CN109155919A - 通信终端装置、卫星基站、基站控制装置和移动通信系统 - Google Patents

通信终端装置、卫星基站、基站控制装置和移动通信系统 Download PDF

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Abstract

提供能够由地面蜂窝移动通信系统和多波束方式的卫星移动通信系统所共用，并且通过无线资源的简单的切换控制既能够避免两个系统间的干扰又能够避免卫星移动通信系统中的波束间的干扰的通信终端装置、基站、基站控制装置和移动通信系统。将无线资源的时隙以相互不重复的方式分别分配给地面蜂窝移动通信系统和卫星移动通信系统，且以在相邻的波束间不重复的方式分别对应分配给卫星移动通信系统的多个波束。在存在于卫星移动通信系统的多个波束中的任意一个波束所覆盖的波束区域时，使用分配给覆盖该波束区域的波束的时隙来进行卫星移动通信系统的无线通信。

Description

通信终端装置、卫星基站、基站控制装置和移动通信系统
技术领域
本发明涉及移动通信系统、以及移动通信系统中的通信终端装置、卫星基站和基站控制装置。
背景技术
以往，已知能在同一区域内利用经由配置于地面的蜂窝基站的地面蜂窝移动通信系统(以下，适当略称为“地面系统”。)和经由人造卫星的卫星移动通信系统(以下，适当略称为“卫星系统”。)的通信终端装置(例如参照非专利文献1和专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特开2014-064219号公报
非专利文献
非专利文献1：蓑轮正，另6名，“安心·安全のための地上/衛星統合移動通信システム(以安心、安全为目的的地面/卫星综合移动通信系统)”，电子信息通信学会论文集B，Vol.J91-B，No.12，pp.1629-1640，2008/12.
发明内容
发明要解决的问题
作为上述卫星系统的人造卫星的天线构成，有如下天线构成：用一个波束覆盖地面的通信服务区域的单波束天线构成；以及用多个波束覆盖地面的通信服务区域的多波束天线构成。在能够共用于使用这2种天线构成中的多波束天线构成的人造卫星的卫星系统与上述地面系统的通信终端装置中，要解决的问题在于：通过无线资源的简单的切换控制，既要避免两个系统间的干扰，又要避免卫星移动通信系统中的波束间的干扰。
用于解决问题的方案
本发明的一方面所涉及的通信终端装置是被地面蜂窝移动通信系统和多波束方式的卫星移动通信系统共用的通信终端装置，具备：存储单元，其存储以相互不重复的方式分配给使用同一频带的地面蜂窝移动通信系统和卫星移动通信系统并且以在相邻的波束间不重复的方式分别分配给上述卫星移动通信系统的多个波束的无线资源的时隙的分配信息；收发单元，其在利用上述地面蜂窝移动通信系统时，选择地面蜂窝移动通信方式来进行无线通信，在利用上述卫星移动通信系统时，选择卫星移动通信方式来进行无线通信；以及控制单元，其基于上述无线资源的时隙的分配信息，如下进行控制：在存在于上述卫星移动通信系统的多个波束中的任意一个波束所覆盖的波束区域时，使用分配给覆盖该波束区域的波束的时隙来进行上述卫星移动通信系统的无线通信。
另外，本发明的另一方面所涉及的卫星基站是包含地面蜂窝移动通信系统和卫星移动通信系统的移动通信系统中的能经由人造卫星的通信中继装置与移动通信终端进行无线通信的卫星基站，具备：存储单元，其存储以相互不重复的方式分配给使用同一频带的地面蜂窝移动通信系统和卫星移动通信系统并且以在相邻的波束间不重复的方式分别分配给上述卫星移动通信系统的多个波束的无线资源的时隙的分配信息；收发单元，其与存在于本站的任意一个波束所覆盖的波束区域的通信终端装置以卫星移动通信方式进行无线通信；以及控制单元，其基于上述无线资源的时隙的分配信息，如下进行控制：在通信终端装置存在于上述卫星移动通信系统的多个波束中的任意一个波束所覆盖的波束区域时，使用分配给覆盖该波束区域的波束的时隙来与上述通信终端装置进行上述卫星移动通信系统的无线通信。
另外，本发明的再一方面所涉及的基站控制装置是在包含地面蜂窝移动通信系统和卫星移动通信系统的移动通信系统中，对能与通信终端装置进行无线通信的地面蜂窝基站和能经由人造卫星的通信中继装置与移动通信终端进行无线通信的卫星基站进行控制的基站控制装置，具备控制单元，上述控制单元如下进行控制：在地面蜂窝移动通信系统和卫星移动通信系统各自的无线通信中使用同一频带，以相互不重叠的方式对地面蜂窝移动通信系统所使用的无线资源的时隙与卫星移动通信系统所使用的无线资源的时隙进行分配，并且以在相邻的波束间不重复的方式对上述卫星移动通信系统的多个波束所分别对应的时隙进行分配。
根据这些通信终端装置、卫星基站和基站控制装置，在通信终端装置存在于卫星移动通信系统的多个波束中的任意一个波束所覆盖的波束区域时，使用分配给覆盖其所在的波束区域的波束的时隙来进行卫星移动通信系统的无线通信。分配给覆盖该通信终端装置所在的波束区域的波束的时隙，不仅与分配给地面蜂窝移动通信系统的时隙不重复，与分配给该波束区域的波束相邻的波束的时隙也不重复。所以，能够避免地面蜂窝移动通信系统的信号所带来的干扰，并且能够避免卫星移动通信系统的相邻的波束中的信号所带来的干扰。
而且，以在卫星移动通信系统的相互相邻的波束间切换的方式进行控制的卫星移动通信系统的无线资源是容易控制的时隙，因此，与以切换频率的方式进行控制的情况相比，无线资源的切换控制是容易的。
在上述通信终端装置中，也可以是，上述控制单元如下进行控制：使上述卫星移动通信系统的多个波束所分别对应的时隙的数量根据各波束所覆盖的波束区域的流量而改变。
另外，在上述卫星基站中，也可以是，上述控制单元如下进行控制：使上述卫星移动通信系统的多个波束所分别对应的时隙的数量根据各波束所覆盖的波束区域的流量而改变。
另外，在上述基站控制装置中，也可以是，上述控制单元如下进行控制：使对上述卫星移动通信系统的多个波束分别对应分配的时隙的数量根据各波束所覆盖的波束区域的流量而改变。
根据这些通信终端装置、卫星基站和基站控制装置，在被卫星移动通信系统的任意一个波束覆盖的波束区域中的流量大时，通过增加分配给该波束区域的波束的时隙的数量，能够提高该波束区域中的频率利用率，从而能够对应流量的增加。另外，在被卫星移动通信系统的任意一个波束覆盖的波束区域中流量小时，通过减少分配给该波束区域的波束的时隙的数量，能够避免时隙的无谓分配。
在上述通信终端装置中，也可以是，上述控制单元如下进行控制：使分别分配给上述地面蜂窝移动通信系统和上述卫星移动通信系统的时隙的数量根据上述地面蜂窝移动通信系统和上述卫星移动通信系统中的至少一个通信系统的流量而改变。
另外，在上述基站控制装置中，也可以是，上述控制单元如下进行控制：使分别分配给上述地面蜂窝移动通信系统和上述卫星移动通信系统的时隙的数量根据上述地面蜂窝移动通信系统和上述卫星移动通信系统中的至少一个通信系统的流量而改变。
根据这些通信终端装置和基站控制装置，在使用卫星移动通信系统的波束区域中流量变大时，通过增加分配给该卫星移动通信系统的时隙的数量，能够提高频率利用率，从而能够对应流量的增加。另外，在使用卫星移动通信系统的波束区域中的流量变小时，通过减少分配给卫星移动通信系统和该波束区域的时隙的数量，能够避免时隙的无谓分配。
本发明的又一方面所涉及的移动通信系统是包含地面蜂窝移动通信系统和卫星移动通信系统的移动通信系统，具备：地面蜂窝基站，其能与通信终端装置进行无线通信；卫星基站，其能经由人造卫星的通信中继装置与通信终端装置进行无线通信；以及基站控制装置，其控制上述地面蜂窝基站和上述卫星基站，该卫星基站是上述方面中的任意一个方面的卫星基站。
另外，本发明的还一方面所涉及的移动通信系统是包含地面蜂窝移动通信系统和卫星移动通信系统的移动通信系统，具备：地面蜂窝基站，其能与通信终端装置进行无线通信；卫星基站，其能经由人造卫星的通信中继装置与通信终端装置进行无线通信；以及上述方面中的任意一个方面的基站控制装置。
发明效果
根据本发明，能够由地面蜂窝移动通信系统和多波束方式的卫星移动通信系统所共用，并且通过无线资源的简单的切换控制，既能够避免两个系统间的干扰，又能够避免卫星移动通信系统中的波束间的干扰。
附图说明
图1是示出能使用本发明的实施方式所涉及的通信终端装置来进行利用的移动通信系统的整体构成的一个例子的说明图。
图2是示出本实施方式所涉及的通信终端装置的一个构成例的框图。
图3是示出本实施方式所涉及的通信终端装置中的地面系统和卫星系统的选择、切换处理的一个例子的流程图。
图4A是示出本实施方式所涉及的人造卫星的通信中继装置与地面的通信终端装置进行通信的卫星站区域(波束区域)的构成例的说明图。
图4B是示出比较例所涉及的人造卫星的通信中继装置与地面的通信终端装置进行通信的卫星站区域(波束区域)的构成例的说明图。
图4C是示出比较例所涉及的人造卫星的通信中继装置与地面的通信终端装置进行通信的卫星站区域(波束区域)的构成例的说明图。
图5A是示出本实施方式所涉及的卫星系统中的以二维分布的卫星站区域(波束区域)的构成例的说明图。
图5B是示出比较例所涉及的卫星系统中的以二维分布的卫星站区域(波束区域)的构成例的说明图。
图6A是示出本实施方式的多波束天线构成的卫星系统中的各波束区域与时隙的关系的一个例子的说明图。
图6B是各波束区域中利用的时隙的说明图。
图7A是示出本实施方式的多波束天线构成的卫星系统中的各波束区域与时隙的关系的另一例子的说明图。
图7B是各波束区域中利用的时隙的说明图。
图8A是示出本实施方式的多波束天线构成的卫星系统中的流量增加前的分别分配给卫星系统和地面系统的时隙的一个例子的说明图。
图8B是示出图8A的卫星系统中的流量增加后的分别分配给卫星系统和地面系统的时隙的一个例子的说明图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的实施方式。
图1是示出能使用本发明的实施方式所涉及的通信终端装置来进行利用的移动通信系统(便携电话系统)的整体构成的一个例子的说明图。本实施方式的通信终端装置10能够利用经由地面的蜂窝基站的地面系统(地面蜂窝移动通信系统)和经由人造静止卫星的多波束方式的卫星系统(卫星移动通信系统)。此外，在本实施方式中，将通信终端装置10利用地面系统进行通信时的通信动作模式称为“地面通信模式”，将通信终端装置10利用卫星系统进行通信时的通信动作模式称为“卫星通信模式”。另外，在本实施方式中，对卫星移动通信系统中所使用的人造卫星为静止卫星(以下称为“人造静止卫星”。)的情况进行说明，但在卫星移动通信系统中，也可以使用人造静止卫星以外的非静止卫星、准天顶卫星等人造卫星。
在图1中，本实施方式的移动通信系统具备：能经由地面系统与通信终端装置10进行无线通信的基站(以下称为“地面蜂窝基站”。)20；以及能经由作为卫星中继站的多波束天线构成的人造静止卫星40的通信中继装置41与通信终端装置10进行无线通信的卫星基站30。地面蜂窝基站20的基站装置21、卫星基站30的基站装置31以及控制各基站的基站控制装置50分别经由包括专用线路、通用线路等的有线通信线路连接到核心网络60。
地面蜂窝基站20和人造静止卫星40的通信中继装置41各自与通信终端装置10之间的无线通信中使用同一无线传输方式和同一频带。作为无线传输方式，例如能够采用WCDMA(注册商标)(Wideband Code Division Multiple Access：宽带码分多址)、CDMA-2000等第三代移动通信系统(3G)的通信方式、LTE(Long Term Evolution：长期演进)、LTE-Advanced的通信方式、第四代便携电话的通信方式等。另外，作为与通信终端装置10之间的无线通信(服务链路)的频带，例如能够分配由IMT(International MobileTelecommunication：国际移动通信)-2000标准化的MSS频带(上行1980～2010MHz和下行2170～2200MHz)中的规定范围(例如30MHz)的频带。另外，作为人造静止卫星40的通信中继装置41与地面的卫星基站30之间的无线通信(馈线链路)的频带，例如能够分配Ku频带(上行14GHz和下行12GHz)中的规定范围的频带。
通信终端装置10是便携电话机、智能手机、具有移动通信功能的便携电脑等，也被称为用户装置(UE)、移动机、移动台装置、便携型的通信终端。通信终端装置10例如在存在于能与地面蜂窝基站20进行无线通信的区域(以下称为“地面站区域”。)200和能与人造静止卫星40的通信中继装置41进行无线通信的区域(以下称为“卫星站区域”。)400A、400B、400C相重复的区域时，能够利用地面系统和卫星系统。此外，在该重复区域中，来自地面蜂窝基站20的信号的接收强度(接收功率)大，因此，通信终端装置10优先利用地面系统。另外，通信终端装置10在存在于地面站区域200的范围外且卫星站区域400A、400B、400C的范围内的区域时，能够利用卫星系统。
地面蜂窝基站20具有基站装置21、天线等，能够使用规定的无线传输方式(调制方式)以前述的规定频率范围内的频率f0与通信终端装置10进行通信。作为地面蜂窝基站20，例如可举出将通常为半径数百m至数km程度的大范围区域的宏小区覆盖的大范围的宏基站、以覆盖比大范围的宏基站所覆盖的区域小的区域(例如微微小区、毫微微小区)的方式设置的小型基站等。有时也将宏基站称为“宏小区基站”、“Macro e-Node B”等，将小型基站称为“小小区基站”、“微小区基站”。
卫星基站30具有与地面蜂窝基站20的基站装置21同样的基站装置31、频率转换装置32、天线等，有时也被称为“馈线链路站”。卫星基站30能够使用与地面蜂窝基站20同样的规定的无线传输方式(调制方式)，将频率f0转换为卫星通信用的频率fc而与人造静止卫星40的通信中继装置41进行通信。频率转换装置32在对基站装置31与人造静止卫星40的通信中继装置41之间的通信进行中继时，作为在基站装置31所使用的频率f0和用在与人造静止卫星40的通信中继装置41的通信中的卫星通信用的频率fc之间进行转换的频率转换单元发挥功能。
人造静止卫星40的通信中继装置41具有进行非再生频率转换中继的频率转换单元。该频率转换单元在对通信终端装置10与卫星基站30的通信进行中继时，在与通信终端装置10的通信中所用的频率f0和与卫星基站30的通信中所用的卫星通信用的频率fc之间进行转换。例如，通信中继装置41能够将从卫星基站30接收到的信号的频率fc转换为f0，以频率f0与通信终端装置10进行通信。
基站控制装置50能够针对能与通信终端装置10进行无线通信的区域的至少一部分重复的共同区域所对应的地面蜂窝基站20和卫星基站30，控制无线资源(频率、时隙)的分配。即，基站控制装置50进行如下控制：对地面蜂窝基站20所使用的无线资源与卫星基站30所使用的无线资源以相互不重叠的方式进行分配。另外，基站控制装置50也能够如下进行控制：在由于灾害等而地面蜂窝基站20的一部分发生了障碍的紧急情况时，使分配给卫星基站30的无线资源(例如时隙)比平常时多。例如，基站控制装置50如下进行控制：在由于灾害等而地面蜂窝基站20的一部分发生了障碍的紧急情况时，使分配给卫星基站30的无线资源(例如时隙)的分配率比平常时大。这些控制例如能够通过从基站控制装置50向地面蜂窝基站20和卫星基站30发送规定的控制数据来进行。在此，所谓分配给卫星基站30的无线资源的“分配率”，是指在共同区域中分配给地面蜂窝基站20和卫星基站30的全体的无线资源中的分配给卫星基站30的无线资源的比例。
特别是，在本实施方式中，基站控制装置50进行如下控制：对地面蜂窝基站20所使用的无线资源的时隙与卫星基站30所使用的无线资源的时隙以相互不重叠的方式进行分配。该无线资源的时隙是将规定时间长度的无线通信帧以规定数量进行分割所得的时间间隔，是上述无线资源的时间分配控制的基本单位。例如，在分配给地面蜂窝基站20和卫星基站30的全体的无线资源的无线通信帧是被八分割或者十分割的情况下，该无线通信帧内的8个或者10个时隙以在地面蜂窝基站20与卫星基站30中相互不重叠的方式分配。
上述地面系统和卫星系统各自被分配的无线资源(时隙)的分配信息从基站控制装置50分别发送到地面蜂窝基站20和卫星基站30，并被存储到各基站20、30的存储装置。地面蜂窝基站20和卫星基站30分别基于该无线资源(时隙)的分配信息，与通信终端装置10之间进行下行线路和上行线路的通信。另外，上述无线资源(时隙)的分配信息例如从地面蜂窝基站20和卫星基站30发送到通信终端装置10，并存储到通信终端装置10的存储装置。通信终端装置10基于该无线资源(时隙)的分配信息，与地面蜂窝基站20和卫星基站30之间分别进行下行线路和上行线路的通信。
本实施方式的通信终端装置10、地面蜂窝基站20和卫星基站30为了能够对应上述无线资源的时隙的分配控制而按规定的时间精度(例如1μs以下)相互被时间同步。该时间同步例如能够通过访问规定的时间服务器或接收来自GPS卫星的信号来进行。
通信终端装置10例如使用具有CPU、存储器等的计算机装置、无线通信部等硬件来构成，通过执行规定的程序，能够进行与地面蜂窝基站20和卫星基站30之间的无线通信等。另外，地面蜂窝基站20和卫星基站30例如使用具有CPU、存储器等的计算机装置、针对核心网络60的外部通信接口部、无线通信部等硬件来构成，通过执行规定的程序，能够进行与通信终端装置10之间的无线通信或与核心网络60侧的通信。另外，基站控制装置50例如使用具有CPU、存储器等的计算机装置、针对核心网络60的外部通信接口部来构成，通过执行规定的程序，能够进行地面蜂窝基站20和卫星基站30的控制。
图2是示出本实施方式所涉及的通信终端装置10的一个构成例的框图。然而，通信终端装置10的构成不限于图2的构成，只要是能够利用于地面系统和卫星系统，能够对应地面系统和卫星系统中的无线资源的时隙的分配控制的构成即可。
在图2中，通信终端装置10具备：第1天线11，其用于与地面系统中的地面蜂窝基站20的无线通信；第2天线12，其用于与卫星系统中的人造静止卫星40的无线通信；以及天线切换开关(SW)181，其作为天线切换单元。第1天线11例如是对应地面系统的垂直偏振波的线状天线，第2天线12是对应卫星系统的圆偏振波的螺旋天线或者贴片天线。天线切换开关181根据所选择的地面系统或者卫星系统来切换第1天线11与第2天线12。
而且，通信终端装置10具备：基带单元13，其作为共用的基带处理单元；以及存储装置14，其作为存储用于该基带单元13的系统参数群的存储单元。基带单元13基于由对地面系统和卫星系统共同定义的多种系统参数分别预先设定的值构成的系统参数群，进行下行线路的接收信号R和上行线路的发送信号T的处理。
基带单元13基于规定的无线传输方式(例如由3GPP的LTE、LTE-Advanced指定的无线传输方式)，执行如下处理：通过对规定的时隙的发送数据进行调制来生成上行线路的发送信号T，或者解调下行线路的规定的时隙的接收信号R来取得数据。在该基带单元13的处理中，使用最适合地面系统的第1系统参数群或者最适合卫星系统的第2系统参数群。
存储装置14存储最适合地面系统的第1系统参数群和最适合卫星系统的第2系统参数群作为用于基带单元13的系统参数群。多种系统参数例如是调制方式、纠错码的编码率、重发控制时的最大重发次数、对收发数据进行累积的收发缓冲量。另外，存储装置14存储前述的地面系统和卫星系统各自被分配的无线资源(时隙)的分配信息。
另外，通信终端装置10具备对输入到基带单元13的接收信号R和从基带单元13输出的发送信号T的功率分别进行放大的功率放大单元15。本构成例的功率放大单元15具有：地面系统和卫星系统各自的接收信号R的功率放大所使用的共用的低噪声接收功率放大器(以下称为“接收功率放大器”。)151；地面系统的发送信号T的功率放大所使用的第1发送功率放大器152；以及卫星系统的发送信号T的功率放大所使用的第2发送功率放大器153。第1发送功率放大器152以使发送功率成为例如0.2[W]的方式对地面系统的发送信号T的功率进行放大。另外，第2发送功率放大器153以使发送功率成为例如1[W]的方式对卫星系统的发送信号T的功率进行放大。
在图2的构成例中，第1天线11和第1发送功率放大器152是地面系统专用的构成要素10A，第2天线12和第2发送功率放大器153是卫星系统专用的构成要素10B。
由天线11、12接收到的接收信号R的路径与朝向天线11、12的发送信号T的路径由DUP(Duplexer：收发共用器)171将路径分离开。另外，经过第1发送功率放大器152的发送信号T的路径与经过第2发送功率放大器153的发送信号T的路径由发送路径切换开关(SW)182、183进行切换。
另外，通信终端装置10具备：选择单元，其选择地面系统和卫星系统中的任意一个系统；以及控制装置16，其作为如下进行控制的控制单元：根据选择单元所选择的地面系统或者卫星系统，将存储装置14所存储的第1系统参数群或者第2系统参数群用于基带单元13。控制装置16例如由CPU和RAM、ROM等存储器构成，通过读入并执行规定的控制程序，而作为上述控制单元发挥功能。另外，本实施方式中的控制装置16也作为基于后述的共同控制信号所包含的基站标识符、接收功率等来选择地面系统和卫星系统中的任意一个系统的选择单元发挥功能。
此外，通信终端装置10也可以具备连接到控制装置16的具有触摸面板功能的液晶面板等显示部、操作按钮等操作部。在该情况下，为了让用户能够随意选择地面系统和卫星系统中的任意一个系统，也可以使用显示部或者操作部作为上述选择单元。
在图2的构成例的通信终端装置10中，当选择了地面系统的情况下，由第1天线11接收到的来自地面蜂窝基站20的下行线路的规定的时隙的接收信号R在被接收功率放大器151放大后，由基带单元13基于第1系统参数群进行处理以得到原始的数据。另外，在基带单元13中基于第1系统参数群从发送对象的数据生成的上行线路的规定的时隙的发送信号T在被地面系统用的第1发送功率放大器152放大到规定功率(例如0.2[W])后，从第1天线11朝向地面蜂窝基站20以规定的时隙进行发送。
另一方面，当选择了卫星系统的情况下，由第2天线12接收到的来自人造静止卫星40的下行线路的规定的时隙的接收信号R在被接收功率放大器151放大后，由基带单元13基于第2系统参数群进行处理以得到原始的数据。另外，在基带单元13中基于第2系统参数群从发送对象的数据生成的上行线路的规定的时隙的发送信号T在被卫星系统用的第2发送功率放大器153放大到规定的功率(例如1[W])后，从第2天线12朝向人造静止卫星40以规定的时隙进行发送。
如此，在图2的构成例的通信终端装置10中，能够根据从地面系统和卫星系统之中选择的移动通信系统，使用专用的天线11、12并且将最适合的第1或者第2系统参数群用在基带单元13中，因此，能进行与所选择的移动通信系统的无线传输环境对应的无线通信。另外，通过天线11、12和系统参数群的切换，能够容易地切换地面系统与卫星系统。而且，能够使基于系统参数群进行接收信号R和发送信号T的处理的基带单元13为地面系统和卫星系统所共用，因此，与地面系统和卫星系统各自具备专用的基带单元的构成相比，能够使构成变得简单。
特别是，在图2的构成例的通信终端装置10中，能够根据从地面系统和卫星系统之中选择的移动通信系统，使用专用的发送功率放大器152、153，因此，无需调整放大器的增益，就能进行与所选择的移动通信系统的无线传输环境对应的发送信号T的功率放大，并且能够考虑到功率效率而利用功耗小的最合适的功率放大器。另外，能够让地面系统和卫星系统这两者共用接收功率放大器151，因此能够使构成更简单。
图3是示出本实施方式所涉及的通信终端装置中的地面系统和卫星系统的选择、切换处理的一个例子的流程图。
在图3中，当通信终端装置10的电源接通(S101)时，会选择地面系统(S102)，切换为地面系统用的天线11和第1系统参数群。接下来，判断从地面系统的地面蜂窝基站20接收到的接收信号的功率(接收功率)是否大于规定的第1阈值Pth1(S103)。在地面系统的接收功率为第1阈值Pth1以下的情况下(S103中为“否”)，从地面系统切换为卫星系统(S104)，切换为卫星系统用的天线12和第2系统参数群。
接下来，判断从卫星系统的人造静止卫星40接收到的接收功率是否大于规定的第2阈值Pth2(S105)。在卫星系统的接收功率大于第2阈值Pth2的情况下(S105为“是”)，接收包含在接收信号中的共同控制信号内的基站标识符(S106)，基于该基站标识符判断该接收信号是否是卫星系统的接收信号(S107)。在此，在判断为是卫星系统的接收信号的情况下(S107为“是”)，继续由卫星系统进行接收(S108)。另一方面，在判断为不是卫星系统的接收信号的情况下(S107中为“否”)，切换为地面系统(S102)。
另外，在上述步骤S103中，地面系统的接收功率大于第1阈值Pth1的情况下(S103为“是”)，继续由地面系统进行接收(S109)。接下来，接收包含在接收信号中的共同控制信号内的基站标识符(S110)，基于该基站标识符判断该接收信号是否是地面系统的接收信号(S111)。在此，在判断为是地面系统的接收信号的情况下(S111为“是”)，继续由地面系统进行接收(S112)。另一方面，在判断为不是地面系统的接收信号的情况下(S111中为“否”)，切换为卫星系统(S104)。
根据上述图3的地面系统和卫星系统的选择、切换处理，能够优先利用在通常情况下无线传输环境更为稳定的地面系统，并且能在由于某些原因而来自地面系统的接收信号变弱的情况下自动切换为卫星系统。
此外，在上述图3的地面系统和卫星系统的选择、切换处理中，在步骤S103中，判断的是从地面系统的地面蜂窝基站20接收到的接收功率是否大于第1阈值Pth1，但也可以判断该接收功率是否为第1阈值Pth1以上。另外，在步骤S105中，判断的是从卫星系统的人造静止卫星40接收到的接收功率是否大于第2阈值Pth2，但也可以判断该接收功率是否为第2阈值Pth2以上。
接下来，对构成本实施方式的移动通信系统的多波束天线构成的卫星系统中的无线资源的分配进行说明。
图4A是示出本实施方式所涉及的人造卫星的通信中继装置与地面的通信终端装置进行通信的卫星站区域(波束区域)的构成例的说明图。图4B和图4C分别是示出比较例所涉及的人造卫星的通信中继装置与地面的通信终端装置进行通信的卫星站区域(波束区域)的构成例的说明图。此外，在图4中，例示了卫星站区域(波束区域)的数量为3个的情况，但卫星站区域(波束区域)的数量也可以是2个或者4个以上。
在图4A～图4C中，人造静止卫星40的通信中继装置41能与通信终端装置10进行通信的卫星站区域为与表示通信中继装置41的天线的相互不同的多个指向方向的波束410A、410B、410C对应的相互在空间上错开的多个波束区域400A、400B、400C。
在图4A所示的本实施方式所涉及的卫星系统中，通过如后述那样在相互相邻的波束区域间利用不同的时隙，通信中继装置41能够与存在于各波束区域400A、400B、400C的通信终端装置10以规定的同一频率f0进行通信。由于能够像这样由相互不同的多个波束410A、410B、410C反复再利用同一频率，因此，能够实现频率利用率的提高(同时容纳用户数的增大)。另外，能够使天线增益变大。
而另一方面，在图4B和图4C所示的比较例的卫星系统中，示出了将同一频率f0按每2个波束进行反复的例子。将同一频率按每多少个波束进行反复，是根据例如波束的指向性(旁瓣特性等)来设定。使同一频率进行反复的波束的反复数量越小，则频率利用率越提高。另外，在图4B和图4C所示的比较例中，将分配给卫星系统的频率分割为N个以上(以下，将分割的各频率适当称为“信道”。)，根据各波束410A～410C所覆盖的波束区域400A～400C内的流量，改变了对各波束410A～410C(波束区域400A～400C)固定分配的信道的数量。例如，在图4B的比较例中，波束区域400A～400C内的流量为相同程度，因此，信道(f0、f1)逐个地固定分配给各波束410A～410C。另一方面，在图4C的比较例中，波束区域400A、400C内的流量大于波束区域400B内的流量，因此，波束410B被固定分配1个信道(f1)，波束410A、410C各自被固定分配2个信道(f0、f2)。
图5A是示出本实施方式所涉及的卫星系统中的以二维分布的卫星站区域(波束区域)的构成例的说明图，图5B是示出比较例所涉及的卫星系统中的以二维分布的卫星站区域(波束区域)的构成例的说明图。在图5的例子中，人造静止卫星40具有表示相互不同的许多个指向方向的多波束天线构成，人造静止卫星40的通信中继装置41能与通信终端装置10进行通信的卫星站区域为与表示通信中继装置41的天线的相互不同的多个指向方向的波束对应的相互在空间上错开而以二维分布的多个波束区域。在该图5的例子中，例如以将包括孤岛在内的日本全境全都覆盖的方式以二维配置有多个波束区域。
在图5A所示的本实施方式所涉及的卫星系统中，通过如后述那样在相互相邻的波束区域间使用不同的时隙，通信中继装置41能够与全部的存在于波束区域401～403的通信终端装置10以规定的同一频率f0进行通信。由于能像这样由相互不同的多个波束反复再利用同一频率，因此，能够实现频率利用率的提高(同时容纳用户数的增大)。另外，能够使天线增益变大。
而另一方面，在图5B所示的比较例的卫星系统中，同一频率的波束区域被配置为不相邻。例如，为使同一频率的波束区域不相邻，使用频率f0的波束区域400、使用频率f1的波束区域401和使用频率f2的波束区域402被反复以二维配置。在该图5B的比较例的卫星系统中，也根据各波束区域400～402内的流量，改变对各波束(波束区域400～402)固定分配的信道的数量。
如图4B、图4C和图5B所示，在比较例所涉及的卫星系统中，根据各波束所覆盖的波束区域内的流量，改变了对各波束固定分配的信道的数量。然而，根据波束区域内的流量来改变对各波束分配的信道数的控制为复杂的控制，因此，有可能无法高速地追随流量的变动。
因此，在本实施方式的多波束天线构成的卫星系统中，对多个波束中的每个波束以在相邻的波束间不重复的方式分配时隙。并且，基于该时隙的分配信息，使得在通信终端装置10存在于卫星系统的多个波束中的任意一个波束所覆盖的波束区域时，通信终端装置10使用分配给覆盖该波束区域的波束的时隙来进行卫星系统的无线通信。
图6A是示出本实施方式的多波束天线构成的卫星系统中的各波束区域与时隙的关系的一个例子的说明图，图6B是示出各波束所利用的时隙的说明图。
在图6的例子中，对于分配给卫星系统的时隙T1～T4，是以使同一时隙按每2个波束进行反复并在相邻的波束间不重复的方式来决定并分配各波束410A～410C所利用的时隙。例如，如图所示，将时隙分配如下：在分配给卫星系统的时隙T1～T4中，使波束410A、410C利用时隙T1、T2，使波束410B利用时隙T3、T4。并且，通信终端装置10在存在于卫星系统的多个波束410A～410C的任意一个波束所覆盖的波束区域400A～400C时，使用分配给覆盖其所在的波束区域的波束的时隙来进行卫星系统的无线通信。
在图6的例子中，分配给覆盖通信终端装置10所在的波束区域的波束的时隙不仅与分配给地面系统的时隙不重复，与分配给与该波束区域的波束相邻的波束的时隙也不重复。所以，能够避免地面系统的信号所带来的干扰，并且能够避免卫星系统的相邻的波束中的信号所带来的干扰。而且，以在卫星系统的相互相邻的波束间切换的方式进行控制的卫星系统的无线资源是容易控制的时隙，因此，与以切换频率的方式进行控制的情况相比，无线资源的切换控制是容易的。
图7A是示出本实施方式的多波束天线构成的卫星系统中的各波束区域与时隙的关系的另一例子的说明图，图7B是各波束所利用的时隙的说明图。
在图7的例子中，对卫星系统的各波束所利用的时隙按时间且以自适应的方式进行了分配。例如，在某一时间t1，与图6的例子同样，在分配给卫星系统的时隙T1～T4中，以使波束410A、410C利用时隙T1、T2，使波束410B利用时隙T3、T4的方式来分配时隙。当在之后的时间t2，由中央的波束410B覆盖的波束区域400B内的流量比其两侧的波束区域400A、400C增加时，将时隙的分配变更如下：使波束410A、410C仅利用时隙T1，使波束410B利用时隙T2、T3、T4。这样，在被卫星系统的任意一个波束覆盖的波束区域中的流量大时，通过增加分配给该波束区域的波束的时隙的数量，能够提高该波束区域中的频率利用率，从而能够对应流量的增加。另外，在被卫星系统的任意一个波束覆盖的波束区域中的流量小时，通过减少分配给该波束区域的波束的时隙的数量，能够避免时隙的无谓分配。
图8A是示出本实施方式的多波束天线构成的卫星系统中的流量增加前的分别分配给卫星系统和地面系统的时隙的一个例子的说明图。另外，图8B是示出该卫星系统中的流量增加后的分别分配给卫星系统和地面系统的时隙的一个例子的说明图。
在图8的例子中，当使用卫星系统的各波束区域400A～400C中的流量变大时，将分配给整个该卫星系统的时隙的数量从4个增加到6个。由此，能够提高卫星系统中的频率利用率，从而能够对应流量的增加。另外，当使用卫星系统的波束区域400A～400C中的至少一个波束区域的流量变小时，通过减少分配给整个该卫星系统和该波束区域的时隙的数量，能够避免时隙的无谓分配。
以上，根据本实施方式，能够由地面系统和多波束方式的卫星系统所共用，并且通过无线资源的简单的切换控制，既能够避免两个系统间的干扰，又能够避免卫星系统中的波束间的干扰。
此外，本说明书中说明的处理工序以及移动通信系统、基站、通信终端装置(用户终端装置、移动台)和路由器装置的构成要素能够通过各种各样的手段来实现。例如，这些工序和构成要素可以通过硬件、固件、软件或者它们的组合来实现。
关于硬件实现，在实体(例如，各种无线通信装置、Node B、通信终端装置、硬盘驱动器装置或者光盘驱动器装置)中为了实现上述工序和构成要素而使用的处理单元等手段可以在1个或者多个特定用途IC(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理装置(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、电子设备、设计成执行本说明书中说明的功能的其它电子单元、计算机或者它们的组合之中实现。
另外，关于固件和/或软件实现，为了实现上述构成要素而使用的各部可以由执行本说明书中说明的功能的程序(例如，过程(procedure)、函数、模块、指令等的代码)来实现。一般而言，有形地体现固件和/或软件的代码的任意的计算机/处理器可读取的介质也可以用于为了实现本说明书中说明的上述工序和构成要素而使用的处理单元等手段的实现。例如，固件和/或软件代码也可以在例如控制装置、存储装置中存储于存储器，由计算机、处理器执行。该存储器可以实现在计算机、处理器的内部，或者也可以实现在处理器的外部。另外，固件和/或软件代码例如也可以存储在如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、非易失性随机存取存储器(NVRAM)、可编程只读存储器(PROM)、电可擦除PROM(EEPROM)、闪存、软(注册商标)盘、光盘(CD)、数字多功能磁盘(DVD)、磁或光数据存储装置等这样的计算机、处理器可读取的介质中。该代码可以由1个或者多个计算机、处理器执行，另外，也可以使计算机、处理器执行本说明书中说明的功能性的某一方面。
另外，本说明书中公开的实施方式的说明是为了使本领域技术人员能制造或者使用本发明而提供的。对本领域技术人员而言，对本发明的各种各样的修正是显而易见的，本说明书中定义的一般性原理无需脱离本发明的宗旨或者范围就能应用于其它变型。因此，本发明不限于本说明书中说明的例子和设计，应认为其范围是与本说明书中公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。
附图标记说明
10 通信终端装置
20 地面蜂窝基站
30 卫星基站
40 人造静止卫星
41 通信中继装置
50 基站控制装置
60 核心网络
200 地面站区域
400 卫星站区域
410 波束。

Claims (10)

1.一种通信终端装置，是被地面蜂窝移动通信系统和多波束方式的卫星移动通信系统共用的通信终端装置，其特征在于，具备：
存储单元，其存储以相互不重复的方式分配给使用同一频带的地面蜂窝移动通信系统和卫星移动通信系统并且以在相邻的波束间不重复的方式分别分配给上述卫星移动通信系统的多个波束的无线资源的时隙的分配信息；
收发单元，其在利用上述地面蜂窝移动通信系统时，选择地面蜂窝移动通信方式来进行无线通信，在利用上述卫星移动通信系统时，选择卫星移动通信方式来进行无线通信；以及
控制单元，其基于上述无线资源的时隙的分配信息，如下进行控制：在存在于上述卫星移动通信系统的多个波束中的任意一个波束所覆盖的波束区域时，使用分配给覆盖该波束区域的波束的时隙来进行上述卫星移动通信系统的无线通信。
2.根据权利要求1所述的通信终端装置，其特征在于，
上述控制单元如下进行控制：使上述卫星移动通信系统的多个波束所分别对应的时隙的数量根据各波束所覆盖的波束区域的流量而改变。
3.根据权利要求1或2所述的通信终端装置，其特征在于，
上述控制单元如下进行控制：使分别分配给上述地面蜂窝移动通信系统和上述卫星移动通信系统的时隙的数量根据上述地面蜂窝移动通信系统和上述卫星移动通信系统中的至少一个通信系统的流量而改变。
4.一种卫星基站，是包含地面蜂窝移动通信系统和卫星移动通信系统的移动通信系统中的能经由人造卫星的通信中继装置与移动通信终端进行无线通信的卫星基站，其特征在于，具备：
存储单元，其存储以相互不重复的方式分配给使用同一频带的地面蜂窝移动通信系统和卫星移动通信系统并且以在相邻的波束间不重复的方式分别分配给上述卫星移动通信系统的多个波束的无线资源的时隙的分配信息；
收发单元，其与存在于本站的任意一个波束所覆盖的波束区域的通信终端装置以卫星移动通信方式进行无线通信；以及
控制单元，其基于上述无线资源的时隙的分配信息，如下进行控制：在通信终端装置存在于上述卫星移动通信系统的多个波束中的任意一个波束所覆盖的波束区域时，使用分配给覆盖该波束区域的波束的时隙来与上述通信终端装置进行上述卫星移动通信系统的无线通信。
5.根据权利要求4所述的卫星基站，其特征在于，
上述控制单元如下进行控制：使上述卫星移动通信系统的多个波束所分别对应的时隙的数量根据各波束所覆盖的波束区域的流量而改变。
6.一种移动通信系统，是包含地面蜂窝移动通信系统和卫星移动通信系统的移动通信系统，其特征在于，具备：
地面蜂窝基站，其能与通信终端装置进行无线通信；
卫星基站，其能经由人造卫星的通信中继装置与通信终端装置进行无线通信；以及
基站控制装置，其控制上述地面蜂窝基站和上述卫星基站，
上述卫星基站是权利要求4或5所述的卫星基站。
7.一种基站控制装置，是在包含地面蜂窝移动通信系统和卫星移动通信系统的移动通信系统中，对能与通信终端装置进行无线通信的地面蜂窝基站和能经由人造卫星的通信中继装置与移动通信终端进行无线通信的卫星基站进行控制的基站控制装置，其特征在于，
在地面蜂窝移动通信系统和卫星移动通信系统各自的无线通信中使用同一频带，
具备控制单元，上述控制单元如下进行控制：以相互不重叠的方式对地面蜂窝移动通信系统所使用的无线资源的时隙与卫星移动通信系统所使用的无线资源的时隙进行分配，并且以在相邻的波束间不重复的方式对上述卫星移动通信系统的多个波束所分别对应的时隙进行分配。
8.根据权利要求7所述的基站控制装置，其特征在于，
上述控制单元如下进行控制：使对上述卫星移动通信系统的多个波束分别对应分配的时隙的数量根据各波束所覆盖的波束区域的流量而改变。
9.根据权利要求7或8所述的基站控制装置，其特征在于，
上述控制单元如下进行控制：使对上述地面蜂窝移动通信系统和上述卫星移动通信系统分别分配的时隙的数量根据上述地面蜂窝移动通信系统和上述卫星移动通信系统中的至少一个通信系统的流量而改变。
10.一种移动通信系统，是包含地面蜂窝移动通信系统和卫星移动通信系统的移动通信系统，其特征在于，具备：
地面蜂窝基站，其能与通信终端装置进行无线通信；
卫星基站，其能经由人造卫星的通信中继装置与通信终端装置进行无线通信；以及
权利要求7至9中的任意一项所述的基站控制装置。
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