JP2001217765A - 衛星の遠隔制御リンクのための高ビットレートおよび低ビットレート伝送方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 衛星の寿命の様々な段階に応じて、衛星の遠
隔制御リンクで様々なビットレートを可能にする、ＴＴ
Ｃ（遠隔測定、追跡および遠隔制御）リンクとも称され
る衛星の遠隔制御リンクのための高ビットレートおよび
低ビットレート伝送方法と、遠隔制御リンクで送受信可
能な送受信機とを提案する。 【解決手段】 リンクに必要なビットレートに応じて、
高ビットレート伝送のための、搬送波の直接変調、また
は低ビットレート伝送のための、搬送波の副搬送波を用
いた変調を使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、衛星の領域に関
し、特に、地上の基地と衛星との間の遠隔測定、遠隔制
御および距離測定リンクによる、衛星への制御／遠隔測
定信号の送信／受信に関する。

【０００２】

【従来の技術】このリンクは、一般に、ＴＴＣ（Ｔｅｌ
ｅｍｅｔｒｙ、Ｔｒａｃｋｉｎｇ、Ｃｏｍｍａｎｄ、遠
隔測定、追跡および遠隔制御）リンク、またはＴＣＲ
（Ｔｅｌｅｍｅｔｒｙ、Ｃｏｍｍａｎｄ、Ｒａｎｇｉｎ
ｇ、遠隔測定、遠隔制御、距離測定）リンクと呼ばれて
いる。このようなリンクは、衛星の寿命の全段階の間、
高い信頼性を持つように設定しなければならない。全体
として、段階は、 − 打ち上げロケットによる噴射から、衛星の最終位置
への到達までの期間に対応する、定位置に置く段階、 − 衛星の名目上の操作段階に対応する、定位置に維持
する段階、 − 万一の場合である故障時に対応し、衛星の高度を変
更可能な待機の段階、 − いわゆる廃棄軌道に衛星を送ったり、あるいは大気
圏に戻るときの、非作動もしくは軌道から逸れる段階
の、４つの段階に区別することができる。

【０００３】こうした全ての段階の間、ＴＴＣリンクが
保持され、衛星は、このためにアンテナを備える。第一
組の無指向性アンテナは、衛星のペイロードが作動され
ない、定位置に置く段階および待機の段階の間に使用さ
れる。これらの段階の間、衛星の高度は変動可能であ
る。

【０００４】定位置に維持する段階の間、衛星のペイロ
ードは作動され、衛星は、公称位置を保つ。このため、
指向性のアンテナを使用することができる。

【０００５】二つのアンテナは、一般に、冗長な遠隔制
御受信機に接続され、この受信機は、受信信号を復調し
て、通常、約１ｋｂ／秒という低いビットレートを処理
する。知られている衛星に対しては、副搬送波による復
調が使用され、たとえばＡＲＡＢＳＡＴ、ＡＳＴＲＡ、
ＳＴＥＮＴＯＲ、ＮＩＬＥＳＡＴの場合、ＮＲＺ／ＢＰ
ＳＫ／ＦＭ復調を用いる。かくして、こうした変調は、
ＮＲＺ（ゼロ帰還のない）波形を用い、副搬送波をＢＰ
ＳＫ（二状態位相の偏移による変調）に変調する。たと
えば周波数が約８ｋＨｚの副搬送波は、搬送波の周波数
変調に用いられ、たとえばＣバンドで動作するシステム
では、約５８００−６７００ＭＨｚ、Ｋｕバンドで動作
するシステムでは、約１２７００−１４８００ＭＨｚで
あり、周波数偏移は約４００ｋＨｚである。

【０００６】米国特許第４６９１２３６号は、衛星にお
ける遠隔通信システムのための受信機を記載している。
悪天候の影響を解消するために、二つのモードに従って
衛星に信号を伝送することが提案されている。晴天にお
ける第一の伝送モードでは、画像信号、ならびに音響お
よびデータ信号が、周波数変調により衛星に伝送され
る。画像信号の変調周波数は、４．５ＭＨｚにまで達
し、一方、音響およびデータ信号は、四状態ＰＳＫ変調
により５．７２７ＭＨｚの副搬送波に変調される。第二
の待機伝送モードでは、搬送波の直接周波数変調によ
り、音響およびデータ信号だけが伝送される。かくし
て、晴天では、利用可能なバンド全体を使用し、待機モ
ードでは、利用可能なバンドに音響およびデータ信号を
伝送することができる。前記特許は、受信時に、搬送波
を復調した後で、ベースバンドにおける同期信号の存在
を検出することにより、伝送モードを決定することを示
唆している。事実、ビデオ信号が存在するのは晴天伝送
モードだけである。だが、衛星の制御という問題につい
ては言及していない。しかも、副搬送波の変調は、この
特許では、音響およびデータ信号の周波数を偏移して、
画像信号による周波数分割多重化を可能にするために使
用されているだけである。

【０００７】ＷＯ−Ａ−９９２１２８７は、衛星とのリ
ンクなど、ＲＦリンクの品質変動を補償する方法を記載
している。この特許は、リンクの品質が劣化した場合、
ＱＰＳＫ変調をＢＰＳＫ変調に移行することを提案して
おり、これにより３ｄＢの利得が得られる。同じ符号の
周波数の場合、ビットレートは１／２になる。

【０００８】今日、提起される問題は、特に、ペイロー
ドが複雑化し、制御可能性の需要が増大していることに
より、衛星の遠隔制御に必要なビットレートが変化する
ことにある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、この問題を
解決することを目的とする。本発明は、既存の受信機を
わずかに変更することにより、衛星の寿命の様々な段階
に応じて、衛星の遠隔制御リンクで様々なビットレート
を可能にすることができる。本発明は、受信機を増やさ
ず、衛星を定位置に置く段階と待機の段階とに対して低
ビットレートを維持することができる。かくして、これ
らの段階の間は、カバー範囲が広く利得の小さいアンテ
ナを使用しても、リンクの収支バランス（仏語で、ｂｉ
ｌａｎ）が確保される。本発明はまた、一定のビットレ
ートから他のビットレートに、自動的に移行することが
できる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】より詳しくは、本発明
は、衛星の遠隔制御リンクにおける伝送方法を提案し、
遠隔制御リンクでの高ビットレート伝送のための、搬送
波の少なくとも一つの直接変調段階と、遠隔制御リンク
での低ビットレート伝送のための、搬送波の副搬送波を
用いた少なくとも一つの変調段階とを含む。

【００１１】実施形態では、直接変調段階は、衛星を定
位置に維持する場合のような、衛星が地球に照準を向け
る段階の間に実施される。

【００１２】別の実施形態では、副搬送波を用いた変調
段階は、衛星が地球に照準を向けない段階の間、たとえ
ば衛星を定位置に置く場合または衛星の待機時に実施さ
れる。

【００１３】本発明はまた、搬送波復調器と、搬送波復
調器から供給される信号を受信する副搬送波復調器と、
搬送波復調器から供給される信号を受信するビット同期
および検出手段とを含む、衛星の遠隔制御リンクのため
の受信機を提案する。

【００１４】好適には、受信機はまた、副搬送波復調器
と、ビット同期および検出手段とから供給される信号を
入力で受信するスイッチを含む。スイッチは、搬送波復
調器から供給される信号に副搬送波があるかどうかに応
じて制御可能である。

【００１５】本発明はさらに、このような受信機を備え
た衛星を提案する。

【００１６】本発明はまた、信号生成器と、信号生成器
から供給される信号を受信するスイッチと、スイッチの
一方の出力の信号を受信する副搬送波変調器と、スイッ
チの他方の出力または副搬送波変調器の信号を受信する
搬送波変調器とを含む、衛星の遠隔制御リンクのための
送信機を提案する。

【００１７】有利には、スイッチは、信号生成器から供
給される信号のビットレートに応じて制御される。

【００１８】本発明の他の特徴および長所は、添付図面
に関して例としてのみ挙げられた本発明の実施形態の以
下の説明を読めば、明らかになるであろう。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明は、衛星の遠隔リンクでビ
ットレートの変動を可能にするために、低ビットレート
に対しては、副搬送波による変調を使用し、高ビットレ
ートに対しては、直接変調を使用することを提案する。
この解決方法は、既存のアンテナを維持することがで
き、既存の送受信機をわずかに変更するだけですむ。低
ビットレートリンクは、ペイロードが作動しない、定位
置に置く段階および待機段階に適用される。高ビットレ
ート段階は、ペイロードが作動する、定位置に維持する
段階に適用される。これにより、ますます増えるペイロ
ード制御の需要に応えることができる。

【００２０】図１は、衛星の遠隔制御リンクのための知
られている受信機を示す図である。受信機は、ＮＲＺ／
ＢＰＳＫ／ＦＭ変調の上記の例に適合している。受信機
は、アンテナで受信する信号の周波数を下げて次の処理
を可能にする、無線周波数（ＲＦ）変換手段１を含む。
周波数が下げられた信号は、信号の周波数変調を復調す
るＦＭ復調器２に供給される。次に、矢印３で示されて
いるように、副搬送波が抽出され、ＢＰＳＫ復調器４
は、副搬送波を復調してＮＲＺ信号を再生し、この信号
のビットを抽出することができる。この受信機は、現
在、衛星の遠隔制御リンクに用いられている低ビットレ
ートに対しては、非常によく機能する。

【００２１】図２は、本発明による受信機を示す図であ
る。本発明の受信機は、知られている受信機の要素に加
えて、直接復調を可能にする第二の経路を含む。ビット
同期および検出手段６が、ＦＭ復調器の出力に接続さ
れ、たとえばＮＲＺパルスにより、約４００ｋＨｚの周
波数偏移を伴って周波数変調された、直接変調搬送波を
復調することができる。ビット同期および検出手段６の
出力で、複数のビットが再生される。

【００２２】低ビットレート復調器すなわちＢＰＳＫ復
調器４により出力に供給される信号は、スイッチ７の一
方の入力に供給される。スイッチ７の他方の入力は、ビ
ット同期および検出手段６の出力に供給される信号を受
信する。図示されているように、スイッチ７の位置は、
副搬送波の存在に応じて制御可能である。ＦＭ復調器か
ら供給される信号に副搬送波が検出されると、低ビット
レート副搬送波による変調が存在する。反対に、ＦＭ復
調器から供給される信号に副搬送波が検出されないと、
直接変調が存在する。かくして、副搬送波の存在に応じ
て、ＦＭ復調器とビットおよび同期検出手段とからなる
高ビットレート復調装置、または、ＦＭ復調器とＢＰＳ
Ｋ復調器とからなる低ビットレート復調装置の使用を制
御することができる。

【００２３】スイッチ７の位置もまた、受信機以外の装
置により制御可能である。このため、たとえばオンボー
ド計算機を使用できる。スイッチの位置は、副搬送波の
有無以外の基準に基づいて制御することもできる。これ
は、この場合には、衛星の段階に応じてオンボードで決
定することができる。衛星の照準に応じたスイッチ位置
の制御を検討することもでき、たとえば、衛星が地球に
照準を合わせているときは直接復調に移行する。逆に、
衛星が地球に照準を合わせていないときは、副搬送波の
復調に移行する。たとえば、待機段階への移行時には副
搬送波の復調を選択することができる。

【００２４】送信時には、図２の回路に対称な回路を使
用できる。言い換えれば、図３が示すように、搬送波を
変調する変調器１０を設けることができる。変調器は、
低ビットレート変調装置からの信号、または高ビットレ
ートの信号により駆動される。低ビットレート変調装置
は、低ビットレート信号を受信する副搬送波変調器１１
を含む。高ビットレート信号は、搬送波変調器に直接入
力される。図２の例のように、信号生成器１４の出力に
スイッチ１３を設けてもよく、このスイッチは、信号の
ビットレートに応じて制御される。

【００２５】本発明は、一般に、衛星の遠隔制御リンク
のために、得るためのビットレートに応じて搬送波の異
なる変調を使用することを提案する。前述のように、衛
星の寿命の段階に応じてビットレートを制御することが
できる。低ビットレートの場合、搬送波は、副搬送波に
より変調され、副搬送波自体が伝送信号により変調され
る。反対に、高ビットレートの場合、伝送信号が、搬送
波を直接変調する。

【００２６】上記の例では、伝送信号の波形としてＮＲ
Ｚを挙げた。本発明は、この波形のパルスだけではな
く、他の波形のパルスにも適用され、たとえば任意の形
のＲＺ信号に適用される。

【００２７】副搬送波の変調は、例では、ＢＰＳＫ変調
である。他のタイプの副搬送波の変調、特に、任意の数
の状態を備えたＦＳＫ変調（周波数偏移による変調）、
あるいはまたＰＳＫ（Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙ
ｉｎｇ）タイプのあらゆる変調を使用可能である。

【００２８】副搬送波による搬送波の変調は、例のよう
な周波数変調だけではなく、位相変調にしてもよい。

【００２９】搬送波の直接変調もまた、周波数変調もし
くは位相変調にすることができる。ＮＲＺ／ＦＭ変調の
例に加えて、あらゆるＰＣＭ／ＦＭ変調を直接変調とし
て使用可能であり、たとえばマンチェスター、２位相−
Ｌまたは−Ｍ、ＮＲＺ−Ｍまたは−Ｓといったタイプの
変調を用いることができる。

【００３０】受信機を簡素化するために、直接変調の場
合も副搬送波による変調の場合も、搬送波の変調を同じ
にすることが有利である。このため、受信機における搬
送波復調器の構造、もしくは送信機における搬送波復調
器の構造を簡略化することができる。

【００３１】搬送波の直接変調の場合も副搬送波の変調
の場合も、同じ波形（例ではＮＲＺ）を使用することに
より、高ビットレートおよび低ビットレートの場合に同
じ信号生成器が使用可能になり、送信機の構造がさらに
簡略化される。

【００３２】下の表は、低ビットレート変調および高ビ
ットレート変調の好適な組み合わせを示している。

【００３３】

【表１】 いずれの場合にも、低ビットレートの場合、約１ｋｂ／
秒、一般的には１０ｋｂ／秒未満のビットレートが得ら
れる。高ビットレートの場合は、１００ｋｂ／秒以上、
一般的には５０ｋｂ／秒を越えるビットレートが得られ
る。

【００３４】本発明は、ハードウェアを重複させる必要
がなく、単に既存の受信機を適合させればよい。本発明
は、低ビットレート伝送が可能であり、従って、定位置
に置く段階および待機段階の時に、一つまたは複数の無
指向性アンテナと共に使用できることが有利である。ま
た、アンテナの利得が小さくても、リンクの収支バラン
スが保持される。一般には、副搬送波による変調は、衛
星が地球に照準を向けていない全ての段階の間は、実施
可能である。

【００３５】衛星を定位置に維持する段階の間、本発明
は、衛星の遠隔制御リンクで高ビットレート伝送を可能
にする。一般には、衛星が、高ビットレート伝送を要す
る地球照準モードにある段階の間は、このような直接変
調を使用できる。

【００３６】もちろん、本発明は、記載および図示され
た例および実施形態に制限されるものではなく、当業者
が検討可能な多数の変形実施形態を含む。

【図面の簡単な説明】

【図１】衛星の遠隔制御リンク用の知られている受信機
の図である。

【図２】本発明による受信機の図である。

【図３】本発明による送信機の図である。

【符号の説明】

１ 無線周波数変換手段 ２ 搬送波復調器 ４ 副搬送波復調器 ６ ビット同期および検出手段 １０ 搬送波変調器 １１ 副搬送波変調器 １３ スイッチ １４ 信号生成器

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 衛星の遠隔制御リンクでの高ビットレー
   ト伝送のための、搬送波の少なくとも一つの直接変調段
   階と、 衛星の遠隔制御リンクでの低ビットレート伝送のため
   の、搬送波の副搬送波を用いた少なくとも一つの変調段
   階とを含む、衛星の遠隔制御リンクでの伝送方法。
2. 【請求項２】 直接変調段階は、衛星を定位置に維持す
   る場合のような、衛星が地球に照準を向ける段階の間に
   実施されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 副搬送波を用いた変調段階は、衛星が地
   球に照準を向けない段階の間に実施されることを特徴と
   する請求項１または２に記載の方法。
4. 【請求項４】 副搬送波を用いた変調段階は、衛星を定
   位置に置く時に実施されることを特徴とする請求項３に
   記載の方法。
5. 【請求項５】 副搬送波を用いた変調段階は、衛星の待
   機時に実施されることを特徴とする請求項３に記載の方
   法。
6. 【請求項６】 搬送波復調器（２）と、 搬送波復調器（２）から供給される信号を受信する副搬
   送波復調器（４）と、 搬送波復調器（２）から供給される信号を受信するビッ
   ト同期および検出手段（６）とを含む、衛星の遠隔制御
   リンクのための受信機。
7. 【請求項７】 副搬送波復調器（４）と、ビット同期お
   よび検出手段（６）とから供給される信号を入力で受信
   するスイッチを含むことを特徴とする請求項６に記載の
   受信機。
8. 【請求項８】 スイッチが、搬送波復調器から供給され
   る信号に副搬送波があるかどうかに応じて制御されるこ
   とを特徴とする請求項７に記載の受信機。
9. 【請求項９】 請求項６、７または８に記載の受信機を
   備えた衛星。
10. 【請求項１０】 信号生成器（１４）と、 信号生成器から供給される信号を受信するスイッチと、 スイッチの一方の出力の信号を受信する副搬送波変調器
    （１１）と、 スイッチの他方の出力（１３）または副搬送波変調器
    （１１）の信号を受信する搬送波変調器とを含む、衛星
    の遠隔制御リンクのための送信機。
11. 【請求項１１】 スイッチは、信号生成器から供給され
    る信号のビットレートに応じて制御されることを特徴と
    する請求項１０に記載の送信機。