この記事は、MBIグループのマルコ・アンドレナッチ氏とリカルド・アンドレッティ氏の共著です。

ここ数年で、モノのインターネット（IoT）技術は飛躍的に進化しました。これを支えているのが、広い領域をカバーする小型 LEO通信衛星コンステレーションです。急速に成長する IoTにおいては、ユーザーやターミナル数の増加に対応しながらもエンドユーザーのサービス品質を向上させるため、効率的な通信プロトコルを利用する必要があります。高度なプロトコルを利用すれば帯域幅が広がり、レイテンシやエラーレートが低下し、対応するチャンネル数も増加します。

MBIグループでは LEOnidaアプローチを開発しました。この技術では、リターンリンク（ RL）で、改良した拡張スペクトラム拡散 ALOHA E SSA）無線インターフェースを利用します [1]。 E SSAはランダムアクセス技術の一つで、従来からの ALOHAプロトコルの進化を受け、信号対ノイズ比（ C/N)）が 0dBよりかなり低い信号でも受信非同期バーストの復調が可能です。また、直接スペクトラム拡散（ SS）と逐次干渉除去 SIC）を組み合わせることで、レシーバでの多重アクセス干渉の影響を除去しています。また、ターミナル間のシグナリングや調整が不要なので、ネットワーク管理の複雑さも最小限に抑えられます。 LEOnidaソリューションを利用することで、遅延に影響を受けにくいシステムが可能になり、不連続なサービスリンクや低密度コンステレーションなどの状況でもサービス の速度を確保できます。さらにフィーダ接続が不連続な場合に備え、ストアアンドフォワードも提供できます。

MBIグループではこれまでに地上処理用の RL LEOnidaソリューションを提供してきましたが、複雑な復調技術が必要となる衛星搭載には未対応でした。処理能力が高く高効率の宇宙グレードのデバイスが登場したことで、小型LEO衛星でも高性能の計算プロトコルが実現できるようになりました。

このケーススタディでは、小型LEO通信衛星用の最新のアーキテクチャを紹介します。これはターミナルと衛星間の通信を改善するため、 RL LEOnidaソリューションを利用し、復調アルゴリズムを組み込んだものです。ここで提案しているアーキテクチャには、 Teledyne e2vの宇宙グレードプロセッサモジュール QLS1046 Spaceを利用しています。この LEOnida IoTプラットフォームは LEO衛星に搭載可能で、狭帯域 IoTアプリケーションから低電力の IoTターミナルまで対応できます。

まず、処理アーキテクチャを説明します。それから、宇宙向けに実装する場合のオプションを評価します。そして、実用的な実装と試験セットアップを紹介します。 性能評価も実施し、結果についてもコメントします。最後に、次の段階についての考察を述べます。

こちらをクリックすると、当社のホワイトペーパーをダウンロードして詳細をご確認いただけます。