衛星通信システム及びその周波数特性補正方法
【課題】衛星搭載アンテナと地上アンテナとの間の電波干渉に起因する信号強度の変化を受けないようにすることができると共に、ビットエラーの低減を図ることが可能な衛星通信システム及びその周波数特性補正方法を提供する。
【解決手段】衛星通信システム１００は、地球を周回する人工衛星１及び地上に設置された地上局２を備え、人工衛星１と地上局２との間で通信が行われる。人工衛星１に搭載の衛星搭載アンテナ５からの電波の放射領域に人工衛星１に搭載された搭載機器が介在することによって地上局２における受信強度の変化した場合でも、地上局２における受信信号電力の占有周波数帯域の周波数特性が均一になるように補正する補正回路（ディジタルフィルタ）が地上局２の受信機９と人工衛星１の送信機４のいずれか又は両方に設ける。
【解決手段】衛星通信システム１００は、地球を周回する人工衛星１及び地上に設置された地上局２を備え、人工衛星１と地上局２との間で通信が行われる。人工衛星１に搭載の衛星搭載アンテナ５からの電波の放射領域に人工衛星１に搭載された搭載機器が介在することによって地上局２における受信強度の変化した場合でも、地上局２における受信信号電力の占有周波数帯域の周波数特性が均一になるように補正する補正回路（ディジタルフィルタ）が地上局２の受信機９と人工衛星１の送信機４のいずれか又は両方に設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工衛星と地上局との間の通信に用いられる衛星通信システム及びその周波数特性補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
衛星通信システムは、例えば図２０に示すように、地球２００の地心Ｐを略回転中心にして軌道Ｒで周回している人工衛星２０１を、地球２００の地上に設置された受信局（地上局）２０２の地上アンテナ（パラボラアンテナ等）２０３で追尾しながら、地上アンテナ２０３と人工衛星２０１の衛星搭載アンテナ２０４との間に電波を伝搬させて通信を行うものである。
【０００３】
人工衛星２０１は、太陽同期軌道、モルニア軌道等で運用される場合、その周回位置が図２０に示す時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３，・・・の様に変化する。そのため、受信局２０２では、地上アンテナ２０３の仰角及び方位角を制御し、地上アンテナ２０３が常に人工衛星２０１の衛星搭載アンテナ２０４に正対するようにしている。
【０００４】
人工衛星２０１に地上アンテナ２０３を正対させる制御方法として、或る時刻における人工衛星２０１の位置を何らかの方法で予め予測しておき、その予測した位置に地上アンテナ２０３の方向を制御する方法（プログラム追尾）と、人工衛星２０１から送信された信号を地上アンテナ２０３で受信し、その受信信号の強度が最大になるように地上アンテナ２０３の仰角及び方位角を制御する方法とが知られている。
【０００５】
自動追尾方法には、地上アンテナ２０３で受信した受信信号の強度を用いて行うステップトラック方式、コニカルスキャン方式等があり、これらの方式は、太陽同期軌道で運用される人工衛星に採用されている。これらの方式では、地上アンテナ２０３のビームを仰角、方位角又はホーンの取り付け角を変化させる方法（アンテナスキャン）等によって受信信号電力に変化を生じさせ、変化させた仰角、方位角又はホーンの取り付け角に対する受信信号電力の変化から、受信信号電力が最も大きくなる仰角、方位角又はホーンの取り付け角へ地上アンテナ２０３を向けることを繰り返すことによって、地上アンテナ２０３が人工衛星２０１に正対するようにしている。
【０００６】
また、他の追尾方法に基づいて制御される衛星搭載用アンテナも提案されており、予め判明している周回軌道上のボアサイト方向を基に周回中の全ての時間帯で人工衛星から見た全地球エリアをカバーするビーム形状係数を予め算出し、このビーム形状係数に基づいて人工衛星から見た全地球エリアをカバーするビーム形状にアンテナのビームを成形する成形ビーム形成器と、この成形ビーム形成器からのビームを地球に向けて放射するビームアンテナとを備え、人工衛星から見たカバーエリアに死角が生じないようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２６９３８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、従来のアンテナ制御方法によると、以下に述べる問題がある。
（１）受信信号強度の変化に降雨による信号強度の変化や、人工衛星２０１と地上アンテ２０３との間に生じた電波遮蔽物等の影響による信号強度の変化等の仰角、方位角又はホーンの取り付け角以外の原因で生じた信号強度の変化が含まれると、地上アンテナ２０３を正しく人工衛星２０１に正対するように制御することができなくなる。そのため、仰角、方位角又はホーンの取り付け角以外で発生する信号強度の変化は、できる限り除く必要がある。
【０００９】
（２）また、近年、人工衛星に搭載される衛星搭載機器の物理的な形状が複雑化しているため、衛星搭載機器との信号干渉対策が十分でない場合、人工衛星と地上アンテナ２０３との間に介在する衛星搭載機器の一部が電波干渉することがある。例えば、図２１（ａ）に示すように衛星搭載アンテナ２０４と地上アンテナ２０３の間に衛星搭載機器２０６が介在する位置関係になり、或いは図２１（ｂ）に示すように、人工衛星２０１の衛星搭載アンテナ２０４が地上アンテナ２０３への放射範囲に衛星搭載機器２０６が入ると、衛星搭載アンテナ２０４のビームパターンがアンテナ単体で計測されたものと異なるようになる。この現象は、衛星搭載アンテナ２０４のビーム指向中心方向を変化させた場合や複雑な形状の衛星搭載機器２０６と衛星搭載アンテナ２０４との信号干渉等によって発生する。
【００１０】
（３）人工衛星から地上へ送信されるデータ速度が１００〜３００Ｍｂｉｔ／秒を越えると、そのデータを送信するための占有周波数帯域は数１００ＭＨｚ以上になる。人工衛星と地上アンテナ間でデータをエラーなく通信するためには、その通信に用いる電波の占有帯域中は、均一な周波数特性を持つアンテナを使用することが必要である。しかしながら、図２１に示したような問題が発生すると、通信に用いる電波の占有帯域中の周波数特性を均一に保つことができないため、地上アンテナで受信されたデータは通常よりも多くのビットエラーが含まれるという問題が生じる。
【００１１】
従って、本発明の目的は、受信信号の周波数特性が均一になるようにすることで、衛星搭載アンテナと地上アンテナとの間の電波干渉に起因する信号強度の変化を受けないようにすることができると共に、ビットエラーの低減を図ることが可能な衛星通信システム及びその周波数特性補正方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の本発明は、地球を周回する人工衛星と前記地球に設置された地上局との間で通信を行う衛星通信システムにおいて、前記人工衛星に搭載の衛星搭載アンテナからの電波の放射領域に前記人工衛星に搭載された搭載機器が介在することにより前記地上局における受信強度が変化した場合でも前記地上局で受信された受信信号電力の占有周波数帯域の周波数特性が均一になるように前記地上局の受信信号又は前記人工衛星の送信信号を補正する補正回路が、前記地上局及び前記人工衛星の少なくとも一方に設けられていることを特徴とする衛星通信システムを提供する。
【００１３】
請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の衛星通信システムにおいて、前記補正回路は、前記衛星搭載アンテナの角度の可変値をパラメータにして前記周波数特性を均一にするディジタルフィルタであり、前記地上局の受信機に設けられていることを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載の本発明は、請求項２に記載の衛星通信システムにおいて、前記ディジタルフィルタは、前記受信機の復調部に設けられていることを特徴とする。
【００１５】
請求項４に記載の本発明は、請求項２に記載の衛星通信システムにおいて、前記ディジタルフィルタは、前記受信機のダウンコンバータと受信部との間に設けられていることを特徴とする。
【００１６】
請求項５に記載の本発明は、請求項２に記載の衛星通信システムにおいて、前記補正回路は、前記衛星搭載アンテナの角度の異なる固定値をパラメータにして前記周波数特性を均一にする複数のディジタルフィルタが前記地上局の受信機のダウンコンバータと受信部の間に設けられ、前記複数のディジタルフィルタのうち、受信時のビットエラーが最も少なかった１つが選択されることを特徴とする。
【００１７】
請求項６に記載の本発明は、請求項１に記載の衛星通信システムにおいて、前記補正回路は、前記ディジタルフィルタに入力される信号に対して高速フーリエ変換を行う高速フーリエ変換部と、該高速フーリエ変換部による処理結果及び前記衛星搭載アンテナの角度の可変値に基づいて前記周波数特性を均一にするディジタルフィルタとを有し、前記地上局の受信機に設けられていることを特徴とする。
【００１８】
請求項７に記載の本発明は、請求項１に記載の衛星通信システムにおいて、前記補正回路は、前記人工衛星に搭載の送信機の送信信号の周波数特性を補正するディジタルフィルタであり、前記送信機に設けられていることを特徴とする。
【００１９】
請求項８に記載の本発明は、請求項７に記載の衛星通信システムにおいて、前記ディジタルフィルタは、前記送信機に設けられた変調部とアップコンバータとの間に設けられていることを特徴とする。
【００２０】
また、上記目的を達成するため、請求項９に記載の本発明は、人工衛星から地球の地上局への電波の放射に対し、前記人工衛星に搭載の衛星搭載機器が干渉する可能性を前記人工衛星の運行状況から把握し、前記人工衛星に搭載の衛星搭載アンテナの角度に応じて前記地上局における受信信号電力の占有周波数帯域の周波数特性が均一になるように、前記地上局の受信機によってその受信信号の周波数特性を補正することを特徴とする衛星通信システムの周波数特性補正方法を提供する。
【００２１】
請求項１０に記載の本発明は、請求項９に記載の衛星通信システムの周波数特性補正方法において、前記受信信号の補正は、前記人工衛星に搭載の衛星搭載アンテナの角度定数に基づいて周波数特性が変更されるディジタルフィルタに前記受信信号を通過させることにより行うことを特徴とする。
【００２２】
また、上記目的を達成するため、請求項１１に記載の本発明は、人工衛星から地球の地上局への電波の放射に対し、前記人工衛星に搭載の衛星搭載機器が干渉する可能性を前記人工衛星の運行状況から把握し、前記人工衛星に搭載の衛星搭載アンテナの角度に応じて前記地上局における受信信号電力の占有周波数帯域の周波数特性が均一になるように、前記人工衛星に搭載の送信機によってその送信信号の周波数特性を補正することを特徴とする衛星通信システムの周波数特性補正方法を提供する。
【００２３】
請求項１２に記載の本発明は、請求項１１に記載の衛星通信システムの周波数特性補正方法において、前記送信信号の補正は、前記人工衛星に搭載の衛星搭載アンテナの角度定数に基づいて周波数特性が変更されるディジタルフィルタに前記送信信号を通過させることにより行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、衛星搭載アンテナと地上アンテナとの間の電波干渉に起因する信号強度の変化を受けないようにすることができると共に、ビットエラーの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る通信システムを示すブロック図である。
【図２】第１の実施の形態に係る通信システムの各部における占有周波数帯域スペクトラム及びビットエラーの発生状況を示し、（ａ）は人工衛星の送信機の送信電力の占有周波数帯域スペクトラム、（ｂ）は人工衛星１の衛星搭載アンテナの利得の占有周波数帯域スペクトラム、（ｃ）は地上アンテナの利得に対する占有周波数帯域スペクトラム、（ｄ）は地上局の受信機のビットエラー発生状況に対する評価を示す図である。
【図３】人工衛星の座標定義を説明する図である。
【図４】衛星搭載アンテナの指向中心方向(θａｘ，θａｙ)＝(０，０)時における人工衛星側アンテナのボアサイト方向ゲインＧｔｘ（θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙ）を示す図である。
【図５】人工衛星搭載機器による電波干渉を考慮した追尾受信システムの受信信号電力の補正に用いるアンテナゲイン変化を示す図である。
【図６】人工衛星の衛星搭載機器が回動した状態の一例を示す図である。
【図７】衛星搭載アンテナのビーム方向と人工衛星搭載機器との電波干渉を説明する図である。
【図８】地上局の受信機の復調部の構成を示すブロック図である。
【図９】ディジタルフィルタの詳細を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る地上局の受信機の構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態に係る地上局の受信機の構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第４の実施の形態に係る地上局の受信機及びその変形例を示し、（ａ）は第４の実施の形態を示すブロック図、（ｂ）は（ａ）の変形例を示すブロック図である。
【図１３】本発明の第５の実施の形態に係る地上局の受信機の構成を示すブロック図である。
【図１４】占有帯域の電力エネルギースペクトル分布を一定にするためのフィルタ特性の２つを示す特性図である。
【図１５】占有帯域の電力エネルギースペクトル分布を一定にするためのフィルタ特性の他の２つを示す特性図である。
【図１６】本発明の第６の実施の形態に係る人工衛星の送信機の構成を示すブロック図である。
【図１７】本発明の第７の実施の形態に係る人工衛星の送信機の構成を示すブロック図である。
【図１８】本発明の第８の実施の形態に係る人工衛星の送信機の構成を示すブロック図である。
【図１９】本発明の第９の実施の形態に係る人工衛星の送信機の構成を示すブロック図である。
【図２０】衛星通信システムの一例を示す図である。
【図２１】人工衛星のアンテナと地上アンテナとの間に衛星搭載機器が介在する状況を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
［第１の実施の形態］
（衛星通信システムの構成）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る通信システムを示すブロック図である。この衛星通信システム１００は、地球上の宇宙空間を地球の地心を中心にして周回する人工衛星１と、地球上に設置されて人工衛星１からの電波を受信する地上局２とを備えている。人工衛星１は、例えば地球観測衛星である。また、本実施の形態においては、地上局２は受信局となっている。
【００２７】
人工衛星１は、図示しない地上の送信局からの電波を受信する受信機３と、地上局２へ送る送信データを送信する送信機４と、地上側からの電波を受信すると共に送信機４からの送信出力を電波として放射する衛星搭載アンテナ５と、地球環境等の観測を行う観測機器６と、人工衛星１の全体を制御する制御部７とを有している。衛星搭載アンテナ５は、例えばジンバルコントロールアンテナであり、複数基が搭載されている場合もある。制御部７は、姿勢制御、電源供給制御等の人工衛星１における全ての制御を含んでいる。
【００２８】
送信機４は、送信対象の信号に対して位相変調（ＰＳＫ:Phase Shift Keying）等を施す変調部１０と、変調部１０による送信信号を送信対象の周波数帯（例えばＧＨｚ帯）に変換するアップコンバータ１１と、アップコンバータ１１からの送信信号を電力増幅した高周波出力を衛星搭載アンテナ５に給電する送信部１２とを備えている。
【００２９】
地上局２は、人工衛星１からの電波を受信する地上アンテナ８と、地上アンテナ８で受信した信号を処理する受信機９とを備えている。地上アンテナ８は、例えばカセグレンアンテナであり、人工衛星１を追尾する図示しない追尾装置を備えている。受信機９は、受信信号を例えばギガヘルツ（ＧＨｚ）帯から低い周波数帯に周波数変換するダウンコンバータ１３と、ダウンコンバータ１３の出力信号を復調する復調部１４とを備えている。
【００３０】
（衛星通信システムの動作）
次に、衛星通信システム１００の動作について説明する。人工衛星１は、観測機器６による観測データや受信機３が受信した信号（例えば、地上からのコマンド）に対する応答信号等を送信機４の変調部１０で変調して変調信号を生成する。この変調信号は、アップコンバータ１１によって所望のＧＨｚ帯の周波数に変換され、更に送信部１２で電力増幅等が行われた後、衛星搭載アンテナ５に給電される。衛星搭載アンテナ５は、送信部１２からの高周波電力を電波として地球に向けて送信する。
【００３１】
地上局２は、衛星搭載アンテナ５からの電波を地上アンテナ８で受信する。その受信信号はダウンコンバータ１３によって低い周波数帯に変換され、更に復調部１４によって復調処理が行われることにより、復調信号が出力される。更に、復調信号は、地上側の通信回線等へ伝送するために図示しない回路によって処理される。
【００３２】
ここで、人工衛星１の送信出力をＰｔｘ[ｄＢｍ]、パッシブ回路損失をＰｔｘｌ[ｄＢ]、衛星搭載アンテナ５の利得をＧｔｘ[ｄＢｉ]、ポラリゼーション損失をＬｐｏ[ｄＢ]、自由空間損失をＬＦｓ[ｄＢ]、環境吸収損失をＬａａ[ｄＢ]、雨減衰損をＬｒａ[ｄＢ]、地上局アンテナ利得をＧｒｘ[ｄＢｉ]とすると、地上アンテナ８における受信信号電力Ｐｒは数式（１）で与えられる。
【００３３】
（数１）
Ｐｒ＝Ｐｔｘ＋Ｐｔｘｌ＋Ｇｔｘ＋Ｌｐｏ＋ＬＦｓ＋Ｌａａ＋Ｌｒａ＋Ｇｒｘ
・・・（１）
【００３４】
上記したように、人工衛星１の衛星搭載アンテナ５が地上アンテナ８に対する電波放射範囲に観測機器（衛星搭載機器）６が入ると、地上アンテナ８で受信される受信信号電力Ｐｒが減少する。しかし、上記数式（１）より明らかなように、アンテナ利得Ｇｔｘを増やせば受信信号電力Ｐｒを補正することができる。このような補正を、第１の実施の形態においては後述する復調部１４で行っている。
【００３５】
図２は、第１の実施の形態に係る通信システムの各部における占有周波数帯域スペクトラム及びビットエラーの発生状況を示し、（ａ）は人工衛星の送信機の送信電力の占有周波数帯域スペクトラム、（ｂ）は人工衛星の衛星搭載アンテナの利得の占有周波数帯域スペクトラム、（ｃ）は地上アンテナの利得に対する占有周波数帯域スペクトラム、（ｄ）は地上局の受信機のビットエラー発生状況に対する評価を示す図である。
【００３６】
人工衛星１に搭載の送信機４の送信電力は、外部の影響を受けないため、図２の（ａ）の［Ａ］及び［Ｂ］に示すように占有周波数帯域スペクトラムは理想の状態にある。地上局２も理想的な受信状況である場合、その占有周波数帯域スペクトラムは［Ａ］のように理想的な状態になっている。衛星搭載アンテナ５の利得は、上記課題で説明したようなアンテナの取り付け位置等が悪いことに起因する信号強度の変化や観測機器６の干渉が発生すると、図２の（ｂ）に示すように特性が悪化する。更に、同様の問題が発生していると、地上アンテナ８の受信信号電力（Ｐｒ）も図２の（ｃ）に示すように占有周波数帯域スペクトラムの特性が悪化する。従って、図２の（ｂ），（ｃ）の［Ｂ］に示すように悪化した特性を、図２の（ｂ），（ｃ）の［Ａ］に示すような理想の特性にすることができれば、上記した問題は解消される。
【００３７】
問題発生時には、地上アンテナ８の受信信号電力は図２（ｃ）の［Ｂ］に示すようになるので、地上局２の受信機９は、図２（ｂ）の［Ａ］に示すアンテナゲイン特性によって衛星搭載アンテナ５から送信されることを前提にして作られている。このような受信機９で、その信号を受信して復調すると、多くのビットエラーを含むことが知られている。
【００３８】
図３は、人工衛星の座標定義を説明する図である。地球２００に対する人工衛星１の座標Ｘ、Ｙ、Ｚは、図３に示すように定義する。ここで、Ｘは衛星軌道方向Ｒ上の人工衛星１の進行方向であり、その進行方向を正とする。Ｙは方向Ｘに直交する方向である。また、Ｚは地球２００の中心方向であり、地球中心（地心）方向が正である。
【００３９】
衛星搭載アンテナ５は、指向中心方向の角度をθａｘ，θａｙとする。この角度θａｘ，θａｙは、人工衛星１の運用者（所有機関等）から提供される情報を基に決定する。なお、衛星搭載アンテナ５が可動機構を持たない場合、角度θａｘ，θａｙは固定値となる。また、人工衛星１から地上アンテナ８を見たボアサイト角（視野角）θｂｘ，θｂｙは次の様にして求められる。
（ｉ）軌道予測演算によって人工衛星１の位置を求める。
（ii）地上アンテナ８の位置を与える。
（iii）上記（ｉ）、（ii）によって与えられた３次元座標位置からθｂｘ，θｂｙを求める。
【００４０】
上記(ｉ)，(ii)の情報から或る時刻におけるボアサイト角θｂｘ，θｂｙを求めることができる。具体的には、次の様に時刻に対するテーブルを予め用意しておき、受信時に時刻を基準として必要な定数を表１のように読み取る。
【００４１】
【表１】
【００４２】
衛星搭載アンテナ５のθｂｘ，θｂｙ方向のアンテナゲインＧｔｘ’（θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙ）は次の数式（２）で与えられる。
【００４３】
（数２）
Ｇｔｘ'（θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙ）
＝Ｇｔｘ（θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙ）
＋Ｇｔｉ（θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙ） ・・・（２）
【００４４】
図４は、衛星搭載アンテナの指向中心方向(θａｘ，θａｙ)＝(０，０)時における人工衛星搭載アンテナのボアサイト方向ゲインＧｔｘ（θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙ）を示す図である。この図４からボアサイト方向ゲインＧｔｘの特性を知ることができる。
【００４５】
図５は、人工衛星搭載機器による電波干渉を考慮した追尾受信システムの受信信号電力Ｐｒの補正に用いるアンテナゲイン変化を示す図である。図５は、衛星搭載アンテナ５の指向中心方向が或る方向（θａｘ，θａｙ）＝(０，０)時におけるボアサイト角（θｂｘ，θｂｙ）対アンテナゲイン変化Ｇｔｉ（θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙ）、つまり、或る一方向（θａｘ，θａｙ）の場合についての（θｂｘ，θｂｙ）対アンテナゲインの変化Ｇｔｉを示している。Ｇｔｉは、予め全ての角度θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙについて求めておく。また、角度θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙの組み合わせに対するＧｔｉは、実測により求めても良い、衛星搭載アンテナ５及び観測機器６（衛星搭載機器）の物理形状を入力定数にしてコンピュータシミュレーションによって求めても良い。
【００４６】
地上アンテナ８で受信される受信信号電力Ｐｒを求める場合、上記数式（１）に従うが、まず、衛星搭載アンテナ５の指向中心方向（θａｘ，θａｙ）と、人工衛星１から地上アンテナ８を見たボアサイト角θｂｘ，θｂｙとを与え、図４から角度θａｘ，θａｙに対するアンテナゲインＧｔｘをＧｔｘ（θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙ）を求める。
【００４７】
次に、図５からアンテナゲイン変化ＧｔｉをＧｔｉ（θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙ）により求める。そして、Ｇｔｘ（θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙ）、とＧｔｉ（θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙ）を加えたものをＧｔｘ'とする。このＧｔｘ'を上記数式（１）のＧｔｘに代入して受信信号電力Ｐｒを求める。
【００４８】
図６は、人工衛星の衛星搭載機器が移動した状態の一例を示す図である。図６に示すように衛星搭載機器１６の移動によって電波干渉状態が変化する場合、その衛星搭載機器１６の移動方向を衛星搭載機器１６の方向θｅｘ，θｅｙとして与え、その移動に対するアンテナゲインの変化をＧｔｉ(θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙ，θｅｘ，θｅｙ)とし、数式（３）によってＧｔｘ'(θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙ，θｅｘ，θｅｙ)を求めればよい。
【００４９】
（数３）
Ｇｔｘ'(θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙ，θｅｘ，θｅｙ)
＝Ｇｔｘ(θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙ)
＋Ｇｔｉ(θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙ，θｅｘ，θｅｙ) ・・・（３）
【００５０】
図７は、衛星搭載アンテナのビーム方向と人工衛星搭載機器との電波干渉を説明する図である。上記の説明では、衛星搭載アンテナ５の指向中心方向の角度θａｘ，θａｙと人工衛星１から地上アンテナ８を見たボアサイト角θｂｘ，θｂｙとでＧｔｘを表現したが、衛星搭載アンテナ５のビーム方向と地上アンテナ８とは、図７に示す関係にあるので、ＧｔｘとＧｔｉのそれぞれを地上アンテナの仰角(Elevation：Ｅｌ)、方位角(Azimuth:Ａｚ)で表現し、Ｇｔｘ(Ａｚ，Ｅｌ)とＧｔｉ(Ａｚ，Ｅｌ)のように表現してもよい。また、地上アンテナ８の方向は、Ｘ−Ｙ方式などで表現してもよい。なお、人工衛星１から地上アンテナ８を見たボアサイト角θｂｘ，θｂｙは、人工衛星１の運用者から提供されるオービットエフェメリスを使用して軌道予測演算を行うことにより人工衛星１の位置を求め、その結果と地上アンテナ８の位置とから求める。
【００５１】
また、上記数式（１）及び（２）では、衛星搭載アンテナ５がボアサイト方向θａｘ，θａｙに対して可変できる場合や、衛星搭載機器１６が角度θｅｘ，θｅｙ方向に移動できる場合について示したが、衛星搭載アンテナ５が特定方向に固定されている場合や、衛星搭載機器１６が特定方向に固定されている場合には、上記数式（１）及び（２）の中から角度θａｘ，θａｙ，θｅｘ，θｅｙを除いてもよい。
【００５２】
（復調部の構成）
次に、上記した方法に基づいて受信信号電力Ｐｒの補正を行う復調部の構成について説明する。図８は、地上局の受信機の復調部の構成を示すブロック図である。復調部１４は、受信信号及びｃｏｓωｔの搬送波が入力される乗算器１４１と、乗算器１４１による乗算結果に対して帯域制限を行うＬＰＦ（ローパスフィルタ）１４２と、ＬＰＦ１４２からのアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換器１４３と、衛星搭載アンテナ５の角度θａｘ，θａｘ，θｂｘ，θｂｘに起因して生じる周波数特性の変動を補正するディジタルフィルタ（補正回路）１４４と、ディジタルフィルタ１４４からの信号をディジタルからアナログに変換するＤ／Ａ（ディジタル／アナログ）変換器１４５と、Ｄ／Ａ変換器１４５からの信号の帯域を制限した復号信号αを出力するＬＰＦ１４６と、受信信号及び−ｓｉｎωｔの搬送波が入力される乗算器１４７と、乗算器１４７による乗算結果に対して帯域制限を行うＬＰＦ１４８と、ＬＰＦ１４８からのアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１４９と、上記角度θａｘ，θａｘ，θｂｘ，θｂｘに起因して生じる周波数特性の変動を補正するディジタルフィルタ（補正回路）１５０と、ディジタルフィルタ１５０からの信号をディジタルからアナログに変換するＤ／Ａ変換器１５１と、Ｄ／Ａ変換器１５１からの信号の帯域を制限すると共に復号信号βを出力するＬＰＦ１５２と、角度定数（θａｘ，θａｘ，θｂｘ，θｂｘ）に基づいてディジタルフィルタ１４４，１５０のフィルタ定数を変更するフィルタ定数設定テーブル１５３とを備えている。
【００５３】
フィルタ定数設定テーブル１５３は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）コンピュータソフトウェア等を用いて構築することができる。
【００５４】
図８において、ディジタルフィルタ１４４、Ｄ／Ａ変換器１４５、ＬＰＦ１４６からなる組み合わせ、及びディジタルフィルタ１５０、Ｄ／Ａ変換器１５１、ＬＰＦ１５２からなる組み合わせのそれぞれは、ＤＦＵ（Digital Filter Unit:ディジタルフィルタユニット）を構成している。
【００５５】
（ディジタルフィルタの構成）
図９は、ディジタルフィルタの詳細を示すブロック図である。ディジタルフィルタ１４４，１５０は、例えばＦＩＲ（Finite Impulse Response）型やＩＩＲ（Infinite Impulse Response）型のフィルタであると共に同一の構成である。従って、ここではディジタルフィルタ１４４の構成について説明する。ディジタルフィルタ１４４は、Ａ／Ｄ変換部１４３からの信号を順次遅延するように直列接続されたｎ個の遅延器１７−１〜１７−ｎと、入力信号又は遅延信号とフィルタ定数設定テーブル１５３からのパラメータｈ０〜ｈｎとを乗算するｎ個の乗算器１８−１〜１８−ｎと、乗算器１８−１〜１８−ｎの乗算結果を加算するｎ個の加算器１９−１〜１９−ｎとを備えている。
【００５６】
【表２】
【００５７】
表２は、フィルタ定数設定テーブル１５３のテーブル内容の一例を示す。このフィルタ定数設定テーブル１５３は、衛星搭載アンテナ５の或る角度θａｘ，θａｘ，θｂｘ，θｂｘにおけるパラメータｈ０〜ｈｎを示している。
【００５８】
乗算器１８−１は入力信号とフィルタ定数設定テーブル１５３からのパラメータｈ０とを乗算し、乗算器１８−２〜１８−ｎは、遅延器１７−２〜１７−ｎの１つの出力信号とパラメータｈ１〜ｈｎ（以下、単にｈとも言う）とを乗算する。加算器１９−１〜１９−ｎは、乗算器１８−ｎ側から乗算器１８−１に向けて乗算器１８−１〜１８−ｎの出力信号を順次加算するように接続されている。
【００５９】
ディジタルフィルタ１４４，１５０の特性は、フィルタ定数設定テーブル１５３からのパラメータｈによって可変できるようになっている。パラメータｈは、衛星搭載アンテナ５の指向中心方向θａｘ，θａｙ及び人工衛星１から地上アンテナ８を見たボアサイト角θｂｘ，θｂｙに対応している。フィルタ定数設定テーブル１５３は、衛星搭載機器が干渉していない状況下で計測される占有帯域の周波数スペクトラムを基準として、衛星搭載アンテナ５の角度θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙが変化した場合に発生する占有帯域の周波数スペクトラム変化を打ち消すように増幅又は減衰するようにディジタルフィルタ１４４，１５０の特性を逐次変化させることによって、衛星搭載アンテナ５の角度θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙが変化した場合でも、復調部１４に入力される占有帯域の周波数スペクトラムが変化しないようにする。
【００６０】
【表３】
【００６１】
表３は、ディジタルフィルタ１４４，１５０の特性を逐次変化させるテーブルの一例を示す。表３の様に、ＦＩＲフィルタの定数を時刻と共に用意しておき、受信時刻に相当するフィルタ定数をディジタルフィルタ１４４，１５０に逐次ロードする。
【００６２】
【表４】
【００６３】
表４は、フィルタ定数設定テーブル１５３に設定されている定数（Ｇｔｉ）の内容例を示す。フィルタ定数設定テーブル１５３は、時刻を基準にしてディジタルフィルタ１４４，１５０のパラメータｈ０〜ｈｎをディジタルフィルタ１４４，１５０のそれぞれへロードするものである。表３に示す例は、或る角度定数（θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙ）におけるｎ個の定数（ｈ０〜ｈｎ）を示している。実際に使用するフィルタ定数設定テーブル１５３は、角度θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙの全ての組み合わせについてパラメータｈ０〜ｈｎが定められている。
【００６４】
（復調部の動作）
次に、図８及び図９を参照して復調部１４の動作を説明する。ダウンコンバータ１３からの信号は、ｃｏｓωｔを搬送波とする乗算器１４１及び−ｓｉｎωｔを搬送波とする乗算器１４７のそれぞれに入力されることにより位相検波が行われる。位相検波された２つの信号はＬＰＦ１４２，１４８によって帯域制限された後、ディジタルフィルタ１４４，１５０に入力される。
【００６５】
ディジタルフィルタ１４４，１５０では、ＬＰＦ１４２，１４８の出力信号に対して「たたみ込み演算」が行われる。図９に示す遅延器１７−１〜１７−ｎでは現在の入力と過去の入力が求められ、これらの信号に対し、乗算器１８−１〜１８−ｎはフィルタ定数設定テーブル１５３からの係数ｈ０〜ｈｎを掛けることにより、加算器１９−１からフィルタ出力を得る。
【００６６】
フィルタ定数設定テーブル１５３は、角度θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙにおける定数を生成し、この定数に基づいてディジタルフィルタ１４４，１５０のフィルタ定数を変更し、図２の［Ａ］のような理想の周波数帯域スペクトラムトラムが得られるようにディジタルフィルタ１４４，１５０のフィルタ特性を補正する。ディジタルフィルタ１４４，１５０の出力信号は、Ｄ／Ａ変換部１４５，１５１によってディジタル信号からアナログ信号に変換され、更にＬＰＦ１４６，１５２を通すことにより復号信号α，βが取り出される。
【００６７】
（第１の実施の形態の効果）
第１の実施の形態によれば、復調部１４にディジタルフィルタ１４４，１５０を設け、フィルタ定数設定テーブル１５３からのパラメータｈに基づいてディジタルフィルタ１４４，１５０の周波数特性を変更して受信信号電力Ｐｒのスペクトラムを補正できるようにしたため、信号強度の変化の影響を受けることなく人工衛星１を追尾することができる。
【００６８】
［第２の実施の形態］
図１０は、本発明の第２の実施の形態に係る地上局の受信機の構成を示すブロック図である。図８に示す第１の実施の形態がＤＦＵ１５を復調部１４に設けていたのに対し、本実施の形態はダウンコンバータ１３にＤＦＵ１５を接続し、このＤＦＵ１５と復調部１４を含む受信部２０との間に受信フィルタ１５４を接続したものである。なお、受信部２０は、図８からＤＦＵ１５を除いた構成になる。また、受信部２０はアナログによる構成であってもよい。この場合、受信部２０の前段にＤ／Ａ変換器を設ける。
【００６９】
本実施の形態のＤＦＵ１５は、受信信号の占有帯域内のレベルを図２の（ｃ）の理想のスペクトラムと同等になるように補正する。この第２の実施の形態により得られる効果は、第１の実施の形態と同様である。
【００７０】
［第３の実施の形態］
図１１は、本発明の第３の実施の形態に係る地上局の受信機の構成を示すブロック図である。本実施の形態は、図１０に示す第２の実施の形態において、受信フィルタ１５４とＤＦＵ１５とを入れ換えたものである。この第３の実施の形態により得られる効果は、第１の実施の形態と同様である。
【００７１】
［第４の実施の形態］
図１２は、本発明の第４の実施の形態に係る地上局の受信機及びその変形例を示し、（ａ）は第４の実施の形態を示すブロック図、（ｂ）は（ａ）の変形例を示すブロック図である。本実施の形態は、図１０に示す第２の実施の形態において、複数のＤＦＵ（ＤＦＵ１５Ａ〜１５Ｃ）を補正回路として用い、このＤＦＵ１５Ａ〜１５Ｃと受信フィルタ１５４との間にスイッチ２１を設けた構成にしたものである。スイッチ２１は、図示しない制御部によって切り替え制御される。ＤＦＵ１５Ａ〜１５Ｃは各入力部が並列接続され、３つの出力部はスイッチ２１によって１つが選択されて受信フィルタ１５４に印加される。この場合、ＤＦＵ１５Ａ〜１５Ｃのディジタルフィルタ１４４のパラメータｈは異なる値の固定値とする。なお、図１２の（ａ）において、ＤＦＵ１５Ａ〜１５Ｃはアナログフィルタであってもよい。
【００７２】
スイッチ２１を制御する制御部は、復調された信号に基づいてＤＦＵ１５Ａ〜１５Ｃの中で最もビットエラーが少なかったものを検出し、スイッチ２１を動作させてＤＦＵ１５Ａ〜１５Ｃのうちの１つを選択する。ビットエラーが最も少ないものを選択する方法として、制御部により、送信データに含まれるリードソロモン符号を復号する際にエラーを判断する、ターボ符号を復号する際にエラーを判断する等の方法がある。
【００７３】
［第４の実施の形態の変形例］
図１２の（ｂ）に示す受信機９の構成は、同図の（ａ）に示す構成において、ＤＦＵ１５Ａにフィルタ１５４Ａ及び受信部２０Ａを直列接続し、ＤＦＵ１５Ｂにフィルタ１５４Ｂ及び受信部２０Ｂを直列接続し、ＤＦＵ１５Ｃにフィルタ１５４Ｃ及び受信部２０Ｃを直列接続したものである。受信部２０Ａ〜２０ＣはＰＳＫディジタル方式により構成されている。なお、図１２の（ｂ）において、ＤＦＵ１５Ａ〜１５Ｃはアナログフィルタであってもよい。
【００７４】
この構成においては、ＤＦＵ１５Ａ〜ＤＦＵ１５Ｃの各々の出力に応じて受信部２０Ａ〜２０Ｃが動作するが、ＤＦＵ１５Ａ〜ＤＦＵ１５Ｃは相互に設定値が異なっているため、受信部２０Ａ〜２０Ｃが共に同一構成及び同一仕様であっても、受信部２０Ａ〜２０Ｃで得られるビットエラーは異なる。そこで、受信部２０Ａ〜２０Ｃの中で最もビットエラーが少なかったものを図示しない制御部により選択する。
【００７５】
（第４の実施の形態及びその変形例の効果）
第４の実施の形態及びその変形例によれば、第１の実施の形態と同様の効果が得られると共に、衛星搭載アンテナ５の角度θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙが変化したときでも復調器１４に入力される占有帯域の周波数スペクトラムの変化がそれほど大きくない場合に対応でき、これによりフィルタ定数設定テーブル１５３を不要にすることができる。
【００７６】
また、人工衛星１が高速で通信を行う地球観測衛星であった場合、現在入手可能な最高速のデバイスを使用しても、図８に示す第１の実施の形態の構成では高速化は難しいが、第４の実施の形態の構成によれば容易に通信の高速化を達成することができる。
【００７７】
［第５の実施の形態］
図１３は、本発明の第５の実施の形態に係る地上局の受信機の構成を示すブロック図である。本実施の形態は、第１の実施の形態の図８において、Ａ／Ｄ変換器１４３とフィルタ定数設定テーブル１５３との間にＡ／Ｄ変換器１４３の出力信号に対してＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）処理を行うＦＦＴ部１５５を設けたものである。図１３においては、復号信号α側の構成のみを示しているが、復号信号β側も同様の構成であり、Ａ／Ｄ変換器１４９とフィルタ定数設定テーブル１５３との間にＦＦＴ部１５５と同構成のＦＦＴ部が設けられる。ここでは、復号信号α側の構成及び動作について説明し、復号信号β側についての説明は省略する。
【００７８】
本実施の形態においては、ディジタルフィルタ１４４は、図９に示した構成を有すると共に占有帯域の電力エネルギースペクトル分布を一定にするためのフィルタ特性が複数設定される。その一例が図１４及び図１５である。図１４及び図１５は、占有帯域の電力エネルギースペクトル分布を一定にするためのフィルタ特性を示している。図１４及び図１５において、横軸はＦＦＴによって求められたスペクトラムの正規化周波数を示し、縦軸は正規化振幅を示している。
【００７９】
ディジタルフィルタ１４４のフィルタ特性は、Ｆｉｌ．＃１（図１４の（ａ））、Ｆｉｌ．＃２（図１４の（ｂ））、Ｆｉｌ．＃３（図１５の（ａ））、Ｆｉｌ．＃４（図１５の（ｂ））の４種が用意されている。図１４の（ａ）に示すＮｆ１，Ｎｆ２，Ｎｆ３，・・・Ｎｆｎは、或る周波数に対する振幅である。ここでは、フィルタ特性を４種としたが、実際には、より多くのフィルタを用意する。Ｆｉｌ．＃１〜Ｆｉｌ．＃４の特性は、表１に示すフィルタ定数(ｈ０-ｈｎ)の値を変化させることによって達成される。
【００８０】
次に、図１３に示す受信機９の動作について説明する。入力である受信信号は、ＬＰＦ１４２及びＡ／Ｄ変換器１４３でディジタル化された後、この信号はＦＦＴ部１５５によって占有帯域の電力エネルギースペクトラム（スペクトラム分布）が求められる。フィルタ定数設定テーブル１５３は、ＦＦＴ部１５５による電力エネルギースペクトラムと理想の通信状況下で計測される占有帯域の周波数スペクトラムとの差を０にするためのディジタルフィルタ１４４の定数を求め、この定数をディジタルフィルタ１４４に付与する。なお、ディジタルフィルタ１４４が動作する範囲又はディジタルフィルタ１４４の定数を制限するため、角度定数（θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙ）をフィルタ定数設定テーブル１５３に付与している。
【００８１】
ディジタルフィルタ１４４は、図１４及び図１５に示すＦｉｌ．＃１〜Ｆｉｌ．＃４の全てについて下記の数式４に示す定数を用いて電力エネルギースペクトラム（Ｐｒｍｓｅ）を求める。ディジタルフィルタ１４４は、４つのＰｒｍｓｅのうち、Ｐｒｍｓｅが最も小さい値になった値をディジタルフィルタ１４４のパラメータｈとして採用する。なお、数式４において、ｎはスペクトラムの数、Ｏｆは受信又はＦＦＴ等によって得られたスペクトラム、Ｓｆは標準とするスペクトラムである。
【００８２】
【数４】
【００８３】
以上により、ディジタルフィルタ１４４は占有帯域の電力エネルギースペクトラム分布を常に一定に保つように動作する。ディジタルフィルタ１４４の出力信号はＤ／Ａ変換器１４５によってディジタルからアナログの信号に変換され、更にＬＰＦ１４６によって帯域制限された信号が出力信号となる。
【００８４】
なお、第５の実施の形態において、ディジタルフィルタ１４４のパラメータの動作範囲を制限する必要がない場合、角度定数（θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙ）を用いずにフィルタ定数設定テーブル１５３から上記したパラメータをディジタルフィルタ１４４へ出力する構成であってもよい。
【００８５】
（第５の実施の形態の効果）
第５の実施の形態によれば、受信信号に対してディジタルフィルタ１４４により図２の（ｃ）に示す［Ｂ］のような特性のスペクトラムを［Ａ］のような特性のスペクトラムに補正することができるため、人工衛星１の衛星搭載アンテナ５のビーム指向中心方向が変化し或いは複雑な形状の観測機器６が人工衛星１に搭載された場合でも、衛星搭載アンテナ５の位置関係に起因する信号干渉等の発生を防止することができる。
【００８６】
（人工衛星側における周波数特性の補正）
次に、衛星搭載アンテナ５のビーム指向中心方向が変化した場合、人工衛星１と地上アンテナ８との間に人工衛星１に搭載されている観測機器６の一部が電波干渉を生じた場合等に対する対策、具体的には、図２の（ｂ）に示す［Ｂ］のような特性のスペクトラムを［Ａ］のような特性のスペクトラムに補正する人工衛星１側の実施の形態について説明する。
【００８７】
［第６の実施の形態］
図１６は、本発明の第６の実施の形態に係る人工衛星の送信機の構成を示すブロック図である。本実施の形態は、上記した課題の（３）を解決するものであり、電波の干渉により衛星搭載アンテナ５の周波数に対するゲインが変化することに起因するビットエラーを低減できるように周波数特性の変動を補正する補正回路（後記するＤＦＵ２３）及びフィルタ定数設定テーブル１５３を人工衛星１の送信機４に設けたものである。
【００８８】
（人工衛星の送信機の構成）
変調部１０は、ベースバンド信号をパラレル信号に変換するＳ／Ｐ（シリアル／パラレル）変換部１０１と、Ｓ／Ｐ変換部１０１の出力信号からＰＳＫ信号を得るデータ変換部１０２，１０３と、データ変換部１０２からの信号と搬送信号ｃｏｓωｔとを乗算する乗算器１０４と、データ変換部１０３からの信号と搬送信号−ｓｉｎωｔとを乗算する乗算器１０５と、乗算器１０４，１０５によるそれぞれの乗算結果を加算する加算器１０６と、加算器１０６の出力信号に対して帯域制限を行う送信フィルタ２２と、送信フィルタ２２に接続されたＤＦＵ（補正回路）２３と、ＤＦＵ２３に接続された上記アップコンバータ１１と、アップコンバータ１１に接続された上記送信部１２と、ＤＦＵ２３に角度定数を供与する上記したフィルタ定数設定テーブル１５３とを備えている。なお、ＤＦＵ２３は、図８に示したＤＦＵ１５と同様の構成を有している。
【００８９】
（人工衛星の送信機の動作）
“１”，“０”の２値により構成されたベースバンド信号（入力信号）は、Ｓ／Ｐ変換部１０１によってパラレル信号に変換される。このパラレル信号は、データ変換部１０２，１０３によってグレイ符号化及びレベル変換（＋１，−１の信号にする処理）が行われ、変調信号が生成される。この変調信号は、乗算器１０４，１０５によって搬送信号に乗算されることにより、ＰＳＫ信号が生成される。このＰＳＫ信号は送信フィルタ２２を通してＤＦＵ２３に入力される。
【００９０】
本実施の形態におけるフィルタ定数設定テーブル１５３は、電波干渉が発生しない状況下で計測される占有帯域の周波数スペクトラムを基準として、衛星搭載アンテナ５の角度θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙが変化した場合に発生する占有帯域の周波数スペクトラムの変化を打ち消すべく、アップコンバータ１１における信号が増幅又は減衰されるようにＤＦＵ２３内のディジタルフィルタの特性を逐次変化させる。これにより、地上で受信される受信機９の占有帯域の周波数スペクトラムの変化を防止することができる。ＤＦＵ２３で処理された変調信号はアップコンバータ１１に入力され、所望の周波数に変換された後、送信部１２で電力増幅されて衛星搭載アンテナ５に給電される。
【００９１】
（第６の実施の形態の効果）
第６の実施の形態によれば、変調部１０とアップコンバータ１１との間にＤＦＵ２３を設け、衛星搭載アンテナ５の角度が変化した場合に発生する占有帯域の周波数スペクトラムの変化を打ち消すようにしたので、衛星搭載アンテナ５の周波数に対するゲインが変化することに起因して地上局２の受信機９に生じるビットエラーを低減することができる。
【００９２】
［第７の実施の形態］
図１７は、本発明の第７の実施の形態に係る人工衛星の送信機の構成を示すブロック図である。本実施の形態は、図１６に示す第６の実施の形態において、送信フィルタ２２とＤＦＵ２３を入れ換えたものであり、その他の構成は第６の実施の形態と同様である。この第７の実施の形態によれば、第６の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００９３】
［第８の実施の形態］
図１８は、本発明の第８の実施の形態に係る人工衛星の送信機の構成を示すブロック図である。本実施の形態は、図１７に示す第７の実施の形態において、送信フィルタ２２の機能をＤＦＵ２３に持たせて送信フィルタ２２を除去できるようにしたものであり、その他の構成は第７の実施の形態と同様である。この第８の実施の形態によれば、第６の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００９４】
［第９の実施の形態］
（送信機の構成）
図１９は、本発明の第９の実施の形態に係る人工衛星の送信機の構成を示すブロック図である。本実施の形態は、第５の実施の形態における図１３の地上局２の受信機９の構成を人工衛星１の送信機４に適用したものであり、図１３の構成からＦＦＴ部１５５を除去した構成になっている。人工衛星１においては、送信前の信号のスペクトラム分布が分かっていることから、ＦＦＴ部１５５でスペクトラムを計測する必要がない。このため、本実施の形態ではＦＦＴ部１５５を設けていない。但し、ＦＦＴ部１５５が設けてあっても、不都合は生じない。
【００９５】
（送信機の動作）
図１９の送信機４においては、例えば図１６に示す変調部１０からの送信信号に対し、ＬＰＦ１４２及びＡ／Ｄ変換器１４３でディジタル化した後、ディジタルフィルタ１４４に印加される。ディジタルフィルタ１４４は、角度定数（θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙ）に基づいて動作するフィルタ定数設定テーブル１５３によりフィルタ定数が変更される。これにより、ディジタルフィルタ１４４は占有帯域の電力エネルギースペクトラム分布を常に一定に保つように動作し、その出力信号はＤ／Ａ変換器１４５によってディジタルからアナログの信号に変換され、更にＬＰＦ１４６によって帯域制限された信号がアップコンバータ１１に印加される。
【００９６】
（第９の実施の形態の効果）
第９の実施の形態によれば、人工衛星１側でディジタルフィルタ１４４により送信信号に対して図２の（ｂ）に示す［Ｂ］のような特性のスペクトラムを［Ａ］のような特性のスペクトラムに補正することができるため、人工衛星１の衛星搭載アンテナ５のビーム指向中心方向が変化し或いは複雑な形状の観測機器６が人工衛星１に搭載された場合でも、衛星搭載アンテナ５の位置関係に起因する信号干渉等の発生を防止することができる。
【００９７】
［他の実施の形態］
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々な変形が可能である。例えば、人工衛星搭載機器による電波干渉に対して３つの解決方法を示したが、実際に応用する場合は、３つの内の２つ、望ましくは３つの方法を同時に採用するのが効果的で、実現も容易である。
【符号の説明】
【００９８】
１ 人工衛星
２ 地上局
３ 受信機
４ 送信機
５ 衛星搭載アンテナ
６ 観測機器
７ 制御部
８ 地上アンテナ
９ 受信機
１０ 変調部
１１ アップコンバータ
１２ 送信部
１３ ダウンコンバータ
１４ 復調部
１５ ＤＦＵ（ディジタルフィルタユニット）
１５Ａ ＤＦＵ
１５Ｂ ＤＦＵ
１５Ｃ ＤＦＵ
１６ 衛星搭載機器
１７−１〜１７−ｎ 遅延器
１８−１〜１８−ｎ 乗算器
１９−１〜１９−ｎ 加算器
２０ 受信部
２０Ａ 受信部
２０Ｂ 受信部
２０Ｃ 受信部
２１ スイッチ
２２ 送信フィルタ
２３ ＤＦＵ
１００ 衛星通信システム
１０１ Ｓ／Ｐ変換部
１０２ データ変換部
１０３ データ変換部
１０４ 乗算器
１０５ 乗算器
１０６ 加算器
１４１ 乗算器
１４２ ＬＰＦ（ローパスフィルタ）
１４３ Ａ／Ｄ変換器
１４４ ディジタルフィルタ
１４５ Ｄ／Ａ変換器
１４７ 乗算器
１４８ ＬＰＦ
１４９ Ａ／Ｄ変換器
１５０ ディジタルフィルタ
１５１ Ｄ／Ａ変換器
１５２ ＬＰＦ
１５３ フィルタ定数設定テーブル
１５４ 受信フィルタ
１５４Ａ 受信フィルタ
１５４Ｂ 受信フィルタ
１５４Ｃ 受信フィルタ
１５５ ＦＦＴ部
２００ 地球
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工衛星と地上局との間の通信に用いられる衛星通信システム及びその周波数特性補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
衛星通信システムは、例えば図２０に示すように、地球２００の地心Ｐを略回転中心にして軌道Ｒで周回している人工衛星２０１を、地球２００の地上に設置された受信局（地上局）２０２の地上アンテナ（パラボラアンテナ等）２０３で追尾しながら、地上アンテナ２０３と人工衛星２０１の衛星搭載アンテナ２０４との間に電波を伝搬させて通信を行うものである。
【０００３】
人工衛星２０１は、太陽同期軌道、モルニア軌道等で運用される場合、その周回位置が図２０に示す時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３，・・・の様に変化する。そのため、受信局２０２では、地上アンテナ２０３の仰角及び方位角を制御し、地上アンテナ２０３が常に人工衛星２０１の衛星搭載アンテナ２０４に正対するようにしている。
【０００４】
人工衛星２０１に地上アンテナ２０３を正対させる制御方法として、或る時刻における人工衛星２０１の位置を何らかの方法で予め予測しておき、その予測した位置に地上アンテナ２０３の方向を制御する方法（プログラム追尾）と、人工衛星２０１から送信された信号を地上アンテナ２０３で受信し、その受信信号の強度が最大になるように地上アンテナ２０３の仰角及び方位角を制御する方法とが知られている。
【０００５】
自動追尾方法には、地上アンテナ２０３で受信した受信信号の強度を用いて行うステップトラック方式、コニカルスキャン方式等があり、これらの方式は、太陽同期軌道で運用される人工衛星に採用されている。これらの方式では、地上アンテナ２０３のビームを仰角、方位角又はホーンの取り付け角を変化させる方法（アンテナスキャン）等によって受信信号電力に変化を生じさせ、変化させた仰角、方位角又はホーンの取り付け角に対する受信信号電力の変化から、受信信号電力が最も大きくなる仰角、方位角又はホーンの取り付け角へ地上アンテナ２０３を向けることを繰り返すことによって、地上アンテナ２０３が人工衛星２０１に正対するようにしている。
【０００６】
また、他の追尾方法に基づいて制御される衛星搭載用アンテナも提案されており、予め判明している周回軌道上のボアサイト方向を基に周回中の全ての時間帯で人工衛星から見た全地球エリアをカバーするビーム形状係数を予め算出し、このビーム形状係数に基づいて人工衛星から見た全地球エリアをカバーするビーム形状にアンテナのビームを成形する成形ビーム形成器と、この成形ビーム形成器からのビームを地球に向けて放射するビームアンテナとを備え、人工衛星から見たカバーエリアに死角が生じないようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２６９３８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、従来のアンテナ制御方法によると、以下に述べる問題がある。
（１）受信信号強度の変化に降雨による信号強度の変化や、人工衛星２０１と地上アンテ２０３との間に生じた電波遮蔽物等の影響による信号強度の変化等の仰角、方位角又はホーンの取り付け角以外の原因で生じた信号強度の変化が含まれると、地上アンテナ２０３を正しく人工衛星２０１に正対するように制御することができなくなる。そのため、仰角、方位角又はホーンの取り付け角以外で発生する信号強度の変化は、できる限り除く必要がある。
【０００９】
（２）また、近年、人工衛星に搭載される衛星搭載機器の物理的な形状が複雑化しているため、衛星搭載機器との信号干渉対策が十分でない場合、人工衛星と地上アンテナ２０３との間に介在する衛星搭載機器の一部が電波干渉することがある。例えば、図２１（ａ）に示すように衛星搭載アンテナ２０４と地上アンテナ２０３の間に衛星搭載機器２０６が介在する位置関係になり、或いは図２１（ｂ）に示すように、人工衛星２０１の衛星搭載アンテナ２０４が地上アンテナ２０３への放射範囲に衛星搭載機器２０６が入ると、衛星搭載アンテナ２０４のビームパターンがアンテナ単体で計測されたものと異なるようになる。この現象は、衛星搭載アンテナ２０４のビーム指向中心方向を変化させた場合や複雑な形状の衛星搭載機器２０６と衛星搭載アンテナ２０４との信号干渉等によって発生する。
【００１０】
（３）人工衛星から地上へ送信されるデータ速度が１００〜３００Ｍｂｉｔ／秒を越えると、そのデータを送信するための占有周波数帯域は数１００ＭＨｚ以上になる。人工衛星と地上アンテナ間でデータをエラーなく通信するためには、その通信に用いる電波の占有帯域中は、均一な周波数特性を持つアンテナを使用することが必要である。しかしながら、図２１に示したような問題が発生すると、通信に用いる電波の占有帯域中の周波数特性を均一に保つことができないため、地上アンテナで受信されたデータは通常よりも多くのビットエラーが含まれるという問題が生じる。
【００１１】
従って、本発明の目的は、受信信号の周波数特性が均一になるようにすることで、衛星搭載アンテナと地上アンテナとの間の電波干渉に起因する信号強度の変化を受けないようにすることができると共に、ビットエラーの低減を図ることが可能な衛星通信システム及びその周波数特性補正方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の本発明は、地球を周回する人工衛星と前記地球に設置された地上局との間で通信を行う衛星通信システムにおいて、前記人工衛星に搭載の衛星搭載アンテナからの電波の放射領域に前記人工衛星に搭載された搭載機器が介在することにより前記地上局における受信強度が変化した場合でも前記地上局で受信された受信信号電力の占有周波数帯域の周波数特性が均一になるように前記地上局の受信信号又は前記人工衛星の送信信号を補正する補正回路が、前記地上局及び前記人工衛星の少なくとも一方に設けられていることを特徴とする衛星通信システムを提供する。
【００１３】
請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の衛星通信システムにおいて、前記補正回路は、前記衛星搭載アンテナの角度の可変値をパラメータにして前記周波数特性を均一にするディジタルフィルタであり、前記地上局の受信機に設けられていることを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載の本発明は、請求項２に記載の衛星通信システムにおいて、前記ディジタルフィルタは、前記受信機の復調部に設けられていることを特徴とする。
【００１５】
請求項４に記載の本発明は、請求項２に記載の衛星通信システムにおいて、前記ディジタルフィルタは、前記受信機のダウンコンバータと受信部との間に設けられていることを特徴とする。
【００１６】
請求項５に記載の本発明は、請求項２に記載の衛星通信システムにおいて、前記補正回路は、前記衛星搭載アンテナの角度の異なる固定値をパラメータにして前記周波数特性を均一にする複数のディジタルフィルタが前記地上局の受信機のダウンコンバータと受信部の間に設けられ、前記複数のディジタルフィルタのうち、受信時のビットエラーが最も少なかった１つが選択されることを特徴とする。
【００１７】
請求項６に記載の本発明は、請求項１に記載の衛星通信システムにおいて、前記補正回路は、前記ディジタルフィルタに入力される信号に対して高速フーリエ変換を行う高速フーリエ変換部と、該高速フーリエ変換部による処理結果及び前記衛星搭載アンテナの角度の可変値に基づいて前記周波数特性を均一にするディジタルフィルタとを有し、前記地上局の受信機に設けられていることを特徴とする。
【００１８】
請求項７に記載の本発明は、請求項１に記載の衛星通信システムにおいて、前記補正回路は、前記人工衛星に搭載の送信機の送信信号の周波数特性を補正するディジタルフィルタであり、前記送信機に設けられていることを特徴とする。
【００１９】
請求項８に記載の本発明は、請求項７に記載の衛星通信システムにおいて、前記ディジタルフィルタは、前記送信機に設けられた変調部とアップコンバータとの間に設けられていることを特徴とする。
【００２０】
また、上記目的を達成するため、請求項９に記載の本発明は、人工衛星から地球の地上局への電波の放射に対し、前記人工衛星に搭載の衛星搭載機器が干渉する可能性を前記人工衛星の運行状況から把握し、前記人工衛星に搭載の衛星搭載アンテナの角度に応じて前記地上局における受信信号電力の占有周波数帯域の周波数特性が均一になるように、前記地上局の受信機によってその受信信号の周波数特性を補正することを特徴とする衛星通信システムの周波数特性補正方法を提供する。
【００２１】
請求項１０に記載の本発明は、請求項９に記載の衛星通信システムの周波数特性補正方法において、前記受信信号の補正は、前記人工衛星に搭載の衛星搭載アンテナの角度定数に基づいて周波数特性が変更されるディジタルフィルタに前記受信信号を通過させることにより行うことを特徴とする。
【００２２】
また、上記目的を達成するため、請求項１１に記載の本発明は、人工衛星から地球の地上局への電波の放射に対し、前記人工衛星に搭載の衛星搭載機器が干渉する可能性を前記人工衛星の運行状況から把握し、前記人工衛星に搭載の衛星搭載アンテナの角度に応じて前記地上局における受信信号電力の占有周波数帯域の周波数特性が均一になるように、前記人工衛星に搭載の送信機によってその送信信号の周波数特性を補正することを特徴とする衛星通信システムの周波数特性補正方法を提供する。
【００２３】
請求項１２に記載の本発明は、請求項１１に記載の衛星通信システムの周波数特性補正方法において、前記送信信号の補正は、前記人工衛星に搭載の衛星搭載アンテナの角度定数に基づいて周波数特性が変更されるディジタルフィルタに前記送信信号を通過させることにより行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、衛星搭載アンテナと地上アンテナとの間の電波干渉に起因する信号強度の変化を受けないようにすることができると共に、ビットエラーの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る通信システムを示すブロック図である。
【図２】第１の実施の形態に係る通信システムの各部における占有周波数帯域スペクトラム及びビットエラーの発生状況を示し、（ａ）は人工衛星の送信機の送信電力の占有周波数帯域スペクトラム、（ｂ）は人工衛星１の衛星搭載アンテナの利得の占有周波数帯域スペクトラム、（ｃ）は地上アンテナの利得に対する占有周波数帯域スペクトラム、（ｄ）は地上局の受信機のビットエラー発生状況に対する評価を示す図である。
【図３】人工衛星の座標定義を説明する図である。
【図４】衛星搭載アンテナの指向中心方向(θａｘ，θａｙ)＝(０，０)時における人工衛星側アンテナのボアサイト方向ゲインＧｔｘ（θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙ）を示す図である。
【図５】人工衛星搭載機器による電波干渉を考慮した追尾受信システムの受信信号電力の補正に用いるアンテナゲイン変化を示す図である。
【図６】人工衛星の衛星搭載機器が回動した状態の一例を示す図である。
【図７】衛星搭載アンテナのビーム方向と人工衛星搭載機器との電波干渉を説明する図である。
【図８】地上局の受信機の復調部の構成を示すブロック図である。
【図９】ディジタルフィルタの詳細を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る地上局の受信機の構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態に係る地上局の受信機の構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第４の実施の形態に係る地上局の受信機及びその変形例を示し、（ａ）は第４の実施の形態を示すブロック図、（ｂ）は（ａ）の変形例を示すブロック図である。
【図１３】本発明の第５の実施の形態に係る地上局の受信機の構成を示すブロック図である。
【図１４】占有帯域の電力エネルギースペクトル分布を一定にするためのフィルタ特性の２つを示す特性図である。
【図１５】占有帯域の電力エネルギースペクトル分布を一定にするためのフィルタ特性の他の２つを示す特性図である。
【図１６】本発明の第６の実施の形態に係る人工衛星の送信機の構成を示すブロック図である。
【図１７】本発明の第７の実施の形態に係る人工衛星の送信機の構成を示すブロック図である。
【図１８】本発明の第８の実施の形態に係る人工衛星の送信機の構成を示すブロック図である。
【図１９】本発明の第９の実施の形態に係る人工衛星の送信機の構成を示すブロック図である。
【図２０】衛星通信システムの一例を示す図である。
【図２１】人工衛星のアンテナと地上アンテナとの間に衛星搭載機器が介在する状況を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
［第１の実施の形態］
（衛星通信システムの構成）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る通信システムを示すブロック図である。この衛星通信システム１００は、地球上の宇宙空間を地球の地心を中心にして周回する人工衛星１と、地球上に設置されて人工衛星１からの電波を受信する地上局２とを備えている。人工衛星１は、例えば地球観測衛星である。また、本実施の形態においては、地上局２は受信局となっている。
【００２７】
人工衛星１は、図示しない地上の送信局からの電波を受信する受信機３と、地上局２へ送る送信データを送信する送信機４と、地上側からの電波を受信すると共に送信機４からの送信出力を電波として放射する衛星搭載アンテナ５と、地球環境等の観測を行う観測機器６と、人工衛星１の全体を制御する制御部７とを有している。衛星搭載アンテナ５は、例えばジンバルコントロールアンテナであり、複数基が搭載されている場合もある。制御部７は、姿勢制御、電源供給制御等の人工衛星１における全ての制御を含んでいる。
【００２８】
送信機４は、送信対象の信号に対して位相変調（ＰＳＫ:Phase Shift Keying）等を施す変調部１０と、変調部１０による送信信号を送信対象の周波数帯（例えばＧＨｚ帯）に変換するアップコンバータ１１と、アップコンバータ１１からの送信信号を電力増幅した高周波出力を衛星搭載アンテナ５に給電する送信部１２とを備えている。
【００２９】
地上局２は、人工衛星１からの電波を受信する地上アンテナ８と、地上アンテナ８で受信した信号を処理する受信機９とを備えている。地上アンテナ８は、例えばカセグレンアンテナであり、人工衛星１を追尾する図示しない追尾装置を備えている。受信機９は、受信信号を例えばギガヘルツ（ＧＨｚ）帯から低い周波数帯に周波数変換するダウンコンバータ１３と、ダウンコンバータ１３の出力信号を復調する復調部１４とを備えている。
【００３０】
（衛星通信システムの動作）
次に、衛星通信システム１００の動作について説明する。人工衛星１は、観測機器６による観測データや受信機３が受信した信号（例えば、地上からのコマンド）に対する応答信号等を送信機４の変調部１０で変調して変調信号を生成する。この変調信号は、アップコンバータ１１によって所望のＧＨｚ帯の周波数に変換され、更に送信部１２で電力増幅等が行われた後、衛星搭載アンテナ５に給電される。衛星搭載アンテナ５は、送信部１２からの高周波電力を電波として地球に向けて送信する。
【００３１】
地上局２は、衛星搭載アンテナ５からの電波を地上アンテナ８で受信する。その受信信号はダウンコンバータ１３によって低い周波数帯に変換され、更に復調部１４によって復調処理が行われることにより、復調信号が出力される。更に、復調信号は、地上側の通信回線等へ伝送するために図示しない回路によって処理される。
【００３２】
ここで、人工衛星１の送信出力をＰｔｘ[ｄＢｍ]、パッシブ回路損失をＰｔｘｌ[ｄＢ]、衛星搭載アンテナ５の利得をＧｔｘ[ｄＢｉ]、ポラリゼーション損失をＬｐｏ[ｄＢ]、自由空間損失をＬＦｓ[ｄＢ]、環境吸収損失をＬａａ[ｄＢ]、雨減衰損をＬｒａ[ｄＢ]、地上局アンテナ利得をＧｒｘ[ｄＢｉ]とすると、地上アンテナ８における受信信号電力Ｐｒは数式（１）で与えられる。
【００３３】
（数１）
Ｐｒ＝Ｐｔｘ＋Ｐｔｘｌ＋Ｇｔｘ＋Ｌｐｏ＋ＬＦｓ＋Ｌａａ＋Ｌｒａ＋Ｇｒｘ
・・・（１）
【００３４】
上記したように、人工衛星１の衛星搭載アンテナ５が地上アンテナ８に対する電波放射範囲に観測機器（衛星搭載機器）６が入ると、地上アンテナ８で受信される受信信号電力Ｐｒが減少する。しかし、上記数式（１）より明らかなように、アンテナ利得Ｇｔｘを増やせば受信信号電力Ｐｒを補正することができる。このような補正を、第１の実施の形態においては後述する復調部１４で行っている。
【００３５】
図２は、第１の実施の形態に係る通信システムの各部における占有周波数帯域スペクトラム及びビットエラーの発生状況を示し、（ａ）は人工衛星の送信機の送信電力の占有周波数帯域スペクトラム、（ｂ）は人工衛星の衛星搭載アンテナの利得の占有周波数帯域スペクトラム、（ｃ）は地上アンテナの利得に対する占有周波数帯域スペクトラム、（ｄ）は地上局の受信機のビットエラー発生状況に対する評価を示す図である。
【００３６】
人工衛星１に搭載の送信機４の送信電力は、外部の影響を受けないため、図２の（ａ）の［Ａ］及び［Ｂ］に示すように占有周波数帯域スペクトラムは理想の状態にある。地上局２も理想的な受信状況である場合、その占有周波数帯域スペクトラムは［Ａ］のように理想的な状態になっている。衛星搭載アンテナ５の利得は、上記課題で説明したようなアンテナの取り付け位置等が悪いことに起因する信号強度の変化や観測機器６の干渉が発生すると、図２の（ｂ）に示すように特性が悪化する。更に、同様の問題が発生していると、地上アンテナ８の受信信号電力（Ｐｒ）も図２の（ｃ）に示すように占有周波数帯域スペクトラムの特性が悪化する。従って、図２の（ｂ），（ｃ）の［Ｂ］に示すように悪化した特性を、図２の（ｂ），（ｃ）の［Ａ］に示すような理想の特性にすることができれば、上記した問題は解消される。
【００３７】
問題発生時には、地上アンテナ８の受信信号電力は図２（ｃ）の［Ｂ］に示すようになるので、地上局２の受信機９は、図２（ｂ）の［Ａ］に示すアンテナゲイン特性によって衛星搭載アンテナ５から送信されることを前提にして作られている。このような受信機９で、その信号を受信して復調すると、多くのビットエラーを含むことが知られている。
【００３８】
図３は、人工衛星の座標定義を説明する図である。地球２００に対する人工衛星１の座標Ｘ、Ｙ、Ｚは、図３に示すように定義する。ここで、Ｘは衛星軌道方向Ｒ上の人工衛星１の進行方向であり、その進行方向を正とする。Ｙは方向Ｘに直交する方向である。また、Ｚは地球２００の中心方向であり、地球中心（地心）方向が正である。
【００３９】
衛星搭載アンテナ５は、指向中心方向の角度をθａｘ，θａｙとする。この角度θａｘ，θａｙは、人工衛星１の運用者（所有機関等）から提供される情報を基に決定する。なお、衛星搭載アンテナ５が可動機構を持たない場合、角度θａｘ，θａｙは固定値となる。また、人工衛星１から地上アンテナ８を見たボアサイト角（視野角）θｂｘ，θｂｙは次の様にして求められる。
（ｉ）軌道予測演算によって人工衛星１の位置を求める。
（ii）地上アンテナ８の位置を与える。
（iii）上記（ｉ）、（ii）によって与えられた３次元座標位置からθｂｘ，θｂｙを求める。
【００４０】
上記(ｉ)，(ii)の情報から或る時刻におけるボアサイト角θｂｘ，θｂｙを求めることができる。具体的には、次の様に時刻に対するテーブルを予め用意しておき、受信時に時刻を基準として必要な定数を表１のように読み取る。
【００４１】
【表１】
【００４２】
衛星搭載アンテナ５のθｂｘ，θｂｙ方向のアンテナゲインＧｔｘ’（θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙ）は次の数式（２）で与えられる。
【００４３】
（数２）
Ｇｔｘ'（θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙ）
＝Ｇｔｘ（θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙ）
＋Ｇｔｉ（θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙ） ・・・（２）
【００４４】
図４は、衛星搭載アンテナの指向中心方向(θａｘ，θａｙ)＝(０，０)時における人工衛星搭載アンテナのボアサイト方向ゲインＧｔｘ（θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙ）を示す図である。この図４からボアサイト方向ゲインＧｔｘの特性を知ることができる。
【００４５】
図５は、人工衛星搭載機器による電波干渉を考慮した追尾受信システムの受信信号電力Ｐｒの補正に用いるアンテナゲイン変化を示す図である。図５は、衛星搭載アンテナ５の指向中心方向が或る方向（θａｘ，θａｙ）＝(０，０)時におけるボアサイト角（θｂｘ，θｂｙ）対アンテナゲイン変化Ｇｔｉ（θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙ）、つまり、或る一方向（θａｘ，θａｙ）の場合についての（θｂｘ，θｂｙ）対アンテナゲインの変化Ｇｔｉを示している。Ｇｔｉは、予め全ての角度θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙについて求めておく。また、角度θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙの組み合わせに対するＧｔｉは、実測により求めても良い、衛星搭載アンテナ５及び観測機器６（衛星搭載機器）の物理形状を入力定数にしてコンピュータシミュレーションによって求めても良い。
【００４６】
地上アンテナ８で受信される受信信号電力Ｐｒを求める場合、上記数式（１）に従うが、まず、衛星搭載アンテナ５の指向中心方向（θａｘ，θａｙ）と、人工衛星１から地上アンテナ８を見たボアサイト角θｂｘ，θｂｙとを与え、図４から角度θａｘ，θａｙに対するアンテナゲインＧｔｘをＧｔｘ（θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙ）を求める。
【００４７】
次に、図５からアンテナゲイン変化ＧｔｉをＧｔｉ（θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙ）により求める。そして、Ｇｔｘ（θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙ）、とＧｔｉ（θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙ）を加えたものをＧｔｘ'とする。このＧｔｘ'を上記数式（１）のＧｔｘに代入して受信信号電力Ｐｒを求める。
【００４８】
図６は、人工衛星の衛星搭載機器が移動した状態の一例を示す図である。図６に示すように衛星搭載機器１６の移動によって電波干渉状態が変化する場合、その衛星搭載機器１６の移動方向を衛星搭載機器１６の方向θｅｘ，θｅｙとして与え、その移動に対するアンテナゲインの変化をＧｔｉ(θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙ，θｅｘ，θｅｙ)とし、数式（３）によってＧｔｘ'(θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙ，θｅｘ，θｅｙ)を求めればよい。
【００４９】
（数３）
Ｇｔｘ'(θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙ，θｅｘ，θｅｙ)
＝Ｇｔｘ(θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙ)
＋Ｇｔｉ(θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙ，θｅｘ，θｅｙ) ・・・（３）
【００５０】
図７は、衛星搭載アンテナのビーム方向と人工衛星搭載機器との電波干渉を説明する図である。上記の説明では、衛星搭載アンテナ５の指向中心方向の角度θａｘ，θａｙと人工衛星１から地上アンテナ８を見たボアサイト角θｂｘ，θｂｙとでＧｔｘを表現したが、衛星搭載アンテナ５のビーム方向と地上アンテナ８とは、図７に示す関係にあるので、ＧｔｘとＧｔｉのそれぞれを地上アンテナの仰角(Elevation：Ｅｌ)、方位角(Azimuth:Ａｚ)で表現し、Ｇｔｘ(Ａｚ，Ｅｌ)とＧｔｉ(Ａｚ，Ｅｌ)のように表現してもよい。また、地上アンテナ８の方向は、Ｘ−Ｙ方式などで表現してもよい。なお、人工衛星１から地上アンテナ８を見たボアサイト角θｂｘ，θｂｙは、人工衛星１の運用者から提供されるオービットエフェメリスを使用して軌道予測演算を行うことにより人工衛星１の位置を求め、その結果と地上アンテナ８の位置とから求める。
【００５１】
また、上記数式（１）及び（２）では、衛星搭載アンテナ５がボアサイト方向θａｘ，θａｙに対して可変できる場合や、衛星搭載機器１６が角度θｅｘ，θｅｙ方向に移動できる場合について示したが、衛星搭載アンテナ５が特定方向に固定されている場合や、衛星搭載機器１６が特定方向に固定されている場合には、上記数式（１）及び（２）の中から角度θａｘ，θａｙ，θｅｘ，θｅｙを除いてもよい。
【００５２】
（復調部の構成）
次に、上記した方法に基づいて受信信号電力Ｐｒの補正を行う復調部の構成について説明する。図８は、地上局の受信機の復調部の構成を示すブロック図である。復調部１４は、受信信号及びｃｏｓωｔの搬送波が入力される乗算器１４１と、乗算器１４１による乗算結果に対して帯域制限を行うＬＰＦ（ローパスフィルタ）１４２と、ＬＰＦ１４２からのアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換器１４３と、衛星搭載アンテナ５の角度θａｘ，θａｘ，θｂｘ，θｂｘに起因して生じる周波数特性の変動を補正するディジタルフィルタ（補正回路）１４４と、ディジタルフィルタ１４４からの信号をディジタルからアナログに変換するＤ／Ａ（ディジタル／アナログ）変換器１４５と、Ｄ／Ａ変換器１４５からの信号の帯域を制限した復号信号αを出力するＬＰＦ１４６と、受信信号及び−ｓｉｎωｔの搬送波が入力される乗算器１４７と、乗算器１４７による乗算結果に対して帯域制限を行うＬＰＦ１４８と、ＬＰＦ１４８からのアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１４９と、上記角度θａｘ，θａｘ，θｂｘ，θｂｘに起因して生じる周波数特性の変動を補正するディジタルフィルタ（補正回路）１５０と、ディジタルフィルタ１５０からの信号をディジタルからアナログに変換するＤ／Ａ変換器１５１と、Ｄ／Ａ変換器１５１からの信号の帯域を制限すると共に復号信号βを出力するＬＰＦ１５２と、角度定数（θａｘ，θａｘ，θｂｘ，θｂｘ）に基づいてディジタルフィルタ１４４，１５０のフィルタ定数を変更するフィルタ定数設定テーブル１５３とを備えている。
【００５３】
フィルタ定数設定テーブル１５３は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）コンピュータソフトウェア等を用いて構築することができる。
【００５４】
図８において、ディジタルフィルタ１４４、Ｄ／Ａ変換器１４５、ＬＰＦ１４６からなる組み合わせ、及びディジタルフィルタ１５０、Ｄ／Ａ変換器１５１、ＬＰＦ１５２からなる組み合わせのそれぞれは、ＤＦＵ（Digital Filter Unit:ディジタルフィルタユニット）を構成している。
【００５５】
（ディジタルフィルタの構成）
図９は、ディジタルフィルタの詳細を示すブロック図である。ディジタルフィルタ１４４，１５０は、例えばＦＩＲ（Finite Impulse Response）型やＩＩＲ（Infinite Impulse Response）型のフィルタであると共に同一の構成である。従って、ここではディジタルフィルタ１４４の構成について説明する。ディジタルフィルタ１４４は、Ａ／Ｄ変換部１４３からの信号を順次遅延するように直列接続されたｎ個の遅延器１７−１〜１７−ｎと、入力信号又は遅延信号とフィルタ定数設定テーブル１５３からのパラメータｈ０〜ｈｎとを乗算するｎ個の乗算器１８−１〜１８−ｎと、乗算器１８−１〜１８−ｎの乗算結果を加算するｎ個の加算器１９−１〜１９−ｎとを備えている。
【００５６】
【表２】
【００５７】
表２は、フィルタ定数設定テーブル１５３のテーブル内容の一例を示す。このフィルタ定数設定テーブル１５３は、衛星搭載アンテナ５の或る角度θａｘ，θａｘ，θｂｘ，θｂｘにおけるパラメータｈ０〜ｈｎを示している。
【００５８】
乗算器１８−１は入力信号とフィルタ定数設定テーブル１５３からのパラメータｈ０とを乗算し、乗算器１８−２〜１８−ｎは、遅延器１７−２〜１７−ｎの１つの出力信号とパラメータｈ１〜ｈｎ（以下、単にｈとも言う）とを乗算する。加算器１９−１〜１９−ｎは、乗算器１８−ｎ側から乗算器１８−１に向けて乗算器１８−１〜１８−ｎの出力信号を順次加算するように接続されている。
【００５９】
ディジタルフィルタ１４４，１５０の特性は、フィルタ定数設定テーブル１５３からのパラメータｈによって可変できるようになっている。パラメータｈは、衛星搭載アンテナ５の指向中心方向θａｘ，θａｙ及び人工衛星１から地上アンテナ８を見たボアサイト角θｂｘ，θｂｙに対応している。フィルタ定数設定テーブル１５３は、衛星搭載機器が干渉していない状況下で計測される占有帯域の周波数スペクトラムを基準として、衛星搭載アンテナ５の角度θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙが変化した場合に発生する占有帯域の周波数スペクトラム変化を打ち消すように増幅又は減衰するようにディジタルフィルタ１４４，１５０の特性を逐次変化させることによって、衛星搭載アンテナ５の角度θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙが変化した場合でも、復調部１４に入力される占有帯域の周波数スペクトラムが変化しないようにする。
【００６０】
【表３】
【００６１】
表３は、ディジタルフィルタ１４４，１５０の特性を逐次変化させるテーブルの一例を示す。表３の様に、ＦＩＲフィルタの定数を時刻と共に用意しておき、受信時刻に相当するフィルタ定数をディジタルフィルタ１４４，１５０に逐次ロードする。
【００６２】
【表４】
【００６３】
表４は、フィルタ定数設定テーブル１５３に設定されている定数（Ｇｔｉ）の内容例を示す。フィルタ定数設定テーブル１５３は、時刻を基準にしてディジタルフィルタ１４４，１５０のパラメータｈ０〜ｈｎをディジタルフィルタ１４４，１５０のそれぞれへロードするものである。表３に示す例は、或る角度定数（θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙ）におけるｎ個の定数（ｈ０〜ｈｎ）を示している。実際に使用するフィルタ定数設定テーブル１５３は、角度θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙの全ての組み合わせについてパラメータｈ０〜ｈｎが定められている。
【００６４】
（復調部の動作）
次に、図８及び図９を参照して復調部１４の動作を説明する。ダウンコンバータ１３からの信号は、ｃｏｓωｔを搬送波とする乗算器１４１及び−ｓｉｎωｔを搬送波とする乗算器１４７のそれぞれに入力されることにより位相検波が行われる。位相検波された２つの信号はＬＰＦ１４２，１４８によって帯域制限された後、ディジタルフィルタ１４４，１５０に入力される。
【００６５】
ディジタルフィルタ１４４，１５０では、ＬＰＦ１４２，１４８の出力信号に対して「たたみ込み演算」が行われる。図９に示す遅延器１７−１〜１７−ｎでは現在の入力と過去の入力が求められ、これらの信号に対し、乗算器１８−１〜１８−ｎはフィルタ定数設定テーブル１５３からの係数ｈ０〜ｈｎを掛けることにより、加算器１９−１からフィルタ出力を得る。
【００６６】
フィルタ定数設定テーブル１５３は、角度θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙにおける定数を生成し、この定数に基づいてディジタルフィルタ１４４，１５０のフィルタ定数を変更し、図２の［Ａ］のような理想の周波数帯域スペクトラムトラムが得られるようにディジタルフィルタ１４４，１５０のフィルタ特性を補正する。ディジタルフィルタ１４４，１５０の出力信号は、Ｄ／Ａ変換部１４５，１５１によってディジタル信号からアナログ信号に変換され、更にＬＰＦ１４６，１５２を通すことにより復号信号α，βが取り出される。
【００６７】
（第１の実施の形態の効果）
第１の実施の形態によれば、復調部１４にディジタルフィルタ１４４，１５０を設け、フィルタ定数設定テーブル１５３からのパラメータｈに基づいてディジタルフィルタ１４４，１５０の周波数特性を変更して受信信号電力Ｐｒのスペクトラムを補正できるようにしたため、信号強度の変化の影響を受けることなく人工衛星１を追尾することができる。
【００６８】
［第２の実施の形態］
図１０は、本発明の第２の実施の形態に係る地上局の受信機の構成を示すブロック図である。図８に示す第１の実施の形態がＤＦＵ１５を復調部１４に設けていたのに対し、本実施の形態はダウンコンバータ１３にＤＦＵ１５を接続し、このＤＦＵ１５と復調部１４を含む受信部２０との間に受信フィルタ１５４を接続したものである。なお、受信部２０は、図８からＤＦＵ１５を除いた構成になる。また、受信部２０はアナログによる構成であってもよい。この場合、受信部２０の前段にＤ／Ａ変換器を設ける。
【００６９】
本実施の形態のＤＦＵ１５は、受信信号の占有帯域内のレベルを図２の（ｃ）の理想のスペクトラムと同等になるように補正する。この第２の実施の形態により得られる効果は、第１の実施の形態と同様である。
【００７０】
［第３の実施の形態］
図１１は、本発明の第３の実施の形態に係る地上局の受信機の構成を示すブロック図である。本実施の形態は、図１０に示す第２の実施の形態において、受信フィルタ１５４とＤＦＵ１５とを入れ換えたものである。この第３の実施の形態により得られる効果は、第１の実施の形態と同様である。
【００７１】
［第４の実施の形態］
図１２は、本発明の第４の実施の形態に係る地上局の受信機及びその変形例を示し、（ａ）は第４の実施の形態を示すブロック図、（ｂ）は（ａ）の変形例を示すブロック図である。本実施の形態は、図１０に示す第２の実施の形態において、複数のＤＦＵ（ＤＦＵ１５Ａ〜１５Ｃ）を補正回路として用い、このＤＦＵ１５Ａ〜１５Ｃと受信フィルタ１５４との間にスイッチ２１を設けた構成にしたものである。スイッチ２１は、図示しない制御部によって切り替え制御される。ＤＦＵ１５Ａ〜１５Ｃは各入力部が並列接続され、３つの出力部はスイッチ２１によって１つが選択されて受信フィルタ１５４に印加される。この場合、ＤＦＵ１５Ａ〜１５Ｃのディジタルフィルタ１４４のパラメータｈは異なる値の固定値とする。なお、図１２の（ａ）において、ＤＦＵ１５Ａ〜１５Ｃはアナログフィルタであってもよい。
【００７２】
スイッチ２１を制御する制御部は、復調された信号に基づいてＤＦＵ１５Ａ〜１５Ｃの中で最もビットエラーが少なかったものを検出し、スイッチ２１を動作させてＤＦＵ１５Ａ〜１５Ｃのうちの１つを選択する。ビットエラーが最も少ないものを選択する方法として、制御部により、送信データに含まれるリードソロモン符号を復号する際にエラーを判断する、ターボ符号を復号する際にエラーを判断する等の方法がある。
【００７３】
［第４の実施の形態の変形例］
図１２の（ｂ）に示す受信機９の構成は、同図の（ａ）に示す構成において、ＤＦＵ１５Ａにフィルタ１５４Ａ及び受信部２０Ａを直列接続し、ＤＦＵ１５Ｂにフィルタ１５４Ｂ及び受信部２０Ｂを直列接続し、ＤＦＵ１５Ｃにフィルタ１５４Ｃ及び受信部２０Ｃを直列接続したものである。受信部２０Ａ〜２０ＣはＰＳＫディジタル方式により構成されている。なお、図１２の（ｂ）において、ＤＦＵ１５Ａ〜１５Ｃはアナログフィルタであってもよい。
【００７４】
この構成においては、ＤＦＵ１５Ａ〜ＤＦＵ１５Ｃの各々の出力に応じて受信部２０Ａ〜２０Ｃが動作するが、ＤＦＵ１５Ａ〜ＤＦＵ１５Ｃは相互に設定値が異なっているため、受信部２０Ａ〜２０Ｃが共に同一構成及び同一仕様であっても、受信部２０Ａ〜２０Ｃで得られるビットエラーは異なる。そこで、受信部２０Ａ〜２０Ｃの中で最もビットエラーが少なかったものを図示しない制御部により選択する。
【００７５】
（第４の実施の形態及びその変形例の効果）
第４の実施の形態及びその変形例によれば、第１の実施の形態と同様の効果が得られると共に、衛星搭載アンテナ５の角度θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙが変化したときでも復調器１４に入力される占有帯域の周波数スペクトラムの変化がそれほど大きくない場合に対応でき、これによりフィルタ定数設定テーブル１５３を不要にすることができる。
【００７６】
また、人工衛星１が高速で通信を行う地球観測衛星であった場合、現在入手可能な最高速のデバイスを使用しても、図８に示す第１の実施の形態の構成では高速化は難しいが、第４の実施の形態の構成によれば容易に通信の高速化を達成することができる。
【００７７】
［第５の実施の形態］
図１３は、本発明の第５の実施の形態に係る地上局の受信機の構成を示すブロック図である。本実施の形態は、第１の実施の形態の図８において、Ａ／Ｄ変換器１４３とフィルタ定数設定テーブル１５３との間にＡ／Ｄ変換器１４３の出力信号に対してＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）処理を行うＦＦＴ部１５５を設けたものである。図１３においては、復号信号α側の構成のみを示しているが、復号信号β側も同様の構成であり、Ａ／Ｄ変換器１４９とフィルタ定数設定テーブル１５３との間にＦＦＴ部１５５と同構成のＦＦＴ部が設けられる。ここでは、復号信号α側の構成及び動作について説明し、復号信号β側についての説明は省略する。
【００７８】
本実施の形態においては、ディジタルフィルタ１４４は、図９に示した構成を有すると共に占有帯域の電力エネルギースペクトル分布を一定にするためのフィルタ特性が複数設定される。その一例が図１４及び図１５である。図１４及び図１５は、占有帯域の電力エネルギースペクトル分布を一定にするためのフィルタ特性を示している。図１４及び図１５において、横軸はＦＦＴによって求められたスペクトラムの正規化周波数を示し、縦軸は正規化振幅を示している。
【００７９】
ディジタルフィルタ１４４のフィルタ特性は、Ｆｉｌ．＃１（図１４の（ａ））、Ｆｉｌ．＃２（図１４の（ｂ））、Ｆｉｌ．＃３（図１５の（ａ））、Ｆｉｌ．＃４（図１５の（ｂ））の４種が用意されている。図１４の（ａ）に示すＮｆ１，Ｎｆ２，Ｎｆ３，・・・Ｎｆｎは、或る周波数に対する振幅である。ここでは、フィルタ特性を４種としたが、実際には、より多くのフィルタを用意する。Ｆｉｌ．＃１〜Ｆｉｌ．＃４の特性は、表１に示すフィルタ定数(ｈ０-ｈｎ)の値を変化させることによって達成される。
【００８０】
次に、図１３に示す受信機９の動作について説明する。入力である受信信号は、ＬＰＦ１４２及びＡ／Ｄ変換器１４３でディジタル化された後、この信号はＦＦＴ部１５５によって占有帯域の電力エネルギースペクトラム（スペクトラム分布）が求められる。フィルタ定数設定テーブル１５３は、ＦＦＴ部１５５による電力エネルギースペクトラムと理想の通信状況下で計測される占有帯域の周波数スペクトラムとの差を０にするためのディジタルフィルタ１４４の定数を求め、この定数をディジタルフィルタ１４４に付与する。なお、ディジタルフィルタ１４４が動作する範囲又はディジタルフィルタ１４４の定数を制限するため、角度定数（θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙ）をフィルタ定数設定テーブル１５３に付与している。
【００８１】
ディジタルフィルタ１４４は、図１４及び図１５に示すＦｉｌ．＃１〜Ｆｉｌ．＃４の全てについて下記の数式４に示す定数を用いて電力エネルギースペクトラム（Ｐｒｍｓｅ）を求める。ディジタルフィルタ１４４は、４つのＰｒｍｓｅのうち、Ｐｒｍｓｅが最も小さい値になった値をディジタルフィルタ１４４のパラメータｈとして採用する。なお、数式４において、ｎはスペクトラムの数、Ｏｆは受信又はＦＦＴ等によって得られたスペクトラム、Ｓｆは標準とするスペクトラムである。
【００８２】
【数４】
【００８３】
以上により、ディジタルフィルタ１４４は占有帯域の電力エネルギースペクトラム分布を常に一定に保つように動作する。ディジタルフィルタ１４４の出力信号はＤ／Ａ変換器１４５によってディジタルからアナログの信号に変換され、更にＬＰＦ１４６によって帯域制限された信号が出力信号となる。
【００８４】
なお、第５の実施の形態において、ディジタルフィルタ１４４のパラメータの動作範囲を制限する必要がない場合、角度定数（θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙ）を用いずにフィルタ定数設定テーブル１５３から上記したパラメータをディジタルフィルタ１４４へ出力する構成であってもよい。
【００８５】
（第５の実施の形態の効果）
第５の実施の形態によれば、受信信号に対してディジタルフィルタ１４４により図２の（ｃ）に示す［Ｂ］のような特性のスペクトラムを［Ａ］のような特性のスペクトラムに補正することができるため、人工衛星１の衛星搭載アンテナ５のビーム指向中心方向が変化し或いは複雑な形状の観測機器６が人工衛星１に搭載された場合でも、衛星搭載アンテナ５の位置関係に起因する信号干渉等の発生を防止することができる。
【００８６】
（人工衛星側における周波数特性の補正）
次に、衛星搭載アンテナ５のビーム指向中心方向が変化した場合、人工衛星１と地上アンテナ８との間に人工衛星１に搭載されている観測機器６の一部が電波干渉を生じた場合等に対する対策、具体的には、図２の（ｂ）に示す［Ｂ］のような特性のスペクトラムを［Ａ］のような特性のスペクトラムに補正する人工衛星１側の実施の形態について説明する。
【００８７】
［第６の実施の形態］
図１６は、本発明の第６の実施の形態に係る人工衛星の送信機の構成を示すブロック図である。本実施の形態は、上記した課題の（３）を解決するものであり、電波の干渉により衛星搭載アンテナ５の周波数に対するゲインが変化することに起因するビットエラーを低減できるように周波数特性の変動を補正する補正回路（後記するＤＦＵ２３）及びフィルタ定数設定テーブル１５３を人工衛星１の送信機４に設けたものである。
【００８８】
（人工衛星の送信機の構成）
変調部１０は、ベースバンド信号をパラレル信号に変換するＳ／Ｐ（シリアル／パラレル）変換部１０１と、Ｓ／Ｐ変換部１０１の出力信号からＰＳＫ信号を得るデータ変換部１０２，１０３と、データ変換部１０２からの信号と搬送信号ｃｏｓωｔとを乗算する乗算器１０４と、データ変換部１０３からの信号と搬送信号−ｓｉｎωｔとを乗算する乗算器１０５と、乗算器１０４，１０５によるそれぞれの乗算結果を加算する加算器１０６と、加算器１０６の出力信号に対して帯域制限を行う送信フィルタ２２と、送信フィルタ２２に接続されたＤＦＵ（補正回路）２３と、ＤＦＵ２３に接続された上記アップコンバータ１１と、アップコンバータ１１に接続された上記送信部１２と、ＤＦＵ２３に角度定数を供与する上記したフィルタ定数設定テーブル１５３とを備えている。なお、ＤＦＵ２３は、図８に示したＤＦＵ１５と同様の構成を有している。
【００８９】
（人工衛星の送信機の動作）
“１”，“０”の２値により構成されたベースバンド信号（入力信号）は、Ｓ／Ｐ変換部１０１によってパラレル信号に変換される。このパラレル信号は、データ変換部１０２，１０３によってグレイ符号化及びレベル変換（＋１，−１の信号にする処理）が行われ、変調信号が生成される。この変調信号は、乗算器１０４，１０５によって搬送信号に乗算されることにより、ＰＳＫ信号が生成される。このＰＳＫ信号は送信フィルタ２２を通してＤＦＵ２３に入力される。
【００９０】
本実施の形態におけるフィルタ定数設定テーブル１５３は、電波干渉が発生しない状況下で計測される占有帯域の周波数スペクトラムを基準として、衛星搭載アンテナ５の角度θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙが変化した場合に発生する占有帯域の周波数スペクトラムの変化を打ち消すべく、アップコンバータ１１における信号が増幅又は減衰されるようにＤＦＵ２３内のディジタルフィルタの特性を逐次変化させる。これにより、地上で受信される受信機９の占有帯域の周波数スペクトラムの変化を防止することができる。ＤＦＵ２３で処理された変調信号はアップコンバータ１１に入力され、所望の周波数に変換された後、送信部１２で電力増幅されて衛星搭載アンテナ５に給電される。
【００９１】
（第６の実施の形態の効果）
第６の実施の形態によれば、変調部１０とアップコンバータ１１との間にＤＦＵ２３を設け、衛星搭載アンテナ５の角度が変化した場合に発生する占有帯域の周波数スペクトラムの変化を打ち消すようにしたので、衛星搭載アンテナ５の周波数に対するゲインが変化することに起因して地上局２の受信機９に生じるビットエラーを低減することができる。
【００９２】
［第７の実施の形態］
図１７は、本発明の第７の実施の形態に係る人工衛星の送信機の構成を示すブロック図である。本実施の形態は、図１６に示す第６の実施の形態において、送信フィルタ２２とＤＦＵ２３を入れ換えたものであり、その他の構成は第６の実施の形態と同様である。この第７の実施の形態によれば、第６の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００９３】
［第８の実施の形態］
図１８は、本発明の第８の実施の形態に係る人工衛星の送信機の構成を示すブロック図である。本実施の形態は、図１７に示す第７の実施の形態において、送信フィルタ２２の機能をＤＦＵ２３に持たせて送信フィルタ２２を除去できるようにしたものであり、その他の構成は第７の実施の形態と同様である。この第８の実施の形態によれば、第６の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００９４】
［第９の実施の形態］
（送信機の構成）
図１９は、本発明の第９の実施の形態に係る人工衛星の送信機の構成を示すブロック図である。本実施の形態は、第５の実施の形態における図１３の地上局２の受信機９の構成を人工衛星１の送信機４に適用したものであり、図１３の構成からＦＦＴ部１５５を除去した構成になっている。人工衛星１においては、送信前の信号のスペクトラム分布が分かっていることから、ＦＦＴ部１５５でスペクトラムを計測する必要がない。このため、本実施の形態ではＦＦＴ部１５５を設けていない。但し、ＦＦＴ部１５５が設けてあっても、不都合は生じない。
【００９５】
（送信機の動作）
図１９の送信機４においては、例えば図１６に示す変調部１０からの送信信号に対し、ＬＰＦ１４２及びＡ／Ｄ変換器１４３でディジタル化した後、ディジタルフィルタ１４４に印加される。ディジタルフィルタ１４４は、角度定数（θａｘ，θａｙ，θｂｘ，θｂｙ）に基づいて動作するフィルタ定数設定テーブル１５３によりフィルタ定数が変更される。これにより、ディジタルフィルタ１４４は占有帯域の電力エネルギースペクトラム分布を常に一定に保つように動作し、その出力信号はＤ／Ａ変換器１４５によってディジタルからアナログの信号に変換され、更にＬＰＦ１４６によって帯域制限された信号がアップコンバータ１１に印加される。
【００９６】
（第９の実施の形態の効果）
第９の実施の形態によれば、人工衛星１側でディジタルフィルタ１４４により送信信号に対して図２の（ｂ）に示す［Ｂ］のような特性のスペクトラムを［Ａ］のような特性のスペクトラムに補正することができるため、人工衛星１の衛星搭載アンテナ５のビーム指向中心方向が変化し或いは複雑な形状の観測機器６が人工衛星１に搭載された場合でも、衛星搭載アンテナ５の位置関係に起因する信号干渉等の発生を防止することができる。
【００９７】
［他の実施の形態］
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々な変形が可能である。例えば、人工衛星搭載機器による電波干渉に対して３つの解決方法を示したが、実際に応用する場合は、３つの内の２つ、望ましくは３つの方法を同時に採用するのが効果的で、実現も容易である。
【符号の説明】
【００９８】
１ 人工衛星
２ 地上局
３ 受信機
４ 送信機
５ 衛星搭載アンテナ
６ 観測機器
７ 制御部
８ 地上アンテナ
９ 受信機
１０ 変調部
１１ アップコンバータ
１２ 送信部
１３ ダウンコンバータ
１４ 復調部
１５ ＤＦＵ（ディジタルフィルタユニット）
１５Ａ ＤＦＵ
１５Ｂ ＤＦＵ
１５Ｃ ＤＦＵ
１６ 衛星搭載機器
１７−１〜１７−ｎ 遅延器
１８−１〜１８−ｎ 乗算器
１９−１〜１９−ｎ 加算器
２０ 受信部
２０Ａ 受信部
２０Ｂ 受信部
２０Ｃ 受信部
２１ スイッチ
２２ 送信フィルタ
２３ ＤＦＵ
１００ 衛星通信システム
１０１ Ｓ／Ｐ変換部
１０２ データ変換部
１０３ データ変換部
１０４ 乗算器
１０５ 乗算器
１０６ 加算器
１４１ 乗算器
１４２ ＬＰＦ（ローパスフィルタ）
１４３ Ａ／Ｄ変換器
１４４ ディジタルフィルタ
１４５ Ｄ／Ａ変換器
１４７ 乗算器
１４８ ＬＰＦ
１４９ Ａ／Ｄ変換器
１５０ ディジタルフィルタ
１５１ Ｄ／Ａ変換器
１５２ ＬＰＦ
１５３ フィルタ定数設定テーブル
１５４ 受信フィルタ
１５４Ａ 受信フィルタ
１５４Ｂ 受信フィルタ
１５４Ｃ 受信フィルタ
１５５ ＦＦＴ部
２００ 地球
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地球を周回する人工衛星と地球に設置された地上局との間で通信を行う衛星通信システムにおいて、
前記人工衛星に搭載の衛星搭載アンテナからの電波の放射領域に前記人工衛星に搭載された搭載機器が介在することにより前記地上局における受信強度が変化した場合でも前記地上局で受信された受信信号電力の占有周波数帯域の周波数特性が均一になるように前記地上局の受信信号又は前記人工衛星の送信信号を補正する補正回路が、前記地上局及び前記人工衛星の少なくとも一方に設けられていることを特徴とする衛星通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載の衛星通信システムにおいて、前記補正回路は、前記衛星搭載アンテナの角度の可変値をパラメータにして前記周波数特性を均一にするディジタルフィルタであり、前記地上局の受信機に設けられていることを特徴とする衛星通信システム。
【請求項３】
請求項２に記載の衛星通信システムにおいて、前記ディジタルフィルタは、前記受信機の復調部に設けられていることを特徴とする衛星通信システム。
【請求項４】
請求項２に記載の衛星通信システムにおいて、前記ディジタルフィルタは、前記受信機のダウンコンバータと受信部との間に設けられていることを特徴とする衛星通信システム。
【請求項５】
請求項２に記載の衛星通信システムにおいて、前記補正回路は、前記衛星搭載アンテナの角度の異なる固定値をパラメータにして前記周波数特性を均一にする複数のディジタルフィルタが前記地上局の受信機のダウンコンバータと受信部の間に設けられ、前記複数のディジタルフィルタのうち、受信時のビットエラーが最も少なかった１つが選択されることを特徴とする衛星通信システム。
【請求項６】
請求項１に記載の衛星通信システムにおいて、前記補正回路は、前記ディジタルフィルタに入力される信号に対して高速フーリエ変換を行う高速フーリエ変換部と、該高速フーリエ変換部による処理結果及び前記衛星搭載アンテナの角度の可変値に基づいて前記周波数特性を均一にするディジタルフィルタとを有し、前記地上局の受信機に設けられていることを特徴とする衛星通信システム。
【請求項７】
請求項１に記載の衛星通信システムにおいて、前記補正回路は、前記人工衛星に搭載の送信機の送信信号の周波数特性を補正するディジタルフィルタであり、前記送信機に設けられていることを特徴とする衛星通信システム。
【請求項８】
請求項７に記載の衛星通信システムにおいて、前記ディジタルフィルタは、前記送信機に設けられた変調部と前記送信機に設けられたアップコンバータとの間に設けられていることを特徴とする衛星通信システム。
【請求項９】
人工衛星から地球の地上局への電波の放射に対し、前記人工衛星に搭載の衛星搭載機器が干渉する可能性を前記人工衛星の運行状況から把握し、前記人工衛星に搭載の衛星搭載アンテナの角度に応じて前記地上局における受信信号電力の占有周波数帯域の周波数特性が均一になるように、前記地上局の受信機によってその受信信号の周波数特性を補正することを特徴とする衛星通信システムの周波数特性補正方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の衛星通信システムの周波数特性補正方法において、前記受信信号の補正は、前記人工衛星に搭載の衛星搭載アンテナの角度定数に基づいて周波数特性が変更されるディジタルフィルタに前記受信信号を通過させることにより行うことを特徴とする衛星通信システムの周波数特性補正方法。
【請求項１１】
人工衛星から地球の地上局への電波の放射に対し、前記人工衛星に搭載の衛星搭載機器が干渉する可能性を前記人工衛星の運行状況から把握し、前記人工衛星に搭載の衛星搭載アンテナの角度に応じて前記地上局における受信信号電力の占有周波数帯域の周波数特性が均一になるように、前記人工衛星に搭載の送信機によってその送信信号の周波数特性を補正することを特徴とする衛星通信システムの周波数特性補正方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の衛星通信システムの周波数特性補正方法において、前記送信信号の補正は、前記人工衛星に搭載の衛星搭載アンテナの角度定数に基づいて周波数特性が変更されるディジタルフィルタに前記送信信号を通過させることにより行うことを特徴とする衛星通信システムの周波数特性補正方法。
【請求項１】
地球を周回する人工衛星と地球に設置された地上局との間で通信を行う衛星通信システムにおいて、
前記人工衛星に搭載の衛星搭載アンテナからの電波の放射領域に前記人工衛星に搭載された搭載機器が介在することにより前記地上局における受信強度が変化した場合でも前記地上局で受信された受信信号電力の占有周波数帯域の周波数特性が均一になるように前記地上局の受信信号又は前記人工衛星の送信信号を補正する補正回路が、前記地上局及び前記人工衛星の少なくとも一方に設けられていることを特徴とする衛星通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載の衛星通信システムにおいて、前記補正回路は、前記衛星搭載アンテナの角度の可変値をパラメータにして前記周波数特性を均一にするディジタルフィルタであり、前記地上局の受信機に設けられていることを特徴とする衛星通信システム。
【請求項３】
請求項２に記載の衛星通信システムにおいて、前記ディジタルフィルタは、前記受信機の復調部に設けられていることを特徴とする衛星通信システム。
【請求項４】
請求項２に記載の衛星通信システムにおいて、前記ディジタルフィルタは、前記受信機のダウンコンバータと受信部との間に設けられていることを特徴とする衛星通信システム。
【請求項５】
請求項２に記載の衛星通信システムにおいて、前記補正回路は、前記衛星搭載アンテナの角度の異なる固定値をパラメータにして前記周波数特性を均一にする複数のディジタルフィルタが前記地上局の受信機のダウンコンバータと受信部の間に設けられ、前記複数のディジタルフィルタのうち、受信時のビットエラーが最も少なかった１つが選択されることを特徴とする衛星通信システム。
【請求項６】
請求項１に記載の衛星通信システムにおいて、前記補正回路は、前記ディジタルフィルタに入力される信号に対して高速フーリエ変換を行う高速フーリエ変換部と、該高速フーリエ変換部による処理結果及び前記衛星搭載アンテナの角度の可変値に基づいて前記周波数特性を均一にするディジタルフィルタとを有し、前記地上局の受信機に設けられていることを特徴とする衛星通信システム。
【請求項７】
請求項１に記載の衛星通信システムにおいて、前記補正回路は、前記人工衛星に搭載の送信機の送信信号の周波数特性を補正するディジタルフィルタであり、前記送信機に設けられていることを特徴とする衛星通信システム。
【請求項８】
請求項７に記載の衛星通信システムにおいて、前記ディジタルフィルタは、前記送信機に設けられた変調部と前記送信機に設けられたアップコンバータとの間に設けられていることを特徴とする衛星通信システム。
【請求項９】
人工衛星から地球の地上局への電波の放射に対し、前記人工衛星に搭載の衛星搭載機器が干渉する可能性を前記人工衛星の運行状況から把握し、前記人工衛星に搭載の衛星搭載アンテナの角度に応じて前記地上局における受信信号電力の占有周波数帯域の周波数特性が均一になるように、前記地上局の受信機によってその受信信号の周波数特性を補正することを特徴とする衛星通信システムの周波数特性補正方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の衛星通信システムの周波数特性補正方法において、前記受信信号の補正は、前記人工衛星に搭載の衛星搭載アンテナの角度定数に基づいて周波数特性が変更されるディジタルフィルタに前記受信信号を通過させることにより行うことを特徴とする衛星通信システムの周波数特性補正方法。
【請求項１１】
人工衛星から地球の地上局への電波の放射に対し、前記人工衛星に搭載の衛星搭載機器が干渉する可能性を前記人工衛星の運行状況から把握し、前記人工衛星に搭載の衛星搭載アンテナの角度に応じて前記地上局における受信信号電力の占有周波数帯域の周波数特性が均一になるように、前記人工衛星に搭載の送信機によってその送信信号の周波数特性を補正することを特徴とする衛星通信システムの周波数特性補正方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の衛星通信システムの周波数特性補正方法において、前記送信信号の補正は、前記人工衛星に搭載の衛星搭載アンテナの角度定数に基づいて周波数特性が変更されるディジタルフィルタに前記送信信号を通過させることにより行うことを特徴とする衛星通信システムの周波数特性補正方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１０−２５８５０７（Ｐ２０１０−２５８５０７Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０２９５２（Ｐ２００９−１０２９５２）
【出願日】平成２１年４月２１日（２００９．４．２１）
【出願人】（０００１２５３６９）学校法人東海大学 (352)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２１日（２００９．４．２１）
【出願人】（０００１２５３６９）学校法人東海大学 (352)
【Ｆターム（参考）】
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