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公開番号2025006145
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-17
出願番号2023106763
出願日2023-06-29
発明の名称無線通信システム、無線通信方法、および無線通信プログラム
出願人三菱電機株式会社
代理人弁理士法人クロスボーダー特許事務所
主分類H04B 1/7097 20110101AFI20250109BHJP(電気通信技術)
要約【課題】地上局から端末局への安定したコマンド通信を実現することを目的とする。
【解決手段】端末局01は、受信スペクトラムから干渉波が存在する信号帯域を干渉波検出情報として検出する干渉波検出部105を備える。また、端末局01は、干渉波検出情報とN個の復調部が測定するSINRをもとに、コマンド信号の中心周波数をNチャネル(Nは自然数)分、決定する通信方式決定部106を備える。また、N個の復調部108は、Nチャネル分の中心周波数それぞれに対してコマンド信号を待ち受け、コマンド信号を復調する。合成部109は、N個のコマンド信号を合成する。テレメトリ送信部110は、Nチャネル分の中心周波数をテレメトリ信号として地上局04に送信する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
端末局と前記端末局にコマンド信号を送信する地上局を備え、前記端末局は前記地上局にテレメトリ信号を送信する無線通信システムにおいて、
前記端末局は、
受信信号の電力スペクトラムを受信スペクトラムとして測定するスペクトラム測定部と、
前記受信スペクトラムから干渉波が存在する信号帯域を、しきい値を用いて干渉波検出情報として検出する干渉波検出部と、
前記干渉波検出情報とＮ個の復調部が測定するＳＩＮＲ（信号電力対干渉・雑音電力比）をもとに、前記コマンド信号の中心周波数をＮチャネル（Ｎは自然数）分、決定する通信方式決定部と、
前記Ｎチャネル分の中心周波数それぞれに対して、コマンド信号を待ち受け、コマンド信号受信時はコマンド信号を復調すると同時に、前記ＳＩＮＲを前記通信方式決定部に送信する前記Ｎ個の復調部と、
前記Ｎ個の復調部が復調したＮ個のコマンド信号を合成し、合成した信号をコマンドデータとして出力する合成部と、
前記Ｎチャネル分の中心周波数を、前記地上局にテレメトリ信号として送信するテレメトリ送信部と
を備える無線通信システム。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記地上局は、
前記テレメトリ信号を受信し、前記テレメトリ信号に含まれる前記Ｎチャネル分の中心周波数を抽出するテレメトリ受信部と、
前記端末局へ送信するコマンドデータをＮ個に複製するデータ複製部と、
前記Ｎ個に複製されたコマンドデータの各々を、前記Ｎチャネル分の中心周波数に基づいて変調・周波数変換し、前記コマンド信号として出力するＮ個の変調部と
を備える請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記端末局において、
前記通信方式決定部は、
前記Ｎチャネル分の中心周波数を決定するとともに、前記Ｎチャネルの各々のチャネルについてコマンド信号の変調方式をＭ種類（但しＭ∈｛２，３，．．｝）の中から決定し、
前記復調部は、
Ｎチャネル分のコマンド信号それぞれに対して、前記Ｎチャネルの各々の変調方式で復調し、
前記テレメトリ送信部は、
前記Ｎチャネルの各々の中心周波数に加え、前記Ｎチャネルの各々の変調方式を前記地上局にテレメトリ信号で送信する請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記地上局において、
前記テレメトリ受信部は、
前記端末局から送信されたテレメトリ信号から前記Ｎチャネルの各々の中心周波数と前記Ｎチャネルの各々の変調方式の情報を抽出し、
前記Ｎ個の変調部は、
前記複製したＮ個の各コマンドデータに対して、前記Ｎチャネルの各々の変調方式を用いて変調してから、前記Ｎチャネルの各々の中心周波数を用いて前記端末局に送信する請求項３に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記端末局は、
前記干渉波検出部が検出した干渉波の受信レベル情報をもとに、コマンド信号に重畳する干渉波を抑圧し、干渉抑圧後のコマンド信号を、前記Ｎ個の復調部に与える干渉抑圧部を備える請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記通信方式決定部は、
予め運用前に測定した雑音電力情報を用いて前記しきい値を決定する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記通信方式決定部は、
コマンド信号を受信していない状態では、前記ＳＩＮＲを前記復調部が測定した値ではなく、コマンド信号の受信レベル予想値を用いて算出する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項８】
前記チャネル数Ｎは２以上であり、かつ変調方式に直接拡散方式（ＤＳＳ）と狭帯域な変調方式を含む請求項３または請求項４に記載の無線通信システム。
【請求項９】
前記端末局は、狭帯域な変調方式のスペクトラムと、直接拡散方式（ＤＳＳ）のスペクトラムを周波数軸上、重ねた状態で送信する請求項８に記載の無線通信システム。
【請求項１０】
前記チャネル数Ｎは２以上であり、かつ変調方式に直接拡散方式（ＤＳＳ）と周波数ホッピング（ＦＨ）方式を含む請求項３または請求項４に記載の無線通信システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、地上局から端末局に対して、無線を用いて端末局を制御するためのコマンド信号を伝送する無線通信システム、無線通信方法、および無線通信プログラムに関する。端末局としては、例えば人工衛星あるいは無人航空機が挙げられる。
続きを表示（約 3,500 文字）【背景技術】
【０００２】
地上局から端末局に対して、無線でコマンド信号を送信する場合、他のシステムからの干渉波の影響を受けて、コマンドが正しく端末局で受信できず、地上局が端末局を遠隔操作できなくなる場合がある。
【０００３】
この対策として、例えば非特許文献１では、干渉に強いスペクトラム拡散通信方式を用いた衛星通信システムにおいて、端末局の受信機（トランスポンダ）に干渉抑圧機能を実装している。非特許文献１では、スペクトラム拡散されたコマンド信号の帯域幅（Ｂ［Ｈｚ］）に対して、干渉波の帯域幅（Ａ［Ｈｚ］）が十分狭ければ（Ａ≪Ｂ）、干渉抑圧効果により、良好な通信品質が維持できることが示されている。この際、干渉波成分だけでなくコマンド信号成分も一部抑圧されるが、その抑圧される帯域幅は、コマンド信号全体のＡ／Ｂとなるため、ＡがＢに対して十分小さければ（Ａ／Ｂ≪１）、コマンド信号成分の抑圧による影響は僅かとなる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
“ＡｄａｐｔｉｖｅＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅＲｅｊｅｃｔｉｏｎＦｉｌｔｅｒｉｎｇｉｎＯｎ－ＢｏａｒｄＤｉｒｅｃｔ－Ｓｅｑｕｅｎｃｅ／Ｓｐｒｅａｄ－ＳｐｅｃｔｒｕｍＴｒａｎｓｐｏｎｄｅｒｆｏｒＴＴ＆ＣＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ：Ａｎａｌｙｓｉｓ，Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ＆ＢｒｅａｄｂｏａｒｄＴｅｓｔＲｅｓｕｌｔｓ”，Ｌ．Ｓｉｍｏｎｅ，Ｆ．Ｃａｓｅｌｌｉ，２００８ＮＡＳＡ／ＥＳＡＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＡｄａｐｔｉｖｅＨａｒｄｗａｒｅａｎｄＳｙｓｔｅｍｓ，ＩＥＥＥ，Ａｕｇ．２００８．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
干渉波が広帯域となり、干渉波の帯域幅が、スペクトラム拡散されたコマンド信号の帯域幅と同等、あるいはそれ以上になる（Ａ≧Ｂ）場合には、非特許文献１の技術では対応できない。干渉波が広帯域となると、干渉波成分だけでなくコマンド信号の周波数成分も全て抑圧してしまい、その結果、端末局は地上局からのコマンドを正しく受信できない状況に陥る。この場合、受信するコマンド信号の中心周波数を、干渉波の存在しない周波数帯に変更する手段が有効である。
しかしながら地上局からの周波数切替え指令コマンドが、干渉波の影響によって受信できない状況に陥っているため、周波数切替えも出来ず、端末局の制御不能な状態から脱することが出来ないという課題がある。
【０００６】
本開示は、端末局がアップリンクの受信スペクトラムを観測し、観測した結果と復調器の受信状態を元に、端末局が適切なコマンド信号の中心周波数や、適切な変調方式を決定し、地上局に対して決定結果を通知し、地上局は端末局が決定したコマンド信号の周波数と変調方式に基づいてコマンドを送信することにより、干渉波が広帯域に点在する場合や、干渉波の周波数が変動していく場合であっても、安定したコマンド通信を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示に係る無線通信システムは、端末局と前記端末局にコマンド信号を送信する地上局を備え、前記端末局は前記地上局にテレメトリ信号を送信する無線通信システムにおいて、
前記端末局は、
受信信号の電力スペクトラムを受信スペクトラムとして測定するスペクトラム測定部と、
前記受信スペクトラムから干渉波が存在する信号帯域を、しきい値を用いて干渉波検出情報として検出する干渉波検出部と、
前記干渉波検出情報とＮ個の復調部が測定するＳＩＮＲ（信号電力対干渉・雑音電力比）をもとに、前記コマンド信号の中心周波数をＮチャネル（Ｎは自然数）分、決定する通信方式決定部と、
前記Ｎチャネル分の中心周波数それぞれに対して、コマンド信号を待ち受け、コマンド信号受信時はコマンド信号を復調すると同時に、前記ＳＩＮＲを前記通信方式決定部に送信する前記Ｎ個の復調部と、
前記Ｎ個の復調部が復調したＮ個のコマンド信号を合成し、合成した信号をコマンドデータとして出力する合成部と、
前記Ｎチャネル分の中心周波数を、前記地上局にテレメトリ信号として送信するテレメトリ送信部とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本開示に係る無線通信システムでは、端末局が測定した受信スペクトラムと復調器の受信状態をもとに、適切なコマンド信号の周波数と適切な変調方式を決定し、地上局は前記端末局が決定したコマンド信号の周波数と変調方式でコマンドを送信することにより、干渉波の帯域幅や干渉波の周波数がどのような場合であっても、受信ＳＩＮＲを高く保持し、途切れることのない、安定したコマンド通信を実現する効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
実施の形態１に係る無線通信システムの構成例を示す図。
実施の形態１に係る端末局の構成例を示す図。
実施の形態１に係る地上局の構成例を示す図。
実施の形態１に係る無線通信システムにおけるコマンド回線に関する動作を示すフロー図。
実施の形態１に係るアップリンク信号スペクトラム観測結果の一例（初期観測時）を示す図。
実施の形態１に係る通信方式決定部が選択できる変調方式の一例を示す図。
実施の形態１に係る通信方式決定部におけるアップリンク周波数および変調方式決定の一例を示す図。
図７に対応する干渉抑圧量情報の一例を示す図。
実施の形態１に係るスペクトラム測定部と干渉抑圧部の構成例を示す図。
実施の形態１に係る干渉抑圧部におけるＳｉｄｅＡとＳｉｄｅＢのタイミング制御の様子を示す図。
実施の形態１に係る遅延処理を行わなかった場合と行った場合の違いを示す図。
実施の形態１に係るアップリンク信号スペクトラム観測結果の一例（干渉抑圧後）を示す図。
実施の形態１に係るアップリンク信号スペクトラム観測結果の一例（コマンド信号送信後）を示す図。
実施の形態１に係るコマンド信号復調時の受信Ｓ／ＩＮと受信レベル算出の様子を示す図。
実施の形態１に係るアップリンク信号スペクトラム観測結果の一例（干渉波（ａ）変化後）と変調波♯２に対するアップリンク周波数および変調方式指定を示す図。
実施の形態１に係るアップリンク信号スペクトラム観測結果の一例（変調波♯２周波数変更後）を示す図。
実施の形態１に係るアップリンク信号スペクトラム観測結果の一例と各変調波に対するアップリンク周波数および変調方式指定を示す図。
実施の形態１に係るアップリンク信号スペクトラム観測結果の一例を示す図。
実施の形態１に係る無線通信システムの各装置のハードウェア構成の一例を示す図。
実施の形態１に係る無線通信システムの各装置のハードウェア構成の別例を示す図。
実施の形態２に係るアップリンク信号スペクトラム観測結果を示す図。
実施の形態３に係る地上局の構成例を示す図。
実施の形態３に係る端末局の構成例を示す図。
実施の形態４に係る無線通信システムの構成例を示す図。
実施の形態４に係る端末局の構成例を示す図。
実施の形態４に係る地上局の構成例を示す図。
実施の形態４に係る無線通信システムにおけるテレメトリ回線に関する動作を示すフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本実施の形態について、図を用いて説明する。各図中、同一または相当する部分には、同一符号を付している。実施の形態の説明において、同一または相当する部分については、説明を適宜省略または簡略化する。図中の矢印はデータの流れまたは処理の流れを主に示している。また、以下の図では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、実施の形態の説明において、上、下、左、右、前、後、表、裏といった向きあるいは位置が示されている場合がある。これらの表記は、説明の便宜上の記載であり、装置、器具、あるいは部品等の配置、方向および向きを限定するものではない。
（【００１１】以降は省略されています）

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