JP2002159055A - Mobile communication system - Google Patents

Mobile communication system

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JP2002159055A
JP2002159055A JP2000351376A JP2000351376A JP2002159055A JP 2002159055 A JP2002159055 A JP 2002159055A JP 2000351376 A JP2000351376 A JP 2000351376A JP 2000351376 A JP2000351376 A JP 2000351376A JP 2002159055 A JP2002159055 A JP 2002159055A
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JP
Japan
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mobile
station
base station
speed
cell
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Application number
JP2000351376A
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Japanese (ja)
Inventor
Chuji Tokunaga
忠次 徳永
Toshiharu Kouchi
利春 古内
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NEC Network and System Integration Corp
Original Assignee
NEC Network and System Integration Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a mobile communication system which is improved in communication efficiency by restraining an increase in handover of speaking channels with an increment in the traveling speed of a mobile station and lightening a load imposed on all communication networks. SOLUTION: A communication network is formed of a stationary layer composed of ground base stations installed on the ground and a mobile layer composed of mobile base stations which are movable in the air, where the mobile base station is moved at the prescribed speed in the same direction with a mobile that moves at a high speed so as to remove handover. A relative speed between a mobile station and a base station is detected, a mobile base station of a mobile cell or a ground base station of a ground cell is selected, corresponding to the detected relative speed, and a speaking channel is handed over to the selected mobile base station or the ground base station.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、移動体通信システ
ムに関し、特に、移動が可能な基地局からなる移動型セ
ル網としての移動レイヤで形成した通信網により、高速
で移動中の移動局との通信をハンドオーバ無し又は極端
に少ないハンドオーバで行うことが可能な移動体通信シ
ステムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mobile communication system, and more particularly, to a mobile communication system formed of a mobile layer as a mobile cell network including mobile base stations and a mobile station moving at high speed. The present invention relates to a mobile communication system capable of performing the above communication with no or extremely few handovers.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の移動体通信におけるセルの通信網
は、複数のセルから構成された固定レイヤ方式が採用さ
れており、カバーエリアが、例えば、1Km以内のマイ
クロセル及びカバーエリアが数Km程度のマクロセルで
構成されている。
2. Description of the Related Art A conventional cell communication network in mobile communication employs a fixed layer system composed of a plurality of cells, and has a cover area of, for example, a microcell within 1 km and a cover area of several km. Macrocells.

【0003】マイクロセル及びマクロセルは、電波の届
く範囲の大きさに差はあるが、移動局がアクセスする順
位には差はない。
[0003] Microcells and macrocells differ in the size of radio wave coverage, but do not differ in the order of access by mobile stations.

【0004】移動局からの電波の発信は、エリア内のマ
イクロセル又はマクロセルの基地局が受信し、移動局へ
の着信は、移動局の位置登録情報に基づき、近接したセ
ルの基地局から一斉に呼び出しの送信を行うことにより
行われる。
[0004] Radio waves from mobile stations are received by base stations of microcells or macrocells within the area, and incoming calls to the mobile stations are simultaneously sent from base stations of adjacent cells based on location registration information of the mobile stations. This is done by sending a call to

【0005】また、移動局が移動して、最初の呼を確立
したセルの外へ出る場合には、隣接セルの受信電界や空
きチャンネルを調査することにより、感度の高いセルの
基地局へ無瞬断で切り替える(いわゆるハンドオーバと
称される)。したがって、移動体通信は、マイクロセル
及びマクロセルからなる一つのレベルの通信網のみで構
成する通信回線で通話チャンネルの切替を行っている。
また、移動局の通話可能な範囲は、一つの移動体通信回
線網で構成しているため、地上及び陸地に接近した海上
のみである。
When the mobile station moves out of the cell in which the first call is established, the mobile station investigates the reception electric field and the available channel of the adjacent cell and sends the cell to the base station of a highly sensitive cell. Switching is performed by an instantaneous interruption (so-called handover). Therefore, in the mobile communication, a communication channel is switched by a communication line including only one level communication network including a micro cell and a macro cell.
Further, since the mobile station can talk over only one mobile communication network, it is only on the sea near the ground and land.

【0006】近年、移動体通信の発展により、音声通話
はもとよりコンピュータによるデータ通信の比重が増し
てきている。また、マルチメディア等による画像情報伝
送での通信データ量も多くなり、通信速度の高速化、通
信品質の向上が望まれている。
In recent years, with the development of mobile communication, the importance of data communication by computers as well as voice communication has been increasing. In addition, the amount of communication data in image information transmission by multimedia or the like increases, and it is desired to increase the communication speed and improve the communication quality.

【0007】また、移動速度を比較すると、人は時速4
Km、車は100Km、高速鉄道は時速270Kmなど
のように速度範囲が大きく変化しているため、移動体通
信は、人が歩いて音声通話をする範囲から高速鉄道など
による高速移動中での通話、データ通信までの対応が望
まれている。
[0007] Further, when comparing the moving speeds, it is found that a person has a speed of 4
Because the speed range changes greatly, such as 100 km for cars, 100 km for cars, and 270 km per hour for high-speed trains, mobile communications are calls that can be performed from high-speed trains and other high-speed trains where people walk and make voice calls. There is a demand for a response up to data communication.

【0008】従来のマイクロセル又はマクロセルによる
地上セル網(例えば、マクロセルのカバーエリアを直径
5Kmとする。)では、通話チャンネル切替によるハン
ドオーバは、1時間当たり、人が歩いた場合は0〜1回
で済むが、時速100Kmの車は23回程度、時速27
0Kmの高速鉄道は63回程度の切替が必要となる。
In a conventional terrestrial cell network using microcells or macrocells (for example, the coverage area of a macrocell is 5 km in diameter), handover due to speech channel switching is performed once or once per hour when a person walks. But a car with a speed of 100 km / h is about 23 times and a speed of 27 km / h
A high-speed railway of 0 km requires switching about 63 times.

【0009】また、従来のセルの基地局は、地上のビ
ル、鉄塔などに固定して設置されており、セルの無線の
カバーエリアは固定したものとなっている。
A conventional cell base station is fixedly installed in a building, a steel tower, or the like on the ground, and the radio coverage area of the cell is fixed.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】通話チャンネル切替
は、移動する移動局のセルへの移行の検出、先行先セル
の決定及びそのセルでの空きチャンネルの選択、移動局
に対するチャンネル切替指令の3段階の手順がふまれ
る。したがって、移動速度が速くなると、通話チャンネ
ル切替が煩雑になり、その情報伝達のための伝送信号の
領域が少なくなる。すなわち、マイクロ及びマクロレイ
ヤのような小レイヤ通信網の負荷が重くなり通信効率が
低下するおそれがある。
The call channel switching is performed in three stages: detection of a mobile station moving to a cell, determination of a preceding cell, selection of an empty channel in the cell, and channel switching command to the mobile station. Procedure is included. Therefore, when the moving speed increases, the switching of the communication channel becomes complicated, and the area of the transmission signal for transmitting the information decreases. That is, the load on a small-layer communication network such as a micro-layer and a macro-layer may increase, and the communication efficiency may decrease.

【0011】また、移動中での次のセルの基地局へのハ
ンドオーバで空きチャンネルが無い場合には、通信が切
断するおそれがある。
If there is no free channel during handover to the base station of the next cell while moving, communication may be disconnected.

【0012】そこで、本発明は、移動が可能な基地局
(移動基地局と称する)を有する通信網により、移動基
地局が高速で移動する移動体と同一の移動方向に所定の
速度で移動することにより、ハンドオーバ無し又は格段
に少ないハンドオーバに長時間の通信が可能な移動体通
信システムを提供することを目的とする。
Accordingly, the present invention provides a communication network having a movable base station (referred to as a mobile base station), in which the mobile base station moves at a predetermined speed in the same moving direction as a moving body moving at a high speed. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a mobile communication system capable of performing communication for a long time without handover or with significantly less handover.

【0013】また、移動局と基地局との相対速度を検出
して、検出した相対移動速度に応じて移動型セルの移動
基地局又は地上セルの地上基地局を選択し、選択された
移動基地局又は地上基地局にハンドオーバすることによ
り、通話チャンネルの切替頻度を減らし、通信網全体の
負荷を軽減して通信効率の高い移動体通信システムを提
供することを目的とする。
Further, a relative speed between the mobile station and the base station is detected, and a mobile base station of a mobile cell or a ground base station of a terrestrial cell is selected in accordance with the detected relative mobile speed. An object of the present invention is to provide a mobile communication system with high communication efficiency by reducing the frequency of switching communication channels and reducing the load on the entire communication network by performing handover to a station or a ground base station.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明による移動体通信
システムは、地上に設けられた地上基地局からなる地上
セル網としての固定レイヤと、空中を移動が可能な移動
基地局からなる移動型セル網としての移動レイヤにより
通信網を形成して構成した通信回線と、前記通信回線に
相互に通信可能に接続された移動局とを有するものであ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION A mobile communication system according to the present invention is a mobile communication system comprising a fixed layer as a ground cell network comprising ground base stations provided on the ground and a mobile base station capable of moving in the air. It has a communication line formed by forming a communication network by a mobile layer as a cell network, and a mobile station connected to the communication line so as to be able to communicate with each other.

【0015】また、本発明による移動体通信システムの
空中を移動が可能な移動基地局は、所定の高度を所定の
速度で所定の方向に移動可能な成層圏プラットフォーム
局又は航空機局で構成したものである。。
Further, the mobile base station capable of moving in the air of the mobile communication system according to the present invention comprises a stratospheric platform station or an aircraft station capable of moving at a predetermined altitude at a predetermined speed in a predetermined direction. is there. .

【0016】また、本発明による移動体通信システムの
前記移動基地局は、所定の経路上を移動する移動局との
通信を行うものである。
The mobile base station of the mobile communication system according to the present invention communicates with a mobile station moving on a predetermined route.

【0017】また、本発明による移動体通信システム
は、移動局と移動基地局との相対速度を検出する相対速
度検出手段を備え、前記相対速度検出手段より検出した
前記相対移動速度に応じて前記移動レイヤの移動基地局
又は前記固定レイヤの地上基地局を選択し、選択した移
動基地局又は地上基地局にハンドオーバするものであ
る。
Also, the mobile communication system according to the present invention includes relative speed detecting means for detecting a relative speed between the mobile station and the mobile base station, and the mobile communication system according to the relative moving speed detected by the relative speed detecting means. The mobile base station of the mobile layer or the ground base station of the fixed layer is selected, and handover is performed to the selected mobile base station or ground base station.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】次に本発明による移動体通信シス
テムについての実施の形態について図面を参照して説明
する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, an embodiment of a mobile communication system according to the present invention will be described with reference to the drawings.

【0019】図1は、地上に設けられた地上基地局10
からなる地上セル網Eと、空中を移動が可能な移動基地
局3からなる移動型セル網Sにより形成された通信網を
示す図である。なお、地上に設けられた地上基地局10
からなる地上セル網Eを以後、固定レイヤEと称し、ま
た、空中を移動が可能な移動基地局3からなる移動型セ
ル網Sを移動レイヤSと称する。
FIG. 1 shows a terrestrial base station 10 provided on the ground.
1 is a diagram showing a communication network formed by a terrestrial cell network E made up of a mobile base station 3 and a mobile cell network S made up of mobile base stations 3 that can move in the air. The ground base station 10 provided on the ground
Is hereinafter referred to as a fixed layer E, and a mobile cell network S including a mobile base station 3 capable of moving in the air is referred to as a mobile layer S.

【0020】図1に示すように、本実施の形態による移
動体通信システムの通信網は、地上に設けられた無線通
信のカバーエリアの狭いセルCからなる固定レイヤE
と、前記固定レイヤEのセルCよりも広いカバーエリア
のセルCからなる移動レイヤSとからなる。
As shown in FIG. 1, the communication network of the mobile communication system according to the present embodiment has a fixed layer E composed of cells C provided on the ground and having a narrow radio communication coverage area.
And a moving layer S composed of cells C having a larger coverage area than the cells C of the fixed layer E.

【0021】固定レイヤE及び移動レイヤS内には、多
数のセルCが存在しており、各レイヤ内のセルC同士
は、無線通信のカバーエリアがほぼ同一である。例え
ば、図1に示す、固定レイヤEのセルEC1とEC2と
は同一規模のエリアであり、移動レイヤSのセルSC1
とSC2とは同一規模のエリアであるが、固定レイヤE
のレイヤ内のEC1と移動レイヤS内のSC1とは同一
エリア規模ではない。そして、図1に示す固定レイヤE
におけるn番目のセルCをECn(但し、n=1,2,
・・・)として示し、移動レイヤSにおけるn番目のセ
ルCをSCn(但し、n=1,2,・・・)として示し
ている。
A large number of cells C exist in the fixed layer E and the mobile layer S, and the cells C in each layer have substantially the same radio communication coverage area. For example, the cells EC1 and EC2 of the fixed layer E shown in FIG.
And SC2 are areas of the same scale, but the fixed layer E
EC1 in the first layer and SC1 in the moving layer S are not the same area scale. Then, the fixed layer E shown in FIG.
Is the EC cell (where n = 1, 2, 2)
..), And the n-th cell C in the moving layer S is shown as SCn (where n = 1, 2,...).

【0022】通信網は、地上セル網Eとしての固定レイ
ヤEより移動型セル網Sとしての移動レイヤSが重複し
て配置されて階層構造が形成されている。
The communication network has a hierarchical structure in which a mobile layer S as a mobile cell network S is arranged so as to overlap with a fixed layer E as a terrestrial cell network E.

【0023】次に、各レイヤを構成するセルCの基地局
について説明する。
Next, the base station of the cell C constituting each layer will be described.

【0024】セルCの基地局は、移動局1(図5,図6
に図示)と無線で通信を行うものであり、この移動局1
は、携帯可能で音声通話及びデータ通信が行える移動端
末通信装置であり、前記セルCの基地局と音声通話、デ
ータ通信が行える構成となっている。
The base station of cell C is mobile station 1 (FIGS. 5 and 6).
The mobile station 1 communicates wirelessly with the mobile station 1.
Is a mobile terminal communication device that is portable and can perform voice communication and data communication, and is configured to perform voice communication and data communication with the base station of the cell C.

【0025】地上セル網Eとしての固定レイヤEのセル
Cの基地局は地上基地局10、移動型セル網Sとしての
移動レイヤSのセルCの基地局は、地上20Km上空の
成層圏を移動飛行する航空機あるいは飛行船などからな
る成層圏プラットフォームに取り付けた移動基地局3
(成層圏プラットフォーム局3)からなる。しかしなが
ら、本実施の形態による移動体通信システムの固定レイ
ヤE及び移動レイヤSは、階層構造とした点に特徴を有
するものであるので、基地局のアンテナの高度及び送信
電力の大きさによってすべてが決定されるものではな
い。けだし、移動レイヤSの移動基地局3から発せられ
る無線通信の範囲は、無線の発射される角度及び範囲等
を可変設定することが可能な構成となっているからであ
る。また、移動基地局3は成層圏プラットフォーム局3
として説明しているが、定点滞留はできなくとも、上空
約20kmであればジェット戦闘機や航空機も飛行圏内
であるので、本発明を実施することができる。したがっ
て、これらを航空機局とも称する。
The base station of the cell C of the fixed layer E as the terrestrial cell network E is the ground base station 10, and the base station of the cell C of the mobile layer S as the mobile cell network S moves and flies over the stratosphere 20 km above the ground. Mobile base station 3 attached to a stratospheric platform consisting of a flying aircraft or airship
(Stratospheric platform station 3). However, since the fixed layer E and the mobile layer S of the mobile communication system according to the present embodiment are characterized by having a hierarchical structure, they are all dependent on the height of the antenna of the base station and the magnitude of the transmission power. It is not decided. However, this is because the range of wireless communication emitted from the mobile base station 3 of the mobile layer S is configured to be able to variably set the angle and range at which wireless is emitted. The mobile base station 3 is a stratospheric platform station 3
However, even if fixed point staying is not possible, a jet fighter or an aircraft is within the flight range as long as the flight distance is about 20 km, so that the present invention can be implemented. Therefore, they are also referred to as aircraft stations.

【0026】本実施の形態による移動体通信システムの
固定レイヤEのセルCの基地局である地上基地局10の
地上でのカバーエリアは、直径5Km程度、移動レイヤ
SのセルCの基地局である成層圏プラットフォーム局3
のカバーエリアはエレベーションアングルを10度とし
た場合直径227Kmとなる。
The ground coverage area of the ground base station 10 which is the base station of the cell C of the fixed layer E of the mobile communication system according to the present embodiment is about 5 km in diameter, and is the base station of the cell C of the mobile layer S. A certain stratospheric platform station 3
Is 227 Km in diameter when the elevation angle is 10 degrees.

【0027】なお、成層圏プラットフォーム局3を以後
SPF局3と称する。図2はSPF局3の高度20Km
での通話可能なエリアを示した図である。
The stratospheric platform station 3 is hereinafter referred to as an SPF station 3. Figure 2 shows the altitude of the SPF station 3 at 20 km
FIG. 4 is a diagram showing an area in which a call can be made in FIG.

【0028】前記SPF局3は、図2に示すように、地
上からエレベーションアングル(仰角)10度以内が通
信可能なエリアとなっている。このため、SPF局3の
カバーエリアは、自動車、高速鉄道などの移動体2が移
動する地上では直径227Kmであり、10Km上空を
飛行するジェット旅客機の高度でのカバーエリアは、ほ
ぼ直径113Kmである。
As shown in FIG. 2, the SPF station 3 has a communication area within an elevation angle (elevation angle) of 10 degrees from the ground. For this reason, the coverage area of the SPF station 3 has a diameter of 227 Km on the ground where the moving body 2 such as a car or a high-speed rail moves, and the coverage area at an altitude of a jet airliner flying over 10 Km is approximately 113 Km. .

【0029】次に、移動レイヤSのセルCの移動基地局
3である成層圏プラットフォーム局3(SPF局3)に
ついて図3を用いて説明する。
Next, the stratospheric platform station 3 (SPF station 3) which is the mobile base station 3 of the cell C of the mobile layer S will be described with reference to FIG.

【0030】図3は、移動レイヤSのセルCの移動基地
局3である成層圏プラットフォーム局3(SPF局3)
の構成を示すブロック図ある。
FIG. 3 shows a stratospheric platform station 3 (SPF station 3) which is the mobile base station 3 of the cell C of the mobile layer S.
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of FIG.

【0031】図3に示すように、太陽電池パネル3a
は、プラットフォームの外周に取り付けられており、太
陽エネルギーを電気エネルギーに変換する装置である。
太陽電池パネル3aからの電気エネルギーはバッテリ3
bに蓄電されて、バッテリ3bより駆動部3c、飛行制
御部3f、通信制御部3kなどの各部に電源として供給
される。但し、図3ではバッテリ3bの電源の供給先は
駆動部3cのみを示しており、駆動部3c以外の各部へ
の電源の供給は図示していない。駆動部3cは電動モー
タ等で構成され、推力発生部3d及び方向制御部3eへ
回転力を伝達する。推力発生部3dは、駆動部3cから
の回転力によりプロペラを回転させ推力を発生させるも
のである。方向制御部3eは駆動部3cからの回転力に
より方向舵、昇降舵を動かして成層圏プラットフォーム
局3の移動方向の変更及び上昇下降を制御するものであ
る。前記駆動部3cは、成層圏プラットフォーム局3の
飛行を制御する飛行制御部3fからの制御信号により適
時回転力を発生するようになっている。前記飛行制御部
3fは、コンピュータを内蔵しており、GPS3g(G
lobal Positioning System)
による自己の位置情報と飛行用通信装置3hで受信した
地上からの飛行情報より、記憶装置(図示せず)に記憶
された飛行制御プログラムに基づいて駆動部3cを制御
して、成層圏プラットフォーム局3が所定の飛行を行う
ように制御するものである。地上のSPF制御装置6
(図5に図示)からの飛行情報の受信及び地上のSPF
制御装置6への飛行情報の送信は、アンテナ3m及び飛
行用通信装置3hにより行われる。
As shown in FIG. 3, the solar cell panel 3a
Is a device that is attached to the outer periphery of the platform and converts solar energy into electric energy.
The electric energy from the solar cell panel 3a is
b, and is supplied from the battery 3b as power to the driving unit 3c, the flight control unit 3f, the communication control unit 3k, and other components. However, in FIG. 3, the power supply destination of the battery 3b is shown only to the drive unit 3c, and the supply of power to each unit other than the drive unit 3c is not shown. The driving unit 3c is configured by an electric motor or the like, and transmits a rotational force to the thrust generating unit 3d and the direction control unit 3e. The thrust generating unit 3d rotates the propeller by the rotational force from the driving unit 3c to generate a thrust. The direction control unit 3e controls the change in the moving direction of the stratospheric platform station 3 and the ascent and descent by moving the rudder and the elevating and lowering rudder by the rotational force from the driving unit 3c. The drive unit 3c is adapted to generate a rotational force in a timely manner according to a control signal from a flight control unit 3f that controls the flight of the stratospheric platform station 3. The flight control unit 3f has a built-in computer, and has a GPS 3g (G
local Positioning System)
Based on its own position information and the flight information from the ground received by the flight communication device 3h, the driving unit 3c is controlled based on a flight control program stored in a storage device (not shown), and the stratospheric platform station 3 Is to perform a predetermined flight. Ground SPF controller 6
(Shown in Figure 5) receiving flight information and ground SPF
Transmission of the flight information to the control device 6 is performed by the antenna 3m and the flight communication device 3h.

【0032】このように、移動基地局3としての成層圏
プラットフォーム局3は、成層圏上を所定の高度、所定
の速度で所定の方向に移動が可能な構成とされている。
As described above, the stratospheric platform station 3 as the mobile base station 3 is configured to be able to move in the stratosphere at a predetermined altitude and at a predetermined speed in a predetermined direction.

【0033】また、成層圏プラットフォーム局3に於け
る移動局1との通信及び地上の移動セル制御装置5(図
5に図示)との通信を行う通信装置は以下の構成となっ
ている。
The communication device for performing communication with the mobile station 1 in the stratospheric platform station 3 and communication with the mobile cell controller 5 (shown in FIG. 5) on the ground has the following configuration.

【0034】アンテナ3m及び移動局用通信装置3i
は、移動局1との無線通信を行うものであり、アンテナ
3m及び地上基地局用通信装置3jは地上の移動セル制
御装置5との無線通信を行うものである。また、移動局
用通信装置3i及び地上基地局用通信装置3jは、通信
制御部3kと接続されており、通信制御部3kは、移動
局用通信装置3i及び地上基地局用通信装置3j間の通
信情報の交換、制御等を行うものである。
Antenna 3m and mobile station communication device 3i
Performs wireless communication with the mobile station 1, and the antenna 3m and the terrestrial base station communication device 3j perform wireless communication with the terrestrial mobile cell control device 5. Further, the mobile station communication device 3i and the terrestrial base station communication device 3j are connected to the communication control unit 3k, and the communication control unit 3k operates between the mobile station communication device 3i and the terrestrial base station communication device 3j. It exchanges and controls communication information.

【0035】次に、移動基地局3としての前記成層圏プ
ラットフォーム局3(SPF局3)の飛行速度ついて図
4(a)及び図4(b)を参照して説明する。
Next, the flight speed of the stratospheric platform station 3 (SPF station 3) as the mobile base station 3 will be described with reference to FIGS. 4 (a) and 4 (b).

【0036】成層圏プラットフォーム局3は、地上より
高度20Kmの成層圏を無風状態で最大対地速度80m
/s(288Km/h)で飛行するように設定されてい
る。しかしながら、成層圏では、例えば日本上空では年
間を通じて風速40m/s以下の風の流れが観測されて
いる。図4(a)は、前記成層圏プラットフォーム局3
が風速40m/sの完全な順風での飛行の状態を示す図
である。また、図4(b)は、前記成層圏プラットフォ
ーム局3が風速40m/sの完全な逆風での飛行の状態
を示す図である。成層圏プラットフォーム局3の飛行速
度の範囲を0から80m/sとすると、図4(a)での
完全な順風状態での成層圏プラットフォーム局3の対地
速度の制御範囲は、40m/s(144Km/h)から
120m/s(432Km/h)となり、図4(b)で
の完全な逆風状態での成層圏プラットフォーム局3の対
地速度の制御範囲は、−40m/s(−144Km/
h)から40m/s(144Km/h)となる。
The stratospheric platform station 3 traverses the stratosphere at an altitude of 20 km above the ground in a windless state with a maximum ground speed of 80 m.
/ S (288 km / h). However, in the stratosphere, for example, over Japan, a wind flow of 40 m / s or less is observed throughout the year. FIG. 4A shows the stratospheric platform station 3.
Is a diagram showing a state of flight in a complete forward wind at a wind speed of 40 m / s. FIG. 4B is a diagram showing a state in which the stratospheric platform station 3 flies in a complete headwind at a wind speed of 40 m / s. Assuming that the range of the flight speed of the stratospheric platform station 3 is 0 to 80 m / s, the control range of the ground speed of the stratospheric platform station 3 in the complete normal wind condition in FIG. 4A is 40 m / s (144 km / h). ) To 120 m / s (432 km / h), and the control range of the ground speed of the stratospheric platform station 3 in the complete headwind condition in FIG. 4B is −40 m / s (−144 km / h).
h) to 40 m / s (144 Km / h).

【0037】例えば、時速270Kmで運転中の高速鉄
道に沿って、成層圏プラットフォーム局3が対地速度2
70Km/hで飛行すると、高速鉄道と成層圏プラット
フォーム局3との相対速度は0となる。
For example, along a high-speed train operating at 270 km / h, the stratospheric platform station 3
When flying at 70 km / h, the relative speed between the high-speed railway and the stratospheric platform station 3 becomes zero.

【0038】なお、成層圏プラットフォーム局3は、風
向きに対して推進力を制御することにより成層圏の定点
に停留することも可能である。
The stratospheric platform station 3 can stop at a fixed point in the stratosphere by controlling the propulsion force with respect to the wind direction.

【0039】次に、移動体通信システムの構成について
図5を参照して説明する。図5は、本発明による移動体
通信システムの構成を示すブロック図である。
Next, the configuration of the mobile communication system will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the mobile communication system according to the present invention.

【0040】図5に示すように、固定レイヤEの各セル
(EC1からECn)の地上基地局10は、固定レイヤ
EのセルCの地上基地局10を総括、制御する地上セル
制御装置4と通信回線とで接続されており、また、移動
レイヤSの各セル(SC1からSCn)の移動基地局3
(SPF局3)は、移動レイヤSのセルCの移動基地局
3を制御する移動セル制御装置5と無線回線とで接続さ
れている。
As shown in FIG. 5, the terrestrial base station 10 of each cell (EC1 to ECn) of the fixed layer E includes a terrestrial cell control device 4 that supervises and controls the terrestrial base station 10 of the cell C of the fixed layer E. Mobile base station 3 of each cell (SC1 to SCn) of mobile layer S
The (SPF station 3) is connected to the mobile cell control device 5 that controls the mobile base station 3 of the cell C of the mobile layer S via a wireless line.

【0041】前記地上セル制御装置4及び移動セル制御
装置5の各セル制御装置は、レイヤ間又はレイヤ内の基
地局のハンドオーバ等の制御を行う中央制御装置7と接
続されており、この中央制御装置7は、交換局と接続さ
れて公衆回線網と接続されている。
Each of the cell controllers of the terrestrial cell controller 4 and the mobile cell controller 5 is connected to a central controller 7 for controlling handover of a base station between layers or within a layer. The device 7 is connected to an exchange and connected to a public line network.

【0042】また、移動レイヤSの移動基地局3(SP
F局3)は、SPF局3の飛行制御を行うSPF制御装
置6と無線回線で接続されている。
Also, the mobile base station 3 (SP
The F station 3) is connected to the SPF control device 6 that controls the flight of the SPF station 3 by a wireless line.

【0043】なお、地上セル制御装置4及び移動セル制
御装置5を総称してセル制御装置と称する。
The terrestrial cell controller 4 and the mobile cell controller 5 are collectively referred to as a cell controller.

【0044】次に、各レイヤのセルCの基地局と無線通
信を行う移動局1の構成を図6のブロック図を参照して
説明する。各セルCの基地局と移動局1との通信方式
は、CDMA(Code Divison Multi
pe Access)方式である。
Next, the configuration of the mobile station 1 that performs radio communication with the base station of the cell C in each layer will be described with reference to the block diagram of FIG. The communication scheme between the base station of each cell C and the mobile station 1 is CDMA (Code Division Multi Multi).
pe Access) system.

【0045】図6に示すように、移動局1は、電波の送
受信を行うアンテナ1fと、電波の分配を行う送受波分
配部1gと、受信した電波の増幅、ミキシング等を行う
受信部1hと、信号を逆拡散して合成するRAKE受信
部1iと、制御チャンネル信号や音声信号の分解、合成
を行うチャンネル処理部1jと、マイク、スピーカを含
む音声アナログ信号を処理する音声処理部1kと、送信
データを拡散処理する拡散処理部1lと、直交変調、電
力増幅等を行う送信部1mと、前記受信部1h及び送信
部1mへ高周波を供給する周波数シンセサイザ部1n
と、演算及び制御を行う制御手段としての制御部1a
と、液晶ドライバーと液晶ディスプレイよりなる表示手
段としての表示部1bと、番号等を入力する操作手段と
してのキーボード(又はファンクションキー)1cと、
外部のコンピュータと接続する入出力部1dと、各部に
電源を供給するバッテリ1oと、加速度計1eとを有し
ている。
As shown in FIG. 6, the mobile station 1 includes an antenna 1f for transmitting and receiving radio waves, a transmission / reception distribution unit 1g for distributing radio waves, and a receiving unit 1h for amplifying and mixing received radio waves. A RAKE receiving section 1i for despreading and synthesizing signals, a channel processing section 1j for decomposing and synthesizing control channel signals and audio signals, and an audio processing section 1k for processing audio analog signals including microphones and speakers. A spreading section 11 for spreading the transmission data, a transmitting section 1m for performing quadrature modulation, power amplification and the like, and a frequency synthesizer section 1n for supplying a high frequency to the receiving section 1h and the transmitting section 1m.
And a control unit 1a as control means for performing calculation and control
A display unit 1b as a display unit including a liquid crystal driver and a liquid crystal display, and a keyboard (or function key) 1c as an operation unit for inputting a number or the like;
It has an input / output unit 1d connected to an external computer, a battery 1o for supplying power to each unit, and an accelerometer 1e.

【0046】制御手段としての制御部1aは、CPU
(セントラルプロセッサユニット)又はDSP(デジタ
ルシグナルプロセッサ)を中心として、プログラム及び
データを記憶するメモリ、表示部1bやキーボード(又
はファンクションキー)1c等の入出力制御を行う入出
力回路、時間を計測するタイマ(時計)等で構成されて
いる。なお、加速度計1e以外の各部は、セルCの基地
局とCDMA方式により音声通話、データ通信を行うた
めのものである。
The control unit 1a as a control means includes a CPU
(Central Processor Unit) or DSP (Digital Signal Processor), a memory for storing programs and data, an input / output circuit for input / output control of a display unit 1b and a keyboard (or function key) 1c, and time measurement. It is composed of a timer (clock) and the like. The units other than the accelerometer 1e are for performing voice communication and data communication with the base station of the cell C by the CDMA method.

【0047】図6に示すように、移動速度検出手段とし
ての加速度計1eは、移動中の加速度を測定して、この
測定した加速度の信号を制御部1aに出力し、制御部1
aで加速度計1eの加速度の信号を積分して移動局1の
速度を算出する。
As shown in FIG. 6, an accelerometer 1e as a moving speed detecting means measures acceleration during movement, and outputs a signal of the measured acceleration to the control unit 1a.
In step a, the speed of the mobile station 1 is calculated by integrating the acceleration signal of the accelerometer 1e.

【0048】また、移動局1は、チャンネル処理部1j
から出力される制御チャンネル信号からの各レイヤのセ
ルCの基地局の電波の受信レベルを制御部1aで処理し
て、各レイヤの通話可否を表示する表示手段としての表
示部1bは、各レイヤのセルCの基地局の電波受信レベ
ルも表示する。通話者は、表示部1bの表示によってど
のレイヤが通話可能かを知ることができる。
The mobile station 1 has a channel processing unit 1j
The control unit 1a processes the reception level of the radio wave of the base station of the cell C of each layer from the control channel signal output from the control unit 1a, and the display unit 1b as a display means for displaying whether each layer can communicate is provided by each layer. The radio wave reception level of the cell C base station is also displayed. The caller can know which layer can talk on the display of the display unit 1b.

【0049】また、操作手段としてのキーボード(又は
ファンクションキー)1cは、操作スイッチを内蔵して
おり、通話者は、通話可能なレイヤに操作スイッチを操
作することによりレイヤのセルCの基地局に接続を要求
して通話することが可能である。しかして、本実施の形
態による移動通信システムの移動局1は、操作手段とし
てのキーボード(又はファンクションキー)1cを手動
操作してレイヤとの接続も可能であるが、通話可能なレ
イヤを自動探索してセルCの基地局と接続可能な構成と
なっている。
A keyboard (or function key) 1c as an operation means has a built-in operation switch, and the caller operates the operation switch to a communicable layer to connect to the base station of the cell C in the layer. It is possible to request a connection and talk. Thus, the mobile station 1 of the mobile communication system according to the present embodiment can manually connect to the layer by manually operating the keyboard (or function key) 1c as an operation means, but automatically searches for a layer that can talk. Thus, it is configured to be connectable to the base station of the cell C.

【0050】次に、移動局1と基地局との通信に於ける
移動基地局3間又は地上基地局10へのハンドオーバに
ついて説明する。
Next, the handover between the mobile base stations 3 or the ground base station 10 in the communication between the mobile station 1 and the base station will be described.

【0051】最初に、移動局1と成層圏プラットフォー
ム局3との相対速度を検出する相対速度検出手段につい
て述べる。
First, a relative speed detecting means for detecting a relative speed between the mobile station 1 and the stratospheric platform station 3 will be described.

【0052】移動局1と成層圏プラットフォーム局3と
の相対速度を検出する相対速度検出手段は、図5に示す
地上セル制御装置4、移動セル制御装置5、SPF制御
装置6及び中央制御装置7により実行される一連の処理
からなる。
The relative speed detecting means for detecting the relative speed between the mobile station 1 and the stratospheric platform station 3 is controlled by the ground cell controller 4, mobile cell controller 5, SPF controller 6 and central controller 7 shown in FIG. It consists of a series of processes to be executed.

【0053】本発明による移動体通信システムの相対速
度検出手段は、移動基地局3としての成層圏プラットフ
ォーム局3の飛行速度及び飛行方向と、移動局1の移動
速度及び移動方向とにより検出するものである。すなわ
ち、移動基地局3としての成層圏プラットフォーム局3
の飛行速度及び飛行方向は、成層圏プラットフォーム局
3に搭載されているGPS3gからの位置データにより
算出する。成層圏プラットフォーム局3の飛行制御部3
fは、GPS3gからの時刻t1に於ける位置データp
1と時刻t2に於ける位置データp2から演算を行っ
て、飛行速度及び飛行方向を決定する。一方、移動局1
の移動速度は、移動局1の加速度計1eの加速度データ
を制御部1aで積分して算出する。また、移動局1の移
動方向は、移動局1からの電波を受信する地上基地局1
0が隣接する地上基地局10に転移する順序により算出
する。すなわち、移動局1の移動に伴って、前記移動局
1からの電波を受信できる地上基地局10に転移する。
地上基地局10の転移の順序を記憶して、該地上基地局
10の設置位置と照合することにより移動局1の移動方
向を算出する。
The relative speed detecting means of the mobile communication system according to the present invention detects the flight speed and the flight direction of the stratospheric platform station 3 as the mobile base station 3 and the movement speed and the movement direction of the mobile station 1. is there. That is, the stratospheric platform station 3 as the mobile base station 3
The flight speed and the flight direction are calculated from the position data from the GPS 3g mounted on the stratospheric platform station 3. Flight control unit 3 of stratospheric platform station 3
f is position data p at time t1 from GPS 3g.
The calculation is performed from the position data p2 at 1 and the time t2 to determine the flight speed and the flight direction. On the other hand, mobile station 1
Is calculated by integrating the acceleration data of the accelerometer 1e of the mobile station 1 by the control unit 1a. The moving direction of the mobile station 1 is the same as that of the ground base station 1 that receives radio waves from the mobile station 1.
Calculated according to the order in which 0 transitions to the adjacent ground base station 10. That is, as the mobile station 1 moves, the mobile station 1 shifts to the terrestrial base station 10 that can receive radio waves from the mobile station 1.
The moving direction of the mobile station 1 is calculated by storing the order of the transfer of the terrestrial base station 10 and comparing it with the installation position of the terrestrial base station 10.

【0054】成層圏プラットフォーム局3の飛行速度及
び飛行方向の各データがSPF制御装置6経由で中央制
御装置7に送信され、移動局1の移動速度のデータが移
動セル制御装置5経由で中央制御装置7に送信される。
また、移動局1の移動方向の情報が地上セル制御装置4
より中央制御装置7に送信されて、前記中央制御装置で
移動局1の移動方向が算出される。これにより、前記中
央制御装置7は、移動速度及び移動方向の各データより
演算して移動局1とSPF局3との相対速度を検出す
る。
Each data of the flight speed and the flight direction of the stratospheric platform station 3 is transmitted to the central controller 7 via the SPF controller 6, and the data of the moving speed of the mobile station 1 is transmitted via the mobile cell controller 5 to the central controller. 7 is transmitted.
Also, information on the moving direction of the mobile station 1 is transmitted to the ground cell control device 4.
The moving direction of the mobile station 1 is transmitted to the central controller 7 and is calculated by the central controller. Thus, the central control unit 7 detects the relative speed between the mobile station 1 and the SPF station 3 by calculating from each data of the moving speed and the moving direction.

【0055】次に、高速鉄道、高速道路を移動中の移動
局1と基地局との通信、ハンドオーバについて、図7、
図8及び図9に示すフローチャートを用いて説明する。
なお、移動局1は高速鉄道、高速道路など定められた経
路上を高速で移動する移動体2と共に移動するものであ
る。高速鉄道の路線及び高速道路上を走行する移動体2
の移動方向は、上り線又は下り線での走行により決ま
り、また、走行する経路は固定されている。一方、移動
基地局3としての成層圏プラットフォーム局3は高速鉄
道、高速道路など定められた経路上を飛行するように前
もって飛行経路が記憶されている。
Next, communication and handover between the high-speed railway and the mobile station 1 moving on the highway and the base station will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to the flowcharts shown in FIGS.
The mobile station 1 moves together with the mobile unit 2 moving at a high speed on a predetermined route such as a high-speed railway or a highway. Moving body 2 running on the high-speed rail line and highway
Is determined by traveling on an up line or a down line, and the traveling route is fixed. On the other hand, the stratosphere platform station 3 as the mobile base station 3 has a flight route stored in advance so as to fly on a predetermined route such as a high-speed railway or a highway.

【0056】図7に示すように、通話者は、図6に示す
操作手段としてのキーボード1Cの操作スイッチ、即ち
レイヤ指定のファンクションキーにより接続先の番号を
指定して、発信キーを押す。この時、移動局1の制御部
1aは、移動レイヤ指定の発信かを確認して(ステップ
S1)、移動レイヤ指定の発信のときは、移動レイヤS
の移動基地局3に接続要求信号を発する(ステップS
2)。移動レイヤ指定がない場合には、固定レイヤEの
地上基地局10に接続要求信号を発する(ステップS
3)。ステップS2で移動局1が移動レイヤSに接続要
求信号を送信後、信号を受信した移動レイヤSの移動基
地局3は、移動局1に対して移動局1自身の移動速度を
出力するよう要求する(ステップS4)。移動セル制御
装置5は、受信した移動局1の移動速度データを中央制
御装置7に出力し、中央制御装置7は、移動局1の移動
速度データにより移動局1が高速移動中かを判断する
(ステップS5)。移動局1が高速移動中と判断した場
合には、移動セル制御装置5に対して移動局1が移動基
地局3とチャンネル回線を使用できるように指示を出
す。また、移動局1が高速移動中でないと判断した場合
には、ステップS11へ移行する。
As shown in FIG. 7, the caller specifies the number of the connection destination using the operation switch of the keyboard 1C as the operation means shown in FIG. 6, that is, the function key for specifying the layer, and presses the transmission key. At this time, the control unit 1a of the mobile station 1 confirms whether or not the transmission of the moving layer is specified (step S1).
Issues a connection request signal to the mobile base station 3 (step S
2). If no moving layer is specified, a connection request signal is issued to the fixed-layer E ground base station 10 (step S).
3). After the mobile station 1 transmits a connection request signal to the mobile layer S in step S2, the mobile base station 3 of the mobile layer S that has received the signal requests the mobile station 1 to output the moving speed of the mobile station 1 itself. (Step S4). The mobile cell controller 5 outputs the received moving speed data of the mobile station 1 to the central controller 7, and the central controller 7 determines whether the mobile station 1 is moving at high speed based on the moving speed data of the mobile station 1. (Step S5). If it is determined that the mobile station 1 is moving at a high speed, the mobile station 1 issues an instruction to the mobile cell controller 5 so that the mobile station 1 can use the channel line with the mobile base station 3. If it is determined that the mobile station 1 is not moving at high speed, the process proceeds to step S11.

【0057】また、ステップS3で移動局1が固定レイ
ヤEに接続要求信号を送信後、信号を受信した固定レイ
ヤEの地上基地局10は、移動局1に対して移動局1自
身の移動速度を出力するよう要求する(ステップS
6)。地上セル制御装置4は、受信した移動局1の移動
速度データを中央制御装置7に出力し、中央制御装置7
は、移動局1の移動速度データにより移動局1が高速移
動中かを判断する(ステップS7)。移動局1が高速移
動中と判断した場合には、移動レイヤSのサービスエリ
ア内であるかを判断して(ステップS8)、移動レイヤ
Sのサービスエリア内であると判断した場合は、地上セ
ル制御装置4より移動局1に対して移動セル制御装置5
にハンドオーバするように指示して(ステップS9)、
移動局1が移動基地局3とチャンネル回線を使用できる
ように指示を出す(ステップS10)。ステップS7で
移動局1が高速移動中でないと判断したときは、移動局
1が移動基地局10とチャンネル回線を使用できるよう
に指示を出す(ステップS11)。
Further, after the mobile station 1 transmits a connection request signal to the fixed layer E in step S3, the terrestrial base station 10 of the fixed layer E, which has received the signal, transmits the moving speed of the mobile station 1 itself to the mobile station 1. (Step S)
6). The ground cell control device 4 outputs the received moving speed data of the mobile station 1 to the central control device 7,
Determines whether the mobile station 1 is moving at high speed based on the moving speed data of the mobile station 1 (step S7). If it is determined that the mobile station 1 is moving at high speed, it is determined whether the mobile station 1 is within the service area of the mobile layer S (step S8). The control unit 4 controls the mobile station 1 for the mobile cell control unit 5
Is instructed to perform handover (step S9),
An instruction is issued so that the mobile station 1 can use the channel line with the mobile base station 3 (step S10). If it is determined in step S7 that the mobile station 1 is not moving at high speed, an instruction is issued so that the mobile station 1 can use the channel line with the mobile base station 10 (step S11).

【0058】次に、移動局1が固定レイヤEの地上基地
局10と通信している場合には、図8に示すステップS
20に移行する。移動局1が移動レイヤSの移動基地局
3と通信している場合には、図9に示すステップS40
に移行する。
Next, when the mobile station 1 is communicating with the fixed layer E ground base station 10, step S shown in FIG.
Move to 20. If the mobile station 1 is communicating with the mobile base station 3 of the mobile layer S, step S40 shown in FIG.
Move to

【0059】移動局1が固定レイヤEの地上基地局10
との呼の確立をしたとき、地上セル制御装置4は通話開
始の時間(時刻)を記憶装置(図示せず)に記憶する
(図8のステップS20)。そして、通話が開始される
(ステップS21)。通話中に、移動局1は、キャリア
レベルの検出を行って(ステップS22)、キャリアレ
ベルが規定値以上であるかを判断する(ステップS2
3)。キャリアレベルが規定値以下の場合には、ステッ
プ26に移行する。キャリアレベルが規定値以上の場合
には、通話の品質検査を行い(ステップS24)、通話
品質レベルが規定値以上であるかを判断する(ステップ
S25)。通話品質レベルが規定値以上の場合には、移
動局1と地上基地局10との通信は正常と判断して、ス
テップ22からの手順を繰り返す。通話品質レベルが規
定値以下の場合には、通話状態が劣化したと判断して、
そのときの時間(時刻)を地上セル制御装置4の記憶装
置に記憶する(ステップS26)。
The mobile station 1 is a fixed layer E ground base station 10
When the call is established, the ground cell control device 4 stores the time (time) of the start of the call in the storage device (not shown) (step S20 in FIG. 8). Then, a call is started (step S21). During a call, the mobile station 1 detects a carrier level (step S22) and determines whether the carrier level is equal to or higher than a specified value (step S2).
3). If the carrier level is equal to or less than the specified value, the process proceeds to step S26. If the carrier level is equal to or higher than the specified value, the communication quality is inspected (step S24), and it is determined whether the communication quality level is equal to or higher than the specified value (step S25). If the call quality level is equal to or higher than the specified value, it is determined that communication between the mobile station 1 and the ground base station 10 is normal, and the procedure from step 22 is repeated. If the call quality level is below the specified value, it is determined that the call state has deteriorated,
The time (time) at that time is stored in the storage device of the ground cell controller 4 (step S26).

【0060】次に、地上セル制御装置4は、通話開始時
間より通信劣化発生時間までの通話保持時間t1を算出
して(ステップS27)、中央制御装置7に通話保持時
間t1を通知する。中央制御装置7は、通話保持時間t
1と前もって設定した基準通話保持時間Tvとを比較し
て移動局1の移動速度を判断する(ステップS28)。
なお、移動局1の移動速度の判断は、通話保持時間t1
が基準通話保持時間Tvよりも短い場合には、高速であ
ると判断する。
Next, the ground cell controller 4 calculates a call holding time t1 from the call start time to the communication degradation occurrence time (step S27), and notifies the central controller 7 of the call holding time t1. The central controller 7 sets the call holding time t
The mobile station 1 determines the moving speed of the mobile station 1 by comparing 1 with the preset reference call holding time Tv (step S28).
The determination of the moving speed of the mobile station 1 is based on the call holding time t1.
Is shorter than the reference call holding time Tv, it is determined that the speed is high.

【0061】次に、中央制御装置7は、移動局1がステ
ップS28で高速で移動していると判断した場合には、
地上基地局10より移動局1に移動速度の送信を要求す
る(ステップS29)。移動局1からの移動速度によ
り、移動局1が高速移動しているかを判断する(ステッ
プS30)。高速移動中と判断した場合には、移動基地
局3のサービスエリア内かを確認して(ステップS3
1)、サービスエリア内に位置していたときには、移動
基地局3へハンドオーバする(ステップS32)。な
お、高速移動中でないと判断した場合、また、サービス
エリア外の場合は、地上基地局10へハンドオーバする
(ステップS33)。
Next, when the central controller 7 determines that the mobile station 1 is moving at a high speed in step S28,
The ground base station 10 requests the mobile station 1 to transmit the moving speed (step S29). It is determined whether the mobile station 1 is moving at a high speed based on the moving speed from the mobile station 1 (step S30). If it is determined that the mobile station is moving at high speed, it is checked whether the mobile station is in the service area of the mobile base station 3 (step S3).
1) If it is located in the service area, handover to the mobile base station 3 is performed (step S32). If it is determined that the vehicle is not moving at high speed, or if it is out of the service area, the handover to the ground base station 10 is performed (step S33).

【0062】次に、移動局1が移動レイヤSの移動基地
局3との呼の確立をしたとき、移動セル制御装置5は、
通話開始の時間(時刻)を記憶装置に記憶する(図9の
ステップS40)。そして、通話が開始される(ステッ
プS41)。中央制御装置7は、地上基地局10に対し
移動局1の電波を受信するよう指示する(ステップS4
2)。中央制御装置7は、移動局1からの電波を受信す
る地上基地局10の転移の時間的変化を記録して、地上
基地局10の転移により移動局1の移動方向を検出する
(ステップS43)。検出した移動局1の移動方向と移
動基地局3との移動方向が同一であるかをチェックして
(ステップS45)、移動方向が同一である場合は、ス
テップS48へ移行する。移動方向が異なる場合には、
移動局1と同一方向に移動中の移動基地局3を選定して
(ステップS46)、選定した移動基地局3へハンドオ
ーバする(ステップS47)。
Next, when the mobile station 1 establishes a call with the mobile base station 3 of the mobile layer S, the mobile cell control device 5
The call start time (time) is stored in the storage device (step S40 in FIG. 9). Then, a call is started (step S41). Central controller 7 instructs terrestrial base station 10 to receive the radio wave of mobile station 1 (step S4).
2). The central control device 7 records the temporal change of the transition of the terrestrial base station 10 that receives the radio wave from the mobile station 1, and detects the moving direction of the mobile station 1 by the transition of the terrestrial base station 10 (step S43). . It is checked whether the detected moving direction of the mobile station 1 is the same as the moving direction of the mobile base station 3 (step S45). If the moving directions are the same, the process proceeds to step S48. If the direction of movement is different,
The mobile base station 3 that is moving in the same direction as the mobile station 1 is selected (step S46), and handover to the selected mobile base station 3 is performed (step S47).

【0063】次に、ステップS48で移動局1と移動基
地局3との相対速度を検出する(ステップS48)。な
お、相対速度は、前述した相対速度検出手段により検出
されるものである。ステップS43で移動局1は地上基
地局10の無線カバーエリア内に位置していることによ
り、地上基地局10の設置位置より移動局1の位置を特
定することができる。
Next, in step S48, the relative speed between the mobile station 1 and the mobile base station 3 is detected (step S48). The relative speed is detected by the above-described relative speed detecting means. Since the mobile station 1 is located in the radio coverage area of the ground base station 10 in step S43, the position of the mobile station 1 can be specified from the installation position of the ground base station 10.

【0064】次に、ステップS48で算出した相対速度
及び移動局1の位置より、移動局1が移動基地局3のカ
バーエリア外に位置する時刻、すなわち、他の移動基地
局3にハンドオーバする時刻を算出する(ステップS4
9)。ハンドオーバする時刻であるかを確認し(ステッ
プS50)、ハンドオーバする時刻である場合は、所定
の基地局へハンドオーバする(ステップS53)。ハン
ドオーバする時刻でない場合は、移動局1と移動基地局
3との通話品質の検査を行い(ステップS51)、通話
品質が規定値以上の場合は(ステップS52)、ステッ
プS50に移行する。また、通話品質が規定値以下の場
合は、ステップS53へ移行して他の基地局へハンドオ
ーバする。
Next, based on the relative speed calculated in step S48 and the position of the mobile station 1, the time when the mobile station 1 is located outside the coverage area of the mobile base station 3, that is, the time when the handover to another mobile base station 3 is performed. (Step S4)
9). It is confirmed whether it is time for handover (step S50), and if it is time for handover, handover to a predetermined base station is performed (step S53). If it is not time to perform the handover, the communication quality between the mobile station 1 and the mobile base station 3 is checked (step S51). If the communication quality is equal to or higher than the specified value (step S52), the process proceeds to step S50. If the call quality is equal to or less than the specified value, the process proceeds to step S53 to perform handover to another base station.

【0065】以上により、高速移動中の移動局1と各レ
イヤの基地局との通信、ハンドオーバが行われる。
As described above, communication and handover between the mobile station 1 moving at high speed and the base station in each layer are performed.

【0066】次に、移動体2による移動中のレイヤ間の
ハンドオーバの一例を図10を参照して説明する。
Next, an example of handover between layers during movement by the mobile unit 2 will be described with reference to FIG.

【0067】図10に示すように、移動体(高速鉄道)
2と共に移動する移動局1は、移動レイヤSのセルSC
1の移動基地局3としての成層圏プラットフォーム局3
と呼が確立された後、中央制御装置7は、固定レイヤE
のセルEC1の地上基地局10に対し前記移動局1の電
波を受信するよう指示する。移動体2が移動するにつれ
前記移動局1の電波を受信できる固定レイヤEのセルC
は、セルEC1よりセルEC2に移行する。セルCの移
行により移動体2の移動方向(上り又は下り)が検出さ
れる。検出した移動局1の移動方向と移動基地局3との
移動方向が同一であるかをチェックして、移動方向が同
一の場合は、移動局1と成層圏プラットフォーム局3と
の相対速度を算出する。また、移動局1の位置は、セル
EC2の無線カバーエリア内に位置していることによ
り、地上基地局10の設置位置より移動局1の位置を特
定する。
As shown in FIG. 10, a moving body (high-speed railway)
The mobile station 1 that moves with the mobile station 1
Stratospheric platform station 3 as one mobile base station 3
After the call is established, the central control unit 7
Is instructed to receive the radio wave of the mobile station 1 to the ground base station 10 of the cell EC1. As the mobile unit 2 moves, the cell C of the fixed layer E that can receive the radio wave of the mobile station 1
Shifts from the cell EC1 to the cell EC2. The moving direction (up or down) of the mobile unit 2 is detected by the transfer of the cell C. It is checked whether the detected moving direction of the mobile station 1 is the same as the moving direction of the mobile base station 3. If the moving directions are the same, the relative speed between the mobile station 1 and the stratospheric platform station 3 is calculated. . Further, since the position of the mobile station 1 is located within the radio coverage area of the cell EC2, the position of the mobile station 1 is specified from the installation position of the ground base station 10.

【0068】次に、算出した相対速度及び移動局1の位
置より、移動局1が成層圏プラットフォーム局3の無線
カバーエリア外に位置する時刻、すなわち、他の移動基
地局3にハンドオーバする時刻を算出する。ハンドオー
バする時刻である場合は、セルSC2の成層圏プラット
フォーム局3へハンドオーバする。
Next, from the calculated relative speed and the position of the mobile station 1, the time at which the mobile station 1 is located outside the radio coverage area of the stratospheric platform station 3, that is, the time at which the mobile station 1 is handed over to another mobile base station 3 is calculated. I do. If it is time to perform a handover, the handover to the stratospheric platform station 3 of the cell SC2 is performed.

【0069】このように、移動局1上を成層圏プラット
フォーム局3が移動することにより、ハンドオーバの回
数を減らすことができ、また、ハンドオーバする時刻を
予測できるため通信回線の効率を高めることができる。
As described above, since the stratospheric platform station 3 moves on the mobile station 1, the number of handovers can be reduced, and the handover time can be predicted, so that the efficiency of the communication line can be improved.

【0070】また、図11は、成層圏プラットフォーム
局3(SPF局3)の移動速度に対する移動体2として
の高速鉄道及び高速車の高速移動時のハンドオーバの回
数を示す図である。但し、SPF局3の高度は20K
m、通話範囲は直径227Kmであり、通話時間は1時
間とし、高速鉄道は時速270Km、高速車は時速10
0Kmの移動速度とした。また、高速鉄道及び高速車の
時速の下端には、SPF局3との相対速度を示す。
FIG. 11 is a diagram showing the number of handovers at the time of high-speed movement of a high-speed rail and a high-speed car as the mobile unit 2 with respect to the moving speed of the stratospheric platform station 3 (SPF station 3). However, the altitude of SPF station 3 is 20K
m, the communication range is 227 km in diameter, the talking time is 1 hour, 270 km / h for high-speed railway and 10 h / h for high-speed cars.
The moving speed was 0 km. Further, the lower end of the speed of the high-speed railway and the high-speed car indicates the relative speed with the SPF station 3.

【0071】図11に示すように、通話時間1時間での
高速鉄道及び高速車のSPF局3とのハンドオーバ回数
はいずれも1以下であり、ハンドオーバは発生しない。
これにより、移動局の高速移動時でもハンドオーバを必
要としないため安定した通話、データ通信を行うことが
可能となる。
As shown in FIG. 11, the number of handovers between the SPF station 3 of the high-speed railway and the high-speed car during one hour of talk time is 1 or less, and no handover occurs.
As a result, even when the mobile station moves at a high speed, a stable call and data communication can be performed because a handover is not required.

【0072】[0072]

【発明の効果】以上述べたように、本発明による移動体
通信システムによれば、定められた経路上を移動する移
動体上の移動局と移動基地局とが同一の移動方向に所定
の速度で移動することにより、ハンドオーバ無しで長時
間の通信が可能となる。
As described above, according to the mobile communication system of the present invention, a mobile station and a mobile base station on a mobile moving on a predetermined route have a predetermined speed in the same moving direction. , Communication can be performed for a long time without handover.

【0073】また、移動局と基地局との相対速度を検出
して、検出した相対移動速度に応じて移動レイヤの移動
基地局又は固定レイヤの地上基地局を選択して、選択し
た移動基地局又は地上基地局にハンドオーバすることに
より、通話チャンネルの切替頻度を減らし、通信網全体
の負荷を軽減して通信の効率を高めることができる。
The relative speed between the mobile station and the base station is detected, and the mobile base station of the mobile layer or the ground base station of the fixed layer is selected according to the detected relative mobile speed, and the selected mobile base station is selected. Alternatively, by handing over to a ground base station, the frequency of switching between communication channels can be reduced, the load on the entire communication network can be reduced, and communication efficiency can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】固定レイヤ(地上セル網)及び移動レイヤ(移
動型セル網)が重複して配置した通信網の構成を示す図
である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a communication network in which a fixed layer (terrestrial cell network) and a mobile layer (mobile cell network) are arranged in an overlapping manner.

【図2】高度20Km、エレベーションアングル(仰
角)が10度のときの、成層圏プラットフォーム局(S
PF局)の通信可能なエリアを示す図である。
FIG. 2 shows a stratospheric platform station (S) at an altitude of 20 km and an elevation angle (elevation angle) of 10 degrees.
It is a figure which shows the area which can communicate (PF station).

【図3】移動レイヤのセルCの移動基地局である成層圏
プラットフォーム局(SPF局)の構成を示すブロック
図ある。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a stratospheric platform station (SPF station) that is a mobile base station of a cell C in a mobile layer.

【図4】(a)は、前記成層圏プラットフォーム局(S
PF局)が風速40m/sの完全な順風での飛行の状態
を示す図であり、(b)は、前記成層圏プラットフォー
ム局が風速40m/sの完全な逆風での飛行の状態を示
す図である。
FIG. 4A shows the stratospheric platform station (S
(PF station) is a diagram showing a state of flight in a complete normal wind at a wind speed of 40 m / s, and (b) is a diagram showing a state of the stratospheric platform station flying in a complete headwind at a wind speed of 40 m / s. is there.

【図5】本発明による移動体通信システムの構成を示す
ブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a mobile communication system according to the present invention.

【図6】移動局の構成を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of a mobile station.

【図7】移動局とレイヤ間のハンドオーバを示すフロー
チャートである。
FIG. 7 is a flowchart showing a handover between a mobile station and a layer.

【図8】移動局が固定レイヤと通信している場合のハン
ドオーバを示すフローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart showing a handover when a mobile station is communicating with a fixed layer.

【図9】移動局が移動レイヤと通信している場合のハン
ドオーバを示すフローチャートである。
FIG. 9 is a flowchart showing a handover when a mobile station is communicating with a mobile layer.

【図10】移動体による移動中のハンドオーバの一例を
示す図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a handover during movement by a moving object.

【図11】SPF局の移動速度に対する高速鉄道及び高
速車の高速移動時のハンドオーバの回数を示す図であ
る。
FIG. 11 is a diagram showing the number of handovers at the time of high-speed rail and high-speed vehicle movement with respect to the moving speed of the SPF station.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 移動局 1a 制御部 1b 表示部 1c キーボード(又はファンクションキー) 1d 入出力部 1e 加速度計 1f、3m アンテナ 1g 送受波分配部 1h 受信部 1i RAKE受信部 1j チャンネル処理部 1k 音声処理部 1l 拡散処理部 1m 送信部 1n 周波数シンセサイザ部 1o、3b バッテリ 2 移動体 3 移動基地局(成層圏プラットフォーム
局、SPF局又は航空機局) 3a 太陽電池パネル 3c 駆動部 3d 推力発生部 3e 方向制御部 3f 飛行制御部 3g GPS 3h 飛行用通信装置 3i 移動局用通信装置 3j 地上基地局用通信装置 3k 通信制御部 4 地上セル制御装置 5 移動セル制御装置 6 SPF制御装置 7 中央制御装置 10 地上基地局 E 固定レイヤ(地上セル網) S 移動レイヤ(移動型セル網) C セル
Reference Signs List 1 mobile station 1a control unit 1b display unit 1c keyboard (or function key) 1d input / output unit 1e accelerometer 1f, 3m antenna 1g transmission / reception wave distribution unit 1h reception unit 1i RAKE reception unit 1j channel processing unit 1k audio processing unit 11 diffusion processing Unit 1m transmission unit 1n frequency synthesizer unit 1o, 3b battery 2 mobile unit 3 mobile base station (stratospheric platform station, SPF station or aircraft station) 3a solar cell panel 3c driving unit 3d thrust generator 3e direction control unit 3f flight control unit 3g GPS 3h Flight communication device 3i Mobile station communication device 3j Ground base station communication device 3k Communication control unit 4 Ground cell control device 5 Mobile cell control device 6 SPF control device 7 Central control device 10 Ground base station E Fixed layer (ground Cell network) S Moving layer (mobile cell network) C cell

フロントページの続き Fターム(参考) 5K051 AA01 CC07 DD15 FF04 FF19 GG06 5K067 AA33 BB04 BB43 DD20 DD44 EE02 EE10 EE12 EE41 HH22 JJ56 5K072 AA15 BB13 DD00 DD11 DD16Continued on the front page F term (reference) 5K051 AA01 CC07 DD15 FF04 FF19 GG06 5K067 AA33 BB04 BB43 DD20 DD44 EE02 EE10 EE12 EE41 HH22 JJ56 5K072 AA15 BB13 DD00 DD11 DD16

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 地上に設けられた地上基地局からなる地
上セル網としての固定レイヤと、空中を移動が可能な移
動基地局からなる移動型セル網としての移動レイヤによ
り通信網を形成して構成した通信回線と、前記通信回線
に相互に通信可能に接続された移動局とを有することを
特徴とする移動体通信システム。
1. A communication network is formed by a fixed layer as a terrestrial cell network comprising terrestrial base stations provided on the ground and a mobile layer as a mobile cell network comprising mobile base stations capable of moving in the air. A mobile communication system comprising: a communication line configured; and a mobile station connected to the communication line so as to be able to communicate with each other.
【請求項2】 空中を移動が可能な移動基地局は、所定
の高度を所定の速度で所定の方向に移動可能な成層圏プ
ラットフォーム局又は航空機局で構成されることを特徴
とする請求項1記載の移動体通信システム。
2. The mobile base station capable of moving in the air comprises a stratospheric platform station or an aircraft station capable of moving at a predetermined altitude at a predetermined speed in a predetermined direction. Mobile communication system.
【請求項3】 前記移動基地局は、所定の経路上を移動
する移動局との通信を行うことを特徴とする請求項1記
載の移動体通信システム。
3. The mobile communication system according to claim 1, wherein the mobile base station communicates with a mobile station moving on a predetermined route.
【請求項4】 請求項1に記載の移動体通信システム
は、移動局と移動基地局との相対速度を検出する相対速
度検出手段を備え、前記相対速度検出手段より検出した
前記相対移動速度に応じて前記移動レイヤの移動基地局
又は前記固定レイヤの地上基地局を選択し、選択した移
動基地局又は地上基地局にハンドオーバすることを特徴
とする移動体通信システム。
4. The mobile communication system according to claim 1, further comprising a relative speed detecting means for detecting a relative speed between the mobile station and the mobile base station, wherein the relative speed is detected by the relative speed detecting means. A mobile communication system, wherein a mobile base station of the mobile layer or a ground base station of the fixed layer is selected, and handover is performed to the selected mobile base station or ground base station.
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