JP5500630B2 - 地上−衛星周波数共用通信システムの干渉評価方法 - Google Patents

Description

地上端末と基地局間で無線通信する地上回線、並びに衛星端末と衛星間で無線通信する衛星回線、との間で同一周波数を共用する地上−衛星周波数共用通信システムに対してその電波干渉量を予測するための電波干渉量予測方法及び装置に関する。

従来、電波伝搬の状態を計算して通信性能を予測する無線通信シミュレータとしては、例えば、特許文献１に記載の電磁環境設計方法および設計プログラムを記録した記録媒体が知られている。この特許文献１の開示技術によれば、電波伝搬特性を解析し、電界強度分布と遅延特性分布を求めて記憶装置に記憶するステップと、この情報に基づいて通信特性を解析し、誤り率分布と実効伝送速度分布を求め、記憶装置に記憶するステップと、前記記憶装置に記憶された各記憶情報に対して所定のしきい値を設定して無線通信システムの基地局の通信可能エリアと通信可能な基地局数を求めるステップとを有している。

ところで、近年において地上端末と基地局間で無線通信する地上回線、並びに衛星端末と衛星間で無線通信する衛星回線、との間で同一周波数を共用する地上−衛星周波数共用通信システムが研究されつつある。当該地上−衛星周波数共用通信システムを設計する上においては、地上回線における他の端末による干渉解析に加え、これと同一周波数を共用する衛星回線における干渉解析も必要となる。しかしながら、上述した特許文献１の開示技術では、あくまで地上回線の電波伝搬状態を計算するための技術である。従って当該特許文献１の開示技術のみでは、衛星回線により及ぼされる干渉特性を把握することができない。

特に通信システムの干渉量を求めることができなければ、当該システムとしての最大通信回線数を求めることができない。この最大通信回線数は、システムの設計を効率的に行っていく上で重要なパラメータであるが、これをより精度よく把握することができなければ、地上回線と衛星回線への適切な周波数分配や、衛星電力の各ビームへの配分等を求めることができない。

特開２００１−９４５０２号公報

そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、地上端末と基地局間で無線通信する地上回線、並びに衛星端末と衛星間で無線通信する衛星回線、との間で同一周波数を共用する地上−衛星周波数共用通信システムに対してその電波干渉量を精度よく評価し、その当該システムにおける最大通信回線数を求めることが可能な地上−衛星周波数共用通信システムの干渉評価方法を提供することにある。

本発明を適用した地上−衛星周波数共用通信システムの干渉評価方法は、上述した課題を解決するために、地上端末と基地局間で無線通信する地上回線、並びに衛星端末と衛星間で無線通信する衛星回線、との間で同一周波数を共用する地上−衛星周波数共用通信システムに対し、上記地上回線又は上記衛星回線における一の無線通信の電波干渉を、上記地上回線及び／又は上記衛星回線における少なくとも一以上の他の無線通信に基づいて計算する電波干渉計算ステップと、上記計算ステップにおいて計算された電波干渉の計算結果に基づいて上記地上−衛星周波数共用通信システムに収容可能な最大通信回線数を算出する通信回線数算出ステップとを有し、上記電波干渉計算ステップは、干渉評価を実施したい被干渉回線数を示す所望回線数ｉと、送信を希望する無線信号である希望波に対して干渉しえる干渉波の数を示す干渉源数ｊとを設定し、受信電力をＣ、単位帯域あたりの熱雑音電力Ｎｏ、単位帯域あたりの干渉波電力をＩｏとし、ｉ個の所望回線のそれぞれについて、ｊ個の干渉源の各々のＣ／（Ｎｏ＋Ｉｏ）の値を閾値と比較し、Ｃ／（Ｎｏ＋Ｉｏ）の値が上記閾値以上の場合には被干渉回線が成立可能であるとして通信回線とカウントし、Ｃ／（Ｎｏ＋Ｉｏ）の値が上記閾値未満の場合には通信回線としてカウントせず、前記通信回線数算出ステップは、上記Ｃ／（Ｎｏ＋Ｉｏ）の値が上記閾値を上回る回線数の総和を上記地上−衛星周波数共用通信システムに収容可能な最大通信回線数として算出することを特徴とする。

上述した構成からなる本発明によれば、地上回線又は衛星回線における一の無線通信の電波干渉を、地上回線及び／又は衛星回線における少なくとも一以上の他の無線通信に基づいて計算するため、その電波干渉量を精度よく評価することができ、ひいては当該システムにおける最大通信回線数を高精度に求めることが可能となる。

本発明を適用した干渉評価方法により干渉量を評価するための地上−衛星周波数共用通信システムの概念図である。 衛星回線内にある衛星端末から衛星へ衛星無線信号を送信するケースで生じえる干渉波について説明するための図である。 衛星回線内にある衛星端末に対して衛星から衛星無線信号を送信するケースで生じえる干渉波について説明するための図である。 地上回線にある地上端末から基地局に対して地上無線信号を送信するケースで生じえる干渉波について説明するための図である。 地上回線にある基地局から地上端末に対して地上無線信号を送信するケースで生じえる干渉波について説明するための図である。 干渉評価装置のブロック構成図である。 地上−衛星周波数共用通信システムの干渉評価方法を示すフローチャートである。 本発明に係る干渉評価方法に基づいて、実際に最大回線数を算出するためのフローチャートである。 本発明に係る干渉評価方法に基づいて、実際に最大回線数を算出するための他のフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態として、地上−衛星周波数共用通信システムの干渉評価方法について詳細に説明する。

図１は、本発明を適用した干渉評価方法により干渉量を評価するための地上−衛星周波数共用通信システム１００の概念図を示している。この地上−衛星周波数共用通信システム１００は、地上端末５１と基地局５２間で無線通信する地上回線と、衛星６２のマルチビームの地上における複数のサービスエリア６のいずれかにおいて衛星端末６１と衛星６２間で無線通信する衛星回線を備えている。

地上端末５１は、地上回線を介して基地局５２との間で地上無線信号を送受信する携帯情報端末を始めとしたデバイスである。

衛星回線を構成する衛星６２は、衛星端末６１との間で衛星無線通信の信号を送受信する。この衛星６２は、いわゆる地球の自転周期と一致する軌道周期をもつ地球周回軌道としての対地同期軌道（GEO：Geostationary Earth Orbit）を周回し、或いは地上高約５００〜２０００ｋｍに位置する軌道上にあって地球の自転周期とは無関係に回る低軌道（LEO: Low Earth Orbit)を周回する。なお、この衛星６２の周回軌道はこれに限定されるものではなく、いかなる軌道であってもよい。

衛星端末６１は、衛星回線を介して衛星６２との間で衛星無線信号を送受信する携帯情報端末を始めとしたデバイスである。

このような地上−衛星周波数共用通信システム１００は、地上回線と衛星回線との間で、通信周波数について同一の周波数を共用する場合がある。仮に図２に示すように衛星回線が利用可能なサービスエリアは、衛星６２との間で、周波数ｆ１で無線通信するサービスエリア６＿１、周波数ｆ２で無線通信するサービスエリア６＿２、周波数ｆ３で無線通信するサービスエリア６＿３、周波数ｆ４で無線通信するサービスエリア６＿４、周波数ｆ５で無線通信するサービスエリア６＿５等の各領域に区切られているのが一般的である。

このような衛星回線において、図２に示すように、特に衛星回線６＿６内にある衛星端末６１ａから衛星６２へ衛星無線信号を送信するケースについて考えてみる。以下、衛星端末６１ａから衛星６２へ送信を希望する衛星無線信号を希望波という。サービスエリア６＿６において割り当てられている周波数がｆ１であるとき、この希望波の周波数もｆ１となる。この衛星無線信号において周波数ｆ１を用いる場合には、そのサービスエリア６＿６における地上回線は、電波干渉を避けるため周波数ｆ１を用いないのが一般的である。しかしながら、このサービスエリア６＿６以外の他のサービスエリア６＿３の領域内にある地上端末５１から基地局５２に対して地上無線信号を送信した場合には、当該サービスエリア６＿３の衛星回線において周波数ｆ３を用いるため、これとは異なる周波数である周波数ｆ１を介して地上無線信号を送受信する場合もありえる。このため、衛星端末６１ａからの希望波は、この地上端末５１からの周波数ｆ１からなる地上無線信号が干渉波となりえる。また、他のサービスエリア６＿７について衛星回線に周波数ｆ１が割り当てられていた場合、そのサービスエリア６＿７の領域にある他の衛星端末６１ｂからこの衛星６２に対して衛星無線信号を送信した場合には、同様にその周波数ｆ１となる。このため、衛星端末６１ａからの希望波は、この衛星端末６１ｂからの衛星無線信号が干渉波となりえる。

このような衛星回線において、図３に示すように、特に周波数ｆ１が割り当てられているサービスエリア６＿６内にある衛星端末６１ａに対して衛星６２から衛星無線信号を送信するケース（いわゆる衛星回線の下り回線）について考えてみる。かかる場合には、希望波は、衛星６２から衛星端末６１ａへ送信される衛星無線信号である。上述したようにサービスエリア６＿６の衛星回線に割り当てられている周波数はｆ１であるが、仮に同一の周波数ｆ１が衛星回線に割り当てられたサービスエリア６＿７における衛星端末６１ｂに対して衛星６２から衛星無線信号を送信した場合には、同様にその周波数はｆ１となる。このため、衛星端末６１ａへの希望波は、他の衛星端末６１ｂへの衛星無線信号が干渉波となりえる。また、衛星６２との間で周波数ｆ２により衛星無線信号を送受信する他のサービスエリア６＿２において、地上端末５１へ基地局５２から地上無線信号を送信した場合には、地上無線信号は、上記割り当てられた周波数ｆ２以外の周波数ｆ１を使用するケースも考えられる。このため、衛星端末６１ａへの希望波は、この基地局５２から地上端末５１への地上無線信号が干渉波となりえる。

また、図４に示すように、周波数ｆ３が衛星回線に割り当てられているサービスエリア６＿８にある地上端末５１ａから基地局５２ａに対して地上無線信号を送信するケース（いわゆる地上回線の上り回線）について考えてみる。かかるケースにおいて希望波は、地上端末５１ａから基地局５２ａへ送信される地上無線信号であり、地上端末５１ａは、周波数ｆ３が衛星回線に割り当てられたサービスエリア６＿８にあることから、その希望波の周波数はｆ３以外であり、周波数ｆ１が希望波となる場合もある。ここで、仮に衛星の周波数ｆ１が衛星回線に割り当てられたサービスエリア６＿９の領域内にある衛星端末６１ａから衛星６２へ衛星無線信号を送信する場合、その衛星無線信号はｆ１であることからこれが希望波に対する干渉波になりえる。また、サービスエリア６＿８にある他の地上端末５１ｂから他の基地局５２ｂに対して地上無線信号を送信した場合には、当該サービスエリア６＿８の衛星回線にに割り当てられている周波数がｆ３であることから、その地上無線信号の周波数は、ｆ３以外の周波数ｆ１となる場合もある。かかる場合には、地上端末５１ａから基地局５２ａへの希望波は、他の地上端末５１ｂからの地上無線信号も干渉波となりえる。

また図５に示すように、周波数ｆ３が衛星回線に割り当てられているサービスエリア６＿８にある基地局５２ａから地上端末５１ａに対して地上無線信号を送信するケース（いわゆる地上回線の下り回線）について考えてみる。かかるケースにおいて希望波は、基地局５２ａから地上端末５１ａへ送信される地上無線信号であり、地上端末５１ａは、周波数ｆ３が衛星回線に割り当てられたサービスエリア６＿８にあることから、その希望波の周波数はｆ３以外であり、周波数ｆ１が希望波となる場合もある。ここで、仮に衛星の周波数ｆ１が衛星回線に割り当てられたサービスエリア６＿９の領域内にある衛星端末６１ａへ衛星６２から衛星無線信号を送信する場合、その衛星無線信号はｆ１であることからこれが希望波に対する干渉波になりえる。また、同一のサービスエリア６＿８にある他の地上端末５１ｂへ他の基地局５２ｂから地上無線信号を送信した場合には、当該サービスエリア６＿８の衛星回線に割り当てられている周波数がｆ３であることから、その地上無線信号の周波数は、ｆ３以外の周波数ｆ１となる場合もある。このため、基地局５２ａから地上端末５１ａへの希望波は、他の基地局５２ｂから他の地上端末５１ｂへの地上無線信号も干渉波となりえる。

図２から図５で示したのは、地上−衛星周波数共用通信システムの取りうる周波数関係のうち、地上回線と衛星回線が上り回線同士、下り回線同士で同一周波数を使用するケースであるが、その逆に地上回線の上り回線と衛星回線の下り回線、地上回線の下り回線と衛星回線の上り回線が同一の周波数を使用するケースについても、同様の考え方に基づき希望波と干渉波の関係が存在する。以下では前者のケースについて説明するが、本発明を適用した干渉評価方法は、後者のケースについても適用可能である。

本発明を適用した干渉評価方法は、このような地上−衛星周波数共用通信システム１００における、希望波に対する各干渉波を評価し、当該システム１００における最大通信回線数を求める。この干渉評価方法は、例えば図６に示すような干渉評価装置２として具体化される。干渉評価装置２は、演算部２１と、この演算部２１にそれぞれ接続されているユーザインタフェース（ＵＩ）２２と、表示制御部２３と、記憶部２５と、外部インターフェース２４とを備えており、さらにこの干渉評価装置２には出力装置３が接続されている。この干渉評価装置２は、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等により具体化されるものである。

演算部２１は、この干渉評価装置２内に実装された各構成要素を制御するためのいわゆる中央演算ユニットであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）として具体化されるものである。この演算部２１は、干渉評価装置２全体のハードウェア資源を制御するためのプログラムが格納されているＲＯＭ（Read Only Memory）、データの蓄積や展開等に使用する作業領域としてのＲＡＭ(Random Access Memory)を含むものである。この演算部２１が実際に干渉波による干渉量の評価を行い、地上−衛星周波数共用通信システム１００における最大通信回線数を求める。

ＵＩ２２は、例えばマウスやキーボード等で具体化され、実際に解析を行うオペレータが各種情報を入力するために使用される。このＵＩ２２は、干渉評価解析を開始する旨の命令がオペレータにより入力された場合には、これを演算部２１に通知する。この通知を受けた演算部２１は、記憶部２５又は自身のＲＯＭに格納されている干渉評価プログラムを読み出して、これを実行する。

表示制御部２３は、演算部２１による制御に基づいて表示画像を作り出すグラフィックコントローラにより構成されている。この表示制御部２３に接続される出力装置３は、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等によって実現される。

また外部インターフェース２４は、解析を行う上で干渉評価装置外部で生成された情報（例えば、他のソフトウェアで生成された衛星アンテナパターンなど）を入力するためのインターフェースであり、例えばＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリを挿入するためのスロットや、ＬＡＮケーブルを装着するためのスロット等の物理的インタフェースと、入力情報を演算部２１にて読みだすことが可能なファイル形式等の論理的インタフェースとして具体化されるものである。

記憶部２５は、ハードディスクで構成される場合において、演算部２１による制御に基づき、各アドレスに対して所定の情報が書き込まれるとともに、必要に応じてこれが読み出される。またこの記憶部２５に、本発明を実行するためのプログラムが格納されている場合には、当該プログラムが演算部２１により読み出されて実行されることになる。

なお、本発明を適用した干渉評価方法は、上述した干渉評価装置２として具体化される場合に加えて、その動作をコンピュータに実行させるためのプログラムとして具体化させるものであってもよい。

次に、上述した構成からなる干渉評価装置２により、実際に地上−衛星周波数共用通信システム１００における、希望波に対する各干渉波を評価する方法について詳細に説明する。

図７に示すように、処理開始後、先ずステップＳ１１において、地上回線、衛星回線の各種回線パラメータ（衛星回線、地上回線の周波数配置、アクセス方式、変調方式、誤り訂正方式など、また、衛星６２、基地局５２、衛星端末６１、地上端末５１の送信電力、受信機雑音、アンテナ利得など、さらには衛星回線、地上回線の降雨、フェージング等に起因する伝搬路の損失など）の情報を入力する。また、回線成立の判定に用いる閾値も入力する。次に、ステップＳ１２に移行して干渉解析を実施し、解析対象たる地上−衛星周波数共用通信システム１００において収容可能な最大回線数を求める。このとき、ステップＳ１３へ移行して最大回線数を目的関数とし、各種パラメータを最適化するための計算を随時行う。そして最後にステップＳ１４へ移行し、出力を地図上などに表示し、処理を終了する。

以上の図７に示すフローチャートが大まかな流れであり、具体的には以下の方法に基づいて干渉評価を行う。以下では、図２に示すように、サービスエリア６＿６内にある衛星端末６１ａから衛星６２へ衛星無線信号を送信する場合（いわゆる衛星回線の上り回線）についての干渉量の算出方法について説明をするが、図３に示すような衛星回線の下り回線、図４に示すような地上回線の上り回線、図５に示すような地上回線の下り回線についても、同様の方法で干渉評価を行うことができる。

干渉解析においては、ステップＳ１１において入力された情報に基づいて無線伝送路における、一回線受信点でのＣ／（Ｎ_０＋Ｉ_０）を算出する。ここでＣは、希望波の受信電力、Ｎ_０は単位周波数あたりの熱雑音、Ｉ_０は単位周波数あたりの干渉雑音である。ここでいうＩ_０は、希望波と同一周波数を使用する地上回線における地上端末５１から送信される地上無線信号の衛星６２における受信電力と、他の衛星端末６１ｂから送信される衛星無線信号の衛星６２における受信電力の和である。これらＣ、Ｎ_０、Ｉ_０から求められるＣ／（Ｎ_０＋Ｉ_０）と、閾値を比較することにより回線成立の判定を行う。そして、干渉源となる地上端末及び／又は衛星端末数を増加させていくなかでこのＣ／（Ｎ_０＋Ｉ_０）が、閾値を下回らない範囲の通信回線数が収容可能な回線数となる。

衛星上り回線における干渉シミュレーションの詳細は以下の式（１）で表される。
（Ｃ／（Ｎ_０＋Ｉ_０））up ・・・・・・・・・・・・(１)
Ｃ：受信電力
Ｎ_０：単位帯域あたりの熱雑音電力
Ｉ_０：単位帯域あたりの干渉波電力

ここで、（１）式のＩ_０の詳細は、以下の（２）式により表すことができる。
Ｉ_０ ＝Ｉ_０ｓ＋Ｉ_０ｇ・・・・・・・・・・・(２)
Ｉ_０ｓ：他の衛星端末６１ｂから送信される衛星無線信号の衛星６２における受信電力（衛星上り回線の寄与分）
Ｉ_０ｇ：希望波と同一周波数を使用する地上回線における地上端末５１から送信される地上無線信号の衛星６２における受信電力（地上上り回線の寄与分）

ここで、Ｉ_０ｓ、Ｉ_０ｇは、以下の（３）、（４）式で表すことが可能となる。
Ｉ_０ｓ＝Σ（ＥＩＲＰ_sｉ・Ｇ_sｉ・Ｌ_ｉ）・・・・・・・・・・・(３)
Ｉ_０ｇ＝Σ（ＥＩＲＰ_gｊ・Ｇ_sｊ・Ｌ_ｊ）・・・・・・・・・・・(４)

ここで、ＥＩＲＰは、Equivalent Isotropically Radiated Power（等価等方輻射電力）の略であり、送信機出力電力に送信アンテナ利得を掛けたものである。
ＥＩＲＰ_s：他の衛星端末６１ｂの単位帯域あたりの衛星６２方向へのＥＩＲＰ
ＥＩＲＰ_g：地上端末５１の単位帯域あたりの衛星６２方向へのＥＩＲＰ
Ｇ_s ：衛星６２の受信アンテナにおける、干渉源となる衛星端末６１ｂ、地上端末５１の各方向への利得
Ｌ ：伝搬損失
ｉ ：干渉波として考慮する衛星回線数（ｉ番目の干渉波）
ｊ ：干渉波として考慮する地上回線数（ｊ番目の干渉波）

衛星６２までの距離を考慮すると、衛星受信電力（Ｉ_０ｓ）は極めて軽微と考えられるが、地上端末数及び／又は衛星端末数が非常に大きくなると無視できない量となる可能性がある。（３）、（４）式により、干渉雑音の総和、即ちＩ_０ｓ並びにＩ_０ｇを求め、Ｃ／（Ｎ_０＋Ｉ_０）が、所定の閾値を下回らない範囲の回線数が収容可能な回線数となる。

図８に、本発明に係る干渉評価方法に基づいて、実際に最大回線数を算出するためのフローを示す。

先ず処理開始後、ステップＳ２１、ステップＳ２２においてそれぞれ初期設定を行う。この初期設定においては、先ずステップＳ２１において所望回線数（ｉ）の設定を行う。この所望回線とは、実際にこの地上−衛星周波数共用通信システム１００に配設するために干渉評価を実施したい被干渉回線である。処理開始後の最初のステップＳ２１において、所望回線数ｉ＝１として設定されることになる。またステップＳ２２において、干渉源数（ｊ）の設定を行う。この干渉源数（ｊ）は、希望波に対して干渉しえる干渉波の数を意味している。処理開始後の最初のステップＳ２２において、この干渉源数ｊ＝１として設定されることになる。このステップＳ２２においては、希望波に対して干渉しえる干渉波を１回線分特定することを実際に行っている。

次にステップＳ２３へ移行し、干渉源の情報に基づいて（１）式におけるＣ／（Ｎ_０＋Ｉ_０）を算出する。上述したステップＳ２２において干渉波の回線を１回線分特定しており、その特定した干渉波の回線について（１）式に基づいてＣ／（Ｎ_０＋Ｉ_０）を算出することになる。

次にステップＳ２４へ移行し、求めたＣ／（Ｎ_０＋Ｉ_０）と、閾値とを比較する。その結果、この求めたＣ／（Ｎ_０＋Ｉ_０）が閾値以上の場合には、ｊに１を加算して干渉源数を１つ増やし、再びステップＳ２２へと戻る。これに対して求めたＣ／（Ｎ_０＋Ｉ_０）が閾値を下回る場合には、ステップＳ２５へと移行する。

このステップＳ２４においてＣ／（Ｎ_０＋Ｉ_０）が閾値以上の場合、ステップＳ２２において特定した一の干渉源を含む全ての干渉源からの干渉波による衛星６２の受信電力が、希望波の受信電力と比較して小さく、被干渉回線が成立可能であることを意味している。このため、この一の干渉源は、地上−衛星周波数共用通信システム１００において収容しえる通信回線としてカウントできるため、再度ステップＳ２２へ戻る。ステップＳ２２に戻る際には、ｊに１を加算し干渉源数を１つ増やす。そして、上述の如く再度ステップＳ２３、２４へ移行して処理を実行していくことになる。

また、このステップＳ２４においてＣ／（Ｎ_０＋Ｉ_０）が閾値未満の場合、ステップＳ２２において特定した一の干渉源を含む全ての干渉線からの干渉波の衛星６２による受信電力が、希望波の受信電力と比較して相対的に大きく、被干渉回線が成立しないことを意味している。このため、この一の干渉源は、地上−衛星周波数共用通信システム１００において収容しえる通信回線としてカウントすべきでないため、これをカウントせず、ステップＳ２５へと移行する。

ステップＳ２５においては、所望回線（ｉ）をカウントする。このステップＳ２５では、ｉに１を加算してカウンターを１つ増やし、他の所望回線に移行して、。ステップＳ２１へと戻る。そして、次のステップＳ２１〜Ｓ２５では、他の所望回線に対して収容可能な通信回線を計算していく。

このステップＳ２１〜ステップＳ２５を繰り返し実行していくことにより、Ｃ／（Ｎ_０＋Ｉ_０）が閾値を上回る回線数の総和を求めることが可能となる。このＣ／（Ｎ_０＋Ｉ_０）が閾値を上回る回線数の総和が、地上−衛星周波数共用通信システム１００において収容しえる通信回線の総和となる。ステップＳ２６においては、地上−衛星周波数共用通信システム１００に収容可能な最大通信回線数を算出し、これを出力装置３を介して出力する。この算出においては、Ｃ／（Ｎ_０＋Ｉ_０）が閾値を上回る干渉波の干渉源の組合せ数を求めこれを表示するようにしてもよい。その出力の完了後、演算処理自体が終了となる。

実際に上述した各ステップにおいて行っている処理は、地上回線又は衛星回線における一の希望波の電波干渉を、地上回線及び／又は衛星回線における少なくとも一以上の他の無線通信（干渉波）に基づいて計算することを行っている。

図３のケースでは、衛星６２から一の衛星端末６１ａへの無線通信に対する電波干渉を計算する際に、基地局５２から地上端末５１への無線通信による電波干渉量並びに衛星６２から他の衛星端末６１ｂへの無線通信による電波干渉量に基づいて計算することを行う。

図４のケースでは、一の地上端末５１ａから一の基地局５２ａへの無線通信に対する電波干渉を計算する際に、他の地上端末５１ｂから他の基地局５２ｂへの無線通信による電波干渉量並びに衛星端末６１ａから衛星６２への無線通信による電波干渉量に基づいて計算することを行う。

図５のケースでは、一の基地局５２ａから一の地上端末５１ａへの無線通信に対する電波干渉を計算する際に、他の基地局５２ｂから他の地上端末５１ｂへの無線通信による電波干渉量並びに衛星６２から衛星端末６１ａへの無線通信による電波干渉量に基づいて計算することを行う。

上述した処理においては、本発明の最大回線数を実現するリソース最適化演算を行う。実際には、図９に示すように、このステップＳ３１において、最大化する目的関数と、最適化変数の定義を行う。ここでいう目的関数とは、収容可能な最大の回線数を意味するものである。また、この収容可能回線数は、個々のビームに割り当てられる周波数帯域、各ビームへの衛星６２からの電力、衛星６２のアンテナのパターン、地上領域における空間ガードバンド等の関数となる。ここでいう空間ガードバンドとは、衛星スポットビームの周囲に設けられた空間的なガードバンドであり、その衛星スポットビームに割り当てられた周波数を地上システムにおいて使用しない領域を規定する。また、衛星６２のアンテナのパターンは、衛星回線と同一周波数を使用する地上回線からの干渉波に対するアイソレーション量を決める変数のひとつである。

これらの各変数を通じて、最大回線数を求めた多変数関数の最適解を求めることにより、最大収容回線数となる変数を見出すことが可能である。これには準ニュートン法などの手法を用いる。例えば、ステップＳ３２に示すように、目的関数の最大値を求めるための繰り返し演算を行い、ステップＳ３３に示すように、目的関数の最大値と最適化された変数の表示といったフローを通じてこれを実現するようにしてもよい。

２ 干渉評価装置
６ サービスエリア
２１ 演算部
２２ ユーザインタフェース（ＵＩ）
２３ 表示制御部
２４ 外部インタフェース
２５ 記憶部
５１ 地上端末
５２ 基地局
６１ 衛星端末
６２ 衛星
１００ 地上−衛星周波数共用通信システム

Claims (7)

1. 地上端末と基地局間で無線通信する地上回線、並びに衛星端末と衛星間で無線通信する衛星回線、との間で同一周波数を共用する地上−衛星周波数共用通信システムに対し、上記地上回線又は上記衛星回線における一の無線通信の電波干渉を、上記地上回線及び／又は上記衛星回線における少なくとも一以上の他の無線通信に基づいて計算する電波干渉計算ステップと、
   上記計算ステップにおいて計算された電波干渉の計算結果に基づいて上記地上−衛星周波数共用通信システムに収容可能な最大通信回線数を算出する通信回線数算出ステップとを有し、
   上記電波干渉計算ステップは、干渉評価を実施したい被干渉回線数を示す所望回線数ｉと、送信を希望する無線信号である希望波に対して干渉しえる干渉波の数を示す干渉源数ｊとを設定し、受信電力をＣ、単位帯域あたりの熱雑音電力Ｎｏ、単位帯域あたりの干渉波電力をＩｏとし、ｉ個の所望回線のそれぞれについて、ｊ個の干渉源の各々のＣ／（Ｎｏ＋Ｉｏ）の値を閾値と比較し、Ｃ／（Ｎｏ＋Ｉｏ）の値が上記閾値以上の場合には被干渉回線が成立可能であるとして通信回線とカウントし、Ｃ／（Ｎｏ＋Ｉｏ）の値が上記閾値未満の場合には通信回線としてカウントせず、
   前記通信回線数算出ステップは、上記Ｃ／（Ｎｏ＋Ｉｏ）の値が上記閾値を上回る回線数の総和を上記地上−衛星周波数共用通信システムに収容可能な最大通信回線数として算出すること
   を特徴とする地上−衛星周波数共用通信システムの干渉評価方法。
2. 上記電波干渉計算ステップでは、一の上記衛星端末から上記衛星への無線通信に対する電波干渉を計算する際に、上記地上端末から上記基地局への無線通信による電波干渉量並びに他の上記衛星端末から上記衛星への無線通信による電波干渉量とに基づくこと
   を特徴とする請求項１記載の地上−衛星周波数共用通信システムの干渉評価方法。
3. 上記電波干渉計算ステップでは、上記衛星から一の上記衛星端末への無線通信に対する電波干渉を計算する際に、上記基地局から上記地上端末への無線通信による電波干渉量並びに上記衛星から他の上記衛星端末への無線通信による電波干渉量とに基づくこと
   を特徴とする請求項１記載の地上−衛星周波数共用通信システムの干渉評価方法。
4. 上記電波干渉計算ステップでは、一の上記地上端末から一の上記基地局への無線通信に対する電波干渉を計算する際に、他の上記地上端末から他の上記基地局への無線通信による電波干渉量並びに上記衛星端末から上記衛星への無線通信による電波干渉量とに基づくこと
   を特徴とする請求項１記載の地上−衛星周波数共用通信システムの干渉評価方法。
5. 上記電波干渉計算ステップでは、一の上記基地局から一の上記地上端末への無線通信に対する電波干渉を計算する際に、他の上記基地局から他の上記地上端末への無線通信による電波干渉量並びに上記衛星から上記衛星端末への無線通信による電波干渉量とに基づくこと
   を特徴とする請求項１記載の地上−衛星周波数共用通信システムの干渉評価方法。
6. 地上端末と基地局間で無線通信する地上回線、並びに衛星端末と衛星間で無線通信する衛星回線、との間で同一周波数を共用する地上−衛星周波数共用通信システムに対し、上記地上回線又は上記衛星回線における一の無線通信の電波干渉を、上記地上回線及び／又は上記衛星回線における少なくとも一以上の他の無線通信に基づいて計算する電波干渉計算手段と、
   上記計算ステップにおいて計算された電波干渉の計算結果に基づいて上記地上−衛星周波数共用通信システムに収容可能な最大通信回線数を算出する通信回線数算出手段とを備えること
   を特徴とし、
   前記電波干渉計算手段は、干渉評価を実施したい被干渉回線数を示す所望回線数ｉと、送信を希望する無線信号である希望波に対して干渉しえる干渉波の数を示す干渉源数ｊとを設定し、受信電力をＣ、単位帯域あたりの熱雑音電力Ｎｏ、単位帯域あたりの干渉波電力をＩｏとし、ｉ個の所望回線のそれぞれについて、ｊ個の干渉源の各々のＣ／（Ｎｏ＋Ｉｏ）の値を閾値と比較し、Ｃ／（Ｎｏ＋Ｉｏ）の値が上記閾値以上の場合には被干渉回線が成立可能であるとして通信回線とカウントし、Ｃ／（Ｎｏ＋Ｉｏ）の値が上記閾値未満の場合には通信回線としてカウントせず、
   前記通信回線算出手段は、上記Ｃ／（Ｎｏ＋Ｉｏ）の値が上記閾値を上回る回線数の総和を上記地上−衛星周波数共用通信システムに収容可能な最大通信回線数として算出する
   こと特徴とする地上−衛星周波数共用通信システムの干渉評価装置。
7. 地上端末と基地局間で無線通信する地上回線、並びに衛星端末と衛星間で無線通信する衛星回線、との間で同一周波数を共用する地上−衛星周波数共用通信システムに対し、上記地上回線又は上記衛星回線における一の無線通信の電波干渉を、上記地上回線及び／又は上記衛星回線における少なくとも一以上の他の無線通信に基づいて計算する電波干渉計算ステップと、
   上記計算ステップにおいて計算された電波干渉の計算結果に基づいて上記地上−衛星周波数共用通信システムに収容可能な最大通信回線数を算出する通信回線数算出ステップとをコンピュータに実行させ、
   上記電波干渉計算ステップは、干渉評価を実施したい被干渉回線数を示す所望回線数ｉと、送信を希望する無線信号である希望波に対して干渉しえる干渉波の数を示す干渉源数ｊとを設定し、受信電力をＣ、単位帯域あたりの熱雑音電力Ｎｏ、単位帯域あたりの干渉波電力をＩｏとし、ｉ個の所望回線のそれぞれについて、ｊ個の干渉源の各々のＣ／（Ｎｏ＋Ｉｏ）の値を閾値と比較し、Ｃ／（Ｎｏ＋Ｉｏ）の値が上記閾値以上の場合には被干渉回線が成立可能であるとして通信回線とカウントし、Ｃ／（Ｎｏ＋Ｉｏ）の値が上記閾値未満の場合には通信回線としてカウントせず、
   前記通信回線数算出ステップは、上記Ｃ／（Ｎｏ＋Ｉｏ）の値が上記閾値を上回る回線数の総和を上記地上−衛星周波数共用通信システムに収容可能な最大通信回線数として算出する
   ことを特徴とする干渉評価プログラム。

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