昭和56年版 通信白書

5　衛星通信の研究

（1）通信方式
　ＣＳ及びＢＳについては，いずれも打上げ以来ほぼ3年の歳月が経過し，実験実施手順書に従って実用衛星通信システムを確立するために必要な伝送，運用，・管制等に関する基本的な実験研究が続けられている。
　ＣＳに関しては電波研究所鹿島支所を中心に電電公社の協力を得て各種の通信方式の実験研究を進めている。55年度実施した主な実験研究としては，ＦＭ衛星回線における伝送方式，位相偏移電信（ＰＳＫ）衛星回線の特性測定，時分割多元接続（ＴＤＭＡ）衛星回線における特性試験，小局用ＴＤＭＡ方式，周波数拡散多元接続方式（ＳＳＲＡ）衛星回線特性の測定等の実験研究を実施し良好な結果を得た。また，コンピュータ・ネットワーク実験，更に警察庁，国鉄，新聞協会等の外部機関が参加して行う公共業務用衛星通信実験や，災害対策衛星通信実験の応用実験も行った。
　ＢＳについては，ＮＨＫ及び宇宙開発事業団の協力により実験研究を行っていたところ，55年6月ＴＷＴ増幅器に不具合が発生し，テレビジョン放送実験を継続することはできなくなったが，衛星本体に残された機能（テレメトリ電波等）を利用して，電波伝搬，降雨散乱，衛星の機器特性，管制技術等の実験を実施してきた。また，応用実験に関する計画書，手順書やトランスポンダ不具合に伴う今後のＢＳ実験計画について検討した。
（2）管　制
　郵政省電波研究所鹿島支所では，人工衛星の運用管制技術に関する実験と研究を行ってきたが，実験用中容量静止通信衛星（ＣＳ）及び実験用中型放送衛星（ＢＳ）の管制に関しては，既に習得した基礎技術に加えて，小型で，高精度の衛星軌道決定プログラム（ＫＯＤＳ）の開発を行い，運用並びに管制実験に用いている。このほか，ＣＳによる管制実験では，主局（鹿島支所）の1局による測距データと，アンテナ塔の日射による変形量を補正したＫバンドの角度データを併用した方法，あるいは，衛星を経由して子局（鹿児島県山川）で折返した簡易な二局による測距の方法等によって，高精度な軌道決定，軌道保持の実験研究を継続して行った。ところで，現在の保持範囲は，±0.1度であるが，これを更に±0.02度まで高める東西方向の超精密軌道保持実験を行い成功した。今後，南北方向についても同様な試みを行う予定である。
　ＣＳはスピン安定衛星である。この性質を利用して，地上からの管制コマンドにより衛星の姿勢を1度倒し，かつ，とう載されている機械的デスパンアンテナを東西方向に約±1度振って，地上の数か所で受信した強度をもとに，衛星アンテナのパターンを昨年に続き測定し，有益な資料を得ることができた。このような測定例は世界でも少ない。
　ＢＳについては，放送という性格上，地上での受信レベルの安定性が重要であり，ＢＳの衛星正常時のデータを解析して，三軸静止衛星の場合のレベル変動の要因をまとめた。その結果は，ＢＳ-2以後の三軸静止衛星に反映して行くことになっている。また，今後，ＢＳ管制実験の一環として姿勢制御やアンテナパターンの測定に関する実験を予定している。さらに，低高度の移動衛星を対象として，データ中継を効率的に行うため，静止衛星を中継局として利用する追跡型中継衛星システム（ＴＤＲＳＳ）についての調査，研究も前年度に引き続き行った。
（3）高精度姿勢検出及び制御
　衛星通信，科学探査等の分野における通信需要の増大と通信形態の多様化に伴って，宇宙通信にもミリ波帯の高利得アンテナやマイクロ波帯のマルチスポットアンテナが用いられるようになると，電波のビーム幅が狭くなるので，従来以上に精度のよい姿勢検出と制御が必要となる。高精度の姿勢制御ができれば電波ビームを狭めることにより，周波数の空間的再利用が可能となるので，電波の有効利用にもつながる。また，宇宙空間での光通信や静止衛星からの高分解能での地球観測も可能となり，種々の波及効果が期待できる。
　このため，システムの室内基礎実験を51年度から始め，その有効性が確かめられた一方，宇宙開発事業団（ＮＡＳＤＡ）の協力を得て，57年度打上げ予定の技術試験衛星<3>型（ＥＴＳ-III）を利用してレーザ光の伝搬特性を含めたシステムの基礎実験を行う予定であり，その地上施設の整備を進めている。
（4）ミリ波通信
　ミリ波電波は，広帯域大容量情報伝送装置の小型軽量化に適するとともに，アンテナビームの尖鋭化が容易になるなどの特徴を持っている。これらの長所を生かして，増大する通信需要に対処し，現用周波数帯の通信需要の過密化による各種無線通信業務間での干渉問題を解消するため，未利用周波数帯であるミリ波帯電波の有効利用と，その技術開発を進めている。ミリ波電波の利用で最大の障害は，気象環境による影響，特に，降雨による，減衰が大きい。従って，地上回線に比べ降雨域の通過距離が短い衛星通信回線には，ミリ波の利用が有望であると考えられている。ミリ波を衛星通信に利用するためには衛星通信回線における伝搬特性を詳細に究明する必要がある。そのため，郵政省電波研究所では，新方式の降雨レーダな同所鹿島支所に設置し，技術試験衛星II型（ＥＴＳ-II「きく2号」：52年2月打上げ）を利用したミリ波等（34.5ＧＨz，11.5ＧＨz，1.7ＧＨz）に関する伝搬実験を1年間（52年5月から53年5月まで）にわたって実施してきた。この実験により通信回線の設計等に重要な意味を持つ減衰の累積確率，継続時間率等が求められ所期の目的を達成した。その結果を基に実験用静止通信衛星（ＥＣＳ「あやめ」）によるミリ波利用衛星通信実験を行うよう準備を進めてきた。ＥＣＳは54年2月，ＥＣＳ-ｂは55年2月に打ち上げられたが，ともに打上げ後の静止軌道への投入に失敗し，実験研究は不可能となった。このような状況から54年度は整備したミリ波地上施設利用によるシミュレーション実験を行い，ミリ波地上装置に関する多くの貴重なデータを取得した。さらに，ＥＣＳ代替実験として，55，56年度は，電波研究所鹿島支所及び平磯支所において，ミリ波帯電波利用で不可欠なサイトダイバシティ通信技術の確立を目指して，実験用中容量静止通信衛星（ＣＳ「さくら」）を利用した無瞬断情報信号切替えに関する実験研究を進めるとともに，各種通信方式の適応性，ミリ波による降雨散乱特性，それによるミリ波帯電波の干渉効果の検討及びミリ波等太陽電波の観測に関する実験研究を進めている。この実験研究によりミリ波帯電波利用による衛星通信技術の基礎を確立し，次期ミリ波帯衛星における実験に資する予定である。
（5）小型船舶・航空機等との通信（航空・海上技術衛星（ＡＭＥＳ））
　洋上にある船舶，航空機との通信には，主として短波帯の電波が利用されている。しかし，これらの周波数帯は，電波伝搬の状態により，回線が不安定であるため，データ通信等新たな通信需要にこたえることが困難であり，また，通信量の増大に対処することが周波数的に困難であることから，船舶通信，航空管制通信等においては，衛星通信により安定かつ高品質な回線を確保するシステム，すなわち，海事衛星，航空衛星が検討され，一部利用され始めている。
　さらに，我が国においては，小型船舶・航空機等との通信をねらいとして，小型アンテナでも受信可能な航空・海上技術衛星（ＡＭＥＳ）の技術的な検討が進められており，郵政省ではこれらに対処するため電波研究所において，53年度は通信系システムについて種々の検討を進めるとともに衛星とう載用トランスポンダＢＢＭ（ブレッドボードモデル）の試作及び検討を行った。54年度においては，ＡＭＥＳ衛星模擬装置及び船上設備の試作等を行った。
　55年度においては，トランスポンダシステム設計，高能率直線化電力増幅器，航空機地球局用フェーズドアレイアンテナ等の開発を行うとともに，Ｌーバンド電波による海上伝搬，通信実験を行った。56年度においては，低歪率高電力増幅器，低雑音増幅器の開発を行うほか，航空機用アンテナの実験を行う予定である。
（6）コンピュータ・ネットワーク
　情報化社会の進展及び情報処理技術の発展に伴い，低トラヒックユーザの数が増加し，さらに，一つの端末で多数のコンピュータと通信したいとの要望がでてきている。
　郵政省電波研究所では多数の低トラヒックユーザに対して柔軟な結合が可能で，かつ，回線の有効利用が図れるネットワ-クを提供するために，衛星利用コンピュータ・ネットワークの研究を進めている。55年度は，小型の地球局を設置した多数の低トラヒックユーザが，準ミリ波帯ＳＣＰＣチャンネルを用いて，中央のコンピュータを使用する集中型コンピュータ・ネットワークの基礎資料を得ることを目的として，衛星利用コンピュータ・ネットワーク実験システムを開発した。この実験システムは，センタ局1局とユーザ局（小型ＳＣＰＣ局）2局で構成されているが，ソフトウェアにより，30局までのユーザ局で構成するネットワークをシミュレートすることができる。
（7）衛星の最適配置に関するソフトウェア
　衛星通信の発展に伴い，静止軌道上の通信衛星の数は増加し続けている。軌道の有効利用を図るうえから，できるだけ狭い軌道間隔で衛星システム間の干渉規格を満足させることが望ましい。
　国際電電及び電電公社は，任意の許容しうる干渉量のもとて軌道上の全衛星の平均的軌道間隔を最小にする最適化のプログラム「ＯＲＢＩＴ（国際電電），ＳＡＴＰＯＳ（電電公社）」を開発した。
　また，国際電電は，所定の軌道間隔にある衛星の使用する電波の干渉量が最小となるよう，搬送波の周波数配置を最適化するプログラム「ＣＡＰ-23」を開発した。
（8）静止衛星による時刻及び周波数標準の供給
　高精度の時間と周波数の標準及び遠隔地間での時計精密同期が最近の基礎科学，通信，運輸，測地，地震予知，宇宙科学等の各分野で必要とされつつある。
　この情勢の下で，時刻及び周波数の国家標準をいかに精度よく，広い地域の一般利用者に供給し得るかが重要な問題となっている。従来の地上電波に代わり，静止衛星を用いた標準供給方式は広域性，通信の質，供給精度並びに実現可能性の観点から最適と考えられる。
　電波研究所は，53年以来，実験用中型放送衛星（ＢＳ「ゆり」）を用い，そのテレビジョン信号を利用した時計比較及び周波数標準の供給システムについて検討と実験を行い，簡易な受信装置により0.1μＳの時計比較精度と，周波数では2×10^-10ないし1×10^-11の高精度利用が実現できることを確めた。
　また，55年度にはテレビジョン信号に標準時刻情報をコード化して重畳し，これを簡単な受信アダプタで復調すると標準時の表示のほか，秒パルス及び標準周波数出力も得られるシステムを開発し，実験用中容量静止通信衛星を用いて実験を行い，国内全域にわたり0.1〜10μＳの高精度で標準時の供給が可能となる見通しを得た。