JP6395782B2 - Communication satellite and system - Google Patents
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Description
本発明は、ビーム制御装置、プログラム及び通信衛星に関する。 The present invention relates to a beam control device, a program, and a communication satellite.
周波数帯域を繰り返し利用して地上端末との間で相互通信を行う衛星搭載用マルチビームアンテナ装置が知られていた(例えば、特許文献1参照)。
[先行技術文献]
[特許文献]
[特許文献1]特開2009−171308号公報
A satellite-mounted multi-beam antenna device that performs mutual communication with a ground terminal by repeatedly using a frequency band has been known (for example, see Patent Document 1).
[Prior art documents]
[Patent Literature]
[Patent Document 1] JP 2009-171308 A
マルチビームを適切に形成することができる技術が望まれていた。 A technique that can appropriately form a multi-beam has been desired.
本発明の第1の態様によれば、ビーム制御装置が提供される。ビーム制御装置は、ビームの指向性を制御する制御値に基づいてビームフォーミング(BFと記載する場合がある。)処理を実行するBF実行部を備えてよい。ビーム制御装置は、ビームフォーミング処理の後に実行される処理の後からアンテナに入力される信号を取得する信号取得部を備えてよい。ビーム制御装置は、信号から制御値に相当する成分を導出する成分導出部を備えてよい。ビーム制御装置は、制御値と成分とを比較する比較部を備えてよい。BF実行部は、比較部による比較結果に基づいてビームフォーミング処理を実行してよい。 According to a first aspect of the present invention, a beam control device is provided. The beam control apparatus may include a BF execution unit that executes beam forming (may be described as BF) based on a control value for controlling the directivity of the beam. The beam control apparatus may include a signal acquisition unit that acquires a signal input to the antenna after the process executed after the beamforming process. The beam control apparatus may include a component deriving unit that derives a component corresponding to the control value from the signal. The beam control apparatus may include a comparison unit that compares the control value with the component. The BF execution unit may execute the beam forming process based on the comparison result by the comparison unit.
上記比較部は、上記制御値及び上記成分に基づいて補正データを生成してよく、上記BF実行部は、上記制御値及び上記補正データに基づいて、上記ビームフォーミング処理を実行してよい。上記ビームフォーミング処理の後に実行される処理は電力増幅処理であってよい。上記制御値は振幅の値及び位相の値を含んでよい。上記ビーム制御装置は、上記BF実行部によって出力された信号を通信衛星に送信する信号送信部をさらに備えてよく、上記信号取得部は、上記通信衛星において実行される上記ビームフォーミング処理の後処理の後から、上記通信衛星が有する上記アンテナに入力される信号を、上記通信衛星から受信してよい。 The comparison unit may generate correction data based on the control value and the component, and the BF execution unit may execute the beam forming process based on the control value and the correction data. The process executed after the beam forming process may be a power amplification process. The control value may include an amplitude value and a phase value. The beam control apparatus may further include a signal transmission unit that transmits a signal output from the BF execution unit to a communication satellite, and the signal acquisition unit performs post-processing of the beam forming process executed in the communication satellite. Thereafter, a signal input to the antenna of the communication satellite may be received from the communication satellite.
本発明の第2の態様によれば、コンピュータを、上記ビーム制御装置として機能させるためのプログラムが提供される。 According to the 2nd aspect of this invention, the program for functioning a computer as said beam control apparatus is provided.
本発明の第3の態様によれば、上記ビーム制御装置と、上記アンテナとを備える通信衛星が提供される。上記ビーム制御装置は、上記BF実行部を含む本ビーム制御部と上記信号取得部、上記成分導出部及び上記比較部を含む予備ビーム制御部とを有してよい。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a communication satellite comprising the beam control device and the antenna. The beam control device may include a main beam control unit including the BF execution unit, and a spare beam control unit including the signal acquisition unit, the component derivation unit, and the comparison unit.
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。 It should be noted that the above summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the present invention. In addition, a sub-combination of these feature groups can also be an invention.
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all the combinations of features described in the embodiments are essential for the solving means of the invention.
図1は、通信衛星100の一例を概略的に示す。通信衛星100は、アンテナ110及び制御装置200を備える。アンテナ110は、マルチビームを形成可能なマルチビームアンテナである。アンテナ110は、例えばフェーズドアレイアンテナである。 FIG. 1 schematically shows an example of a communication satellite 100. The communication satellite 100 includes an antenna 110 and a control device 200. The antenna 110 is a multi-beam antenna that can form a multi-beam. The antenna 110 is, for example, a phased array antenna.
制御装置200は、アンテナ110を用いて複数のビーム102を形成する。制御装置200は、通信衛星100に内蔵されていてよい。制御装置200は、通信衛星100と別体であってもよい。 The control device 200 forms a plurality of beams 102 using the antenna 110. The control device 200 may be built in the communication satellite 100. Control device 200 may be separate from communication satellite 100.
複数のビーム102のそれぞれには、隣接するビームと異なる周波数帯が割り当てられてよく、複数のビーム102の一部の複数のビームには、同一の周波数帯が割り当てられてよい。すなわち、同一の周波数帯が繰り返し使用されてよい。通信衛星100は、複数のビーム102によって複数の通信信号を地上に向けて送信する。 Each of the plurality of beams 102 may be assigned a frequency band different from that of an adjacent beam, and the same frequency band may be assigned to some of the plurality of beams 102. That is, the same frequency band may be used repeatedly. The communication satellite 100 transmits a plurality of communication signals to the ground using a plurality of beams 102.
通信衛星100は、地上に配置されたフィーダリンク局から複数の通信信号を受信し、複数の通信信号に対して励振分布制御を施してアンテナ110から放射させてよい。通信衛星100は、例えば、複数の通信信号に対して、重み係数を用いてBF処理を実行し、周波数変換及び電力増幅等の処理を施して、アンテナ110から放射させる。 The communication satellite 100 may receive a plurality of communication signals from a feeder link station arranged on the ground, perform excitation distribution control on the plurality of communication signals, and radiate from the antenna 110. For example, the communication satellite 100 performs BF processing on a plurality of communication signals using weighting factors, performs processing such as frequency conversion and power amplification, and radiates from the antenna 110.
通信衛星100は、フィーダリンク局から重み係数を受信してよい。重み係数は、振幅の値及び位相の値を含んでよい。重み係数は、ビームの指向性を制御する制御値の一例であってよい。重み係数は、励振係数及びDBF(Digital Beam Forming)係数等と呼ばれる場合もある。 The communication satellite 100 may receive a weighting factor from the feeder link station. The weighting factor may include an amplitude value and a phase value. The weighting factor may be an example of a control value that controls the directivity of the beam. The weighting coefficient may be called an excitation coefficient, a DBF (Digital Beam Forming) coefficient, or the like.
本実施形態に係る通信衛星100は、BF処理を実行するBF実行部に、通信信号に加えて無変調波である参照信号を入力し、BF処理の後に実行される処理の後からアンテナ110に入力される信号を取り出す。通信衛星100は、取り出した信号から重み係数に相当する成分を導出し、当該成分と、BF処理に用いた重み係数とを比較する。そして、通信衛星100は、以降のBF処理を、当該比較結果に基づいて実行する。 The communication satellite 100 according to the present embodiment inputs a reference signal that is a non-modulated wave in addition to the communication signal to the BF execution unit that executes the BF process, and after the process executed after the BF process, the antenna 110 receives the signal. Extract the input signal. The communication satellite 100 derives a component corresponding to the weighting factor from the extracted signal, and compares the component with the weighting factor used for the BF processing. Then, the communication satellite 100 executes the subsequent BF process based on the comparison result.
例えば、通信衛星100は、BF処理に用いた重み係数と、導出した成分との間の変化率を算出する。通信衛星100は、その後に受信する重み係数に当該変化率を乗じた結果が当該重み係数と等しくなるように、重み係数を予め補正する補正データを導出する。そして、通信衛星100は、その後のBF処理を、重み係数を補正データで補正してから実行する。 For example, the communication satellite 100 calculates the rate of change between the weighting factor used for the BF process and the derived component. The communication satellite 100 derives correction data for correcting the weighting factor in advance so that a result obtained by multiplying the weighting factor received thereafter by the change rate becomes equal to the weighting factor. Then, the communication satellite 100 executes the subsequent BF process after correcting the weighting coefficient with the correction data.
BF処理を正確に施した場合であっても、その後の周波数変換及び電力増幅等の処理における誤差及び歪みの影響を受けて、アンテナ110から放射される段階では希望する制御状態とは異なったものとなってしまい、地上に形成されるビームの放射エリア及びサイドローブが変形してしまう場合がある。例えば、同一の周波数を用いるエリア同士が、変形によって重なってしまった場合、干渉が発生し、通信品質が低下してしまう。これに対して、本実施形態に係る通信衛星100によれば、BF処理の後に実行される処理における誤差及び歪みの影響を排除することができる。 Even when the BF processing is performed accurately, it is different from the desired control state at the stage radiated from the antenna 110 due to the influence of errors and distortions in subsequent processing such as frequency conversion and power amplification. As a result, the radiation area and side lobes of the beam formed on the ground may be deformed. For example, when areas using the same frequency overlap due to deformation, interference occurs and communication quality deteriorates. On the other hand, according to the communication satellite 100 according to the present embodiment, it is possible to eliminate the influence of error and distortion in the processing executed after the BF processing.
図2は、制御装置200の機能構成の一例を概略的に示す。制御装置200は、受信部202、BF実行部204、処理実行部206、アンテナ入力部208、信号取出部210、成分導出部212、及び比較部214を備える。制御装置200は、ビーム制御装置の一例であってよい。 FIG. 2 schematically illustrates an example of a functional configuration of the control device 200. The control device 200 includes a reception unit 202, a BF execution unit 204, a process execution unit 206, an antenna input unit 208, a signal extraction unit 210, a component derivation unit 212, and a comparison unit 214. The control device 200 may be an example of a beam control device.
受信部202は、通信信号を受信する。受信部202は、フィーダリンク局によって送信された複数の通信信号を受信してよい。受信部202は、参照信号を受信する。受信部202は、フィーダリンク局によって送信された複数の参照信号を受信してよい。複数の参照信号の周波数は互いに異なっていてよい。受信部202は、重み係数を受信する。受信部202は、フィーダリンク局によって送信された複数の重み係数を受信してよい。 The receiving unit 202 receives a communication signal. The receiving unit 202 may receive a plurality of communication signals transmitted by the feeder link station. The receiving unit 202 receives a reference signal. The receiving unit 202 may receive a plurality of reference signals transmitted by the feeder link station. The frequencies of the plurality of reference signals may be different from each other. The receiving unit 202 receives a weighting factor. The receiving unit 202 may receive a plurality of weighting factors transmitted by the feeder link station.
BF実行部204は、受信部202が受信した通信信号及び参照信号に対して、受信部202が受信した重み係数を用いてBF処理を実行する。BF実行部204は、重み係数を用いて、通信信号及び参照信号の振幅及び位相を調整してよい。 The BF execution unit 204 executes BF processing on the communication signal and the reference signal received by the reception unit 202 using the weighting coefficient received by the reception unit 202. The BF execution unit 204 may adjust the amplitude and phase of the communication signal and the reference signal using the weighting factor.
処理実行部206は、BF処理の後に処理を実行する。処理実行部206は、例えば、周波数変換処理を実行する。処理実行部206は、アップコンバート処理を実行してよい。処理実行部206は、例えば、BF実行部204によって出力された信号の周波数が100MHzである場合に、2GHzにアップコンバートする。当該数値は例示であり、他の値であってもよい。 The process execution unit 206 executes the process after the BF process. The process execution unit 206 executes, for example, a frequency conversion process. The process execution unit 206 may execute an up-conversion process. For example, when the frequency of the signal output from the BF execution unit 204 is 100 MHz, the process execution unit 206 up-converts the signal to 2 GHz. The said numerical value is an illustration and may be another value.
処理実行部206は、例えば、電力増幅処理を実行する。処理実行部206は、BF実行部204によるBF処理の後の信号を、線形領域及び飽和領域を用いて増幅してよい。処理実行部206は、BF実行部204によるBF処理の後の信号を、線形領域のみを用いて増幅してもよい。 The process execution unit 206 executes, for example, power amplification processing. The process execution unit 206 may amplify the signal after the BF process by the BF execution unit 204 using a linear region and a saturation region. The process execution unit 206 may amplify the signal after the BF process by the BF execution unit 204 using only the linear region.
アンテナ入力部208は、処理実行部206によって処理が施された信号をアンテナ110に入力する。アンテナ入力部208は、信号をアンテナ110に入力することによって、アンテナ110から複数のビーム102を放射させてよい。 The antenna input unit 208 inputs the signal processed by the processing execution unit 206 to the antenna 110. The antenna input unit 208 may radiate a plurality of beams 102 from the antenna 110 by inputting a signal to the antenna 110.
信号取出部210は、処理実行部206による処理の後から、アンテナ入力部208に入力される信号を取り出す。信号取出部210は、例えば、方向性結合器であってよい。 The signal extraction unit 210 extracts a signal input to the antenna input unit 208 after the processing by the processing execution unit 206. The signal extraction unit 210 may be a directional coupler, for example.
成分導出部212は、信号取出部210によって取り出された信号から、重み係数に相当する成分を導出する。成分導出部212は、例えば、信号取出部210によって取り出された信号に対して、処理実行部206によるアップコンバート処理とは逆のダウンコンバート処理を実行する。例えば、100MHzから2GHzへのアップコンバートがなされていた場合、成分導出部212は、2GHzから100MHzへのダウンコンバート処理を実行する。そして、成分導出部212は、受信部202が受信した通信信号の周波数帯域幅と同等の帯域幅になるように、ダウンコンバートした信号を結合する。そして、成分導出部212は、結合した信号から、参照信号の周波数における振幅及び位相を取得して、重み係数に相当する成分を導出する。 The component deriving unit 212 derives a component corresponding to the weight coefficient from the signal extracted by the signal extracting unit 210. The component deriving unit 212 performs, for example, a down-conversion process opposite to the up-conversion process performed by the process execution unit 206 on the signal extracted by the signal extraction unit 210. For example, when up-conversion from 100 MHz to 2 GHz has been performed, the component derivation unit 212 performs a down-conversion process from 2 GHz to 100 MHz. Then, the component deriving unit 212 combines the down-converted signals so that the bandwidth equivalent to the frequency bandwidth of the communication signal received by the receiving unit 202 is obtained. Then, the component deriving unit 212 obtains the amplitude and phase at the frequency of the reference signal from the combined signal, and derives a component corresponding to the weight coefficient.
比較部214は、受信部202によって受信された重み係数と、成分導出部212によって導出された成分とを比較する。比較部214は、比較結果に基づいて、その後に受信部202によって受信される重み係数を補正する補正データを生成してよい。 The comparing unit 214 compares the weighting factor received by the receiving unit 202 with the component derived by the component deriving unit 212. Based on the comparison result, the comparison unit 214 may generate correction data for correcting the weighting coefficient received by the reception unit 202 thereafter.
例えば、比較部214は、受信された重み係数の振幅の値と導出された成分の振幅の値との間の変化率を算出する。そして、比較部214は、その後に受信部202が受信する重み係数の振幅の値に当該変化率を乗じた結果が当該重み係数の振幅の値と等しくなるように、重み係数の振幅の値を補正する補正係数を算出する。 For example, the comparison unit 214 calculates a rate of change between the amplitude value of the received weighting factor and the amplitude value of the derived component. Then, the comparison unit 214 sets the amplitude value of the weighting coefficient so that the result obtained by multiplying the amplitude value of the weighting coefficient received by the receiving unit 202 by the change rate is equal to the amplitude value of the weighting coefficient. A correction coefficient to be corrected is calculated.
また、比較部214は、受信された重み係数の位相の値と導出された成分の位相の値との間の変化率を算出する。そして、比較部214は、その後に受信部202が受信する重み係数の位相の値に当該変化率を乗じた結果が当該重み係数の位相の値と等しくなるように、重み係数の位相の値を予め補正する補正係数を算出する。 Further, the comparison unit 214 calculates a rate of change between the phase value of the received weighting factor and the phase value of the derived component. The comparison unit 214 then sets the weight coefficient phase value so that the result of multiplying the weight coefficient phase value received by the receiving unit 202 by the change rate is equal to the weight coefficient phase value. A correction coefficient to be corrected in advance is calculated.
比較部214は、算出した補正係数をBF実行部204に送信する。BF実行部204は、比較部214から補正係数を受信した後は、受信部202から受信した重み係数に、当該補正係数を乗じて、BF処理を実行する。これにより、処理実行部206による処理によって通信信号に生じる歪み及び誤差の影響を排除することができ、アンテナ110から放射される段階における制御状態を希望する制御状態に近づけることができるという効果を奏する。 The comparison unit 214 transmits the calculated correction coefficient to the BF execution unit 204. After receiving the correction coefficient from the comparison unit 214, the BF execution unit 204 multiplies the weighting coefficient received from the reception unit 202 by the correction coefficient and executes BF processing. As a result, it is possible to eliminate the influence of distortion and error generated in the communication signal due to the processing by the processing execution unit 206, and it is possible to bring the control state at the stage radiated from the antenna 110 closer to the desired control state. .
図3は、制御装置200の構成の一例を概略的に示す。制御装置200は、DBF−DC300、U/C(Up Converter)232、HPA(High Power Amplifier)234、方向性結合器240、D/C(Down Converter)252、及びCOMB(Combiner)254を有する。 FIG. 3 schematically shows an example of the configuration of the control device 200. The control device 200 includes a DBF-DC 300, a U / C (Up Converter) 232, an HPA (High Power Amplifier) 234, a directional coupler 240, a D / C (Down Converter) 252, and a COMB (Combiner) 254.
DBF−DC300は、デジタルビームフォーミング機能及びデジタルチャネライジング機能を有する。デジタルチャネライジング機能は、フィーダリンク局からの信号を分波し、周波数軸上で並べ替えてサービスリンクへ出力する機能であってよい。 The DBF-DC 300 has a digital beam forming function and a digital channelizing function. The digital channelizing function may be a function of demultiplexing signals from the feeder link station, rearranging them on the frequency axis, and outputting them to the service link.
DBF−DC300には、フィーダリンク局によって送信された通信信号、参照信号、及び重み係数が入力される。DBF−DC300は、通信信号及び参照信号をA/D変換し、重み係数を用いてビームフォーミング処理を施し、D/A変換して出力する。 The DBF-DC 300 receives a communication signal, a reference signal, and a weighting factor transmitted by the feeder link station. The DBF-DC 300 performs A / D conversion on the communication signal and the reference signal, performs beam forming processing using a weighting factor, performs D / A conversion, and outputs the result.
DBF−DC300は、複数のビーム102に対応する信号を出力してよい。アンテナ110がフェーズドアレイアンテナである場合、DBF−DC300は、アンテナ110のアンテナ素子の数と同数の信号を出力してよい。 The DBF-DC 300 may output signals corresponding to the plurality of beams 102. When the antenna 110 is a phased array antenna, the DBF-DC 300 may output the same number of signals as the number of antenna elements of the antenna 110.
U/C232は、DBF−DC300から受信した信号をアップコンバートして出力する。アンテナ110がフェーズドアレイアンテナである場合、U/C232は、アンテナ110のアンテナ素子の数の分、並列に設置されてよい。 The U / C 232 up-converts the signal received from the DBF-DC 300 and outputs it. When the antenna 110 is a phased array antenna, the U / C 232 may be installed in parallel by the number of antenna elements of the antenna 110.
HPA234は、U/C232から受信した信号に電力増幅処理を施して出力する。HPA234は、例えば、線形領域及び飽和領域の両方を用いて信号を増幅する。HPA234は、線形領域及び飽和領域のうち、線形領域のみを用いて信号を増幅してもよい。アンテナ110がフェーズドアレイアンテナである場合、HPA234は、アンテナ110のアンテナ素子の数の分、並列に設置されてよい。HPA234によって出力された複数の信号は、アンテナ110に入力される。なお、HPA234に代えて、分波器、複数のHPA、及び合波器を有するMPA(Multi Port Amplifier)を用いてもよい。これにより、HPAの負荷を均等化することができる。 The HPA 234 performs power amplification processing on the signal received from the U / C 232 and outputs the result. The HPA 234 amplifies the signal using, for example, both a linear region and a saturation region. The HPA 234 may amplify the signal using only the linear region of the linear region and the saturation region. When the antenna 110 is a phased array antenna, the HPA 234 may be installed in parallel by the number of antenna elements of the antenna 110. A plurality of signals output by the HPA 234 are input to the antenna 110. Instead of the HPA 234, an MPA (Multi Port Amplifier) having a duplexer, a plurality of HPAs, and a multiplexer may be used. Thereby, the load of HPA can be equalized.
方向性結合器240は、アンテナ110に入力される前の信号を取り出して、D/C252に入力する。アンテナ110がフェーズドアレイアンテナである場合、方向性結合器240は、アンテナ110のアンテナ素子の数の分、並列に設置されてよい。 The directional coupler 240 extracts a signal before being input to the antenna 110 and inputs the signal to the D / C 252. When the antenna 110 is a phased array antenna, the directional coupler 240 may be installed in parallel by the number of antenna elements of the antenna 110.
D/C252は、方向性結合器240から受信した信号をダウンコンバートして出力する。アンテナ110がフェーズドアレイアンテナである場合、D/C252は、アンテナ110のアンテナ素子の数の分、並列に配置されてよい。 The D / C 252 down-converts the signal received from the directional coupler 240 and outputs it. When the antenna 110 is a phased array antenna, the D / C 252 may be arranged in parallel by the number of antenna elements of the antenna 110.
COMB254は、D/C252から受信した複数の信号を結合して出力する。COMB254は、D/C252から受信した複数の信号を、DBF−DC300に入力される通信信号の周波数帯域幅と同等の周波数帯域幅にまとめてよい。COMB254は、結合した信号を帰還信号としてDBF−DC300に入力する。DBF−DC300は、帰還信号に基づいてビームフォーミング処理を実行する。DBF−DC300は、ビーム制御装置の一例であってよい。 The COMB 254 combines and outputs a plurality of signals received from the D / C 252. The COMB 254 may group a plurality of signals received from the D / C 252 into a frequency bandwidth equivalent to the frequency bandwidth of the communication signal input to the DBF-DC 300. The COMB 254 inputs the combined signal as a feedback signal to the DBF-DC 300. The DBF-DC 300 performs beam forming processing based on the feedback signal. The DBF-DC 300 may be an example of a beam control device.
アンテナ制御装置200は、HPA234に入力される信号に対して、HPA234の非線形特性の逆特性を与えるプレディストータ機能をさらに備えてもよい。アンテナ制御装置200は、アナログ処理として、HPA234に入力される信号に対してHPA234の非線形特性の逆特性を与えるプレディストータを、DBF−DC300の後段であり、かつ、HPA234の前段に備えてよい。また、DBF−DC300が、デジタル処理として、HPA234に入力される信号に対してHPA234の非線形特性の逆特性を与える処理を実行してもよい。HPA234に代えてMPAを用いる場合、アンテナ制御装置200は、MPAに対応するプレディストータ機能を備えてもよい。 The antenna control apparatus 200 may further include a predistorter function that gives an inverse characteristic of the nonlinear characteristic of the HPA 234 to the signal input to the HPA 234. The antenna control apparatus 200 may include, as an analog process, a predistorter that gives a reverse characteristic of the nonlinear characteristic of the HPA 234 to a signal input to the HPA 234 at the rear stage of the DBF-DC 300 and at the front stage of the HPA 234. . Further, the DBF-DC 300 may execute a process of giving a reverse characteristic of the nonlinear characteristic of the HPA 234 to the signal input to the HPA 234 as a digital process. When MPA is used instead of HPA 234, antenna control apparatus 200 may have a predistorter function corresponding to MPA.
図4は、DBF−DC300の機能構成の一例を概略的に示す。DBF−DC300は、信号取得部302、重み係数取得部304、A/D(Analog/Digital)変換及びIQ(In−phase Quadrature)復調部306、FFT(Fast Fourier Transform)処理部308、スイッチ310、ビームフォーミング部312、IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)処理部314、IQ変調及びD/A変換部316、帰還信号取得部322、A/D変換及びIQ復調部324、FFT処理部326、重み係数導出部328、並びに重み係数比較補正部330を有する。 FIG. 4 schematically shows an example of the functional configuration of the DBF-DC 300. The DBF-DC 300 includes a signal acquisition unit 302, a weighting factor acquisition unit 304, an A / D (Analog / Digital) conversion and IQ (In-phase Quadrature) demodulation unit 306, an FFT (Fast Fourier Transform) processing unit 308, a switch 310, Beam forming unit 312, IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) processing unit 314, IQ modulation and D / A conversion unit 316, feedback signal acquisition unit 322, A / D conversion and IQ demodulation unit 324, FFT processing unit 326, weighting factor derivation A unit 328 and a weight coefficient comparison correction unit 330.
信号取得部302は、通信信号及び参照信号を取得する。重み係数取得部304は、重み係数を取得する。 The signal acquisition unit 302 acquires a communication signal and a reference signal. The weighting factor acquisition unit 304 acquires a weighting factor.
A/D変換及びIQ復調部306は、信号取得部302が取得した通信信号及び参照信号にA/D変換及びIQ復調を施す。FFT処理部308は、A/D変換及びIQ復調部306から受信した信号にFFT処理を施す。スイッチ310は、FFT処理部308によって出力されたデータを、形成する複数のビーム毎に振り分ける。 The A / D conversion and IQ demodulation unit 306 performs A / D conversion and IQ demodulation on the communication signal and reference signal acquired by the signal acquisition unit 302. The FFT processing unit 308 performs FFT processing on the signal received from the A / D conversion and IQ demodulation unit 306. The switch 310 distributes the data output by the FFT processing unit 308 for each of a plurality of beams to be formed.
ビームフォーミング部312は、重み係数取得部304から受信した重み係数を用いて、スイッチ310から受信したデータに対してビームフォーミング処理を実行する。ビームフォーミング部312は、BF実行部の一例であってよい。 The beamforming unit 312 performs beamforming processing on the data received from the switch 310 using the weighting factor received from the weighting factor acquisition unit 304. The beam forming unit 312 may be an example of a BF execution unit.
IFFT処理部314はビームフォーミング部312から受信したデータにIFFT処理を施す。IQ変調及びD/A変換部316は、IFFT処理部314から受信した信号にIQ変調及びD/A変換を施す。 The IFFT processing unit 314 performs IFFT processing on the data received from the beam forming unit 312. The IQ modulation and D / A conversion unit 316 performs IQ modulation and D / A conversion on the signal received from the IFFT processing unit 314.
帰還信号取得部322は、COMB254から帰還信号を取得する。A/D変換及びIQ復調部324は、帰還信号取得部322が取得した帰還信号にA/D変換及びIQ復調を施す。FFT処理部326は、A/D変換及びIQ復調部324から受信した信号にFFT処理を施す。 The feedback signal acquisition unit 322 acquires a feedback signal from the COMB 254. The A / D conversion and IQ demodulation unit 324 performs A / D conversion and IQ demodulation on the feedback signal acquired by the feedback signal acquisition unit 322. The FFT processing unit 326 performs FFT processing on the signal received from the A / D conversion and IQ demodulation unit 324.
重み係数導出部328は、FFT処理部326から受信したデータについて、参照信号の周波数における振幅及び位相を取得して、重み係数に相当する成分を導出する。重み係数比較補正部330は、重み係数取得部304から受信した重み係数と、重み係数導出部328から受信した成分とを比較して、補正データを生成する。 The weighting factor deriving unit 328 acquires the amplitude and phase at the frequency of the reference signal for the data received from the FFT processing unit 326, and derives a component corresponding to the weighting factor. The weight coefficient comparison / correction unit 330 compares the weight coefficient received from the weight coefficient acquisition unit 304 with the component received from the weight coefficient derivation unit 328 to generate correction data.
ビームフォーミング部312は、重み係数比較補正部330によって生成された補正データを受信する。ビームフォーミング部312は、補正データを受信してからは、重み係数取得部304から受信する重み係数を当該補正データによって補正して、ビームフォーミング処理を実行する。 The beam forming unit 312 receives the correction data generated by the weight coefficient comparison correction unit 330. After receiving the correction data, the beam forming unit 312 corrects the weighting factor received from the weighting factor acquisition unit 304 with the correction data, and executes the beamforming process.
図5は、制御装置200が、DBF−DC300と同一の構成を有する予備DBF−DC350と、DBF−DC300とを備え、図4に示すDBF−DC300の機能を、DBF−DC300と予備DBF−DC350とで分担する例を概略的に示す。 5, the control device 200 includes a spare DBF-DC 350 and a DBF-DC 300 having the same configuration as the DBF-DC 300. The functions of the DBF-DC 300 shown in FIG. An example of sharing with is shown schematically.
図5に示す例では、帰還信号取得部322、A/D変換及びIQ復調部324、FFT処理部326、並びに重み係数導出部328による処理を予備DBF−DC350が実行する。図5に示す制御装置200において、DBF−DC300は本ビーム制御部の一例であってよく、予備DBF−DC350は予備ビーム制御部の一例であってよい。図5に示す制御装置200において、DBF−DC300が有するビームフォーミング部312がBF実行部として機能し、予備DBF−DC350が有する帰還信号取得部322、重み係数導出部328、及び重み係数比較補正部330が、信号取得部、成分導出部、及び比較部として機能してよい。重み係数に相当する成分を導出する処理及び導出した成分と重み係数とを比較して補正データを導出する処理等を予備DBF−DC350に実行させることによって、DBF−DC300の処理負荷を低減することができる。 In the example illustrated in FIG. 5, the backup DBF-DC 350 executes processing by the feedback signal acquisition unit 322, the A / D conversion and IQ demodulation unit 324, the FFT processing unit 326, and the weighting factor derivation unit 328. In the control device 200 shown in FIG. 5, the DBF-DC 300 may be an example of this beam control unit, and the backup DBF-DC 350 may be an example of a backup beam control unit. In the control device 200 shown in FIG. 5, the beamforming unit 312 included in the DBF-DC 300 functions as a BF execution unit, and the feedback signal acquisition unit 322, the weighting factor deriving unit 328, and the weighting factor comparison and correction unit included in the backup DBF-DC350. 330 may function as a signal acquisition unit, a component derivation unit, and a comparison unit. Reducing the processing load of the DBF-DC 300 by causing the spare DBF-DC 350 to execute a process for deriving a component corresponding to the weighting coefficient, a process for deriving correction data by comparing the derived component and the weighting coefficient, and the like. Can do.
なお、図5に示す機能構成の分担は一例であり、帰還信号取得部322、A/D変換及びIQ復調部324、FFT処理部326、並びに重み係数導出部328による処理の少なくとも1つをDBF−DC300が実行してもよい。また、予備DBF−DC350が、帰還信号取得部322、A/D変換及びIQ復調部324、FFT処理部326、並びに重み係数導出部328以外の処理をさらに実行してもよい。 Note that the sharing of the functional configuration illustrated in FIG. 5 is an example, and at least one of the processes by the feedback signal acquisition unit 322, the A / D conversion and IQ demodulation unit 324, the FFT processing unit 326, and the weighting factor derivation unit 328 is performed by DBF. -DC300 may execute. Further, backup DBF-DC 350 may further execute processes other than feedback signal acquisition section 322, A / D conversion and IQ demodulation section 324, FFT processing section 326, and weighting coefficient derivation section 328.
図6は、図4に示すDBF−DC300の機能を、通信衛星120とフィーダリンク局400とによって分担する例を概略的に示す。通信衛星120は、アンテナ110、U/C232、HPA234、方向性結合器240、D/C252、及びCOMB254を備えてよい。 FIG. 6 schematically shows an example in which the functions of the DBF-DC 300 shown in FIG. 4 are shared by the communication satellite 120 and the feeder link station 400. Communication satellite 120 may include antenna 110, U / C 232, HPA 234, directional coupler 240, D / C 252, and COMB 254.
図6に示す例では、通信衛星120が、帰還信号取得部322、A/D変換及びIQ復調部324、FFT処理部326、並びに重み係数導出部328を有する。また、フィーダリンク局400が、信号取得部302、重み係数取得部304、A/D変換及びIQ復調部306、FFT処理部308、スイッチ310、ビームフォーミング部312、IFFT処理部314、IQ変調及びD/A変換部316、並びに重み係数比較補正部330を有する。 In the example illustrated in FIG. 6, the communication satellite 120 includes a feedback signal acquisition unit 322, an A / D conversion and IQ demodulation unit 324, an FFT processing unit 326, and a weight coefficient derivation unit 328. Also, the feeder link station 400 includes a signal acquisition unit 302, a weight coefficient acquisition unit 304, an A / D conversion and IQ demodulation unit 306, an FFT processing unit 308, a switch 310, a beam forming unit 312, an IFFT processing unit 314, IQ modulation and It has a D / A conversion unit 316 and a weight coefficient comparison correction unit 330.
フィーダリンク局400は、IQ変調及びD/A変換部316による処理結果の信号を、通信衛星120に送信する不図示の信号送信部を備えてよい。通信衛星120は、フィーダリンク局400の信号送信部によって送信された信号を受信して、U/C232に入力する不図示の信号受信部を備えてよい。 The feeder link station 400 may include a signal transmission unit (not shown) that transmits the signal resulting from the IQ modulation and D / A conversion unit 316 to the communication satellite 120. The communication satellite 120 may include a signal reception unit (not shown) that receives a signal transmitted by the signal transmission unit of the feeder link station 400 and inputs the signal to the U / C 232.
通信衛星120は、重み係数導出部328によって導出された重み係数に相当する成分を、フィーダリンク局400に対して送信する不図示の信号送信部を備えてよい。フィーダリンク局400は、通信衛星120の信号送信部によって送信された重み係数に相当する成分を受信して、重み係数比較補正部330に入力する不図示の信号受信部を備えてよい。 The communication satellite 120 may include a signal transmission unit (not shown) that transmits a component corresponding to the weighting factor derived by the weighting factor deriving unit 328 to the feeder link station 400. The feeder link station 400 may include a signal receiving unit (not shown) that receives a component corresponding to the weighting factor transmitted by the signal transmitting unit of the communication satellite 120 and inputs the component to the weighting factor comparison / correction unit 330.
図6に例示したように、図4に示すDBF−DC300の機能のうち、信号取得部302、重み係数取得部304、A/D変換及びIQ復調部306、FFT処理部308、スイッチ310、ビームフォーミング部312、IFFT処理部314、IQ変調及びD/A変換部316、並びに重み係数比較補正部330をフィーダリンク局400が備え、帰還信号取得部322、A/D変換及びIQ復調部324、FFT処理部326、並びに重み係数導出部328を通信衛星120が備えてよい。 As illustrated in FIG. 6, among the functions of the DBF-DC 300 illustrated in FIG. 4, the signal acquisition unit 302, weighting factor acquisition unit 304, A / D conversion and IQ demodulation unit 306, FFT processing unit 308, switch 310, beam The feeder link station 400 includes a forming unit 312, an IFFT processing unit 314, an IQ modulation and D / A conversion unit 316, and a weight coefficient comparison and correction unit 330, a feedback signal acquisition unit 322, an A / D conversion and IQ demodulation unit 324, The communication satellite 120 may include an FFT processing unit 326 and a weight coefficient deriving unit 328.
なお、図6に示す機能の分担は一例であり、帰還信号取得部322、A/D変換及びIQ復調部324、FFT処理部326、並びに重み係数導出部328の少なくとも1つをフィーダリンク局400が備えてもよい。また、通信衛星120が、帰還信号取得部322、A/D変換及びIQ復調部324、FFT処理部326、並びに重み係数導出部328以外の構成をさらに備えてもよい。 6 is merely an example, and at least one of the feedback signal acquisition unit 322, the A / D conversion and IQ demodulation unit 324, the FFT processing unit 326, and the weighting factor derivation unit 328 is used as the feeder link station 400. May be provided. The communication satellite 120 may further include a configuration other than the feedback signal acquisition unit 322, the A / D conversion and IQ demodulation unit 324, the FFT processing unit 326, and the weight coefficient derivation unit 328.
また、図4に示すDBF−DC300のすべての構成をフィーダリンク局400が備えてもよい。この場合、フィーダリンク局400は、IQ変調及びD/A変換部316による処理結果の信号を通信衛星120に送信する信号送信部と、COMB254による帰還信号を通信衛星120から受信する信号受信部とを備えてよい。 Further, the feeder link station 400 may include all the configurations of the DBF-DC 300 illustrated in FIG. In this case, the feeder link station 400 includes a signal transmission unit that transmits a signal resulting from processing by the IQ modulation and D / A conversion unit 316 to the communication satellite 120, and a signal reception unit that receives a feedback signal from the COMB 254 from the communication satellite 120. May be provided.
以上の説明において、制御装置200の各部は、ハードウエアにより実現されてもよく、ソフトウエアにより実現されてもよい。また、ハードウエアとソフトウエアとの組み合わせにより実現されてもよい。また、プログラムが実行されることにより、コンピュータが、制御装置200として機能してもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な媒体又はネットワークに接続された記憶装置から、制御装置200の少なくとも一部を構成するコンピュータにインストールされてよい。 In the above description, each unit of the control device 200 may be realized by hardware or may be realized by software. Further, it may be realized by a combination of hardware and software. Further, the computer may function as the control device 200 by executing the program. The program may be installed in a computer constituting at least a part of the control device 200 from a computer-readable medium or a storage device connected to a network.
コンピュータにインストールされ、コンピュータを本実施形態に係る制御装置200として機能させるプログラムは、CPU等に働きかけて、コンピュータを、制御装置200の各部としてそれぞれ機能させてよい。これらのプログラムに記述された情報処理は、コンピュータに読込まれることにより、ソフトウエアと制御装置200のハードウエア資源とが協働した具体的手段である受信部202、BF実行部204、処理実行部206、アンテナ入力部208、信号取出部210、成分導出部212、及び比較部214として機能する。そして、これらの具体的手段によって、本実施形態におけるコンピュータの使用目的に応じた情報の演算又は加工を実現することにより、使用目的に応じた特有の制御装置200が構築される。なお、本実施形態に係るプログラムは、受信部202、処理実行部206、及びアンテナ入力部208を備えるコンピュータにインストールされることによって、コンピュータをBF実行部204、信号取出部210、成分導出部212、及び比較部214として機能させてもよい。また、本実施形態に係るプログラムは、受信部202、処理実行部206、アンテナ入力部208、及び信号取出部210を備えるコンピュータにインストールされることによって、コンピュータをBF実行部204、成分導出部212、及び比較部214として機能させてもよい。 A program that is installed in a computer and causes the computer to function as the control device 200 according to the present embodiment may work on a CPU or the like to cause the computer to function as each unit of the control device 200. The information processing described in these programs is read by a computer, so that the receiving unit 202, the BF execution unit 204, and the processing execution are specific means in which software and hardware resources of the control device 200 cooperate. Functions as a unit 206, an antenna input unit 208, a signal extraction unit 210, a component derivation unit 212, and a comparison unit 214. And the specific control apparatus 200 according to the intended use is constructed | assembled by implement | achieving the calculation or processing of the information according to the intended use of the computer in this embodiment by these specific means. Note that the program according to the present embodiment is installed in a computer including the reception unit 202, the processing execution unit 206, and the antenna input unit 208, so that the BF execution unit 204, the signal extraction unit 210, and the component derivation unit 212 are installed. And the comparator 214 may function. In addition, the program according to the present embodiment is installed in a computer including the reception unit 202, the processing execution unit 206, the antenna input unit 208, and the signal extraction unit 210, thereby making the computer a BF execution unit 204 and a component derivation unit 212. And the comparator 214 may function.
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above embodiment. It is apparent from the description of the scope of claims that embodiments with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
特許請求の範囲、明細書、及び図面中において示した装置、システム、プログラム、及び方法における動作、手順、ステップ、及び段階などの各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」などと明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、及び図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」などを用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。 The order of execution of each process such as operations, procedures, steps, and stages in the apparatus, system, program, and method shown in the claims, the description, and the drawings is particularly “before” or “prior to”. It should be noted that it can be realized in any order unless the output of the previous process is used in the subsequent process. Regarding the operation flow in the claims, the description, and the drawings, even if it is described using “first”, “next”, etc. for convenience, it means that it is essential to carry out in this order. It is not a thing.
100 通信衛星、102 ビーム、110 アンテナ、120 通信衛星、200 制御装置、202 受信部、204 BF実行部、206 処理実行部、208 アンテナ入力部、210 信号取出部、212 成分導出部、214 比較部、232 U/C、234 HPA、240 方向性結合器、252 D/C、254 COMB、300 DBF−DC、302 信号取得部、304 重み係数取得部、306 A/D変換及びIQ復調部、308 FFT処理部、310 スイッチ、312 ビームフォーミング部、314 IFFT処理部、316 IQ変調及びD/A変換部、322 帰還信号取得部、324 A/D変換及びIQ復調部、326 FFT処理部、328 重み係数導出部、330 重み係数比較補正部、350 予備DBF−DC、400 フィーダリンク局 100 communication satellite, 102 beam, 110 antenna, 120 communication satellite, 200 control device, 202 reception unit, 204 BF execution unit, 206 processing execution unit, 208 antenna input unit, 210 signal extraction unit, 212 component derivation unit, 214 comparison unit 232 U / C, 234 HPA, 240 Directional coupler, 252 D / C, 254 COMB, 300 DBF-DC, 302 Signal acquisition unit, 304 Weight coefficient acquisition unit, 306 A / D conversion and IQ demodulation unit, 308 FFT processing unit, 310 switch, 312 beam forming unit, 314 IFFT processing unit, 316 IQ modulation and D / A conversion unit, 322 feedback signal acquisition unit, 324 A / D conversion and IQ demodulation unit, 326 FFT processing unit, 328 weight Coefficient derivation unit, 330 Weight coefficient comparison correction unit, 350 Preliminary DB F-DC, 400 Feederlink station
Claims (6)
前記第1BF実行部によって実行された前記ビームフォーミング処理の後に実行される処理の後からアンテナに入力される信号を取得する第1信号取得部と、
前記第1信号取得部が取得した前記信号から前記制御値に相当する成分を導出する第1成分導出部と、
前記制御値と前記第1成分導出部が導出した前記成分とを比較する第1比較部と
を含み、
前記第1BF実行部は、前記第1比較部による比較結果に基づいてビームフォーミング処理を実行する、本ビーム制御部と、
ビームの指向性を制御する制御値に基づいてビームフォーミング処理を実行する第2BF実行部と、
前記第2BF実行部によって実行された前記ビームフォーミング処理の後に実行される処理の後からアンテナに入力される信号を取得する第2信号取得部と、
前記第2信号取得部が取得した前記信号から前記制御値に相当する成分を導出する第2成分導出部と、
前記制御値と前記第2成分導出部が導出した前記成分とを比較する第2比較部と
を含み、
前記第2BF実行部は前記第2比較部による比較結果に基づいてビームフォーミング処理を実行する、予備ビーム制御部と、
前記アンテナと
を備え、
前記第2信号取得部は、前記第1BF実行部によって実行された前記ビームフォーミング処理の後に実行される処理の後からアンテナに入力される信号を取得し、
前記第1BF実行部は、前記第2比較部による比較結果に基づいてビームフォーミング処理を実行する、通信衛星。 A first BF execution unit that executes beam forming processing based on a control value that controls the directivity of the beam;
A first signal acquisition unit for acquiring a signal input to the antenna after the processing executed after the beamforming processing executed by the first BF execution unit ;
A first component deriving unit for deriving a component corresponding to the control value from the signal acquired by the first signal acquiring unit ;
And a first comparing unit for comparing the component the first component deriving unit and the control value is derived,
The first BF execution unit executes the beam forming process on the basis of the comparison result by the first comparator unit, and the beam control unit,
A second BF execution unit that executes beam forming processing based on a control value that controls the directivity of the beam;
A second signal acquisition unit for acquiring a signal input to the antenna after the processing executed after the beamforming processing executed by the second BF execution unit;
A second component deriving unit for deriving a component corresponding to the control value from the signal acquired by the second signal acquiring unit;
A second comparison unit that compares the control value with the component derived by the second component deriving unit;
Including
The second BF execution unit executes a beam forming process based on a comparison result by the second comparison unit;
With the antenna
With
The second signal acquisition unit acquires a signal input to the antenna after processing executed after the beamforming processing executed by the first BF execution unit,
The first BF execution unit is a communication satellite that executes a beamforming process based on a comparison result by the second comparison unit .
前記第1BF実行部は、前記制御値及び前記補正データに基づいて、前記ビームフォーミング処理を実行する、請求項1に記載の通信衛星。 The second comparison unit generates correction data based on the control value and the component,
The communication satellite according to claim 1, wherein the first BF execution unit executes the beam forming process based on the control value and the correction data.
フィーダリンク局と
を備えるシステムであって、
前記フィーダリンク局は、
ビームの指向性を制御する制御値に基づいてビームフォーミング処理を実行するBF実行部と、
前記BF実行部によって出力された信号を前記通信衛星に送信する信号送信部と、
前記信号送信部が前記通信衛星に送信した前記信号に対して前記通信衛星において実行される処理の後、前記通信衛星が有するアンテナに入力される信号から前記通信衛星によって導出された前記制御値に相当する成分を前記通信衛星から受信する信号受信部と、
前記制御値と前記信号受信部が受信した前記成分とを比較する比較部と
を備え、
前記BF実行部は、前記比較部による比較結果に基づいてビームフォーミング処理を実行する、システム。 A communication satellite,
With feeder link station
A system comprising:
The feeder link station
A BF execution unit that executes a beam forming process based on a control value that controls the directivity of the beam;
A signal transmission unit for transmitting the signal output by the BF execution unit to the communication satellite;
The control value derived by the communication satellite from the signal input to the antenna of the communication satellite after processing executed in the communication satellite on the signal transmitted by the signal transmission unit to the communication satellite A signal receiving unit for receiving a corresponding component from the communication satellite;
A comparator for comparing the control value with the component received by the signal receiver;
With
The BF execution unit executes a beam forming process based on a comparison result by the comparison unit .
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