CN110506431B - 第五代通信的三维化 - Google Patents

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Abstract

提供能够实现无线通信的传播延迟低的第五代移动通信的三维化网络的通信系统。通信系统具备对与终端装置的无线通信进行中继的无线中继站。上述无线中继站设置于漂浮体，漂浮体通过自主控制或来自外部的控制而被控制为位于高度为100[km]以下的漂浮空域，在漂浮体位于上述漂浮空域时，上述无线中继站在与地面或海面之间的规定的小区形成目标空域中形成三维小区。

Description

第五代通信的三维化
技术领域
本发明涉及第五代通信的三维化。
背景技术
以往，已知将作为移动通信系统的通信规范的3GPP的LTE(Long Term Evolution：长期演进)-Advanced(参照非专利文献1)发展而成的被称为LTE-AdvancedPro的通信规范(参照非专利文献2)。在该LTE-AdvancedPro中，制定了用于提供与近年来的面向IoT(Internet of Things：物联网)的设备进行通信的规格。而且，已在研究支持与面向IoT的设备等众多终端装置(也称为“UE(用户装置)”、“移动台”、“通信终端”。)的同时连接、低延迟化等的第五代移动通信(例如，参照非专利文献3)。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：3GPP TS 36.300V10.12.0(2014-12).
非专利文献2：3GPP TS 36.300V13.5.0(2016-09).
非专利文献3：G.Romano、“3GPP RAN progress on“5G””、3GPP、2016.
发明内容
发明要解决的问题
上述第五代移动通信等存在如下技术问题：欲通过与包括面向IoT的设备在内的终端装置之间的无线通信，实现传播延迟低，能与广大范围内的众多终端同时连接并能高速进行通信且每单位面积的系统容量大的三维化网络。
用于解决问题的方案
本发明的一方面所涉及的通信系统是具备对与终端装置的无线通信进行中继的无线中继站的通信系统，上述无线中继站设置于漂浮体，上述漂浮体通过自主控制或来自外部的控制而被控制为位于离地面或海面为100[km]以下的漂浮空域，在上述漂浮体位于上述漂浮空域时，上述无线中继站在与地面或海面之间的规定的小区形成目标空域中形成三维小区。
本发明的另一方面所涉及的漂浮体是设置有对与终端装置的无线通信进行中继的无线中继站的漂浮体，通过自主控制或来自外部的控制而被控制为位于高度为100[km]以下的漂浮空域，在上述漂浮体位于上述漂浮空域时，上述无线中继站在与地面或海面之间的规定的小区形成目标空域中形成三维小区。
在上述通信系统中，也可以是，具备多个设置于上述漂浮体的无线中继站，上述多个无线中继站分别朝向地面或海面形成用于与上述终端装置进行无线通信的波束，在上述小区形成目标空域中相互相邻的多个波束是部分地重叠的。
另外，在上述通信系统和上述漂浮体中，也可以是，上述多个波束形成为覆盖上述小区形成目标空域的上端面的整体。
另外，在上述通信系统和上述漂浮体中，也可以是，上述多个波束形成为圆锥状，在将该波束的发散角设为θ[rad]，将上述漂浮体的无线中继站的高度设为Hrs[m]，将上述多个无线中继站的水平方向的间隔设为Drs[m]，将上述小区形成目标空域的上端的高度设为Hcu[m]时，满足下式(1)。
[数学式1]
2×(Hrs-Hcu)×tanθ≥Drs…(1)
另外，在上述通信系统和上述漂浮体中，也可以是，在将上述小区形成目标空域的下端的高度设为Hcl[m]，将上述漂浮体的无线中继站与上述终端装置之间的无线信号的最大可到达距离设为Lmax[m]时，满足下式(2)。
[数学式2]
(Hrs-Hc1)/cosθ≤Lmax…(2)
另外，在上述通信系统中，也可以是，具备朝向上述小区形成目标空域形成用于与终端装置进行无线通信的波束的地上或海上的无线中继站。也可以是，该地上或海上的无线中继站在上述小区形成目标空域中的由上述漂浮体侧的无线中继站形成的波束所不通过的部分形成波束。
另外，在上述通信系统中，也可以是，具备与上述漂浮体的无线中继站直接或经由人造卫星进行无线通信的地上或海上的馈线站。
另外，在上述通信系统中，也可以是，具备对上述漂浮体和上述无线中继站中的至少一方远程地进行控制的远程控制装置。
另外，在上述通信系统和上述漂浮体中，也可以是，设置有上述无线中继站的漂浮体基于位于该漂浮体的下方的地面的标高而被进行位置控制，使得上述小区形成目标空域中的三维小区相对于该地面的高度维持在规定高度。
另外，在上述通信系统中，也可以是，具备对设置于上述漂浮体的无线中继站的位置、由该无线中继站形成的波束的方向和扩展角度进行控制的远程控制装置。
另外，在上述通信系统和上述漂浮体中，也可以是，上述小区形成目标空域的高度为10[km]以下。另外，也可以是，上述小区形成目标空域的高度为50[m]以上且1[km]以下。
另外，在上述通信系统和上述漂浮体中，也可以是，设置有上述无线中继站的漂浮体位于高度为11[km]以上和50[km]以下的平流层。
另外，在上述通信系统和上述漂浮体中，也可以是，上述无线中继站为移动通信网的基站或转发器。
另外，在上述通信系统和上述漂浮体中，也可以是，上述无线中继站具有边缘计算部。
另外，在上述通信系统和上述漂浮体中，也可以是，上述漂浮体具备对上述无线中继站供应电力的电池，还可以是，上述漂浮体具备发出对上述无线中继站供应的电力的太阳能发电装置。
另外，在上述通信系统和上述漂浮体中，也可以是，上述漂浮体是太阳能飞机或飞艇，上述太阳能飞机具备设置有发出对上述无线中继站供应的电力的太阳能发电板的机翼、以及设置于上述机翼的可旋转驱动的螺旋桨，上述飞艇具备对上述无线中继站供应电力的电池。
发明效果
根据本发明，能够实现无线通信的传播延迟低的第五代移动通信的三维化网络。
附图说明
图1是示出本发明的一实施方式所涉及的实现三维化网络的通信系统的整体构成的一例的概略构成图。
图2是示出另一实施方式所涉及的实现三维化网络的通信系统的整体构成的一例的概略构成图。
图3是示出实施方式的实现三维化网络的HAPS的位置、由各HAPS形成的波束以及三维小区的关系的说明图。
图4是示出实施方式的通信系统所使用的HAPS的一例的立体图。
图5是示出实施方式的通信系统所使用的HAPS的另一例的侧视图。
图6是示出实施方式的HAPS的无线中继站的一构成例的框图。
图7是示出实施方式的HAPS的无线中继站的另一构成例的框图。
图8是示出实施方式的HAPS的无线中继站的又一构成例的框图。
图9是示出根据季节来选择利用通常HAPS和高纬度对应型HAPS的一例的说明图。
图10是示出实施方式的对高纬度对应型HAPS进行远程能量束供电的情形的一例的说明图。
图11是示出实施方式的高纬度对应型HAPS的远程能量束受电部的一构成例的框图。
图12是示出实施方式的可支持太阳能供电和远程能量束供电的高纬度对应型HAPS中的供电控制系的一构成例的框图。
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是示出本发明的一实施方式所涉及的通信系统的整体构成的一例的概略构成图。本实施方式所涉及的通信系统适于实现支持与众多终端装置(也称为“移动台”、“移动机”或“用户装置(UE)”。)的同时连接、低延迟化等的第五代移动通信的三维化网络。此外，能在本说明书所公开的通信系统、无线中继站、基站、转发器和终端装置中应用的移动通信的标准规范包含第五代移动通信的标准规范、以及第五代以后的一代接一代移动通信的标准规范。
如图1所示，通信系统具备多个高空平台站(HAPS)(也称为“高空伪卫星”。)10、20，在规定高度的小区形成目标空域40形成如图中影线区域所示的三维小区(三维区域)41、42。HAPS10、20是在漂浮体(例如，太阳能飞机、飞艇)搭载无线中继站而成的，该漂浮体通过自主控制或来自外部的控制而被控制为以悬浮的方式位于离地面或海面为100[km]以下的高空的漂浮空域(以下，也简称为“空域”。)50。
HAPS10、20所在的空域50例如是高度为11[km]以上和50[km]以下的平流层的空域。HAPS10、20所在的空域50也可以是气象条件比较稳定的高度为15[km]以上和25[km]以下的范围的空域，特别是，还可以是高度为大致20[km]的空域。图中的Hrsl和Hrsu分别表示出以地面(GL)为基准的HAPS10、20所在的空域50的下端和上端的相对高度。
小区形成目标空域40是由本实施方式的通信系统中的一个或多个HAPS形成三维小区的目标空域。小区形成目标空域40是位于HAPS10、20所在的空域50与以往的宏小区基站等基站90所覆盖的地面近旁的小区形成区域之间的、规定高度范围(例如，50[m]以上且1000[m]以下的高度范围)的空域。图中的Hcl和Hcu分别表示出以地面(GL)为基准的小区形成目标空域40的下端和上端的相对高度。
此外，本实施方式的形成三维小区的小区形成目标空域40也可以是海、河或湖的上空。
HAPS10、20的无线中继站分别朝向地面形成用于与作为移动台的终端装置进行无线通信的波束100、200。终端装置可以是集成于作为可远程操纵的小型直升机的无人机60的通信终端模块，也可以是飞机65之中用户所使用的用户终端装置。在小区形成目标空域40中波束100、200所通过的区域为三维小区41、42。在小区形成目标空域40中相互相邻的多个波束100、200也可以部分地重叠。
HAPS10、20的无线中继站分别经由作为设置在地上或海上的中继站的馈线站70连接到移动通信网80的核心网络。
HAPS10、20也可以分别通过由集成于内部的计算机等构成的控制部执行控制程序，来对自身的漂浮移动(飞行)、无线中继站中的处理进行自主控制。例如，HAPS10、20可以分别取得自身的当前位置信息(例如GPS位置信息)、预先存储的位置控制信息(例如，飞行计划信息)、位于周边的其它HAPS的位置信息等，基于这些信息对漂浮移动(飞行)、无线中继站中的处理进行自主控制。
另外，HAPS10、20各自的漂浮移动(飞行)、无线中继站中的处理也可以由设置于移动通信网80的通信中心等的通信操作员的远程控制装置85来控制。在该情况下，HAPS10、20也可以为了能够接收来自远程控制装置85的控制信息而集成有终端通信装置(例如，移动通信模块)，并为了能够从远程控制装置85进行识别而分配终端识别信息(例如，IP地址、电话号码等)。另外，HAPS10、20也可以分别将与自身或周边的HAPS的漂浮移动(飞行)、无线中继站中的处理相关的信息发送到远程控制装置85等规定的发送目的地。
在小区形成目标空域40中，有可能产生HAPS10、20的波束100、200所未通过的区域(未形成三维小区41、42的区域)。为了填补该区域，也可以如图1的构成例那样，具备从地上侧或海上侧朝向上方形成放射状的波束300来形成三维小区43而进行ATG(Air To Ground：空对地)连接的基站(以下称为“ATG站”。)30。
另外，也可以不是使用ATG站，而是调整HAPS10、20的位置、波束100、200的发散角(波束宽度)等，由此，HAPS10、20的无线中继站以使得在小区形成目标空域40无遗漏地形成有三维小区的方式，形成覆盖小区形成目标空域40的上端面的整体的波束100、200。
图2是示出另一实施方式所涉及的实现三维化网络的通信系统的整体构成的一例的概略构成图。图2的例子是形成三维化网络的场所为地面(GL)有起伏而标高有变动的内陆部或山岳地带的情况下的例子。在该情况下，为了与地面的标高无关地将小区形成目标空域40离地面(GL)的相对高度维持为一定，基于位于下方的地面的标高(地形数据)对HAPS10的高度进行控制。例如，在标高较低的平原部中将HAPS10的高度控制为20[km]，在标高比平地高了3000[m]的山岳地带中将HAPS10的高度控制为23[km]。由此，在平原部和山岳地带，均能够形成离地面的高度一定的大致相同尺寸的三维小区41，且也能够将小区形成目标空域40的上端面上的波束100的束斑的大小维持为一定。另外，HAPS10也可以取代HAPS10的高度控制或在该高度控制的基础上，为了根据下方的地面的起伏来形成大致相同尺寸的三维小区41，而对波束100的发散角(波束宽度)、波束的方向进行微调(跟踪；Tracking)。
图3是示出实施方式的实现三维化网络的HAPS10、20的位置、由各HAPS10、20形成的波束100、200以及三维小区41、42的关系的说明图。例如，如下控制基于HAPS10、20的三维小区41、42的形成。
当将HAPS10(无线中继站)的高度设为Hrs1[m]，将小区形成目标空域40的上端的高度设为Hcu[m]时，HAPS10与小区形成目标空域40的上端的高度差为ΔH1＝Hrs1-Hcu[m]。当将从HAPS10朝向竖直方向的下方形成的圆锥状的波束100的发散角设为θ1[rad]时，小区形成目标空域40的上端处的波束100的半径R1[m]由下式(3)表示。
[数学式3]
R1＝ΔH1×tan(θ1)＝(Hrs1-Hcu)×tan(θ1)…(3)
另外，当将HAPS20(无线中继站)的高度设为Hrs2[m]时，HAPS20与小区形成目标空域40的上端的高度差为ΔH2＝Hrs2-Hcu[m]。当将从HAPS20朝向竖直方向的下方形成的圆锥状的波束200的发散角设为θ2[rad]时，小区形成目标空域40的上端处的波束200的半径R2[m]由下式(4)表示。
[数学式4]
R2＝ΔH2×tan(θ2)＝(Hrs2-Hcu)×tan(θ2)…(4)
当将HAPS10(无线中继站)与HAPS20(无线中继站)的水平方向的间隔设为Drs[m]时，用于由HAPS10、20的波束100、200覆盖小区形成目标空域40的上端面的整体的条件式成为如下式(5)。
[数学式5]
R1+R2＝(Hrs1-Hcu)×tan(θ1)+(Hrs2-Hcu)×tan(θ2)≥Drs…(5)
在此，若假定HAPS10的高度Hrs1和HAPS20的高度Hrs2为同一高度(Hrs)，各波束的发散角θ1、θ2为同一角度(θ)，则用于由HAPS10、20的波束100、200覆盖小区形成目标空域40的上端面的整体的条件式成为如下式(6)。
[数学式6]
R1+R2＝2×(Hrs-Hcu)×tanθ≥Drs…(6)
通过以满足上述的式(5)或式(6)的方式，对各HAPS10、20的高度、波束100、200的发散角(波束宽度)和HAPS10、20的水平方向的间隔Drs中的至少一个进行调整、控制，就能够由HAPS10、20的波束100、200覆盖小区形成目标空域40的上端面的整体。
此外，在HAPS10、20的波束100、200各自的中心线的朝向从竖直方向倾斜的情况下，只要考虑其倾斜的角度而导出上述条件式(5)和(6)来进行设定即可。
另外，在HAPS10、20的无线中继站与终端装置之间能够以规定强度接收无线信号(电波)的最大可到达距离是有限的(例如100[km])。当将该最大可到达距离设为Lmax[m]，将小区形成目标空域40的下端的高度设为Hcl[m]时，HAPS10、20各自与位于小区形成目标空域40的下端的终端装置能够相互进行通信的条件式由下式(7)和(8)表示。
[数学式7]
(Hrs1-Hc1)/cos(θ1)≤Lmax…(7)
[数学式8]
(Hrs2-Hc1)/cos(θ2)≤Lmax…(8)
在此，若假定HAPS10的高度Hrs1和HAPS20的高度Hrs2为同一高度(Hrs)，各波束的发散角θ1、θ2为同一角度(θ)，则HAPS10、20各自与位于小区形成目标空域40的下端的终端装置能够相互进行通信的条件式成为如下式(9)。
[数学式9]
(Hrs-Hcl)/cosθ≤Lmax…(9)
通过以满足上述的式(7)、(8)或式(9)的方式，对各HAPS10、20的高度和波束100、200的发散角(波束宽度)中的至少一个进行调整、控制，则HAPS10、20各自与位于小区形成目标空域40的下端的终端装置能够可靠地进行通信。
此外，由上述HAPS10、20形成的三维小区也可以形成为到达地面或海面，以使得与位于地上或海上的终端装置之间也能够进行通信。
图4是示出实施方式的通信系统所使用的HAPS10的一例的立体图。图4的HAPS10是太阳能飞机类型的HAPS。HAPS10具备在上表面设置有作为具有太阳能发电功能的太阳能发电部的太阳能板102且长边方向的两端部侧向上方翘曲的主机翼部101，以及在主机翼部101的短边方向的一端缘部具备作为总线动力系的推进装置的多个由马达驱动的螺旋桨103。在主机翼部101的下表面的长边方向的2个部位，经由板状的连结部104连结有作为收纳任务设备的多个设备收纳部的吊舱105。在各吊舱105的内部收纳有作为任务设备的无线中继站110、以及电池106。另外，在各吊舱105的下表面侧设置有起飞和着陆时使用的车轮107。由太阳能板102发出的电力蓄积到电池106，利用从电池106供应的电力，对螺旋桨103的马达进行旋转驱动，由无线中继站110执行无线中继处理。
太阳能飞机类型的HAPS10例如能够通过进行盘旋飞行或进行8字型飞行而以升力漂浮，并以按规定的高度停留于水平方向的规定的范围的方式漂浮。此外，太阳能飞机类型的HAPS10在螺旋桨103未被进行旋转驱动时，也能够如滑翔机那样飞翔。例如，能够在白天等通过太阳能板102的发电而电池106的电力有富余时上升到高的位置，在夜晚等无法通过太阳能板102发电时停止从电池106向马达供电而如滑翔机那样飞翔。
图5是示出实施方式的通信系统所使用的HAPS20的另一例的立体图。图5的HAPS20是无人飞艇类型的HAPS，有效载荷大，因此能够搭载大容量的电池。HAPS20具备：飞艇主体201，其填充有用于以浮力进行漂浮的氦气等气体；由马达驱动的螺旋桨202，其作为总线动力系的推进装置；以及设备收纳部203，其收纳任务设备。在设备收纳部203的内部收纳有无线中继站210和电池204。利用从电池204供应的电力，对螺旋桨202的马达进行旋转驱动，由无线中继站210执行无线中继处理。
此外，也可以在飞艇主体201的上表面设置具有太阳能发电功能的太阳能板，将由太阳能板发出的电力蓄积到电池204。
图6是示出实施方式的HAPS10、20的无线中继站110、210的一构成例的框图。图6的无线中继站110、210是转发器类型的无线中继站的例子。无线中继站110、210分别具备：3D小区(三维小区)形成天线部111、收发部112、馈送用天线部113、收发部114、转发器部115、监视控制部116以及电源部117。
3D小区形成天线部111具有朝向小区形成目标空域40形成放射状的波束100、200的天线，形成能与终端装置进行通信的三维小区41、42。收发部112具有收发共用器(DUP：DUPlexer)、放大器等，经由3D小区形成天线部111向存在于三维小区41、42的终端装置发送无线信号或从终端装置接收无线信号。
馈送用天线部113具有用于与地上或海上的馈线站70进行无线通信的指向性天线。收发部114具有收发共用器(DUP：DUPlexer)、放大器等，经由3D小区形成天线部111向馈线站70发送无线信号或从馈线站70接收无线信号。
转发器部115对与终端装置之间进行收发的收发部112的信号、以及与馈线站70之间进行收发的收发部114的信号进行中继。转发器部115也可以具有频率转换功能。
监视控制部116例如由CPU和存储器等构成，通过执行预先装入的程序来监视HAPS10、20内的各部的动作处理状况或控制各部。电源部117将从电池106、204输出的电力供应到HAPS10、20内的各部。电源部117也可以具有将由太阳能发电板等发出的电力或从外部供应的电力蓄积到电池106、204的功能。
图7是示出实施方式的HAPS10、20的无线中继站110、210的另一构成例的框图。图7的无线中继站110、210是基站类型的无线中继站的例子。此外，在图7中，对与图6同样的构成要素标注相同的附图标记，省略说明。图7的无线中继站110、210分别还具备调制解调器部118，并取代转发器部115而具备基站处理部119。
调制解调器部118例如对从馈线站70经由馈送用天线部113和收发部114接收到的接收信号执行解调处理和解码处理，生成向基站处理部119侧输出的数据信号。另外，调制解调器部118对从基站处理部119侧收到的数据信号执行编码处理和调制处理，生成经由馈送用天线部113和收发部114向馈线站70发送的发送信号。
基站处理部119例如具有作为基于遵循LTE/LTE-Advanced的标准规范的方式进行基带处理的e-NodeB的功能。基站处理部119也可以是以遵循第五代或第五代以后的一代接一代等将来的移动通信的标准规范的方式进行处理。
基站处理部119例如对从存在于三维小区41、42的终端装置经由3D小区形成天线部111和收发部112接收到的接收信号执行解调处理和解码处理，生成向调制解调器部118侧输出的数据信号。另外，基站处理部119对从调制解调器部118侧收到的数据信号执行编码处理和调制处理，生成经由3D小区形成天线部111和收发部112向三维小区41、42的终端装置发送的发送信号。
图8是示出实施方式的HAPS10、20的无线中继站110、210的又一构成例的框图。图8的无线中继站110、210是具有边缘计算功能的高功能的基站类型的无线中继站的例子。此外，在图8中，对与图6、7同样的构成要素标注相同的附图标记，省略说明。图8的无线中继站110、210分别在图7的构成要素的基础上还具备边缘计算部120。
边缘计算部120例如由小型的计算机构成，通过执行预先装入的程序，能够执行与HAPS10、20的无线中继站110、210中的无线中继等相关的各种信息处理。
例如，边缘计算部120基于从存在于三维小区41、42的终端装置接收到数据信号，判定该数据信号的发送目的地，基于其判定结果执行对通信的中继目的地进行切换的处理。更具体地说，在从基站处理部119输出的数据信号的发送目的地为存在于自身的三维小区41、42的终端装置的情况下，不将该数据信号传到调制解调器部118，而是将其返回给基站处理部119而发送到存在于自身的三维小区41、42的发送目的地的终端装置。另一方面，在从基站处理部119输出的数据信号的发送目的地为存在于自身的三维小区41、42以外的其它小区的终端装置的情况下，将该数据信号传到调制解调器部118而发送到馈线站70，经由移动通信网80发送到存在于发送目的地的其它小区的发送目的地的终端装置。
边缘计算部120也可以执行对从存在于三维小区41、42的众多终端装置接收到的信息进行分析的处理。该分析结果也可以发送到存在于三维小区41、42的众多终端装置或发送到移动通信网80的服务器等。
经由无线中继站110、210的与终端装置的无线通信的上行链路和下行链路的双工方式不限于特定的方式，例如，可以是时分双工(Time Division Duplex：TDD)方式，也可以是频分双工(Frequency Division Duplex：FDD)方式。另外，经由无线中继站110、210的与终端装置的无线通信的接入方式不限于特定的方式，例如，可以是FDMA(FrequencyDivision Multiple Access：频分多址)方式、TDMA(Time Division Multiple Access：时分多址)方式、CDMA(Code Division Multiple Access：码分多址)方式或OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access：正交频分多址)。另外，在上述无线通信中，也可以使用MIMO(多输入多输出：Multi-Input and Multi-Output)技术，上述MIMO技术具有分集编码、发送波束成形、空分复用(SDM：Spatial Division Multiplexing)等功能，通过由收发双方同时利用多个天线，能够增大每单位频率的传输容量。另外，上述MIMO技术可以是1个基站与1个终端装置在同一时刻、同一频率发送多个信号的SU-MIMO(Single-User MIMO：单用户MIMO)技术，也可以是1个基站向多个不同的通信终端装置在同一时刻、同一频率发送信号或多个不同的基站向1个终端装置在同一时刻、同一频率发送信号的MU-MIMO(Multi-User MIMO：多用户MIMO)技术。
接下来，说明适于在高纬度的地域中使用的高纬度对应型HAPS。
图9是示出根据季节来选择利用通常HAPS和高纬度对应型HAPS的一例的说明图。在图9的高纬度地域55N、55S中，由于与低纬度地域55C相比日照时间短且气流强，因此使用提高了供电力的高纬度对应型HAPS，在包括赤道正下地域在内的低纬度地域55L中，也可以使用低纬度对应型的通常HAPS(例如前述的图4的HAPS)。
另外，由于高纬度地域55N、55S与低纬度地域55L的分界线A、B根据季节而变动，因此，也可以根据季节来切换在该分界线发生变动的北回归线周边和南回归线周边的中间纬度地域55MA、55MB(A-A’间的地域和B-B’间的地域)中利用的HAPS。例如，在夏季的情况下，由于分界线移动到A、B的位置，因此，在A-A’间的中间纬度地域55MA中利用通常HAPS，在B-B’间的中间纬度地域55MB中利用高纬度对应型HAPS。另一方面，在冬季的情况下，由于分界线移动到A’、B’的位置，因此，在A-A’间的中间纬度地域55MA中利用高纬度对应型HAPS，在B-B’间的中间纬度地域55MB中利用通常HAPS。
图10是示出对高纬度对应型HAPS(太阳能飞机类型)11进行远程能量束供电的情形的一例的说明图。在图10的HAPS10中，对于与图1共同的构成要素标注相同的附图标记，省略说明。在图10中，高纬度对应型HAPS11在主机翼部101的长边方向的两端部侧分别具备受电用吊舱108。在受电用吊舱108的内部收纳有作为远程能量束受电部的微波受电部130、以及电池106。微波受电部130接受从作为地上或海上的供电装置的微波供电站75或作为空中的供电装置的供电用飞艇25发送来的高输出的供电用微波波束750或250并将其转换为电力而输出。从微波受电部130输出的电力被蓄积到电池106。
供电用飞艇25例如随着气流而漂移，向静止中的HAPS依次发送供电用微波波束来进行供电。
图11是示出高纬度对应型HAPS11的微波受电部130的一构成例的框图。在图11中，微波受电部130具备：整流天线(Rectenna)部131、整流天线控制部132、输出装置133、导频信号发送天线部134以及波束方向控制部135。整流天线部131接受从地上或海上的微波供电站75或供电用飞艇25发送来的高输出的供电用微波波束750或250并对其进行整流。整流天线控制部132控制由整流天线部131进行的供电用微波波束的受电处理和整流处理。输出装置133将从整流天线部131输出的整流后的电力输出到电池106。导频信号发送天线部134在供电用微波波束750或250的受电之前，朝向微波供电站75或供电用飞艇25发送包括对供电用微波波束进行引导的激光束等的导频信号的波束。波束方向控制部135控制导频信号的波束的方向。
此外，在图10和图11的远程能量束供电中，说明了使用微波波束作为能量束的情况，但也可以使用激光束等其它能量束。
图12是示出可支持太阳能供电和远程能量束供电的高纬度对应型HAPS11中的供电控制系(能量管理系统)140的一构成例的框图。高纬度对应型HAPS11的供电控制系140具备：总线动力系电源141、任务系电源142、电力供应调整装置143以及控制部144。总线动力系电源141向马达驱动的螺旋桨103等总线动力系供应电力，任务系电源142向无线中继站110等通信设备(任务系)供应电力。电力供应调整装置143对于从电池106输出的电力，调整向总线动力系电源141和任务系电源142分别供应的电力。控制部144控制来自电池106的电力的输出、电力供应调整装置143对电力供应的调整、以及分别来自总线动力系电源141和任务系电源142的电力的输出。
图12的供电控制系(能量管理系统)140中的控制如下这样通过与状况相应的算法来执行，以进行高效的能量管理。例如，针对蓄积于电池106的电力，根据来自控制部144的指示，由电力供应调整装置143根据状况对向总线动力系供应的电力与向任务系供应的电力的平衡进行调整变更。另外，在由高纬度对应型HAPS11形成的三维小区内活跃用户数(终端装置的数量)少的情况下，也可以是以如下方式控制：将供电量从任务系向总线动力系进行融通而提升高纬度对应型HAPS11的高度以作为位能进行蓄积。另外，在任务系需要电力的情况下，也可以是以如下方式控制：减少向总线动力系的供应量，将高纬度对应型HAPS11的飞行模式转移为利用位能的滑翔机模式。
以上，根据本实施方式，与以往的地上的基站90不同，能够在离地面或海面的规定高度范围(例如，50[m]以上且1000[m]以下的高度范围)的小区形成目标空域40形成大范围的三维小区41、42，对存在于该三维小区41、42的多个终端装置与移动通信网80的通信进行中继。而且，形成上述三维小区41、42的HAPS10、20位于比人造卫星低的高度(例如平流层的高度)，因此，存在于三维小区41、42的终端装置与移动通信网80之间的无线通信中的传播延迟比经由人造卫星的卫星通信的情况小。由于能够这样形成三维小区41、42并且无线通信的传播延迟低，因此能够实现无线通信的传播延迟低的第五代移动通信的三维化网络。
特别是，根据本实施方式，通过使用高纬度对应型HAPS11，在高纬度地域中，也能够长期稳定地实现无线通信的传播延迟低的第五代移动通信的三维化网络。
此外，本说明书中说明的处理工序以及无线中继站、馈线站、远程控制装置、终端装置(用户装置、移动台、通信终端)和基站中的基站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，无线中继站、馈线站、基站装置、无线中继装置、终端装置(用户装置、移动台、通信终端)、远程控制装置、硬盘驱动器装置或光盘驱动器装置)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处理单元等手段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中存储于存储器，由计算机、处理器来执行。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 HAPS(太阳能飞机类型)、通常HAPS
11 高纬度对应型HAPS(太阳能飞机类型)
20 HAPS(飞艇类型)
25 供电用飞艇
30 ATG站
40 小区形成目标空域
41、42、43 三维小区
50 HAPS所在的空域
60 无人机
65 飞机
70 馈线站
75 微波供电站
80 移动通信网
85 远程控制装置
100、200、300 波束
101 主机翼部
102 太阳能发电板
103 螺旋桨
104 连结部
105 吊舱
106 电池
107 车轮
108 受电用吊舱
110、210 无线中继站
111 三维(3D)小区形成天线部
112 收发部
113 馈送用天线部
114 收发部
115 转发器部
116 监视控制部
117 电源部
118 调制解调器部
119 基站处理部
120 边缘计算部
130 远程能量束受电部
131 整流天线部
132 整流天线控制部
133 输出装置
134 导频信号发送天线部
135 波束方向控制部
140 供电控制系
141 总线动力系电源
142 任务系电源
143 电力供应调整装置
144 控制部
201 飞艇主体
202 螺旋桨
203 设备收纳部
204 电池
205 微波波束送电部
250、750 供电用微波波束。

Claims (27)

1.一种通信系统，是具备对与终端装置的无线通信进行中继的无线中继站的通信系统，其特征在于，
上述无线中继站设置于多个漂浮体中的每一个漂浮体，上述漂浮体通过自主控制或来自外部的控制而被控制为位于高度为100[km]以下的漂浮空域，
在上述漂浮体位于上述漂浮空域时，上述无线中继站在与地面或海面之间的规定的小区形成目标空域中形成三维小区，
多个上述无线中继站分别朝向地面或海面形成用于与上述终端装置进行无线通信的波束，
在上述小区形成目标空域中相互相邻的多个波束是部分地重叠的，具备控制单元，上述控制单元对上述多个漂浮体之间的距离、各漂浮体的高度、以及上述波束的发散角中的至少1个进行控制，使得多个上述无线中继站的波束覆盖上述小区形成目标空域的上端面的整体，
上述多个漂浮体包含第1漂浮体和第2漂浮体，
第1漂浮体的无线中继站的波束形成为圆锥状，将该波束的发散角设为θ1[rad]，第2漂浮体的无线中继站的波束形成为圆锥状，将该波束的发散角设为θ2[rad]，将第1漂浮体的无线中继站和第2漂浮体的无线中继站各自的高度设为Hrs1[m]和Hrs2[m]，将第1漂浮体的无线中继站和第2漂浮体的无线中继站的水平方向的间隔设为Drs[m]，将上述小区形成目标空域的上端的高度设为Hcu[m]时，满足下式(3)：
(Hrs1-Hcu)×tan(θ1)+(Hrs2-Hcu)×tan(θ2)≥Drs···(3)。
2.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，
在将上述小区形成目标空域的下端的高度设为Hcl[m]，将第1漂浮体和第2漂浮体各自的无线中继站与上述终端装置之间的无线信号的最大可到达距离设为Lmax[m]时，满足下式(4)和(5)：
(Hrs1-Hc1)/cos(θ1)≤Lmax…(4)
(Hrs2-Hcl)/cos(θ2)≤Lmax…(5)。
3.根据权利要求1或2所述的通信系统，其特征在于，
具备朝向上述小区形成目标空域形成用于与终端装置进行无线通信的波束的地上或海上的无线中继站。
4.根据权利要求1或2所述的通信系统，其特征在于，
具备与上述漂浮体的无线中继站直接或经由人造卫星进行无线通信的地上或海上的馈线站。
5.根据权利要求1或2所述的通信系统，其特征在于，
具备对上述漂浮体和上述无线中继站中的至少一方远程地进行控制的远程控制装置，
上述远程控制装置将对上述漂浮体的漂浮移动或上述无线中继站中的处理进行控制的控制信息发送到上述漂浮体，
上述漂浮体从上述远程控制装置接收上述控制信息而进行对该漂浮体的漂浮移动或该漂浮体的无线中继站中的处理进行控制的第1控制，或者，取得该漂浮体的当前位置信息、预先存储的位置控制信息、以及位于周边的其它漂浮体的位置信息，基于这些信息进行对该漂浮体的漂浮移动或该漂浮体的无线中继站中的处理进行自主控制的第2控制。
6.根据权利要求1或2所述的通信系统，其特征在于，
基于上述漂浮体的下方的地形数据进行对上述漂浮体的高度、以及由上述漂浮体的无线中继站形成的波束的方向和扩展角度中的至少一个进行调整的控制，使得上述小区形成目标空域中的三维小区相对于地面的相对高度维持为一定。
7.根据权利要求1或2所述的通信系统，其特征在于，
基于对上述漂浮体的上述无线中继站供应电力的电源部的供电力、以及飘浮空域的纬度，切换使用上述多个漂浮体，上述飘浮空域是使上述漂浮体位于其中来使用的空域。
8.根据权利要求1或2所述的通信系统，其特征在于，
上述多个漂浮体包含：
对应低纬度的漂浮体，其具有对上述无线中继站供应电力的电源部；以及
对应高纬度的漂浮体，其具有能以比上述对应低纬度的漂浮体高的电力对上述无线中继站供应电力的电源部，
在中纬度区域中，根据日照时间不同的季节，切换使用上述对应低纬度的漂浮体与上述对应高纬度的漂浮体，
上述对应低纬度的漂浮体的电源部和上述对应高纬度的漂浮体的电源部分别具备太阳能发电部和电池，
上述对应高纬度的漂浮体的电源部的太阳能发电部和电池中的至少一方的电力比上述对应低纬度的漂浮体的电源部高。
9.根据权利要求1或2所述的通信系统，其特征在于，
还具备供电装置，上述供电装置设置在地上或海上，对具有上述无线中继站的漂浮体发送能量束，
上述漂浮体的电源部具备从外部接受上述能量束而产生电力的远程能量束受电部。
10.根据权利要求1或2所述的通信系统，其特征在于，
还具备供电用漂浮体，上述供电用漂浮体通过自主控制或者来自外部的控制而被控制为位于上述漂浮空域，对具备上述无线中继站的漂浮体发送能量束来进行供电，
上述漂浮体的电源部具备从外部接受上述能量束而产生电力的远程能量束受电部。
11.一种远程控制装置，是对权利要求1或2所述的通信系统中的上述漂浮体的漂浮移动和上述无线中继站中的至少一方远程地进行控制的远程控制装置，其特征在于，
将对上述漂浮体的漂浮移动或上述无线中继站中的处理进行控制的控制信息发送到上述漂浮体，
基于上述漂浮体的下方的地形数据对上述漂浮体的高度、以及由上述漂浮体的无线中继站形成的波束的方向和扩展角度中的至少一个进行控制，以满足上述式(3)或者满足上述式(4)和上述式(5)。
12.根据权利要求11所述的远程控制装置，其特征在于，
对设置有上述无线中继站的漂浮体，基于位于该漂浮体的下方的地面的标高进行位置控制，使得上述小区形成目标空域中的三维小区相对于该地面的高度维持在规定高度。
13.根据权利要求11所述的远程控制装置，其特征在于，
上述多个漂浮体包含：
对应低纬度的漂浮体，其具有对上述无线中继站供应电力的电源部；以及
对应高纬度的漂浮体，其具有能以比上述对应低纬度的漂浮体高的电力对上述无线中继站供应电力的电源部，
在中纬度区域中，以根据日照时间不同的季节来切换上述对应低纬度的漂浮体与上述对应高纬度的漂浮体的方式进行控制。
14.一种漂浮体，
是设置有对与终端装置的无线通信进行中继的无线中继站的漂浮体，其特征在于，
通过自主控制或来自外部的控制而被控制为位于高度为100[km]以下的漂浮空域，
在上述漂浮体位于上述漂浮空域时，上述无线中继站朝向地面或海面形成用于与上述终端装置进行无线通信的波束，在与地面或海面之间的规定的小区形成目标空域中形成三维小区，
在上述小区形成目标空域中相互相邻的多个波束是部分地重叠的，具备控制单元，上述控制单元对多个该漂浮体之中的相互相邻的漂浮体之间的距离、该漂浮体的高度、以及上述波束的发散角的至少1个进行控制，使得上述多个波束覆盖上述小区形成目标空域的上端面的整体，
上述波束形成为圆锥状，将该波束的发散角设为θ[rad]，将上述漂浮体的无线中继站的高度设为Hrs[m]，将多个该漂浮体的无线中继站之中的相互相邻的无线中继站之间的水平方向的间隔设为Drs[m]，将上述小区形成目标空域的上端的高度设为Hcu[m]时，满足下式(6)：
2×(Hrs-Hcu)×tanθ≥Drs…(6)。
15.根据权利要求14所述的漂浮体，其特征在于，
基于位于上述漂浮体的下方的地面的标高而被进行位置控制，使得上述小区形成目标空域中的三维小区相对于该地面的高度维持在规定高度。
16.根据权利要求14或15所述的漂浮体，其特征在于，
具备发出对上述无线中继站供应的电力的太阳能发电装置。
17.根据权利要求14或15所述的漂浮体，其特征在于，
上述漂浮体是太阳能飞机或飞艇，上述太阳能飞机具备设置有发出对上述无线中继站供应的电力的太阳能发电板的机翼、以及设置于上述机翼的可旋转驱动的螺旋桨，上述飞艇具备对上述无线中继站供应电力的电池。
18.根据权利要求17所述的漂浮体，其特征在于，
上述太阳能飞机具备电池，被进行如下飞行控制：在通过上述太阳能发电板的发电而上述电池的电力有富余的白天上升到高的位置，在无法通过上述太阳能发电板发电的夜晚停止从上述电池向上述螺旋桨的马达供电而进行滑翔飞行。
19.根据权利要求14或15所述的漂浮体，其特征在于，
在将上述小区形成目标空域的下端的高度设为Hcl[m]，将上述漂浮体的无线中继站与上述终端装置之间的无线信号的最大可到达距离设为Lmax[m]时，满足下式(7)：
(Hrs-Hcl)/cosθ≤Lmax…(7)。
20.根据权利要求14或15所述的漂浮体，其特征在于，
该漂浮体的电源部具有：
电池；
动力系电源，其对用于使上述漂浮体进行漂浮移动的驱动装置供应电力；
通信系电源，其对上述无线中继站供应电力；以及
电力供应调整部，其调整从上述电池对上述动力系电源和上述通信系电源分别供应的电力，
在上述通信系电源需要电力的情况下，以减少向上述动力系电源供应的电力，使上述漂浮体的飞行模式转移为利用位能的滑翔机模式的方式进行控制。
21.根据权利要求20所述的漂浮体，其特征在于，
上述电力供应调整部
基于由上述无线中继站对无线信号进行中继的终端装置的数量，调整从上述电池对上述动力系电源和上述通信系电源分别供应的电力，
在由该漂浮体的无线中继站对无线信号进行中继的终端装置的数量减少的情况下，以将电力的供应量从上述通信系电源向上述动力系电源融通而提升该漂浮体的高度以作为位能进行蓄积的方式进行控制。
22.根据权利要求14或15所述的漂浮体，其特征在于，
基于该漂浮体的下方的地形数据进行对该漂浮体的高度、以及由该漂浮体的无线中继站形成的波束的方向和扩展角度中的至少一个进行调整的控制，使得上述小区形成目标空域中的三维小区相对于地面的相对高度维持为一定。
23.根据权利要求14或15所述的漂浮体，其特征在于，
上述无线中继站具有边缘计算部，
上述边缘计算部执行如下处理：基于从存在于上述三维小区的终端装置接收到的数据信号判定该数据信号的发送目的地，基于该判定的结果切换通信的中继目的地。
24.根据权利要求23所述的漂浮体，其特征在于，
上述边缘计算部
在上述数据信号的发送目的地为存在于自身的三维小区的终端装置的情况下，将该数据信号由上述边缘计算部返回而发送到存在于自身的三维小区的发送目的地的终端装置，
在上述数据信号的发送目的地为存在于自身的三维小区以外的其它小区的终端装置的情况下，将该数据信号发送到馈线站，经由移动通信网发送到存在于发送目的地的其它小区的发送目的地的终端装置。
25.根据权利要求14或15所述的漂浮体，其特征在于，
上述无线中继站具有边缘计算部，
上述边缘计算部执行如下处理：对从存在于上述三维小区的多个终端装置接收到的信息进行分析，将该分析的结果发送到上述终端装置或服务器。
26.根据权利要求14或15所述的漂浮体，其特征在于，
上述漂浮体的电源部具备从外部接受包含微波波束或激光束的能量束而产生电力的远程能量束受电部。
27.一种使用漂浮体的方法，上述漂浮体是权利要求14或15所述的漂浮体，上述方法的特征在于，包含：
使对应低纬度的漂浮体位于低纬度区域的上空的漂浮空域，上述对应低纬度的漂浮体具有对上述无线中继站供应电力的电源部；
使对应高纬度的漂浮体位于高纬度区域的上空的漂浮空域，上述对应高纬度的漂浮体具有能以比上述对应低纬度的漂浮体高的电力对上述无线中继站供应电力的电源部；以及
在中纬度区域中，根据日照时间不同的季节，切换使用上述对应低纬度的漂浮体与上述对应高纬度的漂浮体。
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6689802B2 (ja) * 2017-09-14 2020-04-28 ソフトバンク株式会社 通信中継装置、システム及び管理装置
JP6689804B2 (ja) * 2017-09-19 2020-04-28 ソフトバンク株式会社 通信中継装置、システム及び管理装置
JP6643409B2 (ja) * 2018-06-22 2020-02-12 Ｈａｐｓモバイル株式会社 無線通信サービスを提供する飛行体の編隊飛行及び通信エリア等制御
JP2020072417A (ja) * 2018-11-01 2020-05-07 ソフトバンク株式会社 移動局、飛行体及び移動通信システム
JP7249890B2 (ja) * 2019-06-14 2023-03-31 Ｈａｐｓモバイル株式会社 アンテナ制御装置、プログラム、システム、及び制御方法
CN111611071B (zh) * 2020-04-21 2021-09-07 中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院 星-云-边-端架构的卫星系统及其数据处理方法
US11510102B2 (en) 2020-11-18 2022-11-22 At&T Intellectual Property I, L.P. Smart self cell configuration for aerial base station over 4G/5G network
JP2022110534A (ja) * 2021-01-18 2022-07-29 Ｈａｐｓモバイル株式会社 制御装置、プログラム、システム、及び制御方法
CN113566794B (zh) * 2021-07-14 2022-10-21 河海大学 一种洋面流轨迹追踪系统及其追踪方法
CA3228226A1 (en) * 2021-08-06 2023-02-09 Metasat Inc. Systems and methods for deployable and reusable networks of autonomous vehicles
KR20240053194A (ko) * 2022-10-17 2024-04-24 연세대학교 산학협력단 릴레이 uav의 궤도 최적화 장치 및 방법
JP7297173B1 (ja) * 2023-01-26 2023-06-23 ソフトバンク株式会社 通信制御装置、プログラム、飛行体、及び通信制御方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1367988A (zh) * 1999-06-29 2002-09-04 空间数据公司 通信平台的空中构像和方法
WO2014149441A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-25 Smartsky Networks LLC Concentric cells in a wireless communication system
CN105306131A (zh) * 2015-10-19 2016-02-03 深圳如果技术有限公司 一种移动信号增强系统及方法
CN105917595A (zh) * 2013-12-18 2016-08-31 谷歌公司 基于距附近气球的距离调整空对地通信的波束宽度以便维持毗连服务

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0206601A1 (en) * 1985-06-10 1986-12-30 Slidex Corporation Propulsion apparatus for displaying a model
JP3366810B2 (ja) * 1996-08-21 2003-01-14 株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ 移動通信システム
JP4040444B2 (ja) * 2002-12-06 2008-01-30 キヤノン株式会社 無線アクセスポイント装置、電源供給方法、及びそのためのプログラム
US7789339B2 (en) * 2005-07-07 2010-09-07 Sommer Geoffrey S Modular articulated-wing aircraft
US8334816B2 (en) * 2008-08-01 2012-12-18 Raytheon Company Rectenna cover for a wireless power receptor
US20100157826A1 (en) 2008-12-19 2010-06-24 Telefonaktiebolaget Lm Local communication between mobile stations via one or more relay stations
US9030161B2 (en) * 2011-06-27 2015-05-12 Board Of Regents, The University Of Texas System Wireless power transmission
EP2766588B1 (en) * 2011-10-12 2017-06-21 Engineered Propulsion Systems, Inc. An aerodiesel engine
US10385968B2 (en) * 2013-10-23 2019-08-20 Jatco Ltd Control device for continuously variable transmission
US9596020B2 (en) 2014-08-18 2017-03-14 Sunlight Photonics Inc. Methods for providing distributed airborne wireless communications
US20160050011A1 (en) * 2014-08-18 2016-02-18 Sunlight Photonics Inc. Distributed airborne communication systems
US11968022B2 (en) * 2014-08-18 2024-04-23 Sunlight Aerospace Inc. Distributed airborne wireless communication services
US9302782B2 (en) * 2014-08-18 2016-04-05 Sunlight Photonics Inc. Methods and apparatus for a distributed airborne wireless communications fleet
JP2016058929A (ja) * 2014-09-10 2016-04-21 ソフトバンク株式会社 緊急通報方法、航空基地局及び緊急通報プログラム
US9571180B2 (en) 2014-10-16 2017-02-14 Ubiqomm Llc Unmanned aerial vehicle (UAV) beam forming and pointing toward ground coverage area cells for broadband access
US9490891B2 (en) * 2014-10-27 2016-11-08 At&T Mobility Ii Llc Techniques for in-flight connectivity
US9712228B2 (en) * 2014-11-06 2017-07-18 Ubiqomm Llc Beam forming and pointing in a network of unmanned aerial vehicles (UAVs) for broadband access
US9491635B2 (en) * 2015-01-13 2016-11-08 Smartsky Networks LLC Architecture for simultaneous spectrum usage by air-to-ground and terrestrial networks
KR101755092B1 (ko) * 2015-02-27 2017-07-19 광운대학교 산학협력단 무선 네트워크를 위한 무인 비행체, 무인 비행체 시스템 및 그 제어 방법
US10587721B2 (en) 2015-08-28 2020-03-10 Qualcomm Incorporated Small cell edge computing platform
US10928205B2 (en) 2016-03-23 2021-02-23 Clarion Co., Ltd. In-vehicle device and vehicle

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1367988A (zh) * 1999-06-29 2002-09-04 空间数据公司 通信平台的空中构像和方法
WO2014149441A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-25 Smartsky Networks LLC Concentric cells in a wireless communication system
CN105917595A (zh) * 2013-12-18 2016-08-31 谷歌公司 基于距附近气球的距离调整空对地通信的波束宽度以便维持毗连服务
CN105306131A (zh) * 2015-10-19 2016-02-03 深圳如果技术有限公司 一种移动信号增强系统及方法

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