专利名称：信号接收及服务提供方法、接收终端、卫星控制方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用了人造卫星的信号接收方法、服务提供方法、人造卫星的控制方法、接收终端和控制人造卫星的装置。
背景技术：
近年来，开发了通过人造卫星来对移动电台等进行通信、广播的系统。在这样的通信中使用的人造卫星有在地球赤道面的上空以与地球自转相同的周期旋转的同步卫星即从地面上观察为静止状态的静止卫星；和在比静止卫星低的高度上相对地球的自转以相对速度绕着地球旋转的非静止卫星即轨道卫星。
在此，在如日本这样的中高纬度的地区，因为静止卫星位于低仰角的位置上，所以在高层建筑物较多的市区电波常常被阻断，很难对移动电台提供高质量的通信、广播服务。
对此，如果利用多颗轨道卫星，就能进行控制使至少一颗人造卫星经常位于天顶附近，所以通过把通信和广播中利用的卫星切换为位于天顶位置上的卫星，据此就能防止电波被阻断。因此，与使用静止卫星时相比，能提供高质量的通信、广播服务。须指出的是，因为有至少一颗卫星位于天顶附近，所以该轨道卫星有时也被称作准天顶卫星。
这样，作为使用了能提供高质量的通信和广播服务的轨道卫星的通信系统的现有技术，可以列举以下的通信系统(例如，参照特开2000-332670号公报(第9页、第15-16页以及第19-21页))。
即该通信系统由人造卫星群和通过该人造卫星群来发送卫星广播(或传播)的基地电台、接收卫星广播的卫星广播终端构成。作为广播的内容，例如可以列举气象信息和交通信息、声音数据、娱乐信息等。另外，本系统中使用的人造卫星使用了旋转轨道的倾斜角为37度以上44度以下的范围内、以及离心率为低于0.24的范围内的人造卫星，或倾斜角为40度以上44度以下的范围内、以及离心率为0.24以上0.35以下的范围内的人造卫星，根据所谓的轨道长半径、近地点自变量、离心率、轨道倾斜角、升交点赤经和真近点离角等轨道六要素来控制这样的人造卫星。
但是，如上所述，轨道卫星必须依次切换在通信和广播中利用的人造卫星，所以通过在轨道卫星之间进行移交(以下，称作卫星间移交)，来使通信和广播继续进行。因此，当移动电台等终端使用定向性能好的卫星跟踪天线时，为了跟踪继续通信和广播的轨道卫星就需要改变卫星跟踪天线的方向的时间，此时，通信和广播中断。如果从用户的观点来观察该事实，就是正在接受通信和广播服务的提供时，与用户的要求无关地发生了中断。当进行重要的通信等时，这样的中断是不希望见到的。另外，把某地区中的卫星仰角作为基准来决定轨道卫星的切换定时，如果在服务区的整个区域中一起进行卫星间移交，则尽管有的地方具有位于高仰角位置上的卫星，但还是有可能发生以下这样的问题即把该地方使用的卫星切换成了位于无法以足够的质量来传输信息的仰角位置上的轨道卫星。因为在这种情况下无法充分发挥轨道卫星的高仰角特性，所以是不希望看到的。
发明内容
因此，本发明所要解决的问题是在对轨道卫星进行切换时，有时用户享有的通信和广播质量会下降。所以本发明其目的在于防止这样的质量下降，做到无论在服务区的任何区域内，都能利用具有适于通信和广播的仰角的卫星来使用户享受所提供的服务。
为了解决上述问题，可以列举出不一起进行卫星间移交的方案。在通过从轨道卫星发射多个射束来覆盖全部服务区域的通信和广播系统的情况下，在适合来自轨道卫星上的每一射束的时间进行切换。在各区域中，利用具有足够高的仰角的轨道卫星来提供通信和广播服务。另外，在发射单个或多个射束来覆盖服务区的通信和广播系统的情况下，通过在卫星间移交时在适合每一射束的时间带中同时从切换前的轨道卫星和切换后的轨道卫星上发射射束，来使由卫星间移交所引起的影响充分降低。在以下的实施例中将对此进行详细说明。
下面简要说明附图。
图1是本发明实施例的通信和广播系统的概略结构图。
图2是表示轨道卫星的轨道要素和轨道配置的例子的图。
图3是表示轨道卫星的轨道要素和轨道配置的例子的图。
图4是有关使用了三颗轨道卫星的轨道配置例，来俯瞰以地球为中心的轨道的说明图。
图5是在天空图中表示从那霸可以看到轨道卫星的方向的图。
图6是表示多个射束点的配置的一例的图。
图7是用时间表来表示卫星切换时的射束点的图。
图8是表示提供射束点的数据格式的一例的图。
图9是卫星切换时发送、接收数据的定时图表。
图10是表示终端装置结构的图。
图11是表示卫星管制电台的发送装置结构的图。
图12是说明各区的卫星切换时刻的最优化的图。
图13是说明卫星切换时间带的图。
图14是说明卫星切换时间带的图。
图15是表示切换卫星时的卫星管制电台的处理的程序框图。
图16是表示切换卫星时的卫星管制电台的处理的程序框图。
具体实施例方式
下面，参照附图来详细说明本发明实施例。
(通信和广播系统)
下面，参照图1说明本实施例的通信和广播系统的概略。
通信和广播系统1通过由卫星管制电台2控制的人造卫星即轨道卫星3，在通信和广播中心电台4和位于从轨道卫星3照射的射束点(射束点5)内的地面电台即移动电台6或固定电台7之间进行通信服务和广播服务的至少一方(以下为通信和广播服务)。从多个轨道卫星中选择在该时间带位于天顶附近的轨道卫星为轨道卫星3。另外，为了从移动电台6和固定电台7向卫星管制电台2或通信和广播中心电台4发送信息而使用的所谓的上传线路可以使用众所周知的移动电话系统和因特网等地面网络8。
作为图1所示的移动电台6，列举出汽车或便携式终端，作为固定电台7，列举出放在家中的终端。有关用这样的移动电台6和固定电台7收发信号，享有通信和广播服务的终端装置，以移动电台6的终端装置11为例，说明其概略结构。
终端装置11包含用于进行移动体的位置测定的位置测定用天线12；用于与轨道卫星3进行通信的通信用天线13；根据由位置测定用天线12接收的数据，进行现在为止的位置测定、移动速度的计算和移动方向的计算的位置测定装置14；与轨道卫星3进行数据的收发的通信装置15；作为用户界面而起作用的输入装置16和显示装置17；图1中未图示的存储装置的缓存器；控制装置18。控制装置18具有综合控制终端装置11，从由通信用天线13接收的数据和用位置测定用天线12接收的数据选择必要的数据，在显示装置17上显示数据的功能；在有必要时，向卫星管制电台2发送移动电台6的位置测定信息的功能；从输入装置16利用接收终端11的用户在输入了收发所必要的数据时，在该数据必要时，向通信和广播中心电台4发送的功能。下面，参照图10说明这些功能的细节。须指出的是，天线12、13也能使用成为一体的天线。在此的位置测定装置14也可以是使用了称作GPS(Global Positioning System)的位置测定卫星的位置测定装置、使用了其它位置测定卫星的位置测定装置和基于移动电话的位置测定装置中任意一种。另外，如果是固定电台7，位置测定用天线12就没必要。
卫星管制电台2具有发送装置21，发送装置21具有由用于与轨道卫星3进行通信的天线22、发送装置和接收装置构成的通信装置23；存储着有关把从轨道卫星3发出的射束在地面的扩展作为区域而表示的射束点5的数据的覆盖区数据库24；存储了用于管理通信和广播系统1的用户信息等的系统数据库25；控制装置26。控制装置26具有综合控制卫星管制电台2，选择覆盖区数据库24和系统数据库25的内容，生成向轨道卫星3发送的数据的功能；读入从接收终端装置11发送来的数据，根据它决定向轨道卫星3发送的数据的功能。后面，参照图11说明这些功能的细节。
通信和广播中心电台4具有保持提供给用户的内容，按照必要发送应该广播的轨道卫星3发送的功能；控制用户间的通信的通能；由公开的结构构成。
(轨道卫星)下面，详细说明本实施例的通信和广播系统1中使用的轨道卫星3。须指出的是，本实施例的轨道卫星希望使用仰角大的准天顶卫星即高轨道卫星(HEO)。但是，也能在其它轨道卫星(中轨道卫星，LEO，MEO)中使用。这些轨道总称为非静止轨道。
一般来说，如果提供了某时刻的轨道卫星的位置和速度，就能唯一决定轨道卫星的轨道。因此，如果在某时刻提供了6个轨道要素，就可以。在此，作为轨道要素的记述方法，使用开普勒轨道要素。开普勒轨道要素由以下6个轨道要素构成表示椭圆的大小的轨道长度半径、表示椭圆的扁平度的离心率、表示轨道面的倾斜的轨道倾斜角、表示连接了轨道从南向北通过赤道面的升交点和地心的直线与春分点方向所成角度的升交点赤经、表示从升交点到近地点的角度的近地点自变量、以地球为中心从近地点测量某时刻的轨道卫星在轨道上位置的角度即真近点离角。代替真近点离角，可以使用平均近点离角或离心近点离角。
在图2和图3中，表示以日本全国为服务对象时，用在24小时周期的轨道中旋转的三颗轨道卫星(卫星编号1、2、3)进行通信和广播服务时的各轨道卫星的轨道要素和轨道配置例。须指出的是，轨道卫星的轨道由于地球重力场、月亮和太阳的引力等的影响，总是变动，一般以某程度的允许范围控制轨道。因此，各轨道要素的值表示轨道控制后的目标额定值。另外，各轨道要素的置表示轨道控制后的目标额定值。另外，在表中，Ω1和θ1是按照基准时刻设定的卫星编号1的轨道卫星的升交点赤经和真近点离角。须指出的是，以轨道面为3面的情形为例进行了说明，但是也可以是四面或更多的适当的面数。
由图2和图3所示的轨道要素决定的轨道卫星都是从根室到那霸的日本的任意的都市，跨最长8小时，最短6小时左右，在仰角70度以上的方向变为可见。最长的8小时是在轨道倾斜角约42.5度并且离心率为0.21时取得的。因此，通过使用了本轨道要素的轨道卫星群，跨1天的24小时，在从根室到那霸的日本的任意的都市都能实现至少一颗以上的轨道卫星变为可见的轨道配置。因此，通过使用这样的轨道卫星，能构筑遮蔽物或障碍物引起的通信中断少的通信和广播系统1。须指出的是，近地点自变量为180度以下。
另外，图4表示轨道配置例。轨道面有3面，在各轨道上，分别配置有相当于卫星编号1、卫星编号2、卫星编号3的轨道卫星31、轨道卫星32和轨道卫星33。
轨道卫星31、轨道卫星32和轨道卫星33分别以约24小时在轨道34、轨道35、轨道36上旋转一周。即轨道卫星31、轨道卫星32和轨道卫星33的轨道周期约24小时，并且近地点自变量在180度以上360度以下的范围内。离心率在低于0.24的范围中，轨道倾斜角为37度以上44度以下的范围内，或者离心率为0.24以上0.35以下的范围内，并且轨道倾斜角在40度以上44度以下的范围内。
三颗轨道卫星31、32、33的轨道的升交点赤经各分开120度，设定为在日本上空的适当位置出现各轨道的远地点。作为各轨道卫星31、32、33的各自的轨道34、35、36的位置关系，配置为当轨道卫星31在其轨道34上位于近地点时，轨道卫星32在其轨道35上位于取得延迟了轨道周期的三分之一的真近点离角的位置，轨道卫星33在其轨道36上位于取得超前了轨道周期的三分之一的真近点离角的位置。
根据该轨道配置，变为在从北海道到冲绳的日本中，在仰角70以上的方向，总能观察到轨道卫星31、轨道卫星32、轨道卫星33中的任意一颗的配置。轨道卫星31、轨道卫星32、轨道卫星33分别具有约24小时的周期，所以在仰角70以上的方向变为能观察到，或变为不能观察到也是周期性、规律性的。此时，在日本中，轨道卫星31、轨道卫星32、轨道卫星33在仰角70度以上的方向，以一天一次的周期轮流出现，能观察到分别在70度以上的方向最长停留8小时，最短停留6小时。以24小时的周期每天重复这种情况。
例如，有关这样的轨道要素，图5在天空图中表示了从那霸能观察到轨道卫星31的方向。图5可以与星座一览表为相同的看法，同心圆的中心为天顶，上向着北，右向着西，下向着南，左向着东。以仰角，每20度描绘了同心圆。另外，在周围，每10度表示了方位角。描绘的是每1小时的轨道卫星31在天空上的位置，以天空上的轨迹连接描绘了它。
从图5可知，轨道卫星31变为可见的方向从天顶方向移动到南的水平线方向。须指出的是，能通过与此相同的天空图，说明有关日本其它都市的仰角的时间变化。
当用这样的三颗轨道卫星31、32、33进行一天24小时的通信和广播服务时，希望是该最大同时可见时间长度变为8小时以上的轨道倾斜角和离心率的组合。而在四颗轨道卫星3(参照图1)中，当进行一天24小时的服务时，希望是最大同时可见时间长度变为6小时以上的轨道倾斜角和离心率的组合。而当使用在多条椭圆轨道中旋转的轨道卫星3进行通信和广播服务时，有必要依次切换进行通信和广播服务的轨道卫星3，此时，重要的在于从多个都市，轨道卫星3同时在高仰角变为可见。
使用这样的轨道卫星3进行的服务如图6所示，通过为多个圆形的射束点5，覆盖日本全国而进行。例如，一颗轨道卫星3向日本全国发送信息时，从搭载在轨道卫星3上的仪器发射射束，进行该范围的通信和广播。即由射束点5表示的区域成为覆盖区。一般来说，在使用频率低的区域的通信或广播中覆盖日本全国所必要的射束数少，但是伴随着频率升高，一个射束的照射范围窄，如图6所示，多个射束成为必要。
另外，下面，参照图7说明射束点的切换。在图7中，表示了第一轨道卫星3(例如轨道卫星31)的射束点51(频率f1)和射束点52(频率f2)、第二轨道卫星3(例如轨道卫星32)的射束点53(频率f1)和射束点54(频率f2)。例如，有关着眼点pos1，切换前后都能利用f1的频率，但是有关着眼点pos2，从切换前的f1，频率在切换后变为f2。因此，当从轨道卫星31切换为轨道卫星32时，使用现在使用的频率f1，进行用于预约切换后使用的频率f2的处理。
须指出的是，在图1所示的卫星管制电台2，使用覆盖区数据库24把握该射束的照射位置，把使用的频率的变更等信息通知终端装置11或通信和广播中心电台4。图8表示覆盖区数据库24的内容。覆盖区数据库24是由任意付与的射束编号81、为了识别射束而付与了代表地区的名称的射束名称82、射束的中心纬度83、射束的中心经度84、射束半径85等各数据构成的表。
下面，说明在这样的轨道卫星群中，切换提供通信和广播服务的轨道卫星3时所必要的信息。须指出的是，以下，该信息为卫星切换信息。
卫星切换信息包含轨道卫星3的个别识别编号、表示接着进行切换的分割点的种类的事件种类、下一切换点到来前的倒计数值。
事件种类在后面说明的数据种类的阶段的分割、卫星切换的分割、卫星切换期间的突入点和脱出点、开始切换的前处理的点、开始切换后处理的点、卫星轨道要素的变动引起的调整位置的插入点等数据种类和控制方法切换的事件发生之前，为了表示该事件的意思而使用。倒计数值表示事件发生前的剩余时间和帧数，是为了向着切换点，终端装置11提前做好准备的时序安排而使用。倒计数值例如如果由帧数计算，则终端装置11一侧不具有正确的表也可以。相反，终端装置11一侧和卫星管制电台2的发送装置21一侧如果表正确地一致，倒计数值也可以是时刻。例如，当倒计数值为无符号的8位(bit)结构时，如果到事件发生是足够远的时刻，就持续表示255(10进制)。当事件发生时刻达到254帧(或秒、毫秒等)以下时，倒计数值就按254、253减小下去。在倒计数值变为0的时刻，进行切换。倒计数值如果对下一事件的告知没有障碍，就可以表示从过去的事件发生开始的经过时刻。表示过去的事件有利于事件经过后连接的终端迅速把握现状的线路状况，所以能有助于终端装置11的高效的时序安排。另外，卫星切换信息可以不是一个，有关过去和未来的多个切换，可以提示多个事件种类或倒计数值(也包含经过的事件，正负值)。
下面，参照图9说明调度所述数据种类和数据的收发的处理。图9表示切换前的第一轨道卫星3(例如轨道卫星31)的收发模式91、切换后的第二轨道卫星3(例如轨道卫星32)的收发模式92，表示了在轨道卫星3的切换期间中调度长响应时间数据的收发的例子。须指出的是，当为3机交替的结构时，有关3颗轨道卫星3，进行同样的处理。
这些时序安排91、92中，用白色表示的部分93表示短响应时间数据的收发的分配时间，由向右上的斜线表示的部分94表示长响应时间数据的收发的分配时间。用虚线表示的部分95表示在切换的前后变为非有效的状态。从用96表示的反三角1到符号97的反三角7表示信号种类和轨道卫星3的切换定时。在此，短响应时间数据是指流动发送或广播等在一定时间内需要一定数据量的收发的数据或者需要实时响应的数据。而长响应时间数据是交通信息和遥测数据的收发等实时响应的必要性更低的数据。在本实施例中，通过向卫星切换期间(由反三角4和反三角5夹着的期间)分配长响应时间数据的收发，一边保持短响应时间数据的传输率，一边进行轨道卫星3的切换。因此，伴随着卫星的切换，不会对通信、广播或流动等服务质量造成影响。
(终端装置)下面，参照图10说明在图1中表示了概略结构的终端装置11的功能和处理。
在图10中，同步信号抽出部件101从接收信号抽出帧同步等的定时，卫星切换信息的抽出102提供从接收信号抽出有关卫星切换的信息的功能。有关卫星切换的信息是指有关变更了图9中说明的数据种类的点、轨道卫星3切换的点的分割点的信息。这些信息定期或不定期地从卫星管制电台2向终端装置11提供。当从终端装置11提供广播的每小时的数据量为一定的流动类数据时使用接收用缓存器103。流动类数据因为每小时的吞吐量已经决定，所以划分为短响应时间数据。在本实施例中，从卫星管制电台2间歇地按数据划分发送，所以在终端装置11的播放时或向其他装置的传输时，有时向原来的每小时一定的数据量的整形成为必要。本缓存器103在该吞吐量的平滑中使用。考虑假定的流动系统的单位时间的数据量、图9中说明的短响应时间数据的部分93和长响应时间数据的部分94的时间，决定该量。用户数据104是应该使用本终端装置11发送的数据的内容。
另外，发送定时控制部件105调整数据发送的定时。例如，判定现在本电台应该发送的时刻或应该发送的数据的种类，进行在恰当的定时发送的控制。终端信息发送部件106对认证或各终端装置11，在发送的数据中加入能识别数据的发送者的数据。另外，该终端信息发送部件106担负着把从用户一侧要求轨道卫星3的切换，或者按照必要要求继续使用的数据附加在发送的数据中的功能。发送数据种类切换部件107切换本电台现在能发送的数据的种类。具体而言，现在能发送的数据根据短响应时间数据或长响应时间数据，切换调出来的数据种类。缓存器108是长响应时间数据用缓存器，用于处理长响应时间数据109。缓存期110是短响应时间数据用缓存器，用于处理短响应时间数据111。这些处理由控制器112控制，在通信装置15(参照图1)的构成要素的调制解调器113以下的部分中，全部通过数字数据的交换工作。
作为由终端装置12进行的信号收发的处理，首先，列举出数据种类切换时期的判定。在此，检测图9中的反三角1～7的定时。接着，收发的数据的种类判定短响应时间数据或长响应时间数据。在此，当下一数据种类安排为长响应时间数据时，判定是否重叠在卫星切换的定时中。当不重叠在卫星切换的定时中时，进行长响应时间数据的处理。当重叠在卫星切换的定时中时，读出数据。另外，当判定为向短响应时间数据的切换定时，进行短响应时间数据的处理。
(基地电台)下面，参照图11说明图1中表示了概略结构的卫星管制电台2的发送装置21的功能和处理。
天线22使用切换前的轨道卫星3和切换后的轨道卫星3的至少两种天线。天线22的数量根据轨道卫星3的配置数而改变。在此，从三颗轨道卫星3中，除去切换时，假定总使用1颗时的情形。另外，发送装置127、接收装置121、选择使用的天线22的卫星选择部件128是开关矩阵。开关由卫星选择控制部件129控制。
接收装置121把来自终端装置11的接收信号解调，数字化。终端信息抽出部件122进行与接收装置11的连接开始时的认证、用于进行是否是来自接收装置11的数据的判定的信息抽出。终端管理部件123除了接收装置11的认证或核款，进行现在使用的频带(通道)的管理。使用频带选择和分配部件124把接收用的缓存器125中暂时存储的接收数据即用户数据126划分给使用的各用户，向用户发送。具体而言，划分给的各用户的作业是指根据来自终端管理部件123的信息，从卫星间的独自地址向外界的地址进行变换，对各用户附加不同的地址并发送的动作。外界的地址是指例如因特网中的IP地址。
发送装置127位于卫星选择部件128的前级，所以在此的输出也可以是中间频率(IF)。卫星选择控制部件129进行与图9中的反三角1～7的切换定时匹配的发送。切换控制标记注入部件130按照必要进行在接收装置11一侧利用的卫星切换信息的注入、来自用户的继续使用要求的判定结果信息的注入。发送数据种类切换部件131进行短响应时间数据132和长响应时间数据133的切换，分别能暂时存储在缓存器134和缓存器135中。这些装置136按照频带(发射机应答器)进行多路复用。另外，符号137是发送方向的用户数据。利用哪个频带是使用频带选择和分配部件124参照来自终端管理部件123的数据，进行分配。既定卫星编号保持部件138保持现在使用的卫星编号。发送控制器139统一进行有关各发射机应答器的发送的控制。调度器140保持卫星切换时刻或切换控制方法等的日程数据。卫星控制信息管理部件141根据进行的运行管理的卫星控制部件142的信息，保持与数据的收发关联的卫星运行信息。表143为了与卫星管制电台2的系统全体的动作同步进行，提供时间上的基准。
(轨道卫星的切换方法)下面，说明本实施例的通信和广播系统1中的轨道卫星3的切换方法。
首先，参照图12说明轨道卫星3的切换的第一方法。图12中表示了某区域(区域A、区域B)中的三颗轨道卫星3(例如轨道卫星31、32、33)的卫星仰角的每小时的推移。区域A和区域B是不同的射束点5(参照图1或图6)的中心或射束点5内的区域。在区域A、区域B中，都是根据时间的经过，轨道卫星31、轨道卫星32、轨道卫星33的卫星仰角按照顺序增大，但是各轨道卫星31、32、33的卫星仰角变为最高的时刻、两个轨道卫星31、32、33的仰角的大小关系颠倒的时刻(在图13中，相当于两个轨道卫星的轨迹的交点)在区域A和区域B中不同。因此，根据图1所示的移动电台6或固定电台7的位置，知道能观察到轨道卫星3的仰角中产生了差。
在此，如果把各区域A、B中的卫星仰角作为各射束点5中的卫星仰角的基准，如果决定卫星切换时刻，使各区域A、B的卫星仰角变得更高，则在区域A中，在用曲线图中的实线表示的时刻t11的9点35分，从轨道卫星31切换到轨道卫星32，在时刻t12的17点35分，从轨道卫星32切换到轨道卫星33。这样，最低仰角变为大约78°，在区域A中变为仰角最高的最佳切换时刻。此时，如果在区域B中也同时进行卫星间的移交，则在区域B中，在时刻t11，从卫星仰角大约为87°的轨道卫星31向卫星仰角大约为72°的轨道卫星32切换。同样，在时刻t12，从卫星仰角大约为87°的轨道卫星32向卫星仰角大约为72°的轨道卫星33切换。如果以区域A为基准，决定卫星间的移交的时刻，就在区域B中进行切换，使卫星仰角变低。这样，无法充分利用高仰角特性，所以不好。
因此，在在此的本实施例的卫星切换的第一方法中，对各区域，最优化卫星切换时刻。即如果以图12为例，则在区域A中，如上所述，在时刻t11和时刻t12进行卫星切换。在区域B中的从轨道卫星31向轨道卫星32的切换时间为用虚线表示的时刻t13的10点45分，从轨道卫星32向轨道卫星33的切换时间为时刻t14的18点45分。据此，区域B中的最低仰角变为约77°，能保持更高的卫星仰角。通过对区域A、B，即对提供服务的服务区的射束点5，变更卫星切换的定时，全部的用户能以高的卫星仰角享有没有质量下降的服务。
另外，为了卫星间的移交，图1所示的卫星管制电台2进行射束照射的控制，并且对终端装置11，经由轨道卫星3发送有关射束切换的信息即卫星切换信息。在终端装置11中，根据该信息，适当切换利用的轨道卫星3(例如轨道卫星31、32、33)。因此，当同时切换全部的射束时，由于伴随着切换作业的信息的交换，能发生因集中而导致拥挤，但是在本方式时，对各射束渐渐进行卫星间的移交，所以能避免因集中而导致拥挤。
须指出的是，在此，说明了从轨道卫星31向轨道卫星32的切换、从轨道卫星32向轨道卫星33的切换，但是在从轨道卫星33向轨道卫星31的切换中，也同样决定切换时间。
下面，参照图13和图14，说明卫星切换的第二方法。须指出的是，在图13和图14中，表示了某区域即区域A、区域B中的三颗轨道卫星3(例如轨道卫星31、32、33)的卫星仰角。区域A、区域B是射束点5(参照图1或图6)的中心或射束点5内的主要都市，该区域A、区域B中的卫星仰角为射束点5中的卫星仰角的基准。
第二方法的特征在于在切换时，只在给定时间内，能从切换前的轨道卫星和切换后的轨道卫星双方进行通信和广播。
例如，在图13中，轨道卫星31在10点05分之前是有效的，即通信和广播中利用的状态，轨道卫星32在9点05分到18点05分为有效，轨道卫星33从17点05分开始有效，在各卫星切换时刻，切换前和切换后的轨道卫星3同时变为有效的时间重叠为1小时。该时间间隔为切换时间带150、151。须指出的是，切换时间带150、151把变为切换对象的两个轨道卫星3的卫星仰角大小关系颠倒的时刻t21、t22为中心，向其前后分别错开30分钟。
例如，在从9点05分开始的一小时的切换时间带150中，当开始接受通信和广播服务时，从轨道卫星32开始接受。通过使用此后卫星仰角变低的轨道卫星31、此后卫星仰角变高的轨道卫星32，就没必要进行卫星切换，能进行稳定的通信和广播。
当在轨道卫星31和轨道卫星32的切换时间带150之前进行通信和广播服务时，即使变为切换时间带150，也能原封不动使用轨道卫星31。此时，在切换时间带150经过之前的时间内，没必要进行卫星间的移交，在该时间内，当通信和广播作业结束时，能防止通信和广播的中断。因为伴随着切换作业的信息的交换减少，所以具有避免通信线路的因集中而导致拥挤的效果。
另外，通过提前在终端装置11上显示卫星切换时间带150，151，用户从预定的服务利用继续时间长度选择适合于自己利用的轨道卫星3，使用选定的轨道卫星3接受服务。例如，即使在图13的轨道卫星31和轨道卫星32的切换时间带150之前，从轨道卫星31开始接受服务，在切换时间带150中，用户也能任意切换到轨道卫星32。此时，用户有必要从终端装置11通过轨道卫星31或地面网络8对卫星管制电台2发送卫星切换要求。卫星管制电台2如果接收到切换要求，就对该终端装置11通知卫星切换信息，但是向轨道卫星32的切换。据此，在该终端装置11一侧，实际上切换到轨道卫星32。但是，此时，为了跟踪轨道卫星32而变更通信用天线13(参照图1)的方向时，通信和广播中断，但是该时间短，所以几乎不会发生问题。
另外，当从轨道卫星31和轨道卫星32的切换时间带150之前利用轨道卫星31开始接受服务时，当过了切换时间带150时，基本上根据在超过切换时间带150之前，从卫星管制电台2经由轨道卫星31发送的卫星切换信息，在终端装置11一侧自动切换到轨道卫星32。但是，在超过切换时间带150之前，用户从终端装置11通过轨道卫星31或地面网络8向卫星管制电台2要求继续与轨道卫星31的通信或广播的接收，如果在系统上没有问题，就能继续用轨道卫星31的通信和广播的接收。但是，在用轨道卫星31的通信和广播陷入不可能的状态之前，根据从卫星管制电台2经由轨道卫星31发送的卫星切换信息，从终端装置11切换为轨道卫星32。
须指出的是，在此说明了从轨道卫星31向轨道卫星32的切换，但是从轨道卫星32向轨道卫星33的切换、从轨道卫星33向轨道卫星31的切换中，也同样决定切换时间。
通过对各区域改变切换前和切换后的轨道卫星3同时变为有效的时间带的长度或该时间带的决定方法，能通过更高仰角的轨道卫星3提供通信和广播服务。例如，在图14所示的区域B中，在切换时间t31、t32的前后，切换前的轨道卫星31、32、33的仰角变化大，切换后的轨道卫星31、32、33的仰角变化小(而在图13的区域A中，卫星仰角的变化大致相等)。此时，可以设定切换时间带，在切换时间t31、t32的给定间隔例如前后30分钟用双方的轨道卫星3重复提供服务，但是象卫星切换时间带152、153那样，使重复的时间带向前错开时变得容易维持高仰角。在本例子中，通过对切换时间t31的10点45分，使卫星切换时间带153为10点0分到11点0分，作为最低仰角，能维持约75°。在此，说明了从轨道卫星31切换到轨道卫星32的卫星切换时间带152，但是有关轨道卫星32或轨道卫星33的卫星切换时间带153，也能同样决定。另外，两颗轨道卫星3同时变为有效的时间地的长度为一小时，但是能根据作为对象的服务的继续时间的平均值决定该长度。
(轨道卫星的切换时的处理)下面，说明伴随着所述卫星切换的第一、第二方法而发生的卫星管制电台2的处理、终端装置11的处理。
第一方法是图1所示的卫星管制电台2在覆盖区数据库24中登记各区域(服务区)的卫星切换时间，如果变为该时刻，就向终端装置11发送卫星切换信息，强制调整终端装置11的通信用天线13的方向。须指出的是，在通信用天线13的方向调整中包括一边参照从位置测定用天线12取得的自己的现在位置，一边计算通信用天线13的角度；一边参照预先登记的终端装置11的设置位置，一边计算通信用天线13的角度；当对各射束点5使用的频率不同时，为终端装置11的通信装置15选择切换后的频率(以下相同)。
下面，说明伴随着卫星切换的第二方法的处理。
首先，在图15中表示卫星管制电台2一侧的处理。
卫星管制电台2在步骤S1中判定现在的时刻是否为卫星切换时间带(例如图13的卫星切换时间带150、151等)。如果不是卫星切换时间带(在步骤S1中，No)，就在步骤S2中继续该通信和广播服务。而如果是卫星切换时间带(在步骤S1中Yes)，在步骤S3中确认向用户提供的通信和广播服务是从卫星切换时间带以前继续。如果不是继续(步骤S3中No)，就在步骤S4中继续该通信和广播。如果是继续(步骤S3中Yes)，就进入步骤S5，调查是否经过了卫星切换时间带。
在经过卫星切换时间带前(步骤S5中，No)，如果接收来自终端装置11的卫星切换要求(步骤S6中，Yes)，就在步骤S7中向该终端装置11发送卫星切换信息。接收它，在终端装置11中根据卫星切换信息变更通信用天线13的条件，切换接收电波的轨道卫星3。此时，在该终端装置11中，通信和广播中断(步骤S8)。例如如果在通话中，卫星管制电台2使通话中断，向通话对象通知正在切换处理。当广播时，当轨道卫星3移动到服务区外时，使广播体停止。另外，有时在伴随着因集中而导致拥挤或低仰角而发生电波障碍时，进行中断。而且，从轨道卫星3的切换结束了的终端装置11发送对卫星切换信息的响应，所以在步骤S9中接收它。然后，利用切换了的轨道卫星3，重新开始通信和广播服务(步骤S10)。从该步骤S6到步骤S10的处理是想不等待切换时间带的结束而切换轨道卫星3时，知道通信和广播长时间持续，在该时刻进行的通信和广播内容不太重要，或用户判断为即使缺少也可以时进行的处理。须指出的是，此时，当从用户不要求的轨道卫星的切换时(在步骤S6中No)，作为步骤S11，继续通信和广播。
而当卫星切换时间带结束时(在步骤S5中Yes)，进入步骤S12，调查从终端装置11是否接收了继续通信和广播的要求。
当从终端装置11接收了继续通信和广播的要求时(步骤S12中，Yes)，用户进行重要的通信，即使卫星仰角稍微变低，也不想中断时，所以在步骤S13中卫星管制电台2继续通信和广播，判断是否服务。当通信和广播的继续变为系统上的问题时，进入步骤S14，当没有问题时，进入步骤S15。另外，根据用户一侧的情况，没必要使通信和广播继续，从相应的终端装置11解除了继续通信和广播的要求时，进入步骤S14。
当没有系统上的问题，也没有来自用户的变更时，在步骤S15中，向终端装置11通知受理了继续通信和广播的要求的意思。而且，直到发生系统上的问题，或存在用户一侧的变更，继续相应的通信和广播(步骤S16)。
而当从终端装置11不接收继续通信的要求时(在步骤S12中，No)，或发生系统上的问题，或通知了发自用户的变更时(在步骤S13中，Yes)，是希望进行卫星切换的状态，所以在步骤S14中，向终端装置11发送卫星切换信息。成为卫星切换信息的发送对象的终端装置11接收它，进行轨道卫星3的切换，所以此时通信和广播中断(步骤S17)。而且，如果在终端装置11，轨道卫星3的切换结束，就发送对卫星切换信息的响应，所以在步骤S18中，接收它，利用切换的轨道卫星重新开始通信和广播(步骤S19)。
下面，在图16中表示终端装置11一侧的处理。
终端装置11当接受通信和广播服务的提供时，如果变为卫星切换时间带(步骤S31中Yes)，就在步骤S32中确认该通信和广播是从变为卫星切换时间带之前继续。当不是卫星切换时间带时(步骤S31中No)，当不继续通信和广播时(在步骤S32中No)，继续通信(步骤S33)。
然后，当继续接受通信和广播服务的提供时，在卫星切换时间带经过之前的时间(步骤S34中No)中，用户能选择接收电波的轨道卫星3。因此，如果用户不要求卫星切换(步骤S35中No)，则作为步骤S36，原封不动地继续通信和广播。而当用户希望卫星切换时，向卫星管制电台2发送卫星切换要求(步骤S35中Yes)。
对卫星切换要求，从卫星管制电台2发送来包含应该切换的轨道卫星3的信息的卫星切换信息，所以在步骤S37中，接收它。终端装置11在步骤S38中一次中断通信和广播的收发，为了适合于由卫星切换信息决定的轨道卫星3，调整图1的通信用天线13，变更方向，能从切换后的轨道卫星3接收电波。然后，如果该处理结束，就向卫星管制电台2发送该意思作为对卫星切换信息的响应(步骤S39)。据此，通过切换的轨道卫星3，重新开始通信和广播(步骤S40)。
而当继续接受通信和广播服务的提供时，当经过了卫星切换时间带时(步骤S34中Yes)，用户考虑现在的通信和广播的重要度或此后的继续时间，判断是继续现在的轨道卫星3的接收，还是进行卫星切换。按照该用的判断，在终端装置11发送通信继续要求，或不发送。当发送了通信继续要求时，在所述处理(参照图15)中，卫星管制电台2判断是否允许继续通信，通知该结果。因此，终端装置11调查在步骤S41中是否接收了表示受理了通信继续要求的通知。当接收了这样的通知时(步骤S41中Yes)，进入步骤S42。而当未接收通知，或未发送通信继续要求时，进入步骤S43。
受理了通信继续要求时，即进入步骤S42时，继续通信和广播，除了通过用户的选择解除了通信继续要求时(步骤S44中Yes)，或者从卫星管制电台2接收卫星切换信息，强制进行卫星切换时(步骤S45中Yes)，原封不动地继续通信和广播，而当受理了通信继续要求的情形以外时，以及一旦受理后，通过用户自身的判断解除了通信继续要求时，作为步骤S43，从卫星管制电台2接收卫星切换信息，所以在步骤S46中暂时中断通信和广播，变更图1的通信用天线13的方向，以便接收来自由卫星切换信息决定的轨道卫星3的电波。须指出的是，当在所述步骤S45中接收了卫星切换信息时，也进行步骤S46的处理。
而且，如果通信用天线13的方向的变更结束，把该意思作为对卫星切换信息的响应，在步骤S47中向卫星管制电台2发送。据此，重新开始对终端装置11的通信和广播服务(步骤S48)。
如上所述，根据本实施例，当使用轨道卫星3进行通信和广播时，能进行服务的提供所必要的数据(信号)的收发，而不对用户产生不便。在此，根据卫星切换的第一方法而使用的终端装置11具有根据卫星切换信息强制切换轨道卫星3的结构，根据卫星切换的第二方法而使用的终端装置11在此基础上，具有显示卫星切换时间带(例如，图13的卫星切换时间带150)的部件、在卫星切换时间带中进行通信继续要求、该解除要求、卫星切换要求的结构。另外，卫星管制电台2具有能适合于第一方法或第二方法的结构，但是希望具有能适合于低而方法的结构，以便用户可以使用与任意方法对应的终端装置11。
须指出的是，在图1的通信和广播中心电台4中，在卫星切换时，切换服务的提供中利用的轨道卫星3。根据从卫星管制电台2通过轨道卫星3取得的卫星切换信息，进行此时的处理。当为卫星切换的第二方法时，从通信和广播中心电台4不进行通信继续要求，但是也可以发送卫星切换要求。该卫星切换要求按照来自用户的要求，用经过了卫星切换时间带(例如图13的卫星切换时间带150)的轨道卫星3进行服务时，当该轨道卫星3有可能从通信和广播中心电台4的服务区偏离时，使卫星管制电台2进行强制的卫星切换时使用。
另外，卫星管制电台2也可以是保存有向用户提供的内容等，兼任通信和广播中心电台4的系统结构。
这样，在服务区的各区域中，通过使用位于更高仰角的轨道卫星来进行通信和广播，就能充分减轻由建筑物等引起的电波遮挡。而且，如果是所决定的时间内的通信和广播，则即使在本来切换轨道卫星的时间内也不进行卫星间的移交，从而能防止通信和广播的中断。另外，通过卫星间移交在时间上的分散化、频率的减小，还能取得避免因集中而导致拥挤的效果。
权利要求
1.一种利用了人造卫星的信号接收方法，其特征在于在给定的服务区接收由在非静止卫星轨道上移动的多颗人造卫星中的给定的人造卫星发送来的信号，按各所述服务区的定时来进行在所述信号的接收中使用的人造卫星的切换，以使所述人造卫星保持给定的仰角。
2.根据权利要求1所述的利用了人造卫星的信号接收方法，其特征在于能从切换前的所述人造卫星和切换后的所述人造卫星上重复给定时间来接收所述信号。
3.根据权利要求2所述的利用了人造卫星的信号接收方法，其特征在于所述给定时间是从切换后的所述人造卫星的仰角达到给定角度的时间到切换前的所述人造卫星的仰角达到所述角度的时间之间的时间间隔。
4.一种利用了人造卫星的服务提供方法，其特征在于利用在非静止卫星轨道上移动的多颗人造卫星中的给定的人造卫星，来向给定的服务区内的用户提供通信和广播服务中的至少一种服务，按各所述服务区的定时来进行在所述服务的提供中使用的人造卫星的切换，以使所述人造卫星保持给定的仰角。
5.根据权利要求4所述的利用了人造卫星的服务提供方法，其特征在于能从切换前的所述人造卫星和切换后的所述人造卫星上重复给定时间来提供所述服务。
6.根据权利要求5所述的利用了人造卫星的服务提供方法，其特征在于所述给定时间是从切换后的所述人造卫星的仰角达到给定角度的时间到切换前的所述人造卫星的仰角达到所述角度的时间之间的时间间隔。
7.一种人造卫星的控制方法，其特征在于用于利用从在非静止卫星轨道上移动的多颗人造卫星中选择的人造卫星来进行收发信号的控制，当切换接收所述信号的人造卫星时，在所述服务区通过切换前的所述人造卫星来向所述服务区发送切换后在所述信号的发送接收中使用的所述人造卫星的位置信息。
8.根据权利要求7所述的人造卫星的控制方法，其特征在于把用于进行指示的指令信号与所述位置信息一起向利用所述人造卫星的地面电台发送，以使天线适合于切换后的所述人造卫星。
9.一种接收终端，从在非静止卫星轨道上移动的多颗人造卫星中的给定的人造卫星上接收信号，其特征在于其构成为当把在所述信号的接收中使用的人造卫星从第一人造卫星切换为第二人造卫星时，能在给定时间内要求从所述第一人造卫星向所述第二人造卫星的切换定时。
10.根据权利要求9所述的接收终端，其特征在于其构成为在经过所述给定时间之后仍能要求使用所述第一人造卫星。
11.一种控制人造卫星的装置，用于利用从在非静止卫星轨道上移动的多颗人造卫星中选择的人造卫星来进行信号的接收发送的控制，其特征在于包括当把发送接收所述信号的人造卫星从第一人造卫星切换为第二人造卫星时，在给定时间内控制所述人造卫星，用以在所述服务区从切换前的所述人造卫星和所述切换后的所述人造卫星上能重复接收所述信号的部件；在所述给定时间内，根据来自用户的要求来发送用于切换所述人造卫星的信息的部件。
12.根据权利要求11所述的控制人造卫星的装置，其特征在于具有当接收了在经过所述给定时间后要求使用所述第一人造卫星的的信号时，判定可否继续使用并把判断结果通知给相应用户的接收终端的部件。
全文摘要
本发明公开了一种利用人造卫星的信号接收方法，通信和广播系统(1)通过由卫星管制电台(2)控制的人造卫星即轨道卫星(3)，在通信和广播中心电台(4)和位于射束点(5)内的移动电台(6)或固定电台(7)之间进行通信服务和/或广播服务。通过按照能保持较高卫星仰角的定时来切换该轨道卫星，能防止通信和广播质量的下降。无论在服务区的哪个区域中都能通过具有适合通信和广播的仰角的卫星来接受所提供的服务。
文档编号H04B7/185GK1497871SQ200310102509
公开日2004年5月19日 申请日期2003年10月21日 优先权日2003年10月21日
发明者岩田忠良, 前田利秀, 石田隆张, 井上秀树, 张, 树, 秀 申请人:株式会社日立制作所