
局からなる衛星通信システムでは、隣接衛星の衛
星回線や地上回線との干渉を軽減できる通信方式
の採用が望まれる。そこで、従来の小型地球局か
らなる衛星通信システムではスペクトル拡散変調
技術を用いたCDM通信方式を採用したものが知
られている。これはMICRO EARTH
STATIONシステム（小型地球局システム）と
呼ばれ、米国のEQUATORIAL社の開発に係る
ものである。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、CDM通信方式にあつては、本
質的に周波数の利用効率が悪いという問題点があ
る。無線通信システムでは周波数の有効利用を図
ることが重要な課題の１つであり、このことは衛
星通信システムにおいても同様である。そこで、
周波数の有効利用の観点から考察するに、TDM
（時分割多重）通信方式は装置構成が複雑である
等の理由から小型地球局には不適当であり、
SCPC（Single Channel Per Carrier）−FDM通
信方式が最適であると言える。つまり、CDM通
信方式とFDM通信方式を併用するのである。

ところで、このとき問題となるのが伝送帯域構
造である。例えば、第９図に示す如く、全使用帯
域幅をFDM帯域とCDM帯域とに２分し、FDM
帯域は多数の周波数スロツトで構成することが考
えられる。しかし、このような伝送帯域構造とし
た場合には、CDM通信方式で使用できる帯域幅
が制限されるので、処理利得が半減し隣接衛星の
衛星回線や地上回線との干渉を抑圧することが困
難であるという問題点がある。

本発明は、このような問題点に鑑みなされたも
ので、その目的は、種々のアンテナ指向特性を有
する複数の小型地球局で構成される衛星通信シス
テムにおいて、小型地球局相互間の通信方式とし
てFDM通信方式とCDM通信方式を併用し、隣接
衛星の衛星回線や地上回線との干渉を抑圧できる
とともに、周波数の有効利用が図れる小型地球局
を提供することにある。

（問題点を解決するための手段）前記目的を達成するために、本発明の小型地球
局は次の如き構成を有する。

即ち、本発明の小型地球局は、伝送帯域構造
が、全使用帯域幅を分割した多数の周波数スロツ
トのうち、隣接するｌ（ｌは自然数）個の周波数
スロツトからなる第１のチヤネルと、隣接するｍ
（ｍは自然数）個の周波数スロツトからなる第２
のチヤネルとの交互繰り返しの構造に設定される
衛星回線を利用して相互通信を行う種々のアンテ
ナ指向特性を有する複数の小型地球局であつて；
前記小型地球局のうち高指向性アンテナを有する
小型地球局は、送信部が、前記第１のチヤネルを
利用してFDM（周波数分割多重）信号を送信する
FDM送信手段と；前記全使用帯域幅にわたつて
拡散変調を行つたCDM（符号分割多重）信号を送
信するCDM送信手段と；の双方またはFDM送信
手段を備え、受信部が、受信信号から前記第１の
チヤネルの所定周波数スロツトを選択するチヤネ
ル選択フイルタと、このチヤネル選択フイルタの
出力を受けて復調処理をするFDM復調器とを有
するFDM受信手段と；受信信号について波処理
をするものであつて、前記第１のチヤネルを阻止
域とし、前記第２のチヤネルを通過域とするくし
型フイルタバンクと、このくし型フイルタバンク
の出力を受けて逆拡散処理を行う整合フイルタ
と、この整合フイルタの出力を受けて復調処理を
するCDM復調器とを有するCDM受信手段と；の
双方またはFDM受信手段を備え；前記小型地球
局のうち低指向性アンテナを有する小型地球局
は、送信部が、前記CDM送信手段を備え、受信
部が、前記CDM受信手段を備える；ことを特徴
とするものである。

（作用）次に、前記の如く構成される本発明の小型地球
局の作用を説明する。

衛星回線の伝送帯域構造は、全使用帯域幅を分
割した多数の周波数スロツトのうち、隣接するｌ
（ｌは自然数）個の周波数スロツトからなる第１
のチヤネルと、隣接するｍ（ｍは自然数）個の周
波数スロツトからなる第２のチヤネルとの交互繰
り返し構造に設定される。そして、この衛星回線
を利用して相互通信を行う複数の小型地球局は、
種々のアンテナ指向特性を有する小型地球局の混
在したものであるが、例えば高指向性アンテナを
有する小型地球局Ａは前記第１のチヤネルを利用
してFDM（周波数分割多重）信号を送信する
FDM送信手段を備え、低指向性アンテナを有す
る小型地球局Ｂは前記全使用帯域幅にわたつて拡
散変調を行つたCDM（符号分割多重）信号を送信
するCDM送信手段を備え、さらに高指向性アン
テナを有する小型地球局Ｃは受信信号から前記第
１のチヤネルの所定周波数スロツトを選択するチ
ヤネル選択フイルタと、このチヤネル選択フイル
タの出力を受けて復調処理をするFDM復調器と
を有するFDM受信手段と、受信信号についてろ
波処理をするものであつて、前記第１のチヤネル
を阻止域とし、前記第２のチヤネルを通過域とす
るくし型フイルタバンクと、このくし型フイルタ
バンクの出力を受けて逆拡散処理を行う整合フイ
ルタと、この整合フイルタの出力を受けて復調処
理をするCDM復調器とを有するCDM受信手段と
を備えるようにできる。

このように、本発明の小型地球局によれば、
FDM通信方式とCDM通信方式の併用方式とした
ので、CDM通信方式の欠点である周波数利用効
率の低さを補うことができる。また、CDM通信
方式では全使用帯域を利用してスペクトル拡散を
行うので、所望の処理利得を得ることができ、隣
接衛星の衛星回線や地上回線との干渉を抑圧する
ことができる。さらに、小型地球局はそのアンテ
ナ指向特性等に応じて、FDM通信方式のみの局、
CDM通信方式のみの局、両方式の併用局とする
ことができ、種々のアンテナ指向特性を有する複
数の小型地球局で構成される衛星通信システムの
最適設計が可能となる等、各種の優れた効果があ
る。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。

第１図は本発明の小型地球局で構成される衛星
通信システムの構成例を示す。第１図において、
衛星１を介して相互通信を行う小型地球局は、
FD通信局２−１〜同２−Ｍと、CDM通信局３−
１〜同３−Ｋと、FDM通信とCDM通信の併用局
４−１〜同４−Ｎとからなる。

FDM通信局２−１〜同２−ＮおよびCDM通信
局３−１〜同３−Ｋの構成は良く知られているの
でその説明を省略するが、併用局４−１〜同４−
Ｎの受信系統は、例えば第２図に示す如く、低雑
音増幅器およびダウンコンバータを含む受信装置
２１と、チヤネル選択フイルタ２２およびFDM
復調器２３を備えるFDM受信部と、くし型フイ
ルタバンク２４、整合フイルタ２５およびCDM
復調器２６を備えるCDM受信部とからなる。

本発明では、衛星回線の伝送帯域構造は、全使
用帯域幅を分割した多数の周波数スロツトのう
ち、隣接するｌ（ｌは自然数）個の周波数スロツ
トからなる第１のチヤネルと、隣接するｍ（ｍは
自然数）個の周波数スロツトからなる第２のチヤ
ネルとの交互繰り返しの構造に設定される。従つ
て、チヤネル選択フイルタ２２は、受信装置２１
の出力を受けて前記第１のチヤネルの所定周波数
スロツトを選択し、そこからFDM信号を取り出
すことを行う。また、くし型フイルタバンク２４
は、前記第１のチヤネルを阻止域とし、前記第２
のチヤネルを通過域とするものであるから、受信
装置２１の出力を受けて第２のチヤネルのみの信
号、即ちCDM信号を分離出力する。なお、CDM
信号の形成、即ちスペクトル拡散変調技術につい
ては、R.C.Dixon著：Spread Spectrum
Systems（John−Wiley＆Suns 1976）に詳述され
ているのでその説明を省略する。

次に、FDM通信局およびCDM通信局が併用局
へ送信する場合の併用局の受信動作を第３図を参
照して説明する。

今、ｌ＝１、ｍ＝１とすれば、衛星回線の伝送
帯域構造は第１のチヤネルと第２のチヤネルが１
周波数スロツトごとに相互に繰り返す構造であ
る。

従つて、１周波数スロツトの帯域幅をΔfとす
れば、受信装置２１の出力、即ち受信信号のスペ
クトルは、第３図ａに示す如く、FDM信号は１
周波数スロツトごとに存在し、CDM信号は全使
用帯域幅に渡つて存在する。チヤネル選択フイル
タ２２は第１のチヤネルにおける第ｎ番目の周波
数スロツトを通過域とする帯域通過ろ波器だとす
れば（第３図ｂ）、その第ｎ番目の周波数スロツ
トで送信されたFDM信号が取り出され（第３図
ｃ）、それがFDM復調器２３へ入力しデータ再生
が行われる。

一方、くし型フイルタバンク２３のろ波特性
は、第３図ｄに示す如く、阻止域と通過域が１周
波数スロツトごとに繰り返す特性であるから、拡
散係数をＮとすれば、全使用帯域幅Ｎ・Δfに渡
るCDM信号のくし型フイルタバンク２３の通過
域にあるものが取り出される（第３図ｅ）。これ
にはFDM信号は含まれていない。このCDM信号
は整合フイルタ２５において逆拡散処理を受けた
後、CDM復調器２６へ入力しデータ再生処理に
付される。

ここで、第３図ｅに示すCDM信号は周波数特
性に歪を生じているのでその影響を評価する必要
がある。原CDM信号をｓ(t)とすれば、その周波
数変換は、Ｓ（ω）＝∫s(t)e^-j〓^tdt ……(1) である。一方、くし型フイルタの周波数特性は、Ｆ（ω）＝〓ⁿ a_ocos（nω／Δf） ……(2) となる。但し、｛a_o｝はくし型フイルタの周波数
特性によつて定まるフーリエ係数である。

そして、このくし型フイルタの出力は、 S^(t)＝１／2π∫S（ω）・Ｆ（ω）e^-j〓^tdω＝
ｓ(t)＋１／２〓ⁿ a_o｛ｓ（ｔ−ｎ／Δf）＋ｓ（ｔ＋ｎ／Δf）｝……(3) となる。式(3)において、第１項は原CDM信号
（主応答出力）であり、第２項はいわゆるエコー
応答出力である。エコー応答出力は、信号波形は
原CDM信号｛ｓ(t)｝と同じであるが、１／Δfの
整数倍のタイミングで主応答出力の前後に出現す
る。その様子を第４図に示す。第４図はパルス圧
縮を行う整合フイルタ２５の基本応答を示し、各
パルスはパルス幅が１／Ｎ・Δf、即ち使用帯域全体の逆数に比例するのである。

そして、第４図から明らかな如く、本発明の
CDM受信部では、１／Δf（sec）ごとに数区間に
渡つて時間的分散を生じているので、データの伝
送速度Ｒ（ｂ／ｓ）とΔfが等しいならば、前後の
データが重なり合つて符号間干渉を生じることに
なる。しかし、これは第５図（Ｒ＜Δfの場合）
や第６図（Ｒ＞Δfの場合）に示す如くＲをΔfか
らわずかにずらすだけで解決でき、前記歪の問題
を解消できるのである。即ち、各パルスのパルス
幅は１／Ｎ・Δfであるから、前後のパルスが重なり合わないためには、｜１／Ｒ−１／Δf｜＞１／Ｎ・Δf ……(4) となれば十分である。つまり、 Δf／Ｒ＜１−１／Ｎ ……(5) または Δf／Ｒ＞１＋１／Ｎ ……(6) であれば良いが、通常Ｎは100〜1000の値であり、
十分に大きいので、第５図や第６図に示す如くに
規定でき、任意のＲに対して符号間干渉の生じる
のを回避できるのである。

最後に、本発明のCDM復調器２６を第７図を
参照して説明する。第７図において、符号７１〜
同７４は遅延時間が１／Δfの遅延器、符号７５
は加算器、符号７６はサンプラ、符号７７は復調
回路、符号７８は２乗検波器、符号７９、同８０
はサンプラ、符号８１は差動増幅器、符号８２は
ローパスフイルタ、符号８３は電圧制御発振器、
符号８４はカウンタ、符号８５はデイジタル遅延
器である。

受信入力するCDM信号は、例えば第５図の１
〜５に示す如く５種類、あるいは第６図の１〜６
に示す如く６種類あるとすると、整合フイルタ２
５の出力は第５図ｂや第６図７に示す如くにな
る。この整合フイルタ２５の出力は遅延器７１〜
同７４と加算器７５へ供給され、各CDM信号は
そのエコー成分をも加算される結果、その信号最
大値が加算器７５からサンプラ７６と２乗検波器
７８へ送出される。

２乗検波器７８以降デイジタル遅延器８５まで
の回路はクロツク同期回路であつて、第８図に示
す如く、クロツク位相誤差が零のときは、標本値
Ａ（サンプラ７９の出力）と同Ｂ（サンプラ８０の
出力）の値は等しく、クロツク位相誤差が生ずる
と両標本値に差が生ずる。

クロツク位相誤差が零となりクロツク同期が確
立すると、加算器７５の出力（最大信号値）はサ
ンプラ７６においてサンプルされて復調回路７７
へ入力し、そこで復調データの再生が行われる。

前述した通り、加算器７５では主応答成分にエ
コー応答成分を加算するので、搬送波対雑音比
（Ｃ／Ｎ）を最大化でき、再生データの信頼性を
確保できる。

、なお、本発明における小型地球局は、固定局の
他、自動車、航空機や人等の移動体も含むもので
ある。また、使用するアンテナは高指向性アンテ
ナである小口径のパラボラアンテナに限られず、
例えば低指向性アンテナであるヘリカルアンテナ
も使用でき、小型地球局の性格や採用する通信方
式（FDM方式かCDM方式かあるいはこれらの併
用方式か）等によつて適宜に選択使用すれば良
い。FDM通信方式の場合には外部システムとの
干渉を極力避ける意味でパラボラアンテナを使用
することになる。さらに、本発明の併用方式にお
いては、例えば64kbpsの音声伝送も可能であつ
て、この場合にはパラボラアンテナを用いた
FDM通信となる。そして、CDM方式では、衛星
回線の全使用帯域を利用するので、所望の処理利
得を得ることが容易であり、所望の伝送速度での
通信を外部システムとの干渉なしに行うことがで
きる。

（発明の効果）以上詳述したように、本発明の小型地球局によ
れば、FDM通信方式とCDM通信方式の併用方式
としたので、CDM通信方式の欠点である周波数
利用効率の低さを補うことができる。また、
CDM通信方式では全使用帯域幅を利用してスペ
クトル拡散を行うので、所望の処理利得を得るこ
とができ、隣接衛星の衛星回線や地上回線との干
渉を抑圧することができる。さらに、小型地球局
はそのアンテナ指向特性等に応じて、FDM通信
方式のみの局、CDM通信方式のみの局、両方式
の併用局とすることができ、種々のアンテナ指向
特性を有する複数の小型地球局で構成される衛星
通信システムの最適設計が可能となる等、各種の
優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の小型地球局で構成される衛星
通信システムの構成ブロツク図、第２図はFDM
通信とCDM通信を併用する小型地球局の受信系
統ブロツク図、第３図は前記併用小型地球局の受
信動作説明図、第４図は整合フイルタ出力の基本
応答のスペクトル図、第５図および第６図は
CDM受信部の動作説明図、第７図はCDM復調器
の構成ブロツク図、第８図は前記CDM復調器に
おけるクロツク同期回路で行われるクロツク位相
誤差検出動作の説明図、第９図は衛星回線の全使
用帯域を２分割し、一方をFDM帯域他方をCDM
帯域とした伝送帯域構造例を示す図である。１……衛星、２−１〜２−Ｍ，３−１〜３−
Ｋ，４−１〜４−Ｎ……小型地球局、２１……受
信装置、２２……チヤネル選択フイルタ、２３…
…FDM復調器、２４……くし型フイルタバンク、
２５……整合フイルタ、２６……CDM復調器、
７１〜７４……遅延器、７５……加算器、７６，
７９，８０……サンプラ、７７……復調回路、７
８……２乗検波器、８１……差動増幅器、８２…
…ローパスフイルタ、８３……電圧制御発振器、
８４……カウンタ、８５……デイジタル遅延器。

Claims

【特許請求の範囲】

１伝送帯域構造が、全使用帯域幅を分割した多
数の周波数スロツトのうち、隣接するｌ（ｌは自
然数）個の周波数スロツトからなる第１のチヤネ
ルと、隣接するｍ（ｍは自然数）個の周波数スロ
ツトからなる第２のチヤネルとの交互繰り返しの
構造に設定される衛星回線を利用して相互通信を
行う種々のアンテナ指向特性を有する複数の小型
地球局であつて；前記小型地球局のうち高指向性
アンテナを有する小型地球局は、送信部が、前記
第１のチヤネルを利用してFDM（周波数分割多
重）信号を送信するFDM送信手段と；前記全使
用帯域幅にわたつて拡散変調を行つたCDM（符号
分割多重）信号を送信するCDM送信手段と；の
双方またはFDM送信手段を備え、受信部が、受
信信号から前記第１のチヤネルの所定周波数スロ
ツトを選択するチヤネル選択フイルタと、このチ
ヤネル選択フイルタの出力を受けて復調処理をす
るFDM復調器とを有するFDM受信手段と；受信
信号についてろ波処理をするものであつて、前記
第１のチヤネルを阻止域とし、前記第２のチヤネ
ルを通過域とするくし型フイルタバンクと、この
くし型フイルタバンクの出力を受けて逆拡散処理
を行う整合フイルタと、この整合フイルタの出力
を受けて復調処理をするCDM復調器とを有する
CDM受信手段と；の双方またはFDM受信手段を
備え；前記小型地球局のうち低指向性アンテナを
有する小型地球局は、送信部が、前記CDM送信
手段を備え、受信部が、前記CDM受信手段を備
える；ことを特徴とする小型地球局。