JP2017092814A - Antenna array, base station, wireless communication system, and communication device - Google Patents

Antenna array, base station, wireless communication system, and communication device Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an advantageous technique for providing an efficient wireless communication service to an aircraft during cruising flight.SOLUTION: An antenna array for a ground-based base station that provides wireless communication to a communication device mounted on an aircraft includes a plurality of antenna elements capable of independently setting beam directions. Each beam direction is set so that beams formed by the plurality of antenna elements are distributed at a navigational altitude of the aircraft.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、アンテナ・アレイ、基地局、無線通信システム及び通信装置に関する。   The present invention relates to an antenna array, a base station, a wireless communication system, and a communication apparatus.

従来、航行中の航空機内のユーザ端末への無線通信サービスは、静止軌道衛星を用いて信号を送受信する衛星通信システムによって提供されている。しかし、衛星通信システムは、高価であること、伝搬遅延が長いためにリアルタイムサービスの提供が困難であること、衛星通信システムで使用されるLバンドの通信帯域幅が広くないためにブロードバンド通信サービスの提供が困難であることなどの欠点を有する。そこで、特許文献1〜4は、地上に設置された基地局を用いて航行中の航空機内のユーザ端末へ無線通信サービスを提供することを提案する。この無線通信サービスでは、TDMA(時分割多元接続)やCDMA(符号分割多元接続)などの多元接続方式が用いられるとともに、複数のセルで構成されるマルチセル方式が用いられる。   2. Description of the Related Art Conventionally, a wireless communication service for a user terminal in a sailing aircraft is provided by a satellite communication system that transmits and receives signals using geostationary orbit satellites. However, the satellite communication system is expensive, it is difficult to provide a real-time service due to a long propagation delay, and the L-band communication bandwidth used in the satellite communication system is not wide. It has drawbacks such as being difficult to provide. Therefore, Patent Documents 1 to 4 propose providing a wireless communication service to a user terminal in a traveling aircraft using a base station installed on the ground. In this wireless communication service, a multiple access scheme such as TDMA (time division multiple access) or CDMA (code division multiple access) is used, and a multicell scheme composed of a plurality of cells is used.

特開2014−75834号公報JP 2014-75834 A 特表2013−511177号公報Special table 2013-511177 gazette 米国特許出願公開第2014/0200045号明細書US Patent Application Publication No. 2014/0200045 米国特許第7640016号明細書US Patent No. 7640016

航空機内のユーザ端末にブロードバンド通信サービスを効率的に提供するために、サービスエリア内を航行する複数の航空機に同時にサービスを提供しながら、周波数利用効率を高くすることが望まれる。しかし、引用文献1〜4で提案される技術には、周波数利用効率に改善の余地がある。本発明の目的は、航行中の航空機に対して効率的な無線通信サービスを提供するために有利な技術を提供することである。   In order to efficiently provide a broadband communication service to user terminals in an aircraft, it is desired to increase the frequency utilization efficiency while simultaneously providing services to a plurality of aircraft that navigate in the service area. However, the techniques proposed in the cited documents 1 to 4 have room for improvement in frequency utilization efficiency. An object of the present invention is to provide an advantageous technique for providing an efficient wireless communication service to a traveling aircraft.

上記課題に鑑みて、航空機に搭載された通信装置に無線通信を提供する地上設置型の基地局用のアンテナ・アレイであって、それぞれ独立にビームの方向を設定可能な複数のアンテナ素子を備え、前記複数のアンテナ素子により形成されるビームが航空機の航行高度に分布するように各ビームの方向が設定されることを特徴とするアンテナ・アレイが提供される。   In view of the above problems, an antenna array for a ground-mounted base station that provides wireless communication to a communication device mounted on an aircraft, and includes a plurality of antenna elements that can independently set the beam direction An antenna array is provided in which the direction of each beam is set so that the beams formed by the plurality of antenna elements are distributed at the navigation altitude of the aircraft.

上記手段により、航行中の航空機に対して効率的な無線通信サービスを提供するために有利な技術が提供される。   By the above means, an advantageous technique is provided for providing an efficient wireless communication service to a sailing aircraft.

一部の実施形態の無線通信システムの構成例を説明する図。The figure explaining the structural example of the radio | wireless communications system of some embodiment. 図1の基地局の一例を説明する図。The figure explaining an example of the base station of FIG. 図1の航空機に搭載される通信装置の一例を説明する図。The figure explaining an example of the communication apparatus mounted in the aircraft of FIG. セクタに分割されたセルを説明する図。The figure explaining the cell divided | segmented into the sector.

添付の図面を参照しつつ本発明の実施形態について以下に説明する。様々な実施形態を通じて同様の要素には同一の参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、各実施形態は適宜変更、組み合わせが可能である。本発明の一部の実施形態は、航空機向けの無線通信システムに関する。図1を参照して航空機向けの無線通信システムの一例について説明する。以下に説明される航空機向けの無線通信システムは、携帯電話向けの無線通信システムをベースとしており、携帯電話向けの無線通信システムと同様の構成要素を有する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Throughout the various embodiments, similar elements are given the same reference numerals, and redundant descriptions are omitted. In addition, each embodiment can be appropriately changed and combined. Some embodiments of the invention relate to wireless communication systems for aircraft. An example of a wireless communication system for aircraft will be described with reference to FIG. A wireless communication system for aircraft described below is based on a wireless communication system for mobile phones and has the same components as the wireless communication system for mobile phones.

図1の無線通信システムは、とりわけ、複数の基地局100と、中継局102と、制御局103と、航空機101に搭載される通信装置301(図3)とを備える。複数の基地局100と、中継局102と、制御局103とは地上に設置される。そのため、これらの地上に設置される構成要素で構成されるシステムを地上システムと呼んでもよい。無線通信システムは、航行中の航空機101内のユーザ端末310(図3)に無線通信サービスを提供する。地上システムは、専用インフラストラクチャを使用するネットワークであってもよいし、既存の携帯電話向けの無線通信システム上に構築されたオーバーレイ・ネットワークであってもよい。   The wireless communication system of FIG. 1 includes, among other things, a plurality of base stations 100, a relay station 102, a control station 103, and a communication device 301 (FIG. 3) mounted on the aircraft 101. The plurality of base stations 100, the relay station 102, and the control station 103 are installed on the ground. Therefore, a system composed of these components installed on the ground may be called a ground system. The wireless communication system provides a wireless communication service to the user terminal 310 (FIG. 3) in the aircraft 101 during navigation. The terrestrial system may be a network using a dedicated infrastructure or may be an overlay network constructed on a wireless communication system for an existing mobile phone.

基地局100は、航空機101に搭載された通信装置301との間で無線により信号の送受信を行う。各基地局100によって1つのセルが構成される。セルとは、1つの基地局100によって無線通信サービスが提供される範囲のことである。セルのサイズ(基地局100を中心とする半径)は例えば100キロメートル以上であり、日本国内に8個程度の基地局100を配置することによって、無線通信システムが日本の航空路空域全体に無線通信サービスを提供できる。隣接する2つの基地局100の間の距離は、例えば約100〜200キロメートルである。   Base station 100 wirelessly transmits and receives signals to and from communication device 301 mounted on aircraft 101. Each base station 100 constitutes one cell. A cell is a range in which a radio communication service is provided by one base station 100. The cell size (radius centered on the base station 100) is, for example, 100 kilometers or more. By arranging about eight base stations 100 in Japan, the wireless communication system can communicate wirelessly over the entire airspace in Japan. Service can be provided. The distance between two adjacent base stations 100 is, for example, about 100 to 200 kilometers.

基地局100は、中継局102を介して制御局103に接続される。制御局103は、基地局と外部ネットワーク104とを接続し、航空機101内のユーザ端末が外部ネットワーク104と通信するためのゲートウェイとして機能する。外部ネットワーク104は、例えばインターネットや、携帯電話向けの通信システムのコア・ネットワークなどである。制御局103は、基地局100からのデータやシグナリングを迂回・中継する。   Base station 100 is connected to control station 103 via relay station 102. The control station 103 connects the base station and the external network 104 and functions as a gateway for the user terminal in the aircraft 101 to communicate with the external network 104. The external network 104 is, for example, the Internet or a core network of a communication system for mobile phones. The control station 103 bypasses and relays data and signaling from the base station 100.

続いて、図2を参照して、基地局100の構成例について説明する。基地局100は、アンテナ・アレイ201と、制御装置202とを備える。アンテナ・アレイ201は、複数のアンテナ素子201a〜201dによって構成される。図2の例ではアンテナ・アレイ201が4つのアンテナ素子によって構成されるが、これに限られず、2個、3個、又は5個以上のアンテナ素子によってアンテナ・アレイ201が構成されてもよい。制御装置202は、アンテナ・アレイ201の動作を制御する。具体的に、制御装置202は、アンテナ・アレイ201を用いて、航空機に搭載された通信装置301と信号を通信する。また、制御装置202は、各アンテナ素子のビームの強度やビームの方向を制御する。   Next, a configuration example of the base station 100 will be described with reference to FIG. The base station 100 includes an antenna array 201 and a control device 202. The antenna array 201 includes a plurality of antenna elements 201a to 201d. In the example of FIG. 2, the antenna array 201 is configured by four antenna elements, but is not limited thereto, and the antenna array 201 may be configured by two, three, or five or more antenna elements. The control device 202 controls the operation of the antenna array 201. Specifically, the control device 202 uses the antenna array 201 to communicate signals with the communication device 301 mounted on the aircraft. The control device 202 controls the beam intensity and beam direction of each antenna element.

説明のために、xyz座標系200を設定する。x方向は地表105に対して平行な方向であり、y方向は地表105に対して平行であり且つx方向に直交する方向であり、z方向は地表105に対して直交な方向である。すなわち、xy平面は地表105に水平な面であり、z方向は、重力方向(鉛直方向)の反対向きの方向である。図2(a)はy方向から基地局100を見た図を示し、図2(b)は図2(a)のA−A線断面図を示す。   For the sake of explanation, an xyz coordinate system 200 is set. The x direction is a direction parallel to the ground surface 105, the y direction is a direction parallel to the ground surface 105 and orthogonal to the x direction, and the z direction is a direction orthogonal to the ground surface 105. That is, the xy plane is a plane horizontal to the ground surface 105, and the z direction is a direction opposite to the gravitational direction (vertical direction). FIG. 2A shows a view of the base station 100 viewed from the y direction, and FIG. 2B shows a cross-sectional view taken along line AA of FIG.

アンテナ素子201a〜201dは、ビーム203a〜203dをそれぞれ形成する。ビーム203a〜203dは何れも2次元ビームである。ビーム203a〜203dは、方向204a〜204dにそれぞれ延びる。方向204a〜204dは何れもxz平面に平行である。また、方向204a〜204dは、この順に仰角が小さい。すなわち、ビーム203aはビーム203bよりも上向きであり、ビーム203bはビーム203cよりも上向きであり、ビーム203cはビーム203dよりも上向きである。このように各ビーム203a〜203dの方向を設定することによって、複数のビーム203a〜203dが重力方向に並び、航空機101の航空高度に分布する。航空機101の航空高度は、例えば地表105から約8〜12キロメートルの範囲である。各アンテナ素子201a〜201dのビーム203a〜203dの方向は、アンテナ素子のチルト角を制御することによって設定される。例えば、地表105に最も近いビーム203dを形成するアンテナ素子201dのチルト角は約0°であり、地表105から最も遠いビーム203aを形成するアンテナ素子201aのチルト角は約40°である。   The antenna elements 201a to 201d form beams 203a to 203d, respectively. All of the beams 203a to 203d are two-dimensional beams. Beams 203a-203d extend in directions 204a-204d, respectively. The directions 204a to 204d are all parallel to the xz plane. Further, the elevation angles of the directions 204a to 204d are small in this order. That is, the beam 203a is upward from the beam 203b, the beam 203b is upward from the beam 203c, and the beam 203c is upward from the beam 203d. By setting the directions of the beams 203a to 203d in this way, the plurality of beams 203a to 203d are aligned in the direction of gravity and distributed to the aviation altitude of the aircraft 101. The aviation altitude of the aircraft 101 is, for example, in the range of about 8 to 12 kilometers from the ground surface 105. The directions of the beams 203a to 203d of the antenna elements 201a to 201d are set by controlling the tilt angle of the antenna elements. For example, the tilt angle of the antenna element 201d that forms the beam 203d closest to the ground surface 105 is about 0 °, and the tilt angle of the antenna element 201a that forms the beam 203a farthest from the ground surface 105 is about 40 °.

航空機101に搭載された通信装置301は、航空機101の航行中(特に低高度を航行中)に、ビーム203a〜203dの直接波だけでなく、ビーム203a〜203dが地表105(特に山や丘など)に反射した反射波も受信する。そのため、地表105に最も近いビーム203dの方向204d(特に仰角)は、反射波の影響が小さくなるように設定されてもよい。また、反射波の強度は地表105の形状によって異なるので、基地局100ごとに異なるように、ビーム203dの方向204dが設定されてもよい。例えば、反射波の影響が大きな第1の基地局100のビーム203dによる反射波の影響が第2の基地局100のものよりも大きい場合に、第1の基地局100のビーム203dの仰角を第2の基地局のものよりも大きくしてもよい。このように基地局100ごとにビームの方向を設定することにより、反射波の影響を小さくしつつ、エリアのカバレジホールを低減できる。   The communication device 301 mounted on the aircraft 101 is capable of not only direct waves of the beams 203a to 203d but also the beams 203a to 203d on the ground surface 105 (especially mountains and hills) while the aircraft 101 is navigating (especially at low altitudes). ) Is also received. Therefore, the direction 204d (particularly the elevation angle) of the beam 203d closest to the ground surface 105 may be set so that the influence of the reflected wave is small. Further, since the intensity of the reflected wave differs depending on the shape of the ground surface 105, the direction 204d of the beam 203d may be set so as to be different for each base station 100. For example, when the influence of the reflected wave by the beam 203d of the first base station 100, which is greatly influenced by the reflected wave, is larger than that of the second base station 100, the elevation angle of the beam 203d of the first base station 100 is changed to the first angle. It may be larger than that of the two base stations. By setting the beam direction for each base station 100 in this manner, the coverage hole in the area can be reduced while reducing the influence of the reflected wave.

地表105から最も遠いビーム203aは仰角が大きいので、衛星通信システムと干渉することがある。そのため、ビーム203aの方向204aは、衛星通信システムとの干渉が小さくなるように設定されてもよい。また、通信衛星の相対位置は基地局100ごとに異なるので、基地局100ごとに異なるように、ビーム203aの方向204d(特に仰角)が設定されてもよい。   Since the beam 203a farthest from the ground surface 105 has a large elevation angle, it may interfere with the satellite communication system. Therefore, the direction 204a of the beam 203a may be set so that interference with the satellite communication system is reduced. Further, since the relative position of the communication satellite differs for each base station 100, the direction 204d (particularly the elevation angle) of the beam 203a may be set so as to differ for each base station 100.

さらに、本実施形態の無線通信システムが既存の携帯電話向けの無線通信システム上に構築されたオーバーレイ・ネットワークである場合に、携帯電話向けの無線通信システムとの干渉を回避するために、地表105に最も近いビーム203dの方向204dは、ビーム203dが携帯電話向けの無線通信システムのサービスエリアと重ならないよう設定される。この場合も、基地局100ごとに異なるように、地表105に最も近いビーム203dの方向204dが設定されてもよい。このように基地局100ごとに個別にビーム203a〜203dの分布を設定することによって、効率的に無線通信サービスを提供できる。   Further, when the wireless communication system of the present embodiment is an overlay network constructed on an existing wireless communication system for mobile phones, the ground surface 105 is used in order to avoid interference with the wireless communication system for mobile phones. The direction 204d of the beam 203d closest to is set so that the beam 203d does not overlap the service area of the wireless communication system for mobile phones. Also in this case, the direction 204d of the beam 203d closest to the ground surface 105 may be set so as to be different for each base station 100. Thus, by setting the distribution of the beams 203a to 203d individually for each base station 100, it is possible to efficiently provide a wireless communication service.

複数のアンテナ素子201a〜201dのそれぞれは、交差偏波を送信可能な構造を有する。そのため、制御装置202は、複数のアンテナ素子201a〜201dを用いて、交差偏波多重通信(例えば、直交偏波多重通信)を行うことが可能である。これにより空間多重が実現されるので、伝送速度の更なる高速化が実現される。   Each of the plurality of antenna elements 201a to 201d has a structure capable of transmitting cross-polarized waves. Therefore, the control apparatus 202 can perform cross polarization multiplexing communication (for example, orthogonal polarization multiplexing communication) using the plurality of antenna elements 201a to 201d. As a result, spatial multiplexing is realized, so that the transmission speed can be further increased.

一部の実施形態では、複数のアンテナ素子201a〜201dが同一の信号を送信することによって、複数のアンテナ素子201a〜201dにより1つのセルが構成される。図4に示すように1つのセル401が複数のセクタ402に分割される場合に、複数のアンテナ素子201a〜201dにより1つのセクタ402が構成され、他の複数のアンテナ素子(不図示)により別の1つのセクタ402が構成されてもよい。図4に示すように、複数のセクタ402は水平方向に隣接する。重力方向に複数の航空機101が重なることは稀であるので、重力方向には単一のセクタ402のみが構成されてもよい。これに代えて、重力方向にも複数のセクタ402が構成されるようにアンテナ・アレイ201を構成することによって、更に通信容量を拡大してもよい。   In some embodiments, the plurality of antenna elements 201a to 201d transmit the same signal, so that one cell is configured by the plurality of antenna elements 201a to 201d. As shown in FIG. 4, when one cell 401 is divided into a plurality of sectors 402, one sector 402 is constituted by a plurality of antenna elements 201a to 201d, and is separated by another plurality of antenna elements (not shown). One sector 402 may be configured. As shown in FIG. 4, the plurality of sectors 402 are adjacent in the horizontal direction. Since a plurality of aircrafts 101 rarely overlap in the direction of gravity, only a single sector 402 may be configured in the direction of gravity. Alternatively, the communication capacity may be further expanded by configuring the antenna array 201 so that a plurality of sectors 402 are also configured in the direction of gravity.

続いて、図3を参照して、航空機101に搭載される通信装置301について説明する。通信装置301は、基地局100と通信するとともに、航空機101内のユーザ端末310(例えば、スマートフォンやノートブック・パソコンなど)とも通信する。すなわち、ユーザ端末310は、通信装置301を介して基地局100及びその先の外部ネットワーク104と通信する。   Next, the communication device 301 mounted on the aircraft 101 will be described with reference to FIG. The communication device 301 communicates with the base station 100 and also communicates with a user terminal 310 (for example, a smartphone, a notebook computer, etc.) in the aircraft 101. That is, the user terminal 310 communicates with the base station 100 and the external network 104 beyond it via the communication device 301.

通信装置301は、アンテナ302と、ネットワークインタフェース303と、制御部304とを備える。アンテナ302は、基地局100のアンテナ・アレイ201と通信するためのアンテナである。アンテナ302は、航空機101の外部に設置される。アンテナ302は、例えば指向性アンテナまたは2次元ビーム形成アンテナ・アレイである。ネットワークインタフェース303は、ユーザ端末310と通信するためのネットワークインタフェースであり、例えば有線通信を行うためのネットワークカードであってもよいし、無線通信を行うためのアンテナであってもよい。ネットワークインタフェース303は、航空機101の内部に設置される。   The communication device 301 includes an antenna 302, a network interface 303, and a control unit 304. The antenna 302 is an antenna for communicating with the antenna array 201 of the base station 100. Antenna 302 is installed outside aircraft 101. The antenna 302 is, for example, a directional antenna or a two-dimensional beam forming antenna array. The network interface 303 is a network interface for communicating with the user terminal 310, and may be a network card for performing wired communication or an antenna for performing wireless communication, for example. The network interface 303 is installed inside the aircraft 101.

制御部304は、アンテナ302及びネットワークインタフェース303による通信を制御する。アンテナ・アレイ201が交差偏波多重通信を行うことが可能である場合に、制御部304は、交差偏波多重を受信するために、伝搬路を通過時に崩れた偏波間の直交性を再生するための伝搬路等化装置または干渉キャンセル装置を有してもよい。   The control unit 304 controls communication by the antenna 302 and the network interface 303. When the antenna array 201 can perform cross-polarization multiplexing communication, the control unit 304 regenerates orthogonality between the polarized waves that are broken when passing through the propagation path in order to receive cross-polarization multiplexing. A propagation path equalization device or an interference cancellation device may be included.

一部の実施形態において、通信装置301は、携帯電話向けの無線通信システム(例えば、LTE)のセル(ピコセル)を生成するための基地局として機能する。この場合に、基地局100と通信装置301との間の通信のために、LTEにおけるRelay通信機能等を用いることができる。この場合に、基地局100は、通信装置301との無線通信機能だけでなく、制御局103との基地局間無線通信であるバックホール通信機能も有する。この場合のバックホール通信は、多重化されて通信される。   In some embodiments, the communication device 301 functions as a base station for generating a cell (pico cell) of a wireless communication system (eg, LTE) for mobile phones. In this case, for the communication between the base station 100 and the communication device 301, a relay communication function or the like in LTE can be used. In this case, the base station 100 has not only a wireless communication function with the communication apparatus 301 but also a backhaul communication function that is wireless communication between base stations with the control station 103. The backhaul communication in this case is multiplexed and communicated.

一部の実施形態において、通信装置301は、無線LAN(例えばWiFi)のアクセスポイントとして機能する。この場合に、ユーザ端末310がWiFiに準拠していれば、ユーザ端末310は通信装置301と通信できる。   In some embodiments, the communication device 301 functions as a wireless LAN (eg, WiFi) access point. In this case, if the user terminal 310 complies with WiFi, the user terminal 310 can communicate with the communication device 301.

通信装置301の制御部304は、航空機101に搭載された機器、例えば巡航速度測定機器等の航法システムから供給される飛行データに基づいて、アンテナ302により受信された無線信号のドップラー補償と周波数変換との少なくとも一方を実施してもよい。地上システムと通信装置301とが互いに異なる2つの中央周波数を用いた無線通信を行う場合に、制御部304はこの周波数変換を行う。同一の中央周波数が使用される場合に、制御部304は周波数変換を行わなくてもよい。同様に、基地局100の制御装置202は、通信装置301から飛行データを受信し、この飛行データに基づいて、アンテナ・アレイ201により受信された無線信号のドップラー補償と周波数変換との少なくとも一方を実施してもよい。   The control unit 304 of the communication device 301 performs Doppler compensation and frequency conversion of the radio signal received by the antenna 302 based on flight data supplied from a navigation system such as a device mounted on the aircraft 101, for example, a cruise speed measurement device. You may implement at least one of these. When the ground system and the communication device 301 perform wireless communication using two different center frequencies, the control unit 304 performs this frequency conversion. When the same center frequency is used, the control unit 304 may not perform frequency conversion. Similarly, the control device 202 of the base station 100 receives flight data from the communication device 301, and based on this flight data, performs at least one of Doppler compensation and frequency conversion of the radio signal received by the antenna array 201. You may implement.

さらに、本実施形態に係る無線通信システムの制御局103は、航空機101に搭載されたGPS受信機や従来の航空機航法システムから供給される航行データを使用してもよい。この場合、通信装置301の制御部304が航路、速度などの航行データを航空機内の航行制御システムから取得し、制御局103へ送信してもよい。制御局103は、取得した航行データを、通信装置301のハンドオーバを実行するために利用してもよい。また、通信装置301の制御部304は、各基地局100からのリファレンス信号や制御信号などや、航空機101の位置情報に基づいて、通信装置301と通信を行っていない基地局100を識別し、この基地局100からの到来波をデジタル信号処理にてキャンセルしてもよい。   Furthermore, the control station 103 of the wireless communication system according to the present embodiment may use navigation data supplied from a GPS receiver mounted on the aircraft 101 or a conventional aircraft navigation system. In this case, the control unit 304 of the communication device 301 may acquire navigation data such as a navigation route and a speed from the navigation control system in the aircraft and transmit the navigation data to the control station 103. The control station 103 may use the acquired navigation data to execute the handover of the communication device 301. Further, the control unit 304 of the communication device 301 identifies the base station 100 that is not communicating with the communication device 301 based on the reference signal and control signal from each base station 100 and the position information of the aircraft 101, You may cancel the incoming wave from this base station 100 by digital signal processing.

上述の制御装置202及び制御部304の動作は、コンピュータ・プログラムをCPU等のプロセッサが実行することによって実施されてもよいし、例えばFPGA(フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ)、ASIC(特定用途向け集積回路)またはDSP(デジタル・シグナル・プロセッサ)などのハードウェアによって実施されてもよい。   The operations of the control device 202 and the control unit 304 described above may be implemented by executing a computer program by a processor such as a CPU. For example, an FPGA (Field Programmable Gate Array) or an ASIC (specific application) It may be implemented by hardware such as an integrated circuit) or DSP (digital signal processor).

100 基地局、101 航空機、102 中継局、103 制御局、201 アンテナ・アレイ、202 制御装置、301 通信装置 100 base station, 101 aircraft, 102 relay station, 103 control station, 201 antenna array, 202 control device, 301 communication device

Claims (12)

航空機に搭載された通信装置に無線通信を提供する地上設置型の基地局用のアンテナ・アレイであって、
それぞれ独立にビームの方向を設定可能な複数のアンテナ素子を備え、
前記複数のアンテナ素子により形成されるビームが航空機の航行高度に分布するように各ビームの方向が設定されることを特徴とするアンテナ・アレイ。
An antenna array for a ground-based base station that provides wireless communication to a communication device mounted on an aircraft,
It has multiple antenna elements that can set the beam direction independently,
An antenna array, wherein the direction of each beam is set so that beams formed by the plurality of antenna elements are distributed at a navigation altitude of the aircraft.
前記複数のアンテナ素子によるビームが重力方向に並ぶように各ビームの方向が設定されることを特徴とする請求項1に記載のアンテナ・アレイ。   The antenna array according to claim 1, wherein the direction of each beam is set so that beams from the plurality of antenna elements are arranged in a gravitational direction. 前記複数のアンテナ素子のそれぞれは、交差偏波を送信可能であることを特徴とする請求項1又は2に記載のアンテナ・アレイ。   The antenna array according to claim 1, wherein each of the plurality of antenna elements is capable of transmitting cross polarization. 前記複数のアンテナ素子のビームの方向は前記複数のアンテナ素子のチルト角を制御することによって設定されることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載のアンテナ・アレイ。   4. The antenna array according to claim 1, wherein beam directions of the plurality of antenna elements are set by controlling tilt angles of the plurality of antenna elements. 5. 前記基地局によって構成されるセルは複数のセクタに分割されており、
前記複数のアンテナ素子によって1つのセクタが構成されることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載のアンテナ・アレイ。
The cell configured by the base station is divided into a plurality of sectors,
The antenna array according to claim 1, wherein one sector is constituted by the plurality of antenna elements.
地上設置型の基地局であって、
請求項1乃至5の何れか1項に記載のアンテナ・アレイと、
前記アンテナ・アレイを用いて、航空機に搭載された通信装置と信号を通信する制御装置と、
を備えることを特徴とする基地局。
A ground-based base station,
An antenna array according to any one of claims 1 to 5,
A control device that communicates signals with a communication device mounted on an aircraft using the antenna array;
A base station comprising:
前記制御装置は、前記航空機の飛行データに基づいて、前記アンテナ・アレイにより受信された信号のドップラー補償と周波数変換との少なくとも一方を行うことを特徴とする請求項6に記載の基地局。   The base station according to claim 6, wherein the control device performs at least one of Doppler compensation and frequency conversion of a signal received by the antenna array based on flight data of the aircraft. 請求項6又は7に記載の基地局と、
前記基地局と外部ネットワークとを接続する制御局と、
を備えることを特徴とする無線通信システム。
A base station according to claim 6 or 7,
A control station connecting the base station and an external network;
A wireless communication system comprising:
航空機に搭載される通信装置であって、
請求項1乃至5の何れか1項に記載のアンテナ・アレイと通信するためのアンテナと、
前記航空機内のユーザ端末と通信するためのネットワークインタフェースと、
前記アンテナ及び前記ネットワークインタフェースによる通信を制御するための制御部と、
を備えることを特徴とする通信装置。
A communication device mounted on an aircraft,
An antenna for communicating with the antenna array of any of claims 1-5;
A network interface for communicating with user terminals in the aircraft;
A control unit for controlling communication by the antenna and the network interface;
A communication apparatus comprising:
前記制御部は、伝搬路等化装置又は干渉キャンセル装置を含むことを特徴とする請求項9に記載の通信装置。   The communication device according to claim 9, wherein the control unit includes a propagation path equalization device or an interference cancellation device. 前記制御部は、前記航空機の飛行データに基づいて、前記アンテナにより受信された信号のドップラー補償と周波数変換との少なくとも一方を行うことを特徴とする請求項9又は10に記載の通信装置。   The communication device according to claim 9 or 10, wherein the control unit performs at least one of Doppler compensation and frequency conversion of a signal received by the antenna based on flight data of the aircraft. 前記通信装置は、LTEの基地局又はWLANのアクセスポイントとして機能することを特徴とする請求項9乃至11の何れか1項に記載の通信装置。   The communication apparatus according to any one of claims 9 to 11, wherein the communication apparatus functions as an LTE base station or a WLAN access point.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102214825B1 (en) * 2019-09-26 2021-02-10 주식회사 유캐스트 Base station in high altitude
JP2022145727A (en) * 2021-03-18 2022-10-04 株式会社光電製作所 Receiving device, receiving method, and program

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